13 Электрохимическая защита

1. Классификация защиты подземныхсооружений

Защита подземных сооружений подразделяется на пассивную, актив- ную и комплексную.

К пассивной защите относятся изоляция сооружений от контакта с ок- ружающим грунтом защитными покрытиями и ограничение влияния блуж- дающих токов. К активной защите относятся создание защитного потенциала сооружения по отношению к окружающей среде. При комплексной защите одновременно применяют пассивную и активную защиты.

Такая защита включает в себя и пассивную защиту в виде защитных покрытий сооружений, и одновременно активную, т.е. электрохимическую, защиту с применением ингибиторов коррозии и обработки почвы.

Например: защитное покрытие + катодная защита; защитное покрытие + катодная защита + обработка грунта.

Защитные неметаллические покрытия должны удовлетворять следую- щим требованиям:

• обладать высокими диэлектрическими свойствами и быть химически стойкими;

• быть сплошными и иметь хорошую адгезию кметаллу;

• обладать устойчивостью к воздействию климатических факторов, со- хранять защитные свойства при отрицательных и положительных темпера- турах идр.

Покрытия классифицируются по ГОСТ 9.60289 навесьма усиленныеи усиленные. Покрытия весьма усиленного типа применяют для защиты под-земных трубопроводов, расположенных в населенных пунктах. Покрытияусиленного типа используют, как правило, на магистральных трубопроводах.

В зависимости от используемых материалов покрытия могут быть мас- тичные и полимерные.

К мастичным покрытиям относятся битумные и каменноугольные, к полимерным – экструдированные из расплава, сплавляемые на трубах из по- рошков, накатываемые на трубы из липких изоляционных лент.

Защитные свойства покрытий со временем снижаются в результате воздействия на них почвенного электролита и катодной поляризации при электрохимической защите.

На рис. 13.1 приведен график снижения электросопротивления покры- тия в процессе эксплуатации подземных сооружений. Качественную оценку состояния изоляционного покрытия можно производить по величине его электрического сопротивления

(табл. 13.1)

Таблица 13.1

Качество изоляции	Удельное электрическое сопро- тивление, Ом·м
Отличное	> 10000
Хорошее	10000 – 1000
Удовлетворительное	1000 – 100
Плохое	100 – 10
Очень плохое	10 – 5
Совершенно разрушенное покрытие	< 5

.

Рис. 13.1 Уменьшение сопротивления покрытий в процессе эксплуатации

К активной защите относится электрохимическая защита, осуществ- ляемая принудительной поляризацией. Электрохимическую защиту подраз- деляют на электродренажную, протекторную, катодную и анодную.

2. Электродренажнаязащита

Дренажная защита - это способ защиты от коррозии блуждающими то- ками. Она заключается в вынужденной катодной поляризации путем отвода блуждающих токов от защищаемого сооружения к источнику этих токов. Это наиболее эффективная защита от блуждающих токов. Сущность процес- са состоит в устранении анодных зон на подземных сооружениях. Защита увеличивается отводом (дренажем) блуждающих токов с участков анодных зон сооружения, например, в рельсовую часть цепи электротяги, имеющей отрицательный (или знакопеременный) потенциал, или на отрицательную сборную шину тяговых подстанций. При этом катодные зоны в местах входа блуждающих токов в сооружениесохраняются.

Электрический дренаж работает только в том случае, когда разность потенциалов "сооружение - рельсы" положительна.

Дренажная защита будет работать тогда, когда падение напряжения в дренажном кабеле меньше разности потенциалов "сооружение - рельсы". Поэтому такой метод оправдан, когда подземное сооружение находится вблизи электрической железной дороги. Электродренажную защиту осуще- ствляют с помощью установок прямого, поляризованного и усиленного дре- нажа.

Рис. 13.2 Схема прямого электрического дренажа: 1 – трубопровод; 2 – рубильник; 3 – амперметр; 4 – регули- руемое сопротивление; 5 – предохранитель; 6 – сигнальное реле; 7 - рельс

Прямой электрический дренажнаиболее простой метод защиты (рис.13.2). Подземное сооружение соединяется с рельсом через реостат для регулирования дренирующего тока. Этот метод применяется в том случае, когда потенциал сооруженияЕ_спостоянно положительнее потенциала рельса

Е_рл, куда отводится блуждающий ток. Поляризованный дренаж отличается от прямого электродренажа односторонней проводимостью и применяется в тех случаях, когда потенциал сооруженияЕ_спо отношению к потенциалам рель- совЕ_рли землиЕ_зболее положительный или знакопеременный, т.е. направ- ление блуждающих токов меняется.

Рис. 13.3 Схема поляризованного электрического дренажа: 1 – трубопровод; 2 – рубильник; 3 – амперметр; 4 –

регулируемое сопротивление; 5 – предохранитель; 6 – сигнальное реле; 7 – рельс; 8 – диод

На рис. 13.3 показан один из вариантов схем поляризованного элек- трического дренажа.

Вследствие своей односторонней проводимости поляризованный дре- наж препятствует обратному прохождению тока с рельсов в защищаемое со- оружение при превышении потенциала рельсов по отношению к потенциалу сооружения, т.е. когда ток рельсов более положительный, чем ток сооруже- ния.

Для защиты сооружений, расположенных в зоне влияния переменных блуждающих токов, используют поляризованное дренажное устройство с дополнительным диодом и емкостью в электрической схеме и токоотводом (рис.13.4).

Рис. 13.4 Защитное устройство в зоне влияния блуждающих токов: 1 – трубопровод; 2 – рубильник; 3 – ампер- метр;4 – регулируемое сопротивление; 5 – предохранитель; 6 – сигнальное реле; 7 – рельс; 8 – диод; 9 – емкость; 10 –

вспомогательный электрод

В этом случае сооружение поляризуется постоянно, даже в момент по- ложительных значений потенциалов рельсов. Устройство позволяет осуще- ствлять электрическую защиту подземных сооружений за счет накопления энергии блуждающих токов с помощью емкости, включенной на напряжение утечки "рельс - сооружение" при отрицательных потенциалах рельсов и раз- ряда емкости на защищаемое сооружение при положительных потенциалах рельсов.

Усиленный электродренаж используют, когда уровень отрицательного потенциала источника блуждающих токов недостаточен для обеспечения по- тенциала на защищаемом сооружении в пределах нормированного. Усилен- ный дренаж используют при положительном или знакопеременном по отно- шению к земле потенциале сооружения, что обусловлено действием не- скольких источников блуждающих токов.

Рис. 13.5 Схема усиленного электрического дренажа: 1 – трубопровод; 2 – рубильник; 3 – амперметр; 4 – регу- лируемое сопротивление; 5 – предохранитель; 6 – сигнальное реле; 7 – рельс;

8 – диод; 9 - емкость

Усиленный дренаж (рис.13.5) – это комбинация вентильной электро- дренажной установки и станции катодной защиты.

Назначение усиленного дренажа - создание защитного отрицательного потенциала на сооружении в момент, когда участок рельсового пути приоб- ретает потенциал более положительный, чем потенциал сооружения, за счет дополнительной подачи электронов. Усиленные дренажи имеют следующие преимущества по сравнению с другими видами дренажа:

• более широкая регулировка защитногопотенциала;

• снижение сечения дренажногокабеля.

Однако усиленный дренаж имеет недостатки. В случае достаточной эффективности электродренажа работа дополнительного источника тока вы- зывает непроизводительные затраты электроэнергии.