Електричний дренаж.

Захист металевих споруд від корозії блукаючими струмами виконують електричними дренажами, установками катодного захисту, протекторами і струмовідводами. Електричний дренаж - це організоване відведення блукаючих струмів від газопроводу, що захищається, до їх (струмів) джерела. Розрізняють три види електричного дренажу: прямий, поляризований і посилений. Кожний з них виконується шляхом підключення газопроводу через дренажний пристрій до від'ємної шини тяглової підстанції або рейки електрифікованого транспорту.

Прямий (простий) еклектродренаж має двосторонню провідність і тому застосовується лише на ділянках зі стійким анодним потенціалом (як правило, поблизу тяглових підстанцій). Поляризований і посилений дренаж мають односторонню провідність від газопроводу до джерела струму, і тому вони можуть підключатися до рейок електрифікованого транспорту (рис. 6). Одна дренажна установка здатна захистити до 5-6 км газопроводу.

Додатково до пристроїв електричного захисту застосовують електричне секціювання: газопровід поділяють на окремі секції за допомогою ізолюючих фланців. У найпростішому вигляді ізолюючий фланець - це двофланцеве з'єднання, в якому між фланцями вставляється ізолююча прокладка. При цьому під головками і гайками кожного з болтів розміщуються ізолюючі шайби, а самі болти "одягаються" в ізолюючі втулки. Ізолюючі фланці слід розміщувати за ходом газу на надземних газопроводах або в колодязях (при підземному прокладанні) після запірної арматури. Встановлювати ІФЗ на підземних газопроводах безпосередньо в грунті категорично заборонено. Місця обов'язкового розміщення ІФЗ регламентуються вимогами нормативних документів.

Для підземних газопроводів найбільш ефективний комплексний захист від корозії - це поєднання пасивного і активного методів захисту.

 

Рис. 3. Електричні потенціали

Рис. 4. Принципова схема протекторного захисту 1 - газопровід; 2 - контрольно-вимірювальний пункт; 3 - кабель; 4 - шурф; 5 - сталевий сердечник; 6 - активатор

 

Рис. 5. Принципова схема катодного захисту 1 - газопровід; 2 - електрод порівняння тривалої дії з датчиком електрохімічного потенціалу; 3 - контактний пристрій; 4 - кабель дренажний; 5 - перетворювач катодного захисту (джерело постійного струму); 6 - кабель з'єднувальний; 7 - анодний заземлювач

Рис. 6. Принципова схема поляризованого електродренажу 1 - газопровід; 2 - кабель; 3 - реостат; 4 - діод; 5 - запобіжник; 6 - трамвайна колія

 

3. Проектування електрохімічного захисту підземних газопроводів і споруд на них від корозії

Основою для проектування електрохімзахисту (ЕХЗ) газопроводів від корозії є дані про корозійну активність ґрунту і наявність блукаючих струмів, а також характеристика прокладених чи проектованих трубопроводів і споруд на них.

Корозійну активність ґрунту визначають в результаті пошукових робіт шляхом виміру питомого електричного опору ґрунту. При проектуванні нових газопроводів опір вимірюють по трасі газопроводу з кроком 100-500 м. Якщо газотранспортна мережа діюча, то з кроком 100-200 м на відстані 2-4 м від осі трубопроводу.

Наявність блукаючих струмів у землі по трасі газопроводу, що проектується, визначають за результатами вимірювання різниці потенціалів між прокладеними в даному районі підземними металевими спорудами і землею. В разі відсутності таких споруд наявність блукаючих струмів знаходять шляхом вимірювання різниці потенціалів між двома точками землі через кожні 1000 м по двох взаємно перпендикулярних напрямках при рознесенні вимірювальних електродів на 100м один від одного.

Найбільш характерний і ефективний спосіб активного захисту підземних сталевих трубопроводів і споруд від корозії - це розміщення на території, де прокладено мережі газопостачання, станцій катодного захисту.

