Реферат: Защита МНГП от коррозионного разрушения

Делителем Rустанавливают рабочее напряжение U = 30 В и определяют по амперметру величину тока утечки I. После этого вычисляют переходное сопротивление.

Для применения метода «мокрого контакта» необходимо производить шурфование трубопровода.

Известно, что чем хуже состояние изоляции, тем большая величина защитного тока необходима, чтобы поддерживать на трубопроводе требуемую величину защитного потенциала. Поэтому о состоянии изоляционного покрытия подземного трубопровода можно судить по величине плотности защитного тока, равной отношению тока дренажа к площади защищаемой поверхности.

Определение количества сквозных повреждений

Определение местонахождения сравнительно крупных сквозных повреждений в защитном покрытии подземных трубопроводов основано на измерении падения напряжения на поверхности грунта между двумя электродами, создаваемого током, стекающим с трубы в местах повреждений. Для локализации можно применять постоянный или переменный ток. коррозия газопровод изоляция повреждение

Одним из методов контроля состояния изоляционного покрытия подземных трубопроводов является определение количества сквозных повреждений в нем. Этот метод предложен американским изобретателем Д. Пирсоном в 40-х гг. XX столетия и мало изменился до нашего времени. Совершенствовалась только аппаратура для его реализации.

Метод с использованием переменного тока имеет следующие преимущества: его можно применять в зоне влияния блуждающих токов, и в качестве электродов могут быть использованы простые металлические штыри.

Содержание метода Пирсона заключается в следующем. Генератор звуковой частоты порядка 1000 Гц подключается одним полюсом к подземному трубопроводу, а другим - к земле. Ток, идущий по трубопроводу, стекает в местах повреждения изоляции и создает повышение потенциала, которое может быть измерено двухэлектродной установкой (рис. 3).

Рисунок 5 - Схема определения мест сквозных повреждений в изоляционном покрытии трубопровода:1 - звуковой генератор; 2 - измерительные электроды; 3 - звуковой индикатор; 4 - изолированный трубопровод; 5 - сквозное повреждение

Минимальный (нулевой) потенциал наблюдается, когда центр двухэлектродной установки находится под сквозным повреждением изоляции. Этот характер изменения разности потенциалов используется для точного определения сквозного повреждения в изоляции. Для уточнения места повреждения двухэлектродную установку располагают перпендикулярно оси трубопровода и постепенным перемещением электродов находят максимум разности потенциалов (рис. 6).

Схема измерения разности потенциалов устройства для контроля изоляции (УКИ-1) изображена на рис. 6.

При реализации метода Пирсона, например, прибором типа ИПИ, используют генератор переменного тока звуковой частоты (до 1000 Гц), который создает между трубой и временным стержнем-заземлителем напряжение в несколько десятков вольт. Благодаря этому через грунт начинает течь соответствующий "ток поиска".

Рисунок 6 - График изменения разности потенциалов между измерительными электродами:а - при продольном расположении электродов; б - при поперечном расположенииэлектродов

Два оператора при помощи щупов или контактных башмаков снимают разность потенциалов на поверхности земли, результат регистрируют по показаниям прибора или звуковому сигналу. Для более точного выделения полезного сигнала и устранения влияния посторонних напряжений в грунте генератор может работать в пульсирующем режиме.

Один из операторов движется над осью трубы, другой в 10 м от него по линии, перпендикулярной оси трубы (рис. 7). При приближении первого оператора к месту дефекта амплитуда сигнала возрастает и достигает максимума, когда щуп находится непосредственно над дефектом. При удалении от повреждения уровень сигнала снижается. При невозможности перемещения операторов таким образом, например, при густых зарослях или болотистой местности, операторы могут передвигаться друг за другом над осью трубы. В этом случае оператор, контролирующий уровень сигнала, должен быть особо внимателен, так как уровень сигнала будет возрастать дважды, в момент прохождения над дефектом первого и второго операторов. Кроме того, поблизости могут находиться другие дефекты, которые осложнят локализацию.

Рисунок 7 - Обнаружение сквозных дефектов изоляционного покрытия методом Пирсона с помощью прибора ИПИ:1 - труба; 2 - КИП; 3 - генератор звуковой частоты; 4 - временный заземли-тель; 5 - головные телефоны; б - приемник ИПИ; 7 - стальные электроды

Необходимым условием применимости данного метода является знание положения оси трубопровода. Поэтому приборы для контроля изоляции должны еще определять трассу трубопровода, т. е. должны быть снабжены поисковым контуром.

В отечественной практике места дефектов в изоляции подземных трубопроводов определяют одним из типов искателей повреждений (ИПИ-76, АНПИ «Пеленг-1», ИТ-5 и др.), либо установкой для определения дефектных мест в изоляционном покрытии магистральных трубопроводов УКИ-1.

