Принцип действия эхз трубопроводов – Электрохимзащита газопровода – принцип работы ЭХЗ

alexxlab | 20.12.2019 | 0 | Разное

Содержание

Электрохимическая защита — основные понятия, принцип работы

Электрохимическая коррозия — распространенный вид коррозионного процесса, возникающий при взаимодействии металлоконструкции с окружающей средой. Явление вызвано термодинамической неустойчивостью металлов в окружающих их средах и наличия в них блуждающих токов.

Блуждающие токи, появляющиеся в грунте при его использовании как токопроводящей среды, несут с собой опасность для трубопроводов из металла. Под их воздействием трубы разъедает ржавчина, возникает течь — в результате металлические сооружения разрушаются и приходят в негодность.

Продлить период службы трубопроводов и прочих подземных металлических сооружений позволяет строительство электрохимзащиты. Это один из самых надежных способов предохранения металлоконструкций от электрохимической коррозии.

Понятие электрохимической защиты

Электрохимическая защита оборудования и сооружений из металлов — комплекс мероприятий, предпринимаемых с целью предотвращения коррозионных процессов, поддержания работоспособности защищаемых объектов в период эксплуатации. Основной результат от использования средств ЭХЗ — охрана инженерных коммуникаций от воздействия коррозии, влекущей огромные экономические потери из-за преждевременного износа оборудования.

Суть ЭХЗ состоит в управлении токами коррозии, всегда образующимися при контакте металлоконструкции и электролита. Посредством электрохимзащиты анодная разрушающаяся зона переходит с защищаемого объекта на анодное заземление или стороннее изделие из более активного металла. В результате смещения электродного потенциала металла распространение коррозии останавливается.

Главное при устройстве электрохимзащиты — обеспечить обязательный контакт защищаемого сооружения и внешнего анода с помощью металлического кабеля или контакта и электролита. Электрическая цепь, в которую входит защищаемый объект, кабель ЭХЗ, анод и электролит, должна замкнуться — в противном случае защитного тока в системе не возникнет.

Типы ЭХЗ

Различают 2 вида ЭХЗ от коррозии:

  • анодная;
  • катодная и ее разновидность — протекторная.

Анодная

При анодной защите потенциал металла смещается в положительную сторону. Ее эффективность зависит от свойств металла и электролита. Методика используется для конструкций из углеродистых, высоколегированных и нержавеющих сталей, титановых сплавов и различных пассивирующихся металлов. Такая ЭХЗ отлично решает поставленные задачи в средах, хорошо проводящих ток.

Анодная электрохимзащита применяется реже, чем катодная, поскольку к защищаемому объекту выдвигается немало строгих требований. Однако у нее есть свои преимущества: значительное замедление скорости коррозионного процесса, исключение возможности попадания продуктов коррозии в среду или производимую продукцию. Оборудование ЭХЗ этого типа выбирают на основе малорастворимых элементов: платины, нержавеющих высоколегированных сплавов, никеля, свинца.

Анодная защита реализуется различными способами: смещением потенциала в положительную сторону посредством источника внешнего тока или введением окислителей в коррозионную среду.

Катодная

Катодная электрохимзащита используется в случаях, когда металлу не присуща склонность переходить в пассивное состояние. Ее суть заключается в приложении к металлоизделию внешнего тока от отрицательного полюса, поляризующего катодные участки, тем самым приближая показатель потенциала к анодным. Положительный полюс, который имеет источник тока, присоединяется к аноду, за счет чего коррозия защищаемого объекта минимизируется. При этом анод постепенно разрушается, требуя замены.

Катодная защита может быть реализована различными способами:

  • поляризация от внешнего источника электротока;
  • снижение скорости протекания катодного процесса;
  • контакт с металлом, потенциал коррозии у которого в этой среде более электроотрицательный.

Поляризация от источника электротока, расположенного снаружи, часто используется при защите конструкций, находящихся в воде или почве. Этот вид системы ЭХЗ применяется для олова, алюминия, цинка, углеродистых и легированных сталей. В качестве внешнего источника тока выступают станции катодной защиты.

Протекторная

Строительство ЭХЗ протекторного типа подразумевает применение протектора. В этом случае к защищаемому сооружению присоединяют металл, имеющий более электроотрицательный потенциал. В результате разрушается не металлический объект, а протектор, который постепенно корродирует и требует замены на новый.

Данный тип электрохимзащиты эффективен в тех случаях, когда переходное сопротивление между окружающей средой и протектором небольшое. У каждого протектора есть свой радиус действия — это максимальное расстояние, на которое его можно удалить, не рискуя потерять защитный эффект.

Протекторная ЭХЗ применяется для предохранения от коррозионного разрушения сооружений, находящихся в нейтральных средах: в воздухе, почве, морской или речной воде. Протекторы для электрохимической защиты трубопроводов изготавливают из магния, цинка, алюминия, железа с дополнительным введением легирующих компонентов.

Для обеспечения высокого уровня протекторной защиты нужно правильно выбрать тип протектора в зависимости от объекта ЭХЗ (корпуса судов, резервуары с нефтепродуктами и пожарной водой, нефте газопроводы и другие металлоконструкции), а также важна среда где будет установлена протекторная группа (грунт, морская или речная вода, подтоварная вода). Данное условие является необходимым для обеспечения безопасности эксплуатации объекта ЭХЗ и увеличит эффективность протекторной защиты.

