Файл: Гордюхин, А. И. Эксплуатация и ремонт газовых сетей.pdf

водах могут появиться опасные потенциалы. В последнем слу­ чае, если величина потенциалов будет превышать 0,5 в, новый газопровод не должен подключаться к действующему до устрой­ ства защиты, а электрическое соединение должно быть разор­ вано. Если при измерениях установлено, что средняя разность потенциалов «газопровод—земля» в анодных и знакоперемен­ ных зонах не превышает 0,1 в, то присоединение производится без всяких условий и электрическая защита строится в плановом порядке. При разности потенциалов выше 0,1, но не более 0,5 в включать под газ новый газопровод можно при условии, что электрическая защита будет сооружена и введена в эксплуата­ цию в первый год после окончания строительства газопро­ вода.

Электрическим измерениям на вновь построенных газопро­ водах должна предшествовать приемка и проверка контрольных пунктов (проводников). При приемке проверяется состояние коверов контрольных пунктов и размещение внутри них прово­ дов (электродов), а также контакт провода с газопроводом.

На действующих газопроводах периодичность электрических измерений определяется общими коррозионными условиями района, в котором проложены газопроводы, и принимается следующей:

а) в неопасных зонах — не реже одного раза в год (в летний период), а также после каждого значительного изменения корро­ зионных условий (электрификация железной дороги, проклад­ ка линий трамвая, ввод в действие электрозащиты на газопро­ воде или других сооружениях и т. п.);

б) в районах установок электрозащиты газопроводов и дру­ гих подземных сооружений, в районах тяговых подстанций и депо электрифицированного транспорта, вблизи рельсов трам­ вая и электрифицированных железных дорог и в местах пере­ сечения с ними— не реже одного раза в 3. месяца, а также при каждом изменении режима работы электрозащитных установок и при изменениях, связанных с развитием сети подземных соо­ ружений и источников блуждающих токов.

Неопасными зонами на газопроводах являются (считаются) такие, где измерениями не обнаружены положительные по­ тенциалы.

В зонах отсутствия блуждающих токов проводятся измере­ ния удельного сопротивления грунтов в летний период.

Опасными зонами считаются все районы с положительными потенциалами на газопроводах. Если обнаруживаются участки с потенциалами свыше 0,2 в, то дополнительно измеряется раз­ ность потенциалов между газопроводом и рельсами электрифи­ цированных железных дорог, а также другими подземными сооружениями, находящимися в соседстве с газопроводом или на пересечениях с ним. Кроме того, измеряется величина и опре­ деляется направление тока вдоль газопровода. Определение на­

136

правления тока вдоль газопроводов производится при помощи милливольтметра, подключенного к двум точкам газопровода. Обычно милливольтметр включается между двумя соседними контрольными пунктами или контрольным пунктом и обнажен­ ным участком газопровода. О направлении тока в газопроводе судят по отклонению стрелки прибора от нулевого положения, исходя из того, что стрелка прибора отклоняется в сторону за­ жима, имеющего более высокий потенциал и ток течет с этого направления.

Величина тока, протекающего вдоль газопровода (и стекаю­ щего с него), определяется по формуле (а):

где АѴ — падение напряжения на измеряемом отрезке газо­ провода, в; 7? — сопротивление газопровода длиной 1 м, ом/м; I — расстояние между точками измерения, м.

Наиболее точные результаты при измерении силы тока мож­ но получить, если включить амперметр между концами (в разрыв) газопровода. Для этого следует снять или сжать бол­ тами компенсатор и т. п.

Срок службы газопровода, подверженного действию блуж­ дающих токов, в первую очередь зависит от поверхностной плотности тока, стекающего с газопровода в землю (от интен­ сивности уноса металла с поверхности трубы); чем больше плотность стекающего тока, тем меньше срок службы газопро­ вода. Однако общедоступных способов определения плотности токов утечки до настоящего времени нет. Поэтому такие изме­ рения на практике не производятся, и основными критериями коррозионного состояния газопроводов служат потенциалы и сила тока.

Электрические методы защиты

Стальные газопроводы, уложенные в землю, подлежат элек­ трической защите во всех анодных и опасных знакопеременных зонах независимо от агрессивности окружающего грунта. Все электрические методы защиты городских газопроводов от кор­ розии могут быть разделены на две основные группы:

а) методы по отводу и нейтрализации блуждающих токов; б) методы защиты вне зон блуждающих токов.

С помощью защитных установок на газопроводах устраня­ ются анодные и знакопеременные зоны и создаются защитные (отрицательные) потенциалы.

