Наряду с устройством изоляционных покрытий в системе защиты объектов трубопроводного хозяйства на производственных площадках и в жилых зонах применяют электрохимическую защиту.
В этой статье мы расскажем о типовых решениях и основных схемах защиты трубопроводов.
Катодная защита трубопровода
Рисунок 1. Cхема катодной защиты подземного однониточного трубопровода
На рисунке 1 представлена типичная схема ЭХЗ для защиты газопровода с применением станции катодной защиты. Основными компонентами являются — станция катодной защиты, анодный заземлитель и источник тока. Цель электрохимической защиты — обеспечить на трубопроводе отрицательный сдвиг потенциала относительно естественного потенциала стали.
Электрическая энергия поступает в станцию, где преобразовывается в регулируемый по величине ток защиты. Этот защитный ток циркулирует между анодным заземлением и газопроводом — идет до анодного заземления, стекает с него и далее по земле натекает на газопровод, тем самым защищая трубу от коррозии.
Станции катодной защиты разделяются на импульсные преобразователи типа ИПКЗ и выпрямители однофазные переменного тока типа В-ОПЕ. Располагать станции катодной защиты рекомендуется ближе к середине газопровода, в зависимости от расчетного количества станций и расположения точек электропитания. Корпорация ПСС выпускает широкий ассортимент станций катодной защиты разной мощности с различными характеристиками и средствами передачи данных.
Анодные заземлители - еще один элемент катодной защиты, они выступают в качестве жертвенного материала. Распространение получили заземлители из железокремнистых (ферросилидовых) сплавов и токопроводящих полимерных материалов, весьма эффективны титановые заземлители с напылением из металлов платиновой группы. Основным требованием, предъявляемым к анодному заземлителю, является малая скорость растворения. Схема расположения анодных заземлителей определяется конфигурацией защищаемой конструкции.
Функционирование ЭХЗ невозможно без дополнительного коммутирующего и измерительного оборудования.
Чтобы удостовериться в правильности работы электрохимической защиты, нужно замерить поляризационный и суммарный потенциалы трубопровода и сверить их с критериями из ГОСТ 9.602-2016. Для этого используют электроды сравнения, например ЭНЕС-4М, ЭСТД. Электроды сравнения бывают медносульфатные и стальные, твердотельные и жидкостные, переносные и стационарные.
Для отслеживания темпов образования и развития коррозионных проявлений на трубопроводе, используют датчики скорости коррозии. Корпорация ПСС производит несколько датчиков, например, БПИ-2 - блок проводниковых индикаторов скорости коррозии.
В точках дренажа производятся приварки к трубопроводу измерительного и силового кабелей термитным способом. В целях обеспечения дополнительной безопасности есть возможность использовать магнитные контакты (КМ-1-РА), которые не требуют приварки термитными смесями и легко демонтируются.
Далее приваренные к трубопроводу кабели выводят в стойки контрольно-измерительного пункта КИП, где происходят измерения потенциалов. Информация с него передается по кабельной линии или беспроводным способом в станцию катодной защиты. Разработаны стойки КИП с оборудованием для передачи данных, с блоками совместной защиты, автономными источниками питания.
Выше описан необходимый набор для устройства ЭХЗ, но в зависимости от условий при устройстве защиты также применяются:
БСЗ, БЗТ, БДР — блоки защиты используются для совместной защиты нескольких объектов, не связанных между собой, для исключения негативного влияния трубопроводов друг на друга.
БАР— блок автоматического резервирования переключает основное устройства катодной защиты на резервное.
УКЗВ, УКЗН предназначено для приема и распределения электрической энергии от высоковольтных и низковольтных линий электропередачи к преобразователям катодной защиты.
Активатор прианодного пространства АПП - засыпается в траншею с анодами. Такая засыпка нивелирует недостатки грунтов с высоким сопротивлением, продлевает срок службы анодных заземлителей, обеспечивая бóльшую площадь работы анода.
Кабель для систем ЭХЗ служит для передачи электрической энергии в цепи защиты и выдерживает подаваемые нагрузки, устойчив к агрессивным средам.
Данные передаются по проводным и беспроводным каналам связи.
Программное обеспечение “ПСС-ЭХЗ-Аналитик” обрабатывает и анализирует полученные данные, также может выдавать прогнозы по необходимости ремонта и замены оборудования.
Протекторная защита
Протекторная защита — первый из видов электрохимической защиты металлических конструкций, которую применил человек, заметив, что при контакте двух металлов с различными потенциалами один начинает разрушаться, а второй перестает корродировать.
К защищаемой конструкции присоединяют металл с более электроотрицательным потенциалом — протектор, который растворяется в электролите вместо трубопровода. После полного растворения протектора или потери контакта с защищаемой конструкцией, протектор необходимо заменить.
Рисунок 2. Схема устройства протекторной защиты
В основном используются изделия из трех видов металлов: магний, цинк и алюминий. Для трубопроводов наибольшее признание получили сплавы на основе магния, такие как протекторы магниевые упакованные ПМ-У.
Протекторная защита применяется в случаях, если нет возможности запитать станцию катодной защиты или при небольших длинах и диаметрах трубопроводов. Например, при прокладке трубопроводов в отдаленных районах и на труднодоступных участках — из-за отсутствия ЛЭП становится невозможным установка СКЗ. Протектор закапывают в грунт по одиночке или группами, с помощью кабеля соединяют с газопроводом и подключают в КИП.
Для обеспечения равномерного растворения протектора и уменьшения сопротивления растеканию протекторы поставляются упакованными в мешок с активатором прианодного пространства.
Подробные схемы ЭХЗ опубликованы в альбоме типовых решении, а рассчитать самостоятельно параметры ЭХЗ можно "Расчет ЭХЗ" на сайте
Дренажная защита и защита трубопроводов от токов наведенных ЛЭП
Дренажом в теории и практике электрохимической защиты называют отвод блуждающих токов. Блуждающие токи возникают от рельс электрифицированных железных дорог или линий электропередач, различаются по своей природе (постоянные и переменные). Подробно о происхождении и свойствах блуждающих токов написано в статье "Установки дренажной защиты трубопровода от коррозии"
Рисунок 3. Схема устройства дренажной защиты
Для защиты труб от влияния электрифицированных дорожных путей применяют:
- поляризованный дренаж ЭДП, УДП, ДРП. С его помощью ток отводится непосредственно в рельсовую сеть или на тяговую подстанцию.
- автоматические усиленные дренажи САУД-И, САУД-Ц помимо защиты от блуждающих токов обеспечивают и катодную защиту сооружений путем создания на них защитного потенциала; станции изготавливаются с аналоговым или цифровым блоками управления.
На трубопроводах вблизи высоковольтных линий электропередач используют устройство защиты трубопровода. Наведенный в результате воздействия электромагнитного излучения ЛЭП и других источников высокого напряжения ток отводится через заземлители УЗТ. Устройство не оказывает воздействия на защитный потенциал, поддерживаемый средствами электрохимической защиты на защищаемом сооружении.
Рисунок 4. Схема устройства защиты трубопровода от электромагнитного излучения ЛЭП
Особенности систем ЭХЗ применительно к газопроводам прописаны в нормативных документах:
СТО 9.2-003-2020 «Защита от коррозии. Проектирование электрохимической защиты подземных сооружений»,
СТО 9.2-2-2014 «Разработка проектной документации по электрохимической защите сетей газораспределения от коррозии».
Корпорация ПСС обладает огромным опытом решения задач по организации электрохимзащиты любой сложности и предлагает услуги по проектированию, монтажу и обслуживанию систем ЭХЗ.