О станциях катодной защиты

Эффективное оборудование для ЭХЗ трубопроводов, расположенных под землей, — комплекс станции катодной защиты (СКЗ), состоит из следующих элементов:

  • станция катодной защиты;
  • анодные заземлители;
  • кабельные линии
  • пункт контроля и измерения;

Станции подключают к сети электроснабжения или автономным устройствам. Выходное напряжение на СКЗ может регулироваться вручную или в автоматическом режиме — по току защиты или потенциалу защищаемого объекта.

Строительство электрохимзащиты требует использования надежных составляющих системы. Наша компания предлагает широкий выбор качественного оборудования для защиты разных объектов. Оставьте заявку на сайте: мы вышлем вам прайс по оборудованию ЭХЗ и подробно проконсультируем по возникшим вопросам.

moscow.ehz.center

Электрохимическая защита технологических трубопроводов

03 декабря 2015 г.

При укладке в траншею изолированного трубопровода и его последующей засыпке изоляционное покрытие может быть повреждено, а в процессе эксплуатации трубопровода оно постепенно стареет (теряет свои диэлектрические свойства, водоустойчивость, адгезию). Поэтому при всех способах прокладки, кроме надземной, трубопроводы подлежат комплексной защите от коррозии защитными покрытиями и средствами электрохимической защиты (ЭХЗ) независимо от коррозионной активности грунта.

К средствам ЭХЗ относятся катодная, протекторная и электродренажная защиты.

Защита от почвенной коррозии осуществляется катодной поляризацией трубопроводов. Если катодная поляризация производится с помощью внешнего источника постоянного тока, то такая защита называется катодной, если же поляризация осуществляется присоединением защищаемого трубопровода к металлу, имеющему более отрицательный потенциал, то такая защита называется протекторной.

Катодная защита

Принципиальная схема катодной защиты показана на рисунке.

Источником постоянного тока является станция катодной защиты 3, где с помощью выпрямителей переменный ток от вдольтрассовой ЛЭП 1, поступающий через трансформаторный пункт 2, преобразуется в постоянный.

Отрицательным полюсом источник с помощью соединительного провода 4 подключен к защищаемому трубопроводу 6, а положительным — к анодному заземлению 5. При включении источника тока электрическая цепь замыкается через почвенный электролит.

Принципиальная схема катодной защиты

1 — ЛЭП; 2 — трансформаторный пункт; 3 — станция катодной защиты; 4 — соединительный провод; 5 — анодное заземление; 6 — трубопровод

Принцип действия катодной защиты следующий. Под воздействием приложенного электрического поля источника начинается движение полусвободных валентных электронов в направлении «анодное заземление — источник тока— защищаемое сооружение». Теряя электроны, атомы металла анодного заземления переходят в виде ион-атомов в раствор электролита, т.е. анодное заземление разрушается. Ион-атомы подвергаются гидратации и отводятся в глубь раствора. У защищаемого же сооружения вследствие работы источника постоянного тока наблюдается избыток свободных электронов, т.е. создаются условия для протекания реакций кислородной и водородной деполяризации, характерных для катода.

Подземные коммуникации нефтебаз защищают катодными установками с различными типами анодных заземлений. Необходимая сила защитного тока катодной установки определяется по формуле

Jдр

=j3·F3·K0

где j3 — необходимая величина защитной плотности тока; F3 — суммарная поверхность контакта подземных сооружений с грунтом; К0 — коэффициент оголенности коммуникаций, величина которого определяется в зависимости от переходного сопротивления изоляционного покрытия Rnep и удельного электросопротивления грунта рг по графику, приведенному на рисунке ниже.

Необходимая величина защитной плотности тока выбирается в зависимости от характеристики грунтов площадки нефтебазы в соответствии с таблицей ниже.

Протекторная защита

Принцип действия протекторной защиты аналогичен работе гальванического элемента.

Два электрода: трубопровод 1 и протектор 2, изготовленный из более электроотрицательного металла, чем сталь, опущены в почвенный электролит и соединены проводом 3. Так как материал протектора является более электроотрицательным, то под действием разности потенциалов происходит направленное движение электронов от протектора к трубопроводу по проводнику 3. Одновременно ион-атомы материала протектора переходят в раствор, что приводит к его разрушению. Сила тока при этом контролируется с помощью контрольно-измерительной колонки 4.

Зависимость коэффициентов оголенности подземных трубопроводов от переходного сопротивления изоляционного покрытия для грунтов удельным сопротивлением, Ом-м

1 — 100; 2 — 50; 3 — 30; 4 — 10; 5 — 5

Зависимость защитной плотности тока от характеристики грунтов

Тип грунта

рп Омм

А, А/м2

Влажный глинистый грунт:

— pH >8

15

0,033

pH = 6-8

15

0,160

— с примесью песка

15

0,187

Влажный торф (pH <8)

15

0,160

Увлажненный песок

50

0,170

Сухой глинистый грунт

100

0,008

Принципиальная схема протекторной защиты

1 — трубопровод; 2 — протектор; 3 — соединительный провод; 4 — контрольно-измерительная колонка

Таким образом, разрушение металла все равно имеет место. Но не трубопровода, а протектора.

