Защита трубопроводов от коррозии блуждающими токами

Блуждающими токами называют постоянные токи, которые стекают с ка­кого-либо проводника, проходят в грунте до встречи с трубопроводом (или другим металлическим протяженным сооружением), входят в него и, пройдя по нему некоторое расстояние, выходят в грунт и возвращаются в исходный проводник. Из этого описания видно, что грунт и трубопровод являются свое­образным шунтирующим элементом, уменьшающим сопротивление в цепи тока на каком-то участке электропроводника. Схема такого процесса изобра­жена на рис 15.8. Трубопровод 2 проходит вблизи электрифицированной железной дороги 1. Допустим, что на каком-то участке в трубопроводе име­ются повреждения изоляции; ток, стекающий с рельсов в грунт, попадает по нему в трубопровод (зона К). Эта зона является катодом. Далее ток про­ходит по участку трубопровода, который имеет хорошее защитное покрытие l_н. Этот участок называют нейтральным, так как вредного корродирующего дей­ствия этот ток на трубопровод не оказывает. Дойдя до места нарушения сплош­ности изоляции (зона А), ток выходит в грунт и по нему возвращается в рельсы. Зона А является анодом и поэтому подвергается интенсивному электрохими­ческому коррозионному разрушению. Если не предусмотреть своевременно защитные меры, то в зоне А трубы будут довольно быстро разрушены. Блужда­ющие токи опасны тем, что они могут возникать от источника, который иногда находится на очень большом расстоянии от трубопровода, например 10 и даже 20 км. Наибольшую опасность представляет постоянный ток; но и перемен­ный также вызывает электрохимическую коррозию, хотя и значительно менее интенсивную, чем постоянный.

Рисунок 15.8 – Схема образования коррозии от блуждающих токов

 

В соответствии со схемой образования и существования блуждающих токов можно наметить несколько путей борьбы с этим явле­нием:

- защита токопроводящего сооружения рельсов от контакта с грунтом. В этом случае устраняется возможность утечек тока, а следовательно, и воз­никновения блуждающих токов;

- устройство надежной изоляции труб, исключающее попадание тока в трубо­провод; особенно важным является понимание и неуклонное соблюдение при строительстве трубопровода требования о сохранении целостности изоляцион­ного покрытия;

- отвод токов, попавших в трубопровод, обратно в источник вытекания (например, рельсы):

- электрическое секционирование трубопровода;

- выбор такой трассы трубопровода, при которой в зоне действия блужда­ющих токов будет как можно малая часть его общей длины.

Из перечисленных путей только первый не зависит от организаций, зани­мающихся проектированием, строительством и эксплуатацией трубопроводов.

Существует несколько видов электродренажа: прямой, поляризованный, усиленный.

Рисунок 15.9 – Электрические схемы дренажа

 

Прямым называют дренаж, при котором ток может идти в любом направлении, т. е. из рельсов в трубопровод и наобо­рот. Электрическая схема прямого дренажа изображена на рис. 15.9а. В состав цепи прямого дренажа входят трубопро­вод 1 и рельсы 6, переменное сопротивление 2, клеммы 3 для подключения шунта амперметра, выключатель 4, плавкий пре­дохранитель 5. Эти элементы схемы необходимы для предохра­нения цепи при большой силе дренируемого тока, достигаю­щего иногда нескольких сот ампер.

Поляризованным называют дренаж, при котором ток может идти только с трубопровода в рельсы. Этот вид дренаж применяют в тех случаях, когда разность потенциалов трубопро­вод – рельсы больше разности потенциалов труба – земля. Поляризованный дренаж обеспечивает постоянный более отрицательный потенциал защищаемого трубопровода. Отличие в электрической схеме поляризованного дренажа заключается в установке выпрямителя В, пропускающего ток только в направлении от труб к рельсам (рис. 15.9 б). Разработаны специальные дренажные установки различных типов (ПГД – поляризованные с германиевыми диодами, УПД – универсальные поляризованные дренажные установки и др.). Эти установки изготовлены в виде шкафов, которые мо­гут быть расположены в необходимых местах и подключены к соединительному кабелю. Сила тока дренирования, обеспечи­ваемого различными поляризованными электродренажами, мо­жет достигать 300 А.

Усиленным называют дренаж, который не только отводит ток из трубопровода в рельсы, но и создает эффект катодной защиты с использованием в качестве анода рельсов (рис. 15.10). Тем самым достигается более эффективная защита трубопро­вода. Для этой цели используют СКЗ, подключая отрицатель­ный полюс ее к защищаемому сооружению, а положительный – к рельсам.

Промышленностью серийно изготавливаются установки для усиленного дренажа, работающие в автоматиче­ском режиме, т. е. поддерживающие на трубопроводе задан­ный защитный потенциал при изменении силы блуждающего тока. Потенциал накладываемый на трубопровод, ограничива­ется максимальным значением 1,5 В по медносульфатному электроду сравнения.

Технология устройства дренажной защиты включает мон­таж шкафа с дренажной установкой, рытье траншей под дре­нажный кабель, укладку кабеля и траншею и засыпку его грунтом, присоединение кабеля к дренажной установке и к рельсам. Шкаф дренажной установки монтируют па фундаменте, раз­меры которого и плане соответствуют размерам шкафа. Тран­шея под кабель отрывается на глубину 0,8 м, кабель в ней ук­ладывают змейкой. При пересечении трасс каких-либо металлических сооружении кабель укладывают в асбоцементную трубу и заливают оставшееся пространство битумом.

Рисунок 15.10 – Схема усиленного дренажа

 

Под кабель должна быть сделана подсыпка из песчаного грунта. При засыпке кабеля через 100 – 150м, а также на всех поворотах устанавливают знаки, отмечающие плановое положение кабеля. Засыпают кабель грунтом с утрамбовкой его, а в зимний пе­риод –слоем сухого песка. К рельсам подключают кабель с помощью болтовых зажимов, а к трубопроводу – с помощью термитной сварки. После окончания всех контактных работ проводятся необхо­димые контрольные замеры и составляется акт приема дренаж­ной защиты.

 

Контрольные вопросы

1. Виды коррозии.

2. Способы защиты магистральных трубопроводов от коррозии.

3. Катодная защита трубопроводов от коррозии.

4. Протекторная защита трубопроводов от коррозии.

5. Защита трубопроводов от внутренней коррозии.

6. Защита трубопроводов от коррозии блуждающими токами.