Способ совместной катодной защиты от электрохимической коррозии стальных подземных трубопроводов и футляров на участке пересечения с электрифицированной железной дорогой

Изобретение относится к области электрохимической защиты от коррозии металлов, в частности, к защите подземных трубопроводов, выполненных из углеродистых и низколегированных сталей. Способ характеризуется тем, что на участке пересечения стального подземного трубопровода и футляра с железной дорогой, расположенных в зоне защиты от катодного преобразователя на расстоянии свыше 500 м от точки дренирования катодного преобразователя, устанавливают две протекторные группы, расположенные вправо и влево от полотна железной дороги, подключенные дренажным кабелем через блок регулируемых сопротивлений, установленных в отдельных контактных устройствах, с медно-сульфатными электродами сравнения на трубопроводе и футляре, и осуществляют непрерывную во времени катодную поляризацию стального подземного трубопровода и стального подземного футляра на участке пересечения с железной дорогой за счет наведения величины защитного суммарного и поляризационного потенциала, требуемого для защиты трубопровода и футляра. Технический результат: обеспечение эффективной, непрерывной по времени катодной защиты, предотвращение техногенных аварий на железной дороге. 2 ил., 1 табл.

 

Изобретение относится к области электрохимической защиты от коррозии наружной поверхности подземных стальных сооружений, проложенных ниже уровня поверхности земли или в обваловании, выполненных из углеродистых и низколегированных сталей, трубопроводов, транспортирующих природный газ (газопроводы магистральные и распределительные), нефть, нефтепродукты, и отводов от них.

Известные в данной области технические решения, касающиеся способа защиты стальных подземных сооружений от электрохимической коррозии и методы контроля за эффективностью применяемой защиты воплощены в Межгосударственном стандарте ГОСТ 9.602-2016 «Единая система защиты от коррозии и старения. Сооружения подземные» (разработан ГУП Академия коммунального хозяйства им. К.Д. Памфилова, ГУП ВНИИ железнодорожного транспорта, ФГУП «ВНИИстандарт» (далее ГОСТ 9.602-2016), который введен в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 07.10.16 г. №1327-ст. В настоящее время применение этих нормативных документов носит обязательный характер при проектировании, строительстве, реконструкции, ремонте, эксплуатации подземных сооружений в связи с отнесением защищаемых объектов к опасным производственным объектам.

При проектировании, строительстве, эксплуатации и реконструкции подземных сооружений предусматривают мероприятия по определению источников блуждающих токов, оценке их опасности. Организации, эксплуатирующие сооружения и оборудование, которые являются источниками блуждающих токов, должны обеспечить ограничение их опасного влияния. При эксплуатации сооружений должны быть обеспечены систематический контроль эффективности противокоррозионной защиты и опасности коррозии, а также регистрация и анализ причин коррозионных повреждений.

Видами коррозионного воздействия на наружную поверхность подземных стальных сооружений являются: атмосферная коррозия, коррозия в почвенно-грунтовых водах и грунтах, биокоррозия, коррозия, вызванная блуждающими токами (переменными и постоянными), коррозия, вызванная индуцированным переменным током.

Настоящее изобретение рассматривает защиту от электрохимической коррозии, вызванной коррозией в почвенно-грунтовых водах и грунтах, биокоррозией, коррозией, вызванной переменными блуждающими токами, источником которых в городах служит электрифицированный транспорт, переменные токи промышленной частоты

Воздействие каждого или их сочетание сокращает срок службы подземного сооружения и может привести к преждевременной перекладке морально не устаревших трубопроводов и кабелей. Проектный срок эксплуатации подземного газопровода в условиях применения противокоррозионной защиты 40 лет, на практике этот срок значительно короче.

Известен способ защиты подземного сооружения путем применения изоляционного покрытия подземного трубопровода и путем катодной поляризации.