Теоретически для защиты стальных сооружений от коррозии могут быть использованы все металлы, расположенные в электрохимическом ряду напряжений левее железа, так как они более электроотрицательны. Практически же протекторы изготавливаются только из материалов, удовлетворяющих следующим требованиям:

  • разность потенциалов материала протектора и железа (стали) должна быть как можно больше;
  • ток, получаемый при электрохимическом растворении единицы массы протектора (токоотдача), должен быть максимальным;
  • отношение массы протектора, израсходованной на создание защитного тока, к общей потере массы протектора (коэффициент использования) должно быть наибольшим.

Данным требованиям в наибольшей степени удовлетворяют сплавы на основе магния, цинка и алюминия.

Протекторную защиту осуществляют сосредоточенными и протяженными протекторами. В первом случае удельное электросопротивление грунта должно быть не более 50 Ом-м, во втором — не более 500 Ом·м.

Электродренажная защита трубопроводов

Метод защиты трубопроводов от разрушения блуждающими токами, предусматривающий их отвод (дренаж) с защищаемого сооружения на сооружение — источник блуждающих токов либо специальное заземление, называется электродренажной защитой.

Применяют прямой, поляризованный и усиленный дренажи.

Принципиальные схемы электродренажной защиты

а — прямой дренаж; б —поляризованный дренаж; в — усиленный дренаж

Прямой электрический дренаж  — это дренажное устройство двусторонней проводимости. Схема прямого электрического дренажа включает: реостат К, рубильник К, плавкий предохранитель Пр и сигнальное реле С. Сила тока в цепи «трубопровод — рельс* регулируется реостатом. Если величина тока превысит допустимую величину, то плавкий предохранитель сгорит, ток потечет по обмотке реле, при включении которого включается звуковой или световой сигнал.

Прямой электрический дренаж применяется в тех случаях, когда потенциал трубопровода постоянно выше потенциала рельсовой сети, куда отводятся блуждающие токи. В противном случае дренаж превратится в канал для натекания блуждающих токов на трубопровод.

Поляризованный электрический дренаж  — это дренажное устройство, обладающее односторонней проводимостью. От прямого дренажа поляризованный отличается наличием элемента односторонней проводимости (вентильный элемент) ВЭ. При поляризованном дренаже ток протекает только от трубопровода к рельсу, что исключает натекание блуждающих токов на трубопровод по дренажному проводу.

Усиленный дренаж  применяется в тех случаях, когда нужно не только отводить блуждающие токи с трубопровода, но и обеспечить на нем необходимую величину защитного потенциала. Усиленный дренаж представляет собой обычную катодную станцию, подключенную отрицательным полюсом к защищаемому сооружению, а положительным — не к анодному заземлению, а к рельсам электрифицированного транспорта.

За счет такой схемы подключения обеспечивается: вопервых, поляризованный дренаж (за счет работы вентильных элементов в схеме СКЗ), а во-вторых, катодная станция удерживает необходимый защитный потенциал трубопровода.

После ввода трубопровода в эксплуатацию производится регулировка параметров работы системы их защиты от коррозии. При необходимости с учетом фактического положения дел могут вводиться в эксплуатацию дополнительные станции катодной и дренажной защиты, а также протекторные установки.

ros-pipe.ru

Катодная защита от коррозии трубопроводов: оборудование, принцип работы - статья

Станция катодной защиты и другие средства борьбы с процессом коррозии дают возможность продлить срок эксплуатации конструкции из металла и сохранить ее технико-физические показатели. Эффективность защитных методик зависит как от качества протекторной технологии, так и от условий применения. Лучшие свойства по сбережению металлических сооружений демонстрируют устройства, работающие на катоде.

Принцип работы

Катодная защита от коррозии имеет следующий принцип действия: к объекту, например, стальной или медной трубе, от внешнего источника подводят ток с отрицательным полюсом, в результате происходит поляризация катода, его потенциал переходит в анодное состояние. Благодаря этому коррозийная активность защищаемого объекта сводится к нулю.

Оборудование

Для противокоррозионного предохранения подземных сооружений используют специальное оборудование — станции, обычно входящие в общую инфраструктуру техобслуживания трубопроводов. Станция катодной защиты (СКЗ) стабильно обеспечивает металлический объект током. Такое оборудование используют в трубах водоснабжения, газо- и нефтепроводов, тепловых сетях. СКЗ включает в своем составе следующие элементы:
  • преобразователь тока;
  • анодный заземлитель;
  • провод для подводки к защищаемому сооружению.
Станции делятся на трансформаторные и инверторные. Трансформаторные установки относятся к устаревшим. В качестве основы в них применяется тиристорный преобразователь катодной защиты или низкочастотный трансформатор. Для управления тиристорами используют фазоимпульсные регуляторы мощности или более функциональные контроллеры. Устройства, работающие на основе трансформаторов, позволяют регулировать показатели напряжения, выравнивать защитные потенциалы. Их недостатком выступает высокая степень пульсации выходного тока при низком коэффициенте мощности. Более современны установки инверторного типа, в которых используются импульсные высокочастотные преобразователи. Они отличаются высоким КПД — 95% против 80% у трансформаторных. К преимуществам инверторных установок относятся и небольшие габариты, что позволяет применять их на сложных участках. Такие устройства быстро окупаются и требуют минимум вложений в обслуживание. Устройство катодной защиты может быть выполнено в различных корпусах, габаритах и формах. Грамотный расчет характеристик в соответствии с масштабностью защищаемого объекта дает возможность оптимизировать затраты на установку оборудования, хранение и транспортировку.