Минимальные значения защитных потенциалов для газопро­ водов по отношению к стальному электроду не должны быть менее —0,3 в, по отношению к неполяризующимся электродам: водородному —0,55, медносульфатному —0,87, свинцовому

137

—0,38 в. При меньших потенциалах коррозия стальных газопрово­ дов может продолжаться. Величина максимальных защитных потенциалов для стальных газопроводов с противокоррозионным покрытием «Правилами защиты подземных металлических соо­ ружении от коррозии» разрешена по отношению к неполяризующимся электродам: водородному —0,9; медносульфатному

—1,22, свинцовому —0,73 в. При измерениях стальным электро­ дом максимальный потенциал не должен превышать —0,65 в.

Электрическая защита на газопроводах не должна оказы­ вать вредного влияния на соседние подземные металлические сооружения. Вредным влиянием катодной поляризации защи­ щенного газопровода па соседние сооружения, считается:

а) уменьшение по абсолютной величине минимального или увеличение по абсолютной величине максимального защитного потенциала на соседних металлических сооружениях, имеющих катодную поляризацию, более чем на 0,1 в;

б) появление опасности электрокоррозии на соседних подзем­ ных металлических сооружениях, ранее не требовавших защиты от нее.

Для защиты газопроводов от коррозии блуждающими тока­ ми могут быть применены дренажи, катодные станции, протек­ торы, изолирующие вставки, а также перемычки на смежные подземные сооружения. Выбор того пли иного метода защиты зависит от конкретных условий и, как отмечалось, в большин­ стве случаев определяется путем экспериментального сравнения эффективности их действия. В случаях, когда одним из способов защиты невозможно обеспечить защитные потенциалы на всех участках защищаемых газопроводов, следует применять сочета­ ние двух и более перечисленных способов.

Дренажная защита. Электрическим дренажем называется отвод блуждающих токов из анодной зоны защищаемого метал­ лического сооружения при помощи изолированного проводника обратно к источнику этих токов (к отрицательной шине тяговой подстанции, к отсасывающему кабелю или к рельсам). Для за­ щиты металлических подземных сооружений применяют три ти­ па дренажей: прямой (простой), поляризованный и усиленный.

Рис. 68. Схема прямого (простого) дренажа.

/—защищаемый газопровод; 2 — регулиро­ вочный реостат; 3 — амперметр; 4— пред­ охранитель; 5 — минусовая шина (отсасы­ вающий кабель).

Прямой дренаж (рис. 68) обладает двусторонней проводи­ мостью. Его можно присоединять только к минусовой шине или отсасывающему кабелю, когда исключена возможность стена­ ния токов на защищаемый газопровод. Как правило, прямые

138

дренажи к рельсам не присоединяют. Объясняется это тем, что при обрыве рельсового пути (при нарушении стыковых соеди­ нений) на рельсах может возникнуть потенциал обратного, т. е. положительного, знака, в связи с чем ток потечет на газопро­ вод. В этом основной недостаток прямых (простых) дренажей. Вообще прямые дренажи на городских сетях применяют редко.

Поляризованный дренаж (рис. 69) в отличие от прямого обладает только односторонней проводимостью — от газопрово­ да к источнику тока. При появлении положительного иотен-

установка вентильного типа; 4 — реостат; 5 —вентильный (выпрямитель­ ный) элемент; 6 — амперметр; Z — предохранитель; 8 — отрицательная

шина тяговой подстанции; 9 — генератор тяговой подстанции; J0 —- пи­ тающий фидер; // — контактный троллейный провод; /2 — тяговый ток; 13 — обратный ток; 14 — путь блуждающих токов.

риала на рельсах дренаж автоматически отключается. За счет этого представляется возможным присоединять дренажи непо­ средственно к рельсам, что весьма важно при устройстве защиты в районах, удаленных от отсасывающих пунктов или тяговых подстанций. Конструкции поляризованных дренажных устано­ вок самые разнообразные. При выборе дренажа следует обра­ щать внимание на его мощность, чувствительность и надеж­ ность в работе. Желательно также, чтобы дренаж не требовал дополнительного источника питания. Наиболее распространен­ ным типом дренажей для газопроводов в настоящее время яв­ ляется поляризованный дренаж типа ПД-ЗА.