Более точную локализацию места повреждения покрытия можно осуществить путем измерения градиента постоянного тока на поверхности земли над осью трубы (метод постоянного тока).

Для этого два медно-сульфатных электрода типа ЭСП с удлинительными штангами (можно использовать лыжные палки) устанавливают над осью трубы на расстоянии 1 - 1,5 м друг от друга. В качестве измерительного прибора используют цифровой мультиметр или высокоомный вольтметр с нулевой отметкой в центре шкалы( рис. 8).

Рисунок 8 - Локализация сквозных дефектов защитного покрытия путем измерения градиента постоянного тока:1 - труба; 2 - медно-сульфатный электрод; 3 - удлинительные штанги; 4 - высокоомный вольтметр; 5 - дефект защитного покрытия

При дальнейшем перемещении электродов наблюдается вновь увеличение градиента напряжения и постепенный его спад.

Для количественной оценки размеров дефектов целесообразно применять методы, основанные на постоянном токе, поскольку ввиду емкостной проводимости сопротивление покрытия для переменного тока уменьшается.

Определение места сквозного дефекта в изоляции путем детального измерения потенциалов трубопровода осуществляют различными системами: аппаратурой "Поиск-01" фирмы "Парсек" (Россия), "Вайлекес Электроник" (Германия), системой "Корпак" или приборным комплексом "Сервейер МК-9" (Великобритания) и др. Комплексы состоят из измерительных устройств с памятью, измерительных электродов, персонального компьютера, печатающего и графопостроительного устройств. В комплект также входят катушки с проводом, таймер и устройства для прерывания тока УКЗ.

Измерения проводят методом выносного электрода, поляризационный потенциал измеряют методом отключения тока поляризации через короткие промежутки времени.

Синхронное (или несинхронное для аппаратуры "Поиск-01") отключение тока поляризации УКЗ осуществляют с помощью синтактов, управляемых синхронизированными таймерами или специальными прерывателями.

Оператор перемещается над осью трубы, переставляя два медно-сульфатных электрода сравнения, осуществляя контакт измерительного устройства с грунтом. Контакт с трубой осуществляется через контрольный вывод с помощью переносной катушки. На катушке имеется счетное устройство, позволяющее осуществить привязку к трассе трубопровода и к отдельным ориентирам на трассе.

Современные системы для обследований оснащены устройством GPS для спутниковой привязки измерений к местности с точностью до 3- 15 м.

Для учета влияния и регистрации блуждающих токов в ближайших КИПах устанавливают стационарные электроды с измерительными и запоминающими устройствами типа "Минилог-128", РАД-256 и др.

Прерывание тока поляризации осуществляется в диапазоне от 1 до 27 с, например, по схеме: 5с - включено, 1с - отключено и др. Измерение потенциала отключения проводят автоматически, не ранее 100 мс с момента отключения.

Данные, накопленные в результате измерений в запоминающих устройствах, переводят в компьютер, где обрабатывают и индицируют на экране дисплея.

В окончательном виде результаты обследования трубопровода выдают в виде таблиц и цветных графиков. По таблицам и графикам определяют места повреждений защитного покрытия и зоны недозащиты и перезащиты трубопровода.

Опыт диагностирования трубопроводов показывает, что для достоверной оценки их состояния невозможно ограничиться каким-либо одним методом диагностирования. Объективный диагноз может быть поставлен только в рамках комплексных исследований состояния трубопроводов.

ЗАЩИТА МНГП С ПОМОЩЬЮ НАЛОЖЕННОГО ПОТЕНЦИАЛА (ЭХЗ)

Активная защита. Методы активной защиты в основном сводятся к созданию такого электрического режима для газопровода, при котором коррозия трубопровода прекращается.

Катодная защита. Этот вид защиты предусматривает придание газопроводу отрицательного потенциала относительно окружающей среды посредством присоединения к нему источника постоянного тока. Отрицательный полюс источника тока присоединяется к газопроводу, а положительный - к заземлителю (аноду). При этом анодное заземление постепенно разрушается, защищая газопровод. Этот вид защиты применяется от электрохимической коррозии и блуждающих токов. Схема катодной установки приведена на рис. 4.

Ток от положительного полюса источника через соединительный кабель и анодное заземление переходит в почву. Из почвы через дефектные места в изоляции ток проникает в газопровод и

по дренажному кабелю направляется к отрицательному полюсу источника. Происходит постепенное разрушение анода, что обеспечивает защиту газопровода от коррозии под влиянием катодной поляризации.

Для городских условий наиболее эффективны глубинные аноды, которые представляют собой цилиндрическое тело, собранное из отдельных элементов, соединенных между собой при помощи резьбы. В этом случае исключается коррозионное влияние на смежные подземные металлические сооружения и увеличивается зона защиты. Одна катодная станция обеспечивает защиту газопровода протяженностью до 1ОООм.