Параметри електрохімзахисту підземних газопроводів визначають розрахунковим шляхом. Методика дозволяє встановити параметри катодних станцій, які необхідні для забезпечення захисного потенціалу на всіх підземних спорудах, котрі розміщені в зоні дії установок ЕХЗ і мають з'єднання, що забезпечують електричну провідність по всій довжині мережі газопроводів. За основний розрахунковий параметр приймають середню густину захисного струму /, мА/м². Вона являє собою відношення сили струму катодної станції і сумарної площі поверхні підземних трубопроводів, у т.ч. і газопроводів та споруд на них, котрі розташовані в зоні дії цієї станції.

Площу поверхні кожного з трубопроводів, що мають між собою технологічні з'єднання, які забезпечують електричну провідність, або спеціальні перемички (це можуть бути електропровід, кабель або відрізки звичайного попередньо ізольованого металопрокату), знаходять за формулою:

м²,

де , - діаметр зовнішній і- оїділянки підземного трубопроводу, м;

- довжина і-ої ділянки, м;

п - кількість ділянок підземної мережі трубопроводів, які знаходяться в зоні дії однієї станції, шт.

Таким чином визначають площі поверхонь підземних газопроводів ,водопроводів , теплопроводів , котрі прокладені як в каналах, так і безканальним способом. Сумарна площа поверхонь всіх трубопроводів, які електрично зв'язані між собою і являють одну систему, становить:

, _М².

У цій системі питома вага кожної з підземних мереж становить, %:

1) водопроводи - ;

2) теплопроводи -

3) газопроводи -

Густину поверхні трубопроводів кожної з підземних інженерних мереж, що являє собою відношення площі їх поверхні до площі забудови, обчислюють за такими формулами, м /га:

1) водопроводи -

2) теплопроводи -

3) газопроводи -

Середню густину сили струму, що необхідний для захисту трубопроводів від електрохімічної корозії, можна визначати з такої емпіричної залежності:

, мА/м²,

де ρ- величина корозійної активності ґрунту, Ом м (як правило, на території населених пунктів знаходиться в межах р= 15-50 Ом м).

Якщо значення величини j не перевищує 6 мА/м², то у подальших розрахунках необхідно приймати, що j = 6 мА/м².

Величину сили захисного струму, котрий необхідний для забезпечення катодної поляризації підземних опору і трубопроводів, обчислюють таким чином:

, А.

Кількість станцій катодного захисту знаходять за умови оптимального розміщення анодних заземлювачів (в першу чергу - цікавить наявність майданчиків, зручних для встановлення анодів), присутності джерел електроживлення тощо, а також з урахуванням того, що величина сили струму однієї станції не повинна перевищувати 25 А. Таким чином, кількість станцій катодного захисту підземних споруд і трубопроводів від електрохімічної корозії можна визначати з достатньою точністю з наступним округленням до цілого числа так:

, шт

де І- сила струму, значення якої визначено згідно з формулою, А.

Для того, щоб зручно розмістити катодні станції на плані місцевості чи забудови, визначають радіус їх дії:

, м,

де І_К.С. - сила струму катодної станції, А (найбільш характерні значення становлять 10, 15, 20, 25 і 30 А);

К - коефіцієнт, який характеризує густину підземних споруд на території, що захищається, га:

, м²/га.

Якщо кола, радіуси яких відповідають радіусам дії катодних станції, а центри знаходяться в зонах розміщення анодних заземлювачів, не покривають повністю всю територію, для якої проектується ЕХЗ, то слід змінити або місця розміщення катодних установок, або значення сили струму І_К.С. і повторити розрахунок.

Тип перетворювачів для катодних установок слід вибирати згідно з даними, які наведено у додатку 1. Найбільш економічний варіант анодного заземлення приймають в залежності від величини сили струму в ланцюзі катодного захисту, максимально-допустимого опору, періоду роботоздатності, матеріалу, кількості та геометричних розмірів (довжини і діаметра) електродів. У табл.2 додатка 1 цю частину виділено сірим кольором.