CC BY
86
УДК 622.691.4:621.3.083
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДА КОНТРОЛЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ЗАЩИТЫ МАГИСТРАЛЬНОГО ГАЗОПРОВОДА
А.В. ДВОРЦОВ
Казанский государственный энергетический университет
Представлены материалы по совершенствованию метода контроля электрохимической защиты и оценке защищённости магистрального газопровода.
Ключевые слова: контроль электрохимической защиты, анодное заземление.
Введение
Снижение эффективности работы станций катодной защиты обычно связано с возникновением определенных препятствий для движения электрического тока по цепи «преобразователь - анод - грунт - трубопровод - преобразователь».
Наиболее вероятностным снижением эффективности может быть снижение работоспособности анодов, что связано со следующими причинами: износ (электрическое растворение) погружного электрода анодного заземления; растворение металла обсадной колонны (при этом снижается эффективная площадь контакта с грунтом и увеличивается сопротивление растеканию анодного заземления); увеличение переходного сопротивления контактов электрических проводников, соединяющих анодные заземления в группы, а также контактов проводников, соединяющих обсадную колонну и погружной электрод.
Сопротивление растеканию тока анодного заземления определяют измерителями заземлений ИС-10 [1]. Пользуясь прибором ИС-10, измерительную схему монтируют в соответствии с рис. 1,я.
В качестве измерительных электродов применяют стальные заостренные стержни длиной 1 м. Измерения возможны, если сопротивление растеканию тока измерительных электродов и проводов не превышает 1000 Ом (максимальный предел измерения для данных приборов). Для уменьшения сопротивления электродов окружающий грунт увлажняют раствором поваренной соли, сернокислого магния или сернокислой меди. Так как сопротивление проводов искажает результаты измерений, длина их должна быть минимальной, сечение - не менее 10 мм2 по меди.
При измерениях малых сопротивлений растеканию, соизмеримых с сопротивлением проводов, перемычку Т1 - П1 снимают и клеммы П1 и Т1 соединяют (каждую в отдельности) с анодным заземлением, а Т2 подсоединяют к потенциальному стержню (зонду) и П2 - к вспомогательному заземлителю (токовому стержню). Сопротивление растеканию тока защитных заземлений измеряют прибором ИС-10 также, как и сопротивление растеканию тока анодного заземления.
На шкале прибора сопротивление растеканию отсчитывают в Омах. Оптимальное сопротивление растеканию тока анодного заземления не должно превышать 0,5 Ом, а сопротивление защитного заземления СКЗ должно быть не более 4 Ом. Если сопротивление растеканию тока стало значительно выше, чем в предыдущих измерениях, и это не может быть объяснено увеличением удельного электрического сопротивления грунта, проверяют состояние рабочих электродов заземлений, в первую очередь - сохранность горизонтальных соединительных шин.
© А.В. Дворцов Проблемы энергетики, 2013, № 5-6
2 2 е
Рис.1. Схема диагностики анодных заземлений: 1 - труба; 2 -контрольно-измерительная колонка; 3 - вывод с анода; 4 - измерительный прибор; 5 - анодные заземлители; 6 - электроды; 7 - ключ с прерывателем; 8 - вольтметр;
9 - переносные электроды
Практика эксплуатации стальных анодных заземлений СКЗ, установленных непосредственно в грунт (без коксовой засыпки), показала, что в процессе анодного растворения металла заземления в первую очередь разрушаются соединительные шины вертикальных рабочих электродов.
Это объясняется лучшими условиями растекания тока с горизонтальной шины, чем с вертикальных электродов, подверженных экранирующему эффекту, а также меньшим, чем рабочий электрод, сечением шины. Особенно быстро разрушаются изолированные шины с поврежденной изоляцией, что связано с большой плотностью тока, стекающего в местах повреждения изоляции. Повреждение шины приводит к отключению одного или нескольких вертикальных электродов заземления, увеличению сопротивления растеканию тока заземления, снижению тока в цепи СКЗ и разности потенциалов в точке дренажа и, следовательно, вдоль газопровода. Повреждение горизонтальной шины может быть определено при помощи измерительной схемы, показанной на рис. 1,6. В цепь СКЗ включают прерыватель тока. Источник тока устанавливают на максимальное значение. Измерение проводят при помощи многопредельного вольтметра, на шкалах 2 и 10 В, и двух медносульфатных электродов. Неподвижный электрод устанавливают на расстоянии не менее 75 м от анодного заземления, подвижный - переставляют на поверхности земли вдоль анодного заземления через 1м. В каждой точке делают два замера: один - при включенном, второй - при выключенном прерывателе тока.