moscow.ehz.center

ВСН 009-88 «Строительство магистральных и промысловых трубопроводов. Средства и установки электрохимзащиты»

На главную | База 1 | База 2 | База 3
Поиск по реквизитамПоиск по номеру документаПоиск по названию документаПоиск по тексту документа
Искать все виды документовДокументы неопределённого видаISOАвиационные правилаАльбомАпелляционное определениеАТКАТК-РЭАТПЭАТРВИВМРВМУВНВНиРВНКРВНМДВНПВНПБВНТМ/МЧМ СССРВНТПВНТП/МПСВНЭВОМВПНРМВППБВРДВРДСВременное положениеВременное руководствоВременные методические рекомендацииВременные нормативыВременные рекомендацииВременные указанияВременный порядокВрТЕРВрТЕРрВрТЭСНВрТЭСНрВСНВСН АСВСН ВКВСН-АПКВСПВСТПВТУВТУ МММПВТУ НКММПВУП СНЭВУППВУТПВыпускГКИНПГКИНП (ОНТА)ГНГОСТГОСТ CEN/TRГОСТ CISPRГОСТ ENГОСТ EN ISOГОСТ EN/TSГОСТ IECГОСТ IEC/PASГОСТ IEC/TRГОСТ IEC/TSГОСТ ISOГОСТ ISO GuideГОСТ ISO/DISГОСТ ISO/HL7ГОСТ ISO/IECГОСТ ISO/IEC GuideГОСТ ISO/TRГОСТ ISO/TSГОСТ OIML RГОСТ ЕНГОСТ ИСОГОСТ ИСО/МЭКГОСТ ИСО/ТОГОСТ ИСО/ТСГОСТ МЭКГОСТ РГОСТ Р ЕНГОСТ Р ЕН ИСОГОСТ Р ИСОГОСТ Р ИСО/HL7ГОСТ Р ИСО/АСТМГОСТ Р ИСО/МЭКГОСТ Р ИСО/МЭК МФСГОСТ Р ИСО/МЭК ТОГОСТ Р ИСО/ТОГОСТ Р ИСО/ТСГОСТ Р ИСО/ТУГОСТ Р МЭКГОСТ Р МЭК/ТОГОСТ Р МЭК/ТСГОСТ ЭД1ГСНГСНрГСССДГЭСНГЭСНмГЭСНмрГЭСНмтГЭСНпГЭСНПиТЕРГЭСНПиТЕРрГЭСНрГЭСНсДИДиОРДирективное письмоДоговорДополнение к ВСНДополнение к РНиПДСЕКЕНВиРЕНВиР-ПЕНиРЕСДЗемЕТКСЖНМЗаключениеЗаконЗаконопроектЗональный типовой проектИИБТВИДИКИМИНИнструктивное письмоИнструкцияИнструкция НСАМИнформационно-методическое письмоИнформационно-технический сборникИнформационное письмоИнформацияИОТИРИСОИСО/TRИТНИТОсИТПИТСИЭСНИЭСНиЕР Республика КарелияККарта трудового процессаКарта-нарядКаталогКаталог-справочникККТКОКодексКОТКПОКСИКТКТПММ-МВИМВИМВНМВРМГСНМДМДКМДСМеждународные стандартыМетодикаМетодика НСАММетодические рекомендацииМетодические рекомендации к СПМетодические указанияМетодический документМетодическое пособиеМетодическое руководствоМИМИ БГЕИМИ УЯВИМИГКМММНМОДНМонтажные чертежиМос МУМосМРМосСанПинМППБМРМРДСМРОМРРМРТУМСанПиНМСНМСПМТМУМУ ОТ РММУКМЭКННАС ГАНБ ЖТНВННГЭАНДНДПНиТУНКНормыНормы времениНПНПБНПРМНРНРБНСПНТПНТП АПКНТП ЭППНТПДНТПСНТСНЦКРНЦСОДМОДНОЕРЖОЕРЖкрОЕРЖмОЕРЖмрОЕРЖпОЕРЖрОКОМТРМОНОНДОНКОНТПОПВОПКП АЭСОПНРМСОРДОСГиСППиНОСНОСН-АПКОСПОССПЖОССЦЖОСТОСТ 1ОСТ 2ОСТ 34ОСТ 4ОСТ 5ОСТ ВКСОСТ КЗ СНКОСТ НКЗагОСТ НКЛесОСТ НКМОСТ НКММПОСТ НКППОСТ НКПП и НКВТОСТ НКСМОСТ НКТПОСТ5ОСТНОСЭМЖОТРОТТПП ССФЖТПБПБПРВПБЭ НППБЯПВ НППВКМПВСРПГВУПереченьПиН АЭПисьмоПМГПНАЭПНД ФПНД Ф СБПНД Ф ТПНСТПОПоложениеПорядокПособиеПособие в развитие СНиППособие к ВНТППособие к ВСНПособие к МГСНПособие к МРПособие к РДПособие к РТМПособие к СНПособие к СНиППособие к СППособие к СТОПособие по применению СППостановлениеПОТ РПОЭСНрППБППБ-АСППБ-СППБВППБОППРПРПР РСКПР СМНПравилаПрактическое пособие к СППРБ АСПрейскурантПриказПротоколПСРр Калининградской областиПТБПТЭПУГПУЭПЦСНПЭУРР ГазпромР НОПРИЗР НОСТРОЙР НОСТРОЙ/НОПР РСКР СМНР-НП СРО ССКРазъяснениеРаспоряжениеРАФРБРГРДРД БГЕИРД БТРД ГМРД НИИКраностроенияРД РОСЭКРД РСКРД РТМРД СМАРД СМНРД ЭОРД-АПКРДИРДМРДМУРДПРДСРДТПРегламентРекомендацииРекомендацияРешениеРешение коллегииРКРМРМГРМДРМКРНДРНиПРПРРТОП ТЭРС ГАРСНРСТ РСФСРРСТ РСФСР ЭД1РТРТМРТПРУРуководствоРУЭСТОП ГАРЭГА РФРЭСНрСАСанитарные нормыСанитарные правилаСанПиНСборникСборник НТД к СНиПСборники ПВРСборники РСН МОСборники РСН ПНРСборники РСН ССРСборники ценСБЦПСДАСДАЭСДОССерияСЗКСНСН-РФСНиПСНиРСНККСНОРСНПСОСоглашениеСПСП АССП АЭССправочникСправочное пособие к ВСНСправочное пособие к СНиПСправочное пособие к СПСправочное пособие к ТЕРСправочное пособие к ТЕРрСРПССНССЦСТ ССФЖТСТ СЭВСТ ЦКБАСТ-НП СРОСТАСТКСТМСТНСТН ЦЭСТОСТО 030 НОСТРОЙСТО АСЧМСТО БДПСТО ВНИИСТСТО ГазпромСТО Газпром РДСТО ГГИСТО ГУ ГГИСТО ДД ХМАОСТО ДОКТОР БЕТОНСТО МАДИСТО МВИСТО МИСТО НААГСТО НАКССТО НКССТО НОПСТО НОСТРОЙСТО НОСТРОЙ/НОПСТО РЖДСТО РосГеоСТО РОСТЕХЭКСПЕРТИЗАСТО САСТО СМКСТО ФЦССТО ЦКТИСТО-ГК "Трансстрой"СТО-НСОПБСТПСТП ВНИИГСТП НИИЭССтП РМПСУПСССУРСУСНСЦНПРТВТЕТелеграммаТелетайпограммаТематическая подборкаТЕРТЕР Алтайский крайТЕР Белгородская областьТЕР Калининградской областиТЕР Карачаево-Черкесская РеспубликаТЕР Краснодарского краяТЕР Мурманская областьТЕР Новосибирской областиТЕР Орловской областиТЕР Республика ДагестанТЕР Республика КарелияТЕР Ростовской областиТЕР Самарской областиТЕР Смоленской обл.ТЕР Ямало-Ненецкий автономный округТЕР Ярославской областиТЕРмТЕРм Алтайский крайТЕРм Белгородская областьТЕРм Воронежской областиТЕРм Калининградской областиТЕРм Карачаево-Черкесская РеспубликаТЕРм Мурманская областьТЕРм Республика ДагестанТЕРм Республика КарелияТЕРм Ямало-Ненецкий автономный округТЕРмрТЕРмр Алтайский крайТЕРмр Белгородская областьТЕРмр Карачаево-Черкесская РеспубликаТЕРмр Краснодарского краяТЕРмр Республика ДагестанТЕРмр Республика КарелияТЕРмр Ямало-Ненецкий автономный округТЕРпТЕРп Алтайский крайТЕРп Белгородская областьТЕРп Калининградской областиТЕРп Карачаево-Черкесская РеспубликаТЕРп Краснодарского краяТЕРп Республика КарелияТЕРп Ямало-Ненецкий автономный округТЕРп Ярославской областиТЕРрТЕРр Алтайский крайТЕРр Белгородская областьТЕРр Калининградской областиТЕРр Карачаево-Черкесская РеспубликаТЕРр Краснодарского краяТЕРр Новосибирской областиТЕРр Омской областиТЕРр Орловской областиТЕРр Республика ДагестанТЕРр Республика КарелияТЕРр Ростовской областиТЕРр Рязанской областиТЕРр Самарской областиТЕРр Смоленской областиТЕРр Удмуртской РеспубликиТЕРр Ульяновской областиТЕРр Ямало-Ненецкий автономный округТЕРррТЕРрр Ямало-Ненецкий автономный округТЕРс Ямало-Ненецкий автономный округТЕРтр Ямало-Ненецкий автономный округТехнический каталогТехнический регламентТехнический регламент Таможенного союзаТехнический циркулярТехнологическая инструкцияТехнологическая картаТехнологические картыТехнологический регламентТИТИ РТИ РОТиповая инструкцияТиповая технологическая инструкцияТиповое положениеТиповой проектТиповые конструкцииТиповые материалы для проектированияТиповые проектные решенияТКТКБЯТМД Санкт-ПетербургТНПБТОИТОИ-РДТПТПРТРТР АВОКТР ЕАЭСТР ТСТРДТСНТСН МУТСН ПМСТСН РКТСН ЭКТСН ЭОТСНэ и ТЕРэТССЦТССЦ Алтайский крайТССЦ Белгородская областьТССЦ Воронежской областиТССЦ Карачаево-Черкесская РеспубликаТССЦ Ямало-Ненецкий автономный округТССЦпгТССЦпг Белгородская областьТСЦТСЦ Белгородская областьТСЦ Краснодарского краяТСЦ Орловской областиТСЦ Республика ДагестанТСЦ Республика КарелияТСЦ Ростовской областиТСЦ Ульяновской областиТСЦмТСЦО Ямало-Ненецкий автономный округТСЦп Калининградской областиТСЦПГ Ямало-Ненецкий автономный округТСЦэ Калининградской областиТСЭМТСЭМ Алтайский крайТСЭМ Белгородская областьТСЭМ Карачаево-Черкесская РеспубликаТСЭМ Ямало-Ненецкий автономный округТТТТКТТПТУТУ-газТУКТЭСНиЕР Воронежской областиТЭСНиЕРм Воронежской областиТЭСНиЕРрТЭСНиТЕРэУУ-СТУказУказаниеУказанияУКНУНУОУРврУРкрУРррУРСНУСНУТП БГЕИФАПФедеральный законФедеральный стандарт оценкиФЕРФЕРмФЕРмрФЕРпФЕРрФормаФорма ИГАСНФРФСНФССЦФССЦпгФСЭМФТС ЖТЦВЦенникЦИРВЦиркулярЦПИШифрЭксплуатационный циркулярЭРД
Показать все найденныеПоказать действующиеПоказать частично действующиеПоказать не действующиеПоказать проектыПоказать документы с неизвестным статусом
Упорядочить по номеру документаУпорядочить по дате введения