Усиленный электрический дренаж применяют в тех случаях, когда на защищаемом (дренажом) -сооружении остается опасная зона (положительный или знакопеременный потенциал по отно­ шению к земле), а потенциал рельса выше потенциала газопро­ вода, либо когда это экономически более выгодно по сравнению

139

с увеличением сечения дренажного кабеля. В усиленном дрена­ же дополнительно в цепь включается источник э. д. с., позво­ ляющий увеличивать дренажный ток. Схема усиленного дрена­ жа (рис. 70) предусматривает последовательное включение в дренажную цепь дополнительного источника постоянного тока (от выпрямителя), т. е. обычной катодной установки, о кото­ рой будет сказано ниже (заземлением здесь являются рельсо­ вые пути), чтобы обеспечить на газопроводе постоянный отри­ цательный потенциал.

Рис. 70. Схема усиленного дренажа типа УД-АКХ.

Г—газопровод; Р — рельс.

Говоря о дренажной защите, прежде всего необходимо от­ метить ее простоту. В настоящее время дренажи являются наиболее желательным видом защиты городских газопроводов. Дренажами газопроводы наиболее просто защищаются от дей­ ствия блуждающих токов электрифицированных железных до­ рог, которые в последнее время стали основным источником таких токов. При этом отвод токов производится непосредст­ венно на рельсы через дроссели.

При помощи одной дренажной установки представляется возможным защищать газопроводы на большой длине (до 6 км и более). Электрическая защита дренажами должна осущест­ вляться при минимальном значении дренажного тока.

Катодная защита. Метод катодной защиты заключается в искусственном создании специальным источником постоянного тока отрицательного потенциала на защищаемом сооруженииПри этом защищаемый газопровод присоединяется к отрица­ тельному полюсу, т. е. служит катодом.

140

Этот вид защиты применяют как от почвенной коррозии, так и от коррозии блуждающими токами. Катодную защиту от блуждающих токов следует применять, когда устройство элек­ трического дренажа нецелесообразно по технико-экономическим соображениям (требуется дренажный кабель большой длины и большого сечения).

Эффективность действия катодной защиты зависит от со­ стояния изоляционных покрытий. При хорошей изоляции сокра­ щается расход электрической энергии и увеличивается протя­ женность защищенных участков металлических сооружений.

Рис. 71. Схема катодной защиты.

Принципиальная схема катодной защиты представлена на рис. 71. Здесь ток от положительного полюса источника через соединительный кабель и анодное заземление переходит в почву. Из почвы через дефектные места в изоляции ток прони­ кает в газопровод и по дренажному кабелю направляется к отрицательному полюсу источника. Таким образом создается замкнутая цепь, по которой ток идет от анода через землю к газопроводу и далее по трубе к отрицательному полюсу источ­ ника. При этом происходит постепенное разрушение анода, что обеспечивает защиту сооружения от коррозии под влиянием его катодной поляризации. В качестве соединительных прово­ дов применяют изолированные кабели марки СБ с поперечным сечением от 25 до 77 мм2 (в зависимости от нагрузки). При действии катодной защиты рекомендуются следующие потен­

141

циалы «газопровод—земля», в: максимально допустимые — от почвенной коррозии 1,2—1,5, от коррозии блуждающими тока­ ми 2,5—9,0; минимальные защитные — 0,87 (по отношению к медносульфатному электроду).

Для защиты газопроводов применяются следующие типы катодных станций: КСС-600; КСС-1200; СКЗ-АКХ; АКС-АКХ.

При защите подземных металлических сооружений от поч­ венной коррозии для улучшения электрической проводимости газопровода могут применяться шунтирующие перемычки на фланцах, задвижках и т. п.

Заземлитель (анод) обычно устанавливают от защищаемого сооружения и смежных с ним подземных металлических соору­ жений на расстоянии от 15 до 100 м в зависимости от величины тока, стекающего с заземлителя (табл. 13).

Таблица 13

Расстояния между заземляющим устройством положительной полярности и подземным

Заземлитель надо размещать так, чтобы при действии ка­ тодной установки на пути защитного тока (до газопровода) не встречались другие подземные сооружения, так как в против­ ном случае этот ток на них будет оказывать вредное действие. В городских условиях размещение заземлителей является слож­ ной задачей, в связи с чем нередко приходится их делать рас­ пределенными (от одной установки несколько, но более мел­ ких). В качестве заземлителей для катодных станций могут применяться аноды единичные, распределенные, непрерывные и глубинные. Распределенные, непрерывные и глубинные аноды позволяют производить защиту при минимальных защитных токах, но устройство их сложно и дорого. В качестве непрерыв­ ных анодов могут быть использованы брошенные трубопроводы, а в качестве глубинных — старые скважины.

Катодные установки наиболее целесообразно применять для защиты газопроводов от почвенной коррозии. При устройстве катодной защиты от блуждающих токов редко удается защи­ щать одной установкой газопроводы на большом протяжении

142