Наложенная разность потенциалов анодного заземления, измеренная относительно удаленного электрода, может быть получена как разность двух измерений: при - включенном и выключенном прерывателе тока. При измерении вдоль анодного заземления наибольшие положительные значения получают при установке медносульфатного электрода над рабочим электродом заземления, наименьшее -между электродами.
Построив график изменения потенциала вдоль анодного заземления, можно увидеть, что кривая в каком-то месте резко идет вниз. Повреждение горизонтальной шины или кабеля находится между последним электродом, дающим высокий положительный потенциал, и следующим электродом, не дающим показаний. Отыскав место повреждения, шину (кабель) необходимо отремонтировать. Если сопротивление заземления увеличилось не из-за обрыва соединительных элементов, а вследствие растворения рабочих электродов, необходимо провести ревизию и ремонт анодного
© Проблемы энергетики, 2013, № 5-6
заземления (установить дополнительные электроды или смонтировать новое заземление).
В таблице представлены результаты выполненных измерений анодных заземлений средств электрохимической защиты ГКС "Сахалин" на момент окончания строительства. Полученные данные свидетельствует о повышенном сопротивлении растеканию тока, что, в свою очередь, затрудняет вывод станции катодной защиты «Пульсар Л-КС» [2] в рабочий режим.
Таблица
Результаты измерений сопротивления растеканию тока на участке газоизмерительной станции
Анодная линия, № 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Сопротивление, Ом 87 110 19 101 230 256 167 77 71
Этот факт говорит о том, что имеется проблема повышенного переходного сопротивления анодных заземлителей вследствие ошибки проектирования средств противокоррозионной защиты ГКС "Сахалин", так как анодные заземления установок катодной защиты выполнены из протяжных анодов, а не из глубинных анодных заземлений в высокоомном грунте, как этого требует СТО Газпром 9.2-003.2009 [3]. Удельное сопротивление грунта на данном участке составляет 860 Ом-м, что говорит о высокоомности грунта.
Следовательно, актуальна задача, как минимум, установки дополнительных глубинных анодных заземлений типа «Менделеевец-МГ» [4], с присыпкой прианодного пространства рабочей части заземлителя коксо-минеральным активатором. Остальную часть скважины необходимо залить глинистым раствором для уменьшения переходного сопротивления анодного заземлителя.
Summary
Materials on the improvement of methods of control of electrochemical protection and security assessment pipeline.
Key words: control of cathodic protection, sacrificial anode.
Литература
1. Методы контроля и измерений при защите подземных сооружений от коррозии / Н.П. Глазов, И.В. Стрижевский, A.M. Калашникова и др. М.: Недра, 1978. 127 с.
2. Ортон М.Д. Измерение защитного потенциала трубопровода в местах отслоения изоляционного покрытия. // Нефть, газ и нефтехимия. 1986. №3. С. 72-75.
3. СТО Газпром 9.2-003.2009. Проектирование электрохимической защиты подземных сооружений. Москва: Изд-во стандартов, 2009. 20 с.
4. Глазов Н.П. Повышение эффективности противокоррозионной защиты стальных трубопроводов //Защита металлов. 2001. Том 37. №5. C. 464 - 470.
Поступила в редакцию 29 апреля 2013 г.
Дворцов Александр Владимирович - аспирант кафедры физики Казанского государственного энергетического университета (КГЭУ). Тел.: 8 (987) 2397482. E-mail.: [email protected].
© Проблемы энергетики, 2013, № 5-6