files.stroyinf.ru

Принцип возникновения вредного влияния систем ЭХЗ на сторонние объекты или как ЭХЗ может навредить — блуждающие токи, защита трубопроводов, коррозионное влияние, коррозия, система ЭХЗ, электрохимическая защита, электрохимическая коррозия, ЭХЗ

Электрохимическая защита от коррозии (ЭХЗ) - хорошо известное и могущественное оружие для защиты от электрохимической коррозии разнообразных объектов. Однако, как и всякий инструмент, она должна применяться обдуманно, иначе вред от ее использования может существенно превысить положительный эффект. Основным вредным последствием работы систем ЭХЗ, возникающим вследствие ошибок при проектировании и строительстве подобных систем, может быть ускоренная коррозия соседних с защищаемым металлических объектов. Обычно такая ситуация реализуется в многониточных близкорасположенных трубопроводных системах различного назначения, например, на нефтепромысловых трубопроводах, но может быть встречена и на других объектах, где выборочно применяются системы ЭХЗ, например, на промышленных площадках, нефтебазах и др.

Рис. 1. Распределение токов утечки с постороннего трубопровода при сближении с трубопроводом, защищенным катодными установками

Вредное влияние системы ЭХЗ защищаемого трубопровода на сторонние трубопроводы реализуется вследствие возникновения блуждающих токов. Величина такого тока может быть довольно велика, из практики до 50 А. Однако, сама по себе величина тока, протекающего на подземном сооружении, не определяет опасности коррозионного влияния. Существенной является плотность тока, которая возникает на анодных поверхностях при стекании тока с металлического сооружения в окружающую почву. Эта плотность зависит не только от величины тока, но и от площади поверхности анодной зоны. Согласно практике защиты подземных сооружений от блуждающих токов опасной средней суточной плотностью блуждающего тока для стальных трубопроводов считается 75 мА/м2.

При этом та часть металлического сооружения, из которой ток выходит в землю, является анодом, а та часть сооружения, где постоянный ток входит в него, является катодом. В анодных зонах при условии контакта сооружения с влажной почвой блуждающие токи вызывают электролиз и причиняют сооружению чрезвычайно большие коррозионные разрушения. Блуждающий ток в 1 А за один год «разъедает» в анодной зоне металлического сооружения около 9 кг железа.

Рис. 2. Повреждение трубопровода блуждающими токами

Скорость и интенсивность коррозии блуждающими токами совместно с почвенной коррозией особенно сильно возрастает при наличии частых и резких перепадов значений электрического сопротивления почв вдоль линейного сооружения. Объясняется это тем, что в этих условиях блуждающие и гальванические токи то входят в сооружение и проходят по нему, то выходят из сооружения и проходят по почве, создавая тем самым множество анодных и катодных зон. Установлено, что в почвах с высоким сопротивлением блуждающие токи более или менее полно собираются металлическим сооружением и протекают по нему. На участках, где почва имеет низкое сопротивление, эти токи покидают сооружение и частично переходят в почву. Места наиболее сильных утечек тока из сооружения, совпадающие с участками низкого сопротивления почвы, характеризуются наиболее интенсивными явлениями коррозии.

Таким образом, при наличии систем ЭХЗ на одном трубопроводе в коридоре и при отсутствии компенсирующих мероприятий сторонний трубопровод, находясь в зоне распространения токов ЭХЗ, привлекает на себя эти токи, передает их как проводник более низкого омического сопротивления и возвращает их через землю к источнику в анодных зонах, в которых и происходит его интенсивное разрушение (Рис. 1).