Применяемые конструкции изоляционного покрытия и требования к ним определены в соответствующих отраслевых нормативных документах для каждого вида подземного сооружения (газопровод, нефтепровод, водопровод, теплопровод). В качестве основных материалов для формирования защитных покрытий используются: полиэтилен, полиэтиленовые липкие ленты, термоусаживающиеся полиэтиленовые ленты, битумные и битумно-полимерные мастики, наплавляемые битумно-полимерные материалы, рулонные мастично-ленточные материалы, композиции на основе хлорсульфированного полиэтилена, полиэфирных смол и полиуретанов. Вновь разрабатываемые материалы для защитных покрытий и их конструкции вводятся в практику строительства и ремонта трубопроводов в соответствии с требованиями нормативно-технической документации, согласованной с головной организацией по защите от коррозии подземных металлических сооружений разработчиком ГОСТ 9.602-2016.

Изоляционное покрытие трубопровода применяется независимо от коррозионной агрессивности грунта, где располагается металлическое сооружение и необходимости применения катодной защиты. Применение определенного вида изоляционного покрытия для соответствующего сооружения способствует выполнению функций эффективной электрохимической защиты, а при не соблюдении требований к выбору конструкции изоляционного покрытия - как метод защиты от коррозии не эффективен.

Аналогичный по назначению и имеющий сходные приемы и операции с заявляемым способом - это способ катодной поляризации с применением внешнего источника постоянного тока и с применением протекторов.

Техническая сущность известного способа электрохимической защиты стальных подземных сооружений от электрохимической коррозии характеризуется следующими признаками сходными с существенными признаками заявляемого способа:

- эффективность катодной поляризации (зона защиты) определяется величиной наведенного отрицательного защитного потенциала по величине суммарного и поляризационного потенциала;

- применение катодных преобразователей (ЭЗУ) с подключением через контактное устройство на сооружение и анодное заземление или протекторных групп обеспечивается зона защиты;

Детально технические характеристики катодной поляризации следующие:

В качестве электрозащитной установки применяется катодный преобразователь (далее ЭЗУ), являющийся внешним источником постоянного тока и служит для наведения электрохимического потенциала. Отрицательный полюс ЭЗУ посредством дренажного кабеля, через контактное устройство на трубопроводе соединяется с защищаемым трубопроводом, положительный полюс ЭЗУ посредством дренажного кабеля подключается к анодному заземлению. Катодную поляризацию сооружений осуществляют таким образом, чтобы защитные потенциалы металла относительно насыщенного медно-сульфатного электрода сравнения находились между минимальным и максимальным (по абсолютному значению) значениями в соответствии с таблицей 1.

В качестве анодного заземления обычно применяют заземлители имеющие достаточную стойкость к электролитическому растворению, например, заземлители из углеграфита, железокремния, чугуна. Анодное заземление предназначено для обеспечения сооружения катодным током. Расположение и конфигурация анодного заземления существенно влияют на распределение разности потенциалов «труба-земля» вдоль трубопровода, а следовательно, и на параметры электрозащитной установки: напряжение и силу тока. Нормативным документам (СП 42-102-2004 «Проектирование и строительство газопроводов из металлических труб») рекомендовано размещать анодное заземление как можно дальше от защищаемого сооружения. Причиной удаления анодного заземления является стремление получить возможно большую длину защитной зоны. Для обеспечения эффективности катодной защиты рекомендовано выбирать участки для размещения анодного заземления, на которых между защищаемыми трубопроводами и анодным заземлением отсутствуют прокладки других подземных металлических сооружений, однако в условиях сложной системы городских коммуникаций и сгущенности зданий, анодное заземление располагают по возможностям ситуационного плана.

В качестве протектора используются три металла: цинк, алюминий и магний. Наиболее часто магниевый протектор используют для защиты труб, выполненных из стали или с ее примесью, поскольку большая разность в потенциалах стали и магния делает установку достаточно эффективной. Магниевые протекторы, как правило, применяют для защиты нефтяных и газовых трубопроводов, расположенных в грунте с высоким удельным сопротивлением, а так же на местности, где оперативно обнаружить и устранить неполадку непросто. Протекторы устанавливаются в грунт согласно типовых чертежей в стороне от защищаемого сооружения, либо непосредственно под защищаемое сооружение. Подключение к защищаемому сооружению осуществляется кабелем через контактное устройство с применением блока регулируемых сопротивлений.

