Установки катодной защиты
Катодную защиту трубопроводов можно осуществить двумя методами:
- применением магниевых жертвенных анодов-протекторов (гальванический метод);
- применением внешних источников постоянного тока, минус которых соединяется с трубой, а плюс - с анодным заземлением (электрический метод).
В основу гальванического метода положен тот факт, что различные металлы в электролите имеют различные электродные потенциалы. Если образовать гальванопару из двух металлов и поместить их в электролит, то металл с более отрицательным потенциалом станет анодом и будет разрушаться, защищая, тем самым, металл с менее отрицательным потенциалом. На практике в качестве жертвенных гальванических анодов используются протекторы из магниевых, алюминиевых и цинковых сплавов.
Применение катодной защиты с помощью протекторов эффективно только в низкоомных грунтах (до 50 Ом-м). В высокоомных грунтах такой метод необходимой защищенности не обеспечивает. Катодная защита внешними источниками тока более сложная и трудоемкая, но она мало зависит от удельного сопротивления грунта и имеет неограниченный энергетический ресурс.
В качестве источников постоянного тока, как правило, используются преобразователи различной конструкции, питающиеся от сети переменного тока. Преобразователи позволяют регулировать защитный ток в широких пределах, обеспечивая защиту трубопровода в любых условиях.
В качестве источников питания установок катодной защиты используются воздушные линии 0,4; 6; 10 кВ. Защитный ток, накладываемый на трубопровод от преобразователя и создающий разность потенциалов "труба-земля", распределяется неравномерно по длине трубопровода. Поэтому максимальное по абсолютной величине значение этой разности находится в точке подключения источника тока (точке дренажа). По мере удаления от этой точки разность потенциалов "труба-земля" уменьшается. Чрезмерное завышение разности потенциалов отрицательно влияет на адгезию покрытия и может вызвать наводораживание металла трубы, что может стать причиной водородного растрескивания. Катодная защита является одним из методов борьбы с коррозией металлов в агрессивных химических средах. Она основана на переводе металла из активного состояния в пассивное и поддержании этого состояния при помощи внешнего катодного тока. Для защиты подземных трубопроводов от коррозии по трассе их залегания сооружаются станции катодной защиты (СКЗ). В состав СКЗ входят источник постоянного тока (защитная установка), анодное заземление, контрольно-измерительный пункт, соединительные провода и кабели. В зависимости от условий защитные установки могут питаться от сети переменного тока 0,4; 6 или 10кВ или от автономных источников. При защите многониточных трубопроводов, проложенных в одном коридоре, может быть смонтировано несколько установок и сооружено несколько анодных заземлений. Однако, учитывая то, что при перерывах в работе системы защиты, из-за разности естественных потенциалов соединенных глухой перемычкой труб, образуются мощные гальванопары, приводящие к интенсивной коррозии, соединение труб с установкой должно осуществляться через специальные блоки совместной защиты. Эти блоки не только разъединяют трубы между собой, но и позволяют устанавливать оптимальный потенциал на каждой трубе. В качестве источников постоянного тока для катодной защиты на СКЗ в основном используются преобразователи, которые питаются от сети 220 В промышленной частоты. Регулировка выходного напряжения преобразователя осуществляется вручную, путем переключения отводов обмотки трансформатора, или автоматически, с помощью управляемых вентилей (тиристоров).
Установки дренажной защиты
Электрический дренаж является наиболее простым, не требующим источника тока видом активной защиты, так как трубопровод электрически соединяется с тяговыми рельсами источника блуждающих токов. Источником защитного тока является разность потенциалов трубопровод-рельс, возникающая в результате работы электрифицированного железнодорожного транспорта и наличия поля блуждающих токов. Протекание дренажного тока создает требуемое смещение потенциала на подземном трубопроводе. Как правило, в качестве защитного устройства используется плавкие предохранители, однако находят применение и автоматические выключатели максимальной нагрузки с возвратом, то есть восстанавливающие цепь дренажа после спадания опасного для элементов установки тока. В качестве поляризованного элемента используются вентильные блоки, собранные из нескольких, соединенных параллельно лавинных кремниевых диодов. Регулирование тока в цепи дренажа осуществляется изменением сопротивления в этой цепи путем переключения активных резисторов. Если применение поляризованных электродренажей неэффективно, то используется усиленные (форсированные) электродренажи, представляющие собой установку катодной защиты, в качестве анодного заземлителя которой используются рельсы электрифицированной железной дороги. Ток форсированного дренажа, работающего в режиме катодной защиты, не должен превышать 100А, и применение его не должно приводить к появлению положительных потенциалов рельсов относительно земли, чтобы исключить коррозию рельсов и рельсовых скреплений, а также присоединенных к ним конструкций.
