Рассредоточенными (б) и групповыми сосредоточенными (в) протекторами и кривые распределения разности потенциалов «труба – земля»

Рис. 3.2.6. Одиночная протекторная установка

1 - газопровод; 2 - точка дренажа; 3 - опознавательный знак; 4 - контактный

провод; 5 - насыпной грунт; 6 - контакт протектора; 7 - протектор; 8 - активатор

Рис. 3.2.7. Одиночная протекторная установка с

Контрольно-измерительной колонкой

1 - газопровод; 2 - точка дренажа; 3 - насыпной грунт; 4 - колонка; 5 - катодный вывод;

6 - щиток; 7 - болтовое соединение; 8 - металлическая перемычка;

9 - болты для подключения измерительных приборов; 10 - провод от

протектора; 12 - протектор; 13 - активатор

Рис. 3.2.8. Монтажные узлы подключения протектора: контактного кабеля с трубопроводом (а), контактного кабеля с сердечником протектора (б), сердечников двух протекторов (в)

1 - изолированный контактный провод; 2 - крафт-бумага; 3 - битумная изоляция; 4 - изоляция лентой; 5 - медная термитная сварка; 6 - стержень; 7 - газопровод; 8 - железная термитная сварка; 9 - изоляционное покрытие газопровода;

10 - сердечник протектора; 11 - протектор

Рис. 3.2.9. Групповая протекторная установка: устройство установки (а),

Подключение протекторов к соединительному кабелю (б)

1 - газопровод; 2 - протектор упакованный; 3 - провод от протектора;

4 - соединительный кабель; 5 - колонка; 6 - катодный вывод; 7 - точка дренажа; 8 - подключение протектора к соединительному кабелю; 9 - насыпной грунт;

10 - припой; 11 - изоляционная лента

Рис. 3.2.10. Схемы протекторной защиты патрона газопровода (а),

Подземной металлической емкости (б)

1 - газопровод; 2 - протектор; 3 - колонка; 4 - патрон; 5 - емкость; 6 - горловина

Глава 4.1 Измерения на подземных сооружениях

• Измерение разности потенциалов «труба-земля»

• Измерение силы и направления тока, текущего по газопроводу

• Определение удельного электрического сопротивления грунта и качества изоляционного покрытия

• Определение характера коррозионного взаимодействия подземных сооружений

• Контрольные вопросы

Измерение разности потенциалов «труба‑земля»»

Измерения разности потенциалов «труба-земля» играют первостепенную роль в определении коррозионного состояния газопровода и выявлении коррозионно–опасных участков. Под разностью потенциалов «труба – земля» понимают разность потенциалов между поверхностью (металлом) газопровода и ближайшими к его поверхности слоями грунта.

Измерение разности потенциалов «труба–земля» проводят вольтметрами постоянного тока с входным сопротивлением не менее 20 кОм/В. Обычно применяют измерительные приборы с нулем посередине. Плюсовую клемму измерительного прибора соединяют с газопроводом (через катодный вывод или непосредственно с газопроводом, если измерения проводятся в шурфе), а минусовую – с электродом сравнения, посредством которого осуществляют контакт с грунтом (рис. 4.1.1, а). При такой схеме соединения, если стрелка отклоняется влево от нуля, газопровод имеет отрицательный потенциал по отношению к окружающему грунту, и, наоборот, если стрелка отклоняется вправо, – разность потенциалов «труба–земля» положительна.

При проведении измерений в зонах почвенной коррозии в качестве электрода сравнения используют медно-сульфатный электрод, в зонах действия блуждающих токов, там, где амплитуда колебаний потенциала «труба–земля» на знакопеременных участках выше 1 В, используют как медно-сульфатный, так и стальной (приравнивается к водородному) электроды сравнения.

Как было показано выше, скорость протекания коррозионных процессов на поверхности газопроводов, характеризуется поляризационной составляющей измеренной разности потенциалов «труба–земля». Эта составляющая служит критерием защищенности газопровода (от –0,85 до –1,1 В по медно-сульфатному электроду сравнения). В настоящее время на газопроводах отсутствуют специальные контрольно-измерительные колонки, предназначенные для измерения поляризационного потенциала, поэтому, измеряя разность потенциалов «труба–земля» на обычных контрольно-измерительных колонках (при включенных средствах электрохимической защиты), получают величину, представляющую собой сумму потенциалов:

U = U­₁ + U₂ + U₃ ,

где U – показания вольтметра, В; U₁ – стационарный (естественный) потенциал газопровода без наложенного от внешних источников тока, В; U₂ – омическая составляющая измеренной разности потенциалов, которая представляет собой падение напряжения при протекании наложенного установкой электрохимической защиты защитного тока в изоляции и слое грунта между газопроводом и точкой установки электрода сравнения, В; U₃ – поляризационная составляющая измеренной разности потенциалов «труба – земля» (поляризационный потенциал), представляющая собой смещение электрохимического потенциала газопровода в результате протекания наложенного установкой электрохимической защиты защитного тока.

Измерение разности потенциалов «труба–земля» проводится не только на контрольно-измерительных колонках, но и в специально отрываемых шурфах или в местах выхода газопровода на поверхность земли (воздушные переходы, крановые площадки и т.п.). При этом электрод сравнения необходимо устанавливать непосредственно над газопроводом, а если измерение проводится в шурфе, – в ближайших к газопроводу слоях грунта. Чтобы создать надежный контакт электрода сравнения с грунтом, место его установки должно быть увлажнено.