При определении методов защиты от коррозии сооружений предусматривают:

- оценку условий строительства и эксплуатации сооружения;

- оценку критериев опасности коррозии сооружения;

- выбор защитных покрытий, соответствующих условиям эксплуатации сооружения;

- оценку необходимости и выбор решений по электрохимической защите (катодной поляризации) сооружений;

- оценку необходимости и выбор дополнительных методов защиты от коррозии.

Существующая система катодной защиты от электрохимической коррозии стальных подземных трубопроводов и футляров, включая участки пересечения с электрифицированной железной дорогой, предусматривает катодный преобразователь, анодное заземление, дренажные и соединительные кабели. Использование этих элементов в системе защиты имеет ряд недостатков:

1. Электропитание катодного преобразователя (ЭЗУ) осуществляется от источника переменного тока напряжением 220 В, поэтому ЭЗУ располагают как можно ближе к источнику переменного тока. Определение зон защиты от катодного преобразователя определяется как правило по суммарному потенциалу, который включает в себя и омическую составляющую, поэтому зона защиты получается довольно большая и участки пересечения трубопровода с железной дорогой довольно часто не обладают достаточным по величине защитным потенциалом, который обеспечивает защиту от коррозионной опасности от блуждающих токов электрифицированной железной дороги, т.к. величина блуждающих токов не постоянна и зависит от состояния железной дороги и от нагрузки подвижного состава (частот движения).

2. Точка дренирования ЭЗУ на трубопроводе находится довольно далеко от мест пересечения подземного трубопровода-футляра и железной дороги, поэтому автоматическая регулировка не позволяет автоматически регулировать величину защитного потенциала. По причине аварийных ситуаций на ЛЭП электропитание ЭЗУ довольно часто прерывается, в связи с чем не обеспечивается непрерывная по времени катодная поляризация подземного трубопровода, подлежащего защите.

3. Регулировка ЭЗУ по выходным параметрам относительно величины блуждающих токов в некоторых случаях дает повышенный потенциал, что влияет на состояние изоляционного покрытия трубопровода (отслаивание изоляции), что в конечном итоге влияет на снижение эффективности защиты.

4. Постоянная работа ЭЗУ проблематична, т.к. объект не охраняемый, имеет свободный доступ, обычно устанавливается у столба ЛЭП или у стены дома и часто подвергается взлому посторонними лицами.

5. Системы защиты «трубопровод-футляр» предусматривает наличие регулируемой электроперемычки, а с учетом того что, применяемые регулировочные сопротивления имеют небольшую величину сопротивления и стальные футляры обычно не имеют изоляции на внутренней стенке, что характеризуется относительно малой величиной переходного сопротивления «труба-земля» - это понижает эффективность катодной защиты стального трубопровода.

6. Коррозионные повреждения на участках пересечения подземного стального трубопровода и футляра с электрифицированной железной дорогой при не эффективной катодной защите приводит к утечкам газа, образованию газо-воздушной и пожаро-взрывоопасной смеси, что является причиной техногенных аварий, связанных с экономическими потерями и человеческими жертвами.

Подобные аварии были в 1988 году в Горьковской области (ныне Нижегородская область) в близи станции Арзамас 1 при подходе подвижного состава, перевозившего взрыво-опасный груз при утечке газа произошел взрыв, при котором погибло 91 человек, пострадало 744 человек, в 1989 году в Иглинском районе Башкирской АССР на перегоне Аша-Улу-Теляк из-за утечки и взрыва газа произошла техногенная авария двух встречных поездов, что привело к гибели 575 человек, ранено более 600 человек.

В основу изобретения положена задача создать способ катодной защиты от электрохимической коррозии стальных подземных трубопроводов и стальных футляров на участке пересечения с электрифицированной железной дорогой, обеспечивающий достижение технического результата, заключающегося в обеспечение непрерывной по времени катодной защиты участков трубопровода расположенных свыше 500 метров от точки дренирования ЭЗУ. Применение способа обеспечит предотвращение техногенных аварий на железной дороге по которой перевозят опасные и особо опасные грузы, военные грузы.