Электродренажную защиту допускается подключать к рельсовой сети непосредственно лишь к средним точкам путевых дроссель-трансформаторов через два на третий дроссельный пункт. Более частое подключение допускается, если в цепи дренажа включено специальное защитное устройство. В качестве такого устройства может быть использован дроссель, полное входное сопротивление которого сигнальному току системы СЦБ магистральных железных дорог частотой 50 Гц составляет не менее 5 Ом.
4. Установки гальванической защиты
Установки гальванической защиты (протекторные установки) применяются для катодной защиты подземных металлических сооружений в тех случаях, когда применение установок, питающихся от внешних источников тока, экономически не целесообразно: отсутствие линий электропитания, небольшая протяженность объекта и т.п.
Обычно протекторные установки применяются для катодной защиты следующих подземных сооружений:
- резервуаров и трубопроводов, не имеющих электрических контактов со смежными протяженными коммуникациями;
- отдельных участков трубопроводов, которые не обеспечиваются достаточным уровнем защиты от преобразователей;
- участков трубопроводов, электрически отсеченных от магистрали изолирующими соединениями;
- стальных защитных кожухов (патронов), подземных резервуаров и емкостей, стальных опор и свай и других сосредоточенных объектов;
- линейной части строящихся магистральных трубопроводов до введения в строй установок постоянной катодной защиты.
5 Эксплуатация средств ЭХЗ
Эксплуатация средств электрохимзащиты МН от коррозии представляет собой объем работ по техническому обслуживанию, диагностике и ремонту для поддержания работоспособности средств ЭХЗ и защитного потенциала на МН.
Контролируемые параметры и отказы установок ЭХЗ должны фиксироваться в полевом журнале эксплуатации, в журнале эксплуатации и ремонта и в журнале отказов средств ЭХЗ.
Для оценки эффективности работы средств ЭХЗ персонал участка ВЛ и ЭХЗ должен вести учет суммарной работы установок ЭХЗ под нагрузкой по показаниям счетчика наработки и электрическому счетчику активной энергии.
На всех эксплуатируемых нефтепроводах не реже одного раза в 10 лет, а на коррозионно-опасных участках МН - не реже одного раза в 5 лет должно проводиться комплексное обследование коррозионного состояния МН.
На коррозионно-опасных участках МН с минимальным защитным потенциалом (в том числе при длине защитной зоны менее 3 км) не реже одного раза в 3 года производится дополнительные измерения защитных потенциалов с помощью выносных электродов сравнения.
Техническое обслуживание установок ЭХЗ заключается в периодическом техническом осмотре, проверке эффективности их работы и устранении мелких неисправностей.
Ремонт средств ЭХЗ заключается в проведении комплекса мероприятий для восстановления характеристик системы ЭХЗ и отдельных ее элементов, предусмотренных проектом и действующими нормативами.
Работы при техническом обслуживании и ремонте средств ЭХЗ выполняются:
- специализированными подразделениями РНУ (УМН) или ОАО МН – выездными ремонтными бригадами;
- персоналом участка ВЛ и ЭХЗ НПС (ЛПДС);
- сторонними организациями, имеющими опыт работы и разрешение на производство работ на объектах магистральных нефтепроводов.
Численность персонала определяется согласно Приложений Е и Ж.
Обследование состояния противокоррозионной защиты должно проводиться специализированными организациями или специально обученным персоналом, имеющими лицензии на их проведение и опыт работы в данной области или лабораториями ЭХЗ РНУ.
Табель технического оснащения участка ВЛ и ЭХЗ приведен в Приложении Д.