Коррозия блуждающими токами (электрокоррозия) Источники блуждающих токов и их влияние на коррозионное состояние газопровода

Блуждающие токи, вызывающие коррозию подземных газопроводов, создаются электрическими установками как постоянного, так и переменного тока. Наибольшую опасность создают установки постоянного тока, которые частично или полностью используют землю в качестве токопровода, а также случаи, когда в результате плохой эксплуатации установок происходит интенсивная утечка тока в землю. К числу источников блуждающих токов относят электрифицированные железные дороги постоянного тока, трамвай, метрополитен, внутризаводской и другой промышленный электротранспорт, а также линии электропередачи постоянного тока системы «провод – земля». Источником блуждающих токов в земле являются станции катодной защиты (СКЗ). Вредное действие токов СКЗ проявляется на тех подземных металлических сооружениях, которые, находясь вблизи защищаемого газопровода, не подключены к системе его защиты. Наиболее мощным и распространенным источником блуждающих токов для магистральных газопроводов являются электрифицированные железные дороги.

Механизм возникновения и действия коррозионных процессов

На рис. 1.3.6 представлена принципиальная схема образования очагов коррозии на газопроводе под действием блуждающих токов электрифицированного транспорта при подключении контактной сети к положительной шине и рельсовой сети к отрицательной шине тяговой подстанции (ТП). Тяговый ток I от положительной шины ТП по контактному проводу поступает через токоприемник к электродвигателю электровоза и далее, через рельсы, к отрицательной шине. Вследствие несовершенства изоляции рельсов от земли часть тягового тока I стекает в землю, что является причиной образования блуждающих токов в земле.

Величина их тем больше, чем меньше переходное сопротивление между рельсами и землей и чем больше продольное сопротивление рельсов.

Через нарушения изоляционного покрытия блуждающие токи проникают в магистральный газопровод. Величина тока, попадающего в газопровод, в основном определяется расстоянием между трубопроводом и рельсами, длиной участка сближения (при сближении), углом пересечения (при пересечении), переходным сопротивлением между газопроводом и землей, продольным сопротивлением трубопровода, удельным сопротивлением окружающего грунта, а также рядом других факторов, зависящих от местных условий. Блуждающие токи, входящие в газопровод, вызывают катодную поляризацию его, а выходящие из газопровода – анодное растворение. Участки газопровода, подверженные анодному растворению, имеют положительный потенциал относительно окружающего грунта (анодные зоны), а поляризованные – катодно-отрицательный потенциал (катодные зоны). Процесс коррозии обычно происходит на тех участках подземного газопровода, которые подвержены воздействию анодного тока, т.е. имеют положительный потенциал относительно окружающего грунта. В некоторых случаях коррозия может протекать и при катодной поляризации, если не достигнут защитный потенциал.

Из рис. 1.3.6 следует, что анодная зона при сближении рельсовых путей и газопроводов возникает, как правило, вблизи места подключения отсасывающей линии ТП, а катодная зона изменяет свое положение вместе с изменением положения электровоза. На участке между анодной и катодной зонами в зависимости от местных условий и нагрузки может возникнуть нейтральная зона, в которой не наблюдается ни втекания тока в газопровод, ни стекания с него (достаточно редкое явление), или знакопеременная зона, в которой знак потенциала газопровода по отношению к земле периодически изменяется. Возникновение знакопеременной зоны обычно обусловливается наличием на линии нескольких электровозов.

Газопровод, пересекающий рельсовые пути, может иметь положительные, отрицательные или знакопеременные потенциалы по отношению к земле. Знак потенциала, как правило, определяется удалением места пересечения от отсасывающей линии, положением электровозов на линии, направлением трассы до пересечения и рядом других факторов.

Обмен токов, происходящий между рельсами и подземными газопроводами, в первом приближении можно рассматривать как процесс электролиза, происходящего в системе, где электродами являются соответственно рельсы и газопровод, а электролитом – земля.