Решение подобной проблемы на существующих объектах должно начинаться с комплексного электрометрического обследования системы трубопроводов для оценки непосредственной опасности коррозионного разрушения стороннего трубопровода и поиска существующих анодных зон. После этого необходимо либо организовать полноценную совместную защиту объектов, либо разработать технические решения по снятию существующего вредного влияния. Последнее, кстати, лучше всего получается при проведении предварительных полевых испытаний применяемых решений, так как очевидная установка перемычек в районе точке дренажа действующей катодной станции может просто переместить анодную зону на соседний участок трубы, тем самым стимулировав электрокоррозию в другом месте. А самый лучший способ избежать таких проблем, это конечно предусмотреть все заранее при проектировании объекта на основании качественных, а не формальных инженерных коррозионных изысканий. Сделать хорошо сразу всегда проще, чем переделывать уже построенный объект!

transenergostroy.ru

Как создать эффективную систему ЭХЗ (электрохимической защиты) на действующих нефтегазопромысловых трубопроводах — электронный каталог продукции,разработка мобильных приложений,АОС,автоматизированные обучающие системы,семинары по нефтегазовой тематике,разработка СТУ,СТУ

Эффективность работы систем ЭХЗ доказана годами эксплуатации подземных сооружений по всему миру. В частности, согласно ГОСТ Р 51164-98 магистральные нефтепроводы в нашей стране подлежат обязательной электрохимической защите. Достаточно хорошее изоляционное покрытие таких трубопроводов позволяет поддерживать необходимый (нормативный) уровень защитного потенциала по всей протяженности при сравнительно низких энергозатратах. Но, что делать, если подземное сооружение имеет плохое изоляционное покрытие или не имеет его вовсе, как, например, многие промысловые трубопроводы?


Конечно, в случае «промыслов» среда транспортируемого продукта часто «съедает» трубопровод изнутри быстрее, нежели наружная коррозия. Но, бывают ситуации, когда отказы по наружной коррозии происходят гораздо чаще, чем по внутренней. Связано это, в большинстве случаев, с действием блуждающих токов или с образованием мощных макрогальванических пар с небольшой площадью анодного участка, а значит с большой плотностью тока коррозии. Так же, в последнее время эффективным способом борьбы с внутренней коррозией является ингибирование, что позволяет трубопроводу «дожить» до отказа по причине наружной коррозии. Все это делает весьма актуальным вопрос о противокоррозионной защите наружной поверхности промысловых трубопроводов.

Сама же задача электрохимической защиты наружной поверхности трубопровода принципиально сводится к устранению анодных зон путем повышения потенциала трубопровода (по абсолютному значению) до величины, достаточной для того, чтобы остановить анодное растворение, при этом поверхность трубопровода будет содержать лишь катодные участки. Методов для решения этой задачи, по сути, два:

  1. Протекторная защита: установка протекторных групп на коррозионно-опасные участки;
  2. Катодная защита: принудительная катодная поляризация всей поверхности трубопровода посредством источника постоянного тока (так называемой СКЗ - станции катодной защиты).

Для линейных магистральных трубопроводов методы проектирования систем ЭХЗ хорошо известны и успешно применяются. Однако на нефтегазопромысловых трубопроводах практически нет примеров успешных и эффективных проектов ЭХЗ. Почему же это происходит?

Во-первых, для систем нефтегазопромысловых трубопроводов характерно наличие большого количества параллельных и пересекающихся объектов. Такое разветвленное строение трубопроводной системы приводит к существенному усложнению наиболее энергетически выгодного маршрута движения защитного тока в цепи электрохимической защиты, и как следствие, к тому, что часть участков трубопроводов не получают необходимой защиты, а некоторые участки даже могут подвергаться разрушению вследствие действия токов ЭХЗ в качестве блуждающих токов.

Во-вторых, отсутствует (частично или полностью) полноценное изоляционное покрытие на промысловых объектах. Все расчетные формулы систем ЭХЗ для трубопроводов содержат различные показатели, связанные с сопротивлением изоляционного покрытия, и все они подразумевают, что изоляционное покрытие на трубопроводе по меньшей мере есть, и его значение составляет 5-10 КОм•м2. Если же изоляционного покрытия нет, то формулы лишаются важного буферного элемента и становятся слишком чувствительными к незначительным изменениям других исходных данных. Дополнительная сложность возникает при суперпозиции обеих описанных проблем. В теории проектирования ЭХЗ принято взамен нескольких трубопроводов принимать в расчете ряд усредненных параметров условного эквивалентного трубопровода. Вот пример расчета переходного эквивалентного сопротивления двух трубопроводов:

Когда все усредняемые показатели близки (разница в электрических характеристиках трубопроводов 2-3 раза), то проблем нет. А вот если эта разница превышает 10 раз, то вместо математически эквивалентной величины получается «средняя температура по больнице», и, соответственно, спроектированные таким образом системы ЭХЗ промысловых трубопроводов могут работать крайне неэффективно.