Технический результат достигается следующим путем. Способ совместной катодной защиты от электрохимической коррозии стальных подземных трубопроводов и футляров на участке пересечения с электрифицированной железной дорогой характеризуется тем, что на участке пересечения стального подземного трубопровода и футляра с железной дорогой, расположенных в зоне защиты от катодного преобразователя на расстоянии свыше 500 метров от точки дренирования катодного преобразователя, устанавливают две протекторные группы, расположенные вправо и влево от полотна железной дороги, подключенные дренажным кабелем через блок регулируемых сопротивлений, установленных в отдельных контактных устройствах, с медно-сульфатными электродами сравнения на трубопроводе и футляре, и осуществляют непрерывную во времени катодную поляризацию стального подземного трубопровода и стального подземного футляра на участке пересечения с железной дорогой за счет наведения величины защитного суммарного и поляризационного потенциала, требуемого для защиты трубопровода и футляра.

Совместное применение катодного преобразователя и системы протекторных групп для катодной поляризации газопровода и футляра на участке пересечения с железной дорогой является гарантией эффективности катодной поляризации.

Способ включает в себя установку протекторных групп (6), блока совместной защиты (8), отдельных контактных устройств на футляре (5) и трубопроводе (4). Эта система защиты работает совместно с системой катодной защиты от ЭЗУ. Способ охватывает зону защиты (10) непосредственно участка трубопровода (1) и футляра (2) в месте пересечения с железной дорогой (3) примерно 300 м, в том числе по 150 м вправо и влево от полотна железной дороги.

Протекторные группы установить в количестве 2 штук по одной с каждой стороны от железной дороги. Марку и количество протекторов в группе определять по типовому расчету согласно проекту, в расчете учитывать удельное сопротивления грунта, диаметр трубопровода, диаметр футляра, длину защищаемого участка сооружения и футляра (т.е. площадь защищаемого сооружения). Установка протекторных групп относительно трубопровода и футляра осуществляется согласно строительных норм. Протекторные группы (6) дренажными кабелями (9) подключить через блок регулируемых сопротивлений (8) на отдельные КУ (4, 5) на трубопровод (1) и футляр (2) с медно-сульфатным электродом сравнения (7). Применением блока сопротивлений обеспечит регулировку необходимой величины защитного потенциала на трубопроводе и футляре. Контактный устройства (4, 5) установить за пределами кювета (11) железной дороги с целью сохранности устройств от скопления в грунте воды и других веществ от эксплуатации железной дороги влияющих на агрессивность грунта.

Способ катодной защиты от электрохимической коррозии стальных подземных трубопроводов и футляров на участке пересечения с электрифицированной железной дорогой иллюстрируется и представлен на фигуре 1 «План расположения элементов катодной защиты от электрохимической коррозии стальных подземных трубопровода и футляра на участке пересечения с электрифицированной железной дорогой» и на фигуре 2 «Схема подключения элементов катодной защиты от электрохимической коррозии стальных подземных трубопровода и футляра на участке пересечения с электрифицированной железной дорогой».

Способ совместной катодной защиты от электрохимической коррозии стальных подземных трубопроводов и футляров на участке пересечения с электрифицированной железной дорогой, характеризующийся тем, что на участке пересечения стального подземного трубопровода и футляра с железной дорогой, расположенных в зоне защиты от катодного преобразователя на расстоянии свыше 500 метров от точки дренирования катодного преобразователя, устанавливают две протекторные группы, расположенные вправо и влево от полотна железной дороги, подключенные дренажным кабелем через блок регулируемых сопротивлений, установленных в отдельных контактных устройствах, с медно-сульфатными электродами сравнения на трубопроводе и футляре, и осуществляют непрерывную во времени катодную поляризацию стального подземного трубопровода и стального подземного футляра на участке пересечения с железной дорогой за счет наведения величины защитного суммарного и поляризационного потенциала, требуемого для защиты трубопровода и футляра.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электрохимической защиты от коррозии подземных трубопроводов. В начальный момент времени ввода установки катодной защиты УКЗ в эксплуатацию выполняют измерение значения сопротивления растеканию тока с анодного заземления, входящего в состав УКЗ участка трубопровода, и выходного напряжения преобразователя УКЗ, рассчитывают токовый параметр УКЗ, периодически корректируют и измеряют выходное напряжение преобразователя УКЗ, требуемое для обеспечения эффективной защиты участка трубопровода, на основании данных измерений выходного напряжения с применением рассчитанного токового параметра определяют расчетное значение сопротивления растеканию тока с анодного заземления, строят график изменения сопротивления растеканию тока с анодного заземления во времени, отмечают предельное значение сопротивления растеканию тока с анодного заземления для данных грунтовых условий, которое экстраполируют линейной функцией во времени, и определяют время достижения сопротивления растеканию тока с анодного заземления критического значения, которое определяет срок вывода анодного заземления в ремонт.