Протекторная защита. При протекторной защите участок газопровода превращается в катод не за счет источника питания, а за счет использования протектора. Последний соединен проводником с газопроводом и образует с ним гальваническую пару, в которой газопровод является катодом, а протектор - анодом. В качестве протектора используется металл с более отрицательным потенциалом, чем у железа.

Принцип работы протекторной защиты показан на рис. 5Ток от протектора 3 через грунт попадает на газопровод 6,а затем по изолированному соединительному кабелю к протектору. Протектор при стекании с него тока будет разрушаться, защищая газопровод. Зона действия протекторной установки приблизительно 70 м. Главное назначение протекторных установок - дополнение к дренажной или катодной защите на удаленных газопроводах для полного снятия положительных потенциалов.

Электродренажная защита. При электродренажной защите ток отводится из анодной зоны газопровода к источнику (рельсу

или отрицательной шине тяговой подстанции). Зона зашиты около 5 км.

Применяют три типа дренажа; прямой (простой), поляризованный и усиленный.

Прямой дренаж характеризуется двухсторонней проводимостью (рис. 6). Дренажный кабель присоединяется только к отрицательной шине. Главный недостаток заключается в возникновении положительного потенциала на газопроводе при нарушении стыковых соединений рельсов, поэтому несмотря на простоту эти установки в городских газопроводах не применяют.

Поляризованный дренаж обладает односторонней проводимостью от газопровода к источнику (рис. 7). При появлении положительного потенциала на рельсах, дренажный кабель автоматически отключается.

Усиленный дренаж (рис. 8) применяют, когда на газопроводе остается положительный или знакопеременный потенциал по отношению к земле, а потенциал рельса в точке дренирования тока выше потенциала газопровода. В усиленном дренаже дополнительно в цепь включают источник ЭДС, позволяющий увеличить дренажный ток.

Изолирующие фланцевые соединения и вставки. Дополнительно к устройствам электрохимической защиты используют изолирующие фланцевые соединения (ИФС) и вставки. Они разбивают газопровод на отдельные участки, при этом уменьшаются проводимость и сила тока, протекающего по газопроводу. ИФС - прокладки между фланцами из резины и эбонита. Вставки из полиэтиленовых труб применяют для отсечения различных подземных сооружений друг от друга.

Установка ИФС приводит к сокращению затрат электроэнергии за счет исключения потерь тока перетекания на смежные коммуникации.

ИФС устанавливают на вводах к потребителям, подземных переходах газопроводов через препятствия, а также на вводах газопроводов в ГРС, ГРП и ГРУ.

Электрические перемычки. Электрические перемычки устанавливают на смежных металлических сооружениях в том случае, когда на одном сооружении имеются положительные потенциалы (анодная зона), а на другом - отрицательные (катодная зона), при этом на обоих сооружениях устанавливаются отрицательные потенциалы. Перемычки применяют при прокладке по одной улице газопроводов различного давления.

ЗАЩИТА МНГП ОТ ДЕЙСТВИЯ БЛУЖДАЮЩИХ ТОКОВ

Основными источниками блуждающих токов являются рельсовые сети трамвая, метрополитена и электрофицированной железной дороги (рис. 3). Положительный полюс источника постоянного тока электрофицированного транспорта подключается к контактному проводу, а отрицательный - к ходовым рельсам. Ток от положительной шины тяговой подстанции по питающей линии поступает в контактный провод, а оттуда через токоприемник - к двигателям электровоза и далее через колесные пары, рельсы и землю в отсасывающую линию к минусовой шине. Стекающий в землю ток, который называется блуждающим, тем больше, чем меньше переходное сопротивление между рельсами и землей и чем больше предельное сопротивление рельсов.

Наиболее значительные токи утечки наблюдаются на участках путей электрифицированных железных дорог, где имеются малые переходные сопротивления между рельсами и землей и большие тяговые токи. Блуждающие токи, возникающие при этом, могут распространяться на большие расстояния. Блуждающие токи, проникая в подземный газопровод, создают три потенциальные зоны:

• катодную - участок входа блуждающего тока из почвы в газопровод (не опасную в коррозионном отношении);

•анодную - участок выхода блуждающего тока из газопровода (опасную в коррозионном отношении);

•знакопеременную - участок газопровода, где наблюдается изменение потенциальной зоны во времени, т.е. возникает то анодная, то катодная зоны.

Критерием опасности коррозии является наличие положительной или знакопеременной разности потенциалов между трубопроводом и землей.

Все подземные стальные газопроводы должны быть защищены от коррозии. Защиту от коррозии следует проектировать в соответствии с требованиями ГОСТ 9.015 - 74* «Единая система защиты от коррозии и старения. Подземные сооружения. Общие технические требования».