Пример трубопровода с изношенной битумной изоляцией

Еще одной распространенной ошибкой является неправильный выбор самих средств ЭХЗ в проекте. Применение изолирующих вставок, например, при их некорректном расположении, приводит к образованию дополнительных анодных зон, а не к улучшению показателей катодной защищенности трубопроводов. Протекторные установки (ПУ) на промысловых трубопроводах также нужно применять очень осмотрительно. Протекторы создают малую зону защиты и слабо поддаются регулировке, что, в условиях защиты оголенного или плохо изолированного трубопровода, неизбежно приведет к их преждевременному износу, иными словами, они просто быстро «выгорят». Так же дискретность установки группы протекторов на таком трубопроводе будет весьма высокой, что не приемлемо ни технически (заболоченная местность, доступ к протекторной установке), ни экономически (стоимость, монтаж). Поэтому, в случае промысловых трубопроводных систем, катодная защита - гораздо более мощный метод в плане возможности изменения уровня защитного потенциала и увеличения зоны защиты. В данном случае все зависит, в первую очередь, от источника тока - СКЗ. Чем больше запас по току у преобразователя, тем на большее значение возможно поднять потенциал. Но тут следует понимать, что растворение анода (анодного заземления - неотъемлемой части катодной защиты) будет пропорционально силе тока в цепи.

Правильный выбор анодного заземления, как одного из самых дорогостоящих компонентов системы УКЗ (установки катодной защиты), является наиболее сложным этапом при проектировании систем ЭХЗ. Например, в условиях нефтегазового месторождения при защите сетей нефтесбора или водоводов выбор вертикальных глубинных анодов часто нежелателен, т.к. практически весь ток с такого анода уйдет в обсадную колонну скважины, которая электрически соединена с нефтесбором. Однако, если, например, использовать ПГА (протяженный гибкий анод), то шансы защитить трубопровод резко возрастают, т.к. анод такого типа прокладывается вдоль защищаемого трубопровода на сравнительно небольшом расстоянии, причем создаваемое им поле защитного тока практически полностью замыкается на сам трубопровод.

Таким образом, проектирование системы ЭХЗ разветвленных сетей действующих промысловых трубопроводов с разнообразным состоянием изоляционного покрытия практически невозможно в камеральных условиях. Помимо вышеизложенного, это связано с тем, что неизвестно какие в точности электрические параметры имеют защищаемые объекты, степень их взаимного экранирующего влияния и др.

Поэтому, для решения этой задачи нами разработан собственный метод проектирования ЭХЗ существующих сложных промысловых трубопроводных систем, основанный на выполнении предварительных опытных включений переносного преобразователя (мобильной СКЗ), скоммутированного с мобильными временными анодными заземлениями разных типов на всей протяженности защищаемого трубопровода. Это позволяет опытным путем установить наиболее эффективные виды анодных заземлений на конкретном объекте и определить необходимые токи СКЗ, и получаемые зоны защиты. На основании этих данных выбирается тип и дискретность расстановки УКЗ для достижения необходимых сдвигов потенциала для обеспечения полной защиты системы трубопроводов.


Испытания различных типов анодных заземлений на месторождении

Дополнительно с помощью опытных включений, в случае наличия коридора из двух и более трубопроводов, можно реализовать красивое и экономичное техническое решение по ЭХЗ - использование в качестве анодного заземления трубопроводов, выведенных из эксплуатации (причем неважно, находятся ли данные трубопроводы в изоляции или нет). В этом случае экономические затраты на закупку и монтаж анода сводятся к нулю, а эффективность работы такого анода превышает эффективность работы ПГА при прочих равных условиях.

Подключение опытной катодной станции к трубопроводу, выведенному из эксплуатации (фотография выполняемых работ и схемы возможных подключений)

Подготовка к проведению опытных включений заключается в уточнении месторасположения защищаемых трубопроводов, а так же всех трубопроводов, смежных с ними. Производятся измерения удельного сопротивления грунта и естественных потенциалов трубопровода. Затем, на основании полученных данных, осуществляется предварительная расстановка точек включения опытной СКЗ. Для коммутации преобразователя необходимо обеспечить надлежащий электрический контакт. В процессе проведения опытных включений количество точек включения СКЗ может корректироваться с учетом получаемых данных о сдвиге потенциала.

Таким образом, разработанная методика позволяет спроектировать систему ЭХЗ под конкретное месторождение, причем ее эффективность работы подтверждается в процессе коррозионных изысканий (опытных включений мобильной СКЗ). Следует отметить, что при применении нашей методики проектирования, небольшое удорожание этапа изысканий за счет проведения опытных включений с лихвой компенсируется экономией заказчика на закупку и установку лишних анодных заземлений, особенно если в качестве анодного заземления удается применить выведенные из эксплуатации трубопроводы. В заключение хочется сказать, что при тщательном и вдумчивом отношении к проектированию систем ЭХЗ нефтегазопромысловых трубопроводов, безусловно, можно добиться положительных результатов. Мы надеемся, что этот могущественный метод противокоррозионной защиты в ближайшие годы будет все чаще находить применение не только на линейных трубопроводах, но и на более сложных, разветвленных промысловых трубопроводных системах.

Хотите узнать больше о коррозии металлических конструкций и методах противокоррозионной защиты?

Скачайте наше специализированное учебно-справочное приложение «Защита от коррозии»

transenergostroy.ru

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о