Изобретение относится к области электрохимической защиты металлических сооружений от коррозии и может быть использовано в коррозионно-активных электролитических средах, в частности в морской среде.

Изобретение относится к устройствам для катодной защиты подземных металлических сооружений. Устройство содержит станцию катодной защиты, выполненную с возможностью подключения к защищаемому сооружению, соединенные с ней блок контроля, анодный заземлитель, измерительные блоки с электродом сравнения и канал передачи данных.

Изобретение относится к оборудованию для электрохимической защиты подземных металлических сооружений от коррозии. Автономное устройство содержит: корпус в виде стойки контрольно-измерительного пункта, оснащенного откидным кожухом, электронный блок, аккумулятор, клеммную панель, датчик и замок, размещенные на торцевом основании корпуса внутри откидного кожуха, на двухскатной крыше которого размещены солнечные панели, размещенные за пределами корпуса электрод сравнения, блок пластин-индикаторов скорости коррозии, протектор, управляемый вентильный элемент, соединительные кабели для подключения к клеммной панели, соответственно, электрода сравнения, блока пластин-индикаторов скорости коррозии, протектора, а также защищаемого сооружения, при этом электронный блок содержит входной коммутатор, преобразователь сигналов, контроллер измерения и управления, приемопередатчик с встроенной антенной и интерфейс, оснащенный соединителем для подключения внешних устройств.

Изобретение относится к оборудованию для электрохимической защиты подземных металлических сооружений от коррозии. Способ включает чередование контрольного и рабочего циклов, при этом в течение контрольного цикла снимают поляризационную кривую зависимости защитного потенциала участка трубопровода, расположенного в непосредственной близости от катодной станции, от логарифма выходного тока катодной станции, определяют верхний и нижний пределы регулирования защитного потенциала, выбирают значение, находящееся между верхним и нижним пределами регулирования потенциала, которое поддерживают на протяжении последующего рабочего цикла, вблизи нижнего предела регулирования, при этом в качестве верхнего предела принимают значение защитного потенциала, соответствующее резкому изменению крутизны поляризационной кривой, при этом в контрольном цикле перед процедурой снятия поляризационной кривой осуществляют дистанционную катодную поляризацию наиболее удаленных участков трубопровода, расположенных на границах защитной зоны катодной станции, до нормированного значения (-0,85 В) при отсутствии выходного тока катодной станции с помощью расположенных вблизи упомянутых удаленных участков измерительных пунктов, содержащих измеритель потенциала, датчик потенциала, протектор, размыкатель, автономный источник питания и приемопередатчик, а значение катодного потенциала (-0,85 В), до которого поляризуют наиболее удаленные участки трубопровода, принимают в качестве нижнего предела диапазона регулирования защитного потенциала.

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для оценки поляризационного потенциала подземных трубопроводов в процессе их электрометрического обследования.Сущность заявленного технического решения заключается в том, что предлагается в способе измерения поляризационного потенциала стального трубопровода изменение тока поляризации осуществлять путем изменения сопротивления электрической цепи, состоящей из последовательно соединенных первого, второго и третьего резисторов и подключенной к двум входам схемы измерения поляризационного потенциала трубопровода, соединенным соответственно с пунктом измерения и электродом сравнения, при этом вначале усиливают и измеряют падение напряжения U1 от протекающего тока поляризации на первом и втором резисторах, подключенных к выходу пункта измерения, а далее увеличивают ток поляризации путем шунтирования первого и второго резисторов электрической цепи, измеряют усиленное падение напряжения U2 и определяют поляризационный потенциал Up по формуле где R1 - сопротивление первого резистора, подключенного к выходу пункта измерения; R 2 - сопротивление второго резистора; R 3 - сопротивление третьего резистора, подключенного к выходу электрода сравнения; Ky - коэффициент усиления падения напряжения; Техническим результатом заявленного изобретения является повышение точности измерения поляризационного потенциала без изменения энергетических параметров станции катодной защиты и достоверности сведений о защищенности стальных трубопроводов.