При проведении измерений разности потенциалов «труба – земля» на газопроводах, уложенных в высокоомных грунтах, должны применяться вольтметры с входным сопротивлением не менее 2 МОм. Грунт считают высокоомным, если показания прибора М-231 на пределах 1 и 5 В отличаются друг от друга более чем на 10%. Для грунтов с удельным сопротивлением не более 2 кОм разность потенциалов «труба – земля» ориентировочно может быть определена путем измерения прибором М-231 на пределах 1 и 5 В. Искомая величина определяется по формуле

U =

где U – разность потенциалов «труба – земля»; U₁, U₅ – показания прибора М-231 на пределах соответственно 1 и 5 В.

Если необходимо измерить разность потенциалов «труба–земля» в местах, где невозможно подсоединиться к газопроводу, применяют метод выносного электрода (или метод длинного провода). В этом случае вольтметр подсоединяют к газопроводу там, где это возможно (в ближайшей точке от контролируемого участка), а электрод сравнения устанавливают над газопроводом в тех точках, где необходимо провести измерения (рис. 4.1.1, б). Расстояние от точки подключения прибора к газопроводу до точки установки электрода сравнения не должно превышать 0,5 км. При этом следует учитывать сопротивление измерительного провода и вносить соответствующие поправки в измеряемые величины разности потенциалов «труба–земля».

Поляризационный потенциал газопровода измеряется в зоне действия средств электрохимической защиты при условии, что удельное сопротивление грунта в месте измерения не превышает 150 Ом·м. Датчик поляризационного потенциала представляет собой стальную пластину размером 25х25 мм, выполненную из металла с более положительным электрохимическим потенциалом, чем потенциал металла газопровода. Пластина с одной стороны изолируется и укрепляется этой стороной на электроде сравнения, который вместе с датчиком устанавливается на уровне оси трубопровода на расстоянии 10…15 см от его поверхности.

Поляризационный потенциал измеряют по схеме, приведенной на рис. 4.1.1, в. При отсутствии блуждающих токов измерение поляризационного потенциала можно вести по схеме, приведенной на рис. 4.1.1, г. Внутреннее сопротивление измерительного вольтметра должно быть не менее 1 МОм/В. При измерении поляризационного потенциала по схеме, показанной на рис. 4.1.1, в, используют электромагнитное реле, управляемое времязадающим устройством, которое обеспечивает плавную регулировку интервалов между срабатываниями реле в пределах 0,5…5 с. Продолжительность разрыва цепи «газопровод–датчик» должна быть не более 0,02…0,03 с. Емкость накопительного конденсатора 10…20 мкф. Через 10 мин после подключения вольтметра включается прерыватель тока, на котором установлен интервал срабатывания реле 0,5…2 с. Через шесть – восемь срабатываний реле снимаются показания вольтметра. Следующие показания снимаются через два – три срабатывания реле.

Измерения по схеме, показанной на рис. 4.1.1, г, проводят с использованием однополюсного тумблера в такой последовательности: контакты выключателя замкнуты, вольтметр показывает разность потенциалов «труба–земля». Тумблер выключается и стрелка прибора быстро перемещается. Показания прибора, соответствующие значению поляризационного потенциала, фиксируются в момент остановки стрелки. Время разрыва цепи «газопровод–датчик» составляет не более 1…2 с. Следующие показания вольтметра снимают через 50…60 с после включения тумблера.

Поляризационные потенциалы снимаются в течение 10…15 мин. Среднее значение поляризационного потенциала определяется как среднее арифметическое измеренных мгновенных значений потенциала за весь период измерений.

Обработка результатов измерений и построение графиков. Измерение разности потенциалов «труба–земля» газопровода, находящегося под действием только почвенной коррозии (грамотнее будет так: при осутствии блуждающих токов), проводится путем отсчета по шкале прибора мгновенных значений измеряемых величин. При наличии блуждающих токов измерение разности потенциалов «труба–земля» в каждом измерительном пункте ведут в течение времени, за которое вблизи точки измерения пройдут не менее двух поездов в обоих направлениях. Отсчет проводят каждые 15…20 с. В зонах действия блуждающих токов измерения проводят не только обычными вольтметрами, но и самопишущими и интегрирующими приборами. Самописец Н-39 фиксирует измеряемый потенциал во времени по величине и знаку на специальной ленте. Интеграторы фиксируют и показывают средние значения отрицательных и положительных значений разности потенциалов «труба–земля» за время измерений.

По данным электрических измерений, полученных в результате непосредственного отсчета по шкале прибора, по рассчитанным средним значениям или по данным, полученным в результате обработки диаграмм самопишущих приборов, строят графики измерений. По вертикали откладывают значения разности потенциалов «труба–земля»: плюсовые – вверх, минусовые – вниз от нулевой линии, а по горизонтали – пункты измерений, которые привязывают к плану трассы газопровода. Обычно эти пункты находятся в местах расположения контрольно-измерительных колонок, на крановых площадках, в местах выхода газопровода на поверхность земли и т.д. Полученные на графике точки условно соединяют между собой прямыми линиями (рис. 4.1.2). Графики распределения потенциалов наглядно показывают коррозионное состояние газопроводов на различных участках.