Тема 20. 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 25.1. 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 25.1 – 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 25.2 – 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. 25.2а. 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. 25.2б). 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. 25.3). 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 25.3 – Схема усиленного дренажа

Под кабель должна быть сделана подсыпка из песчаного грунта. При засыпке кабеля через 100 – 150 м, 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.