3. Минимально и максимально-допустимые значения защитных потенциалов на подземных стальных коммуникациях объектов трубопроводного транспорта нефти и газа. Опасность явлений недозащиты и перезащиты.

Для контроля состояния электрохимической защиты проводятся периодические замеры защитного потенциала, позволяющие своевременно выявить локальные повреждения изоляции для проведения ремонта.

Принята следующая периодичность проверки работы средств ЭХЗ:

• 2 раза в год на установках, обеспеченных дистанционным контролем, и на установках протекторной защиты;

• 2 раза в месяц на установках, не обеспеченных дистанционным контролем;

• 4 раза в месяц на установках, находящихся в зонах действия блуждающих токов и не обеспеченных дистанционным контролем.

Измерение защитных потенциалов на нефтепроводе на всех контрольно-измерительных пунктах проводится 2 раза в год. При этом внеочередные измерения проводятся на участках, где произошло изменение:

• схем и режимов работы средств ЭХЗ;

• режимов работы источников блуждающих токов;

• схем прокладки подземных металлических сооружений (укладка новых, демонтаж старых).

Электрохимическая защита должна обеспечивать в течение всего срока эксплуатации непрерывную во времени катодную поляризацию трубопровода на всем протяжении не меньше минимального (-0,85 В для поляризационного и - 0,9 В для потенциала с омической составляющей) и не больше максимального (-3,5 В для потенциала с омической составляющей) защитных потенциалов.

В режиме перезащиты на внешней катодно-защищаемой поверхности трубопровода протекает катодное разложение воды с образованием водорода. Выделяющийся при реакции водород частично молизуется, образует пузырьки газа и уходит в коррозионную среду, а частично адсорбируется на поверхности металла и какое-то время пребывает на ней в атомарном состоянии. Некоторое количество водорода за это время успевает диффундировать в металл и раствориться в нем, либо относительно равномерно, «напрягая структуру», либо неравномерно, образовав локальные скопления, так называемые блистеры в дефектах структуры, что приводит к охрупчиванию стали.

В режиме недозащиты происходит интенсивное коррозионное поражение стенки трубопровода.

4. Схема возникновения блуждающих токов на магистральных нефтегазопроводах.

Блуждающие токи – токи в земле, возникающие вследствие работы посторонних источников постоянного или переменного тока (электрифицированный транспорт, сварочные агрегаты, устройства электрохимической защиты посторонних сооружений и пр.). Положительный полюс источника питания подключается к контактному проводу, а отрицательный - к рельсам.

При такой схеме электроснабжения тяговый ток от положительной шины тяговой подстанции по питающим линиям поступает через контактную сеть и токоприемник к двигателю электровоза, а затем через колеса и рельсы к отрицательной шине тяговой подстанции. Так как рельсы не полностью изолированы от земли, часть тягового тока стекает с них в землю.

Сила стекающего тока, который и является блуждающим, тем больше, чем меньше переходное сопротивление между рельсами и грунтом и чем выше продольное сопротивление стыковых соединений рельсов. При условиях, способствующих утечке тока в грунт (отсутствие стыковых соединений на рельсах, загрязненность балласта и т.д.), сила блуждающего тока в грунте может достигать 70-80 % от общей силы тягового тока ( I_тяг > 1000 A). Среднесуточная плотность тока утечки, превышающая 0,0015 мА/м², считается опасной для подземных металлических сооружений.

Блуждающие токи, протекая в грунте и встречая на своем пути подземные трубопроводы, переходят на них, так как сопротивление металла значительно меньше coпротивления грунта.

Ток течет по подземному стальному сооружению до тех пор, пока не встретит благоприятные условия для возвращения на минусовую шину тяговой подстанции (рельсовый путь). Блуждающие токи имеют радиус действия до нескольких десятков километров в сторону от токонесущих сооружений.

В местах входа блуждающих токов в подземный трубопровод и выхода из него в грунт протекают электрохимические реакции. В зоне входа токов происходит катодный процесс (течет реакция восстановления): O₂ + 4е + 2Н₂O = 4OН^-, который приводит к подщелачиванию грунта вблизи трубопровода, а иногда и к выделению водорода: 2H⁺ + 2е = Н₂↑ . В местах выхода тока в грунт образуются анодные участки (из анодного участка происходит переход электронов в катодную зону): Fe - 2е = Fe²⁺, где происходит усиленное растворение металла, прямо пропорциональное силе стекающего тока. Основной величиной, характеризующей интенсивность процесса электрокоррозии, является сила тока, стекающего с подземного сооружения в грунт, отнесенная к единице поверхности, т.е. плотность тока утечки. Блуждающие токи помимо плотности утечки характеризуются и значением потенциала его по отношению к ближайшей точке земли. Принципиальная особенность коррозии блуждающими токами состоит в том, что ее скорость практически не ограничена скоростью доставки кислорода, как при почвенной коррозии. Сила блуждающего тока определяется не доставкой кислорода к корродирующей поверхности, а переходными сопротивлениями в системе «рельс – грунт - подземный стальной трубопровод». Решающее значение имеет не сила блуждающего тока, а его плотность в анодной зоне трубопровода. На подземные трубопроводы могут натекать токи силой в сотни ампер. При наличии защитного покрытия на трубопроводе блуждающие токи могут стекать при наличии сквозных дефектов в изоляции. На практике встречаются случаи, когда в анодных зонах от действия блуждающих токов сквозные дефекты в стенках труб образуются, через несколько месяцев после прокладки трубопроводов (скорость коррозии может достигать 10 мм/год).

Переменный блуждающий ток также опасен, но скорость разрушения металлов им в несколько раз меньше, чем постоянным током. Опасность в этом случае резко возрастает, если блуждающий переменный ток в грунте каким-либо образом выпрямляется.