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано при защите обсадных колонн и нефтепромысловых трубопроводов от коррозии. Способ включает бурение шурфов до глубины, большей длины соответствующего анодного заземлителя, разбуривание каждого шурфа в интервале заглубления анодного заземлителя, установку ковера, по окончании бурения непосредственно перед спуском анодных заземлителей в шурф, осуществление закачки до верхнего уровня ковера глинистого раствора и токопроводящего кольматирующего раствора, спуск анодного заземлителя, установку защитного тока на обсадную колонну через станцию катодной защиты (СКЗ), регулирование параметров катодной защиты на соответствующем катодном кабеле, при этом шурфы бурят на проектном расстоянии от обсадных колонн скважин, определяют группы скважин с одинаковыми конструктивными параметрами по соответствующим сопротивлениям, между каждыми группами скважин прокладывают соответствующий общий катодный кабель, соединенный с СКЗ и параллельно с каждой из обсадных колонн скважин, а скважины с отличающимися сопротивлениями снабжают индивидуальными катодными кабелями с СКЗ, при этом анодные заземлители параллельно соединяют с общим анодным кабелем, который подсоединяют к СКЗ, а параметры катодной защиты на катодных кабелях по защитному току регулируют так, чтобы разброс параметров от среднего значения не превышал 10%.

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано при защите обсадных колонн и нефтепромысловых трубопроводов от коррозии. Способ включает бурение шурфов до глубины, большей длины соответствующего анодного заземлителя, разбуривание каждого шурфа в интервале заглубления анодного заземлителя, установку ковера, по окончании бурения непосредственно перед спуском анодных заземлителей в шурф осуществление закачки до верхнего уровня ковера глинистого раствора и токопроводящего кольматирующего раствора, спуск анодного заземлителя, установку защитного тока на обсадную колонну через станцию катодной защиты - СКЗ, регулирование параметров катодной защиты на соответствующем катодном кабеле, при этом шурфы бурят на проектном расстоянии от обсадных колонн скважин, определяют группы скважин с одинаковыми конструктивными параметрами по соответствующим сопротивлениям и скважины с отличающимися параметрами по сопротивлению от групп скважин, между каждыми группами скважин прокладывают соответствующий общий катодный кабель, соединенный с СКЗ и параллельно с каждой из обсадных колонн скважин, а скважины с отличающимися сопротивлениями снабжают индивидуальными катодными кабелями с СКЗ, при этом анодные заземлители параллельно соединяют с общим анодным кабелем, который подсоединяют к СКЗ, а параметры катодной защиты на катодных кабелях по защитному току регулируют так, чтобы разброс параметров от среднего значения не превышал 10%.
Изобретение относится к области нефтедобывающей промышленности. Способ включает бурение шурфа до глубины, большей длины анодного заземлителя, разбуривание шурфа в интервале заглубления анодного заземлителя, в который устанавливают ковер, закачивание в скважину до верхнего уровня ковера глинистого раствора, в который спускают анодный заземлитель, установление защитного тока на обсадную колонну через станцию катодной защиты, измерение общих и поляризационных потенциалов защищаемых сооружений, при этом при изменении сопротивления анодного заземлителя на 20% и более для восстановления катодной защиты сооружения в шурф досыпают до верхнего уровня анодного заземлителя сухой токопроводящий кольматирующий состав, содержащий 25-30 % глины, 9-12 % гипса, 0,1-0,2 % солей и остальное - песок, причем в качестве солей используют сернокислые и азотнокислые соли металлов и селитру, обеспечивающие сохранение токопроводности кольматирующего состава после заливки в шурф до 60 л воды.

Изобретение относится к области электрохимической защиты подземных металлических сооружений от коррозии, в частности трубопроводов, проложенных в грунте с помощью анодного заземлителя.
Наверх