Меню

Дренажная защита от коррозии блуждающими токами



Методы дренажной, катодной и протекторной защиты газопроводов от почвенной коррозии и блуждающих токов.

Существующие методы защиты газопроводов от коррозии, можно разделить на две группы: пассивные и активные. Пассивные методы защиты заключаются в изоляции газопровода. К активным относятся электрические методы защиты.

К изоляционным материалам, используемым для защиты газопроводов, предъявляют ряд требований, основные из которых следующие: монолитность покрытия, водонепроницаемость, хорошее прилипание к металлу, химическая стойкость в грунтах, высокая механическая прочность (при переменных температурах), наличие диэлектрических свойств. Изоляционные материалы не должны быть дефицитными.

Наиболее распространенными изоляционными материалами являются битумно-минеральные и битумно-резиновые мастики. В первом случае в качестве заполнителя к битуму добавляют хорошо измельченные доломитизированные или асфальтовые известняки, асбест или обогащенный каолин, во втором — резиновую крошку, изготовленную из амортизированных покрышек. Битумно-резиновая мастика обладает несколько большей прочностью, эластичностью и долговечностью. Для усиления изоляции применяют армирующие обертки из гидроизола, бризола или стекловолокнистого материала. Гидроизол представляет собой толстый лист из асбеста с добавлением 15—20% целлюлозы, пропитанную нефтяным битумом. Бризол готовят на основе битума и дробленой старой вулканизированной резины.

Изоляцию газопровода производят в такой последовательности. Трубку очищают стальными щетками до металлического блеска и протирают. После этого на нее накладывают грунтовку толщиной 0,1—0,15 мм. Грунтовка представляет собой нефтяной битум, разведенный в бензине в отношении 1: 2 или 1: 3. Когда грунтовка высохнет, на трубопровод накладывают горячую (160—180°С) битумную эмаль. Эмаль накладывают в несколько слоев в зависимости от требований, предъявляемых к изоляции. Снаружи трубу обертывают крафт-бумагой. В современных условиях все работы по изоляции труб механизируют.

В зависимости от числа нанесенных слоев эмали и усиливающих оберток изоляция бывает следующих типов: нормальная, усиленная и весьма усиленная. Нормальную изоляцию применяют при низкой коррозионной активности грунта, усиленную — при средней, в остальных случаях используют весьма усиленную изоляцию.

Для защиты газопроводов применяют также пластмассовые пленочные материалы (ленты), покрытые подклеивающим слоем. Поливинилхлоридные и полиэтиленовые ленты выпускают толщиной 0,3—0,4 мм, шириной 100—500 мм и длиной 100—150 м, намотанные в рулоны. Трубы очищают, покрывают грунтовкой, представляющей собой клей, растворенный в бензине, после чего обертывают изоляционной лентой. Для обертки труб используют специальные машины.

К активным методам защиты относят катодную и протекторную защиту и электрический дренаж. Основным методом защиты газопроводовот блуждающих токов является электрический дренаж. Он заключается в отводе токов, попавших на газопровод, обратно к источнику. Отвод осуществляют через изолированный проводник, соединяющий газопровод с рельсом электрифицированного транспорта или минусовой шиной тяговой подстанции. При отводе тока из газопровода по проводнику прекращается выход ионов металла в грунт и тем самым прекращается электрическая коррозия газопровода. Для отвода тока, как правило, используют поляризованный электродренаж. Он обладает односторонней проводимостью от газопровода к рельсам (минусовой шине). При появлении положительного потенциала на рельсах электрическая цепь дренажа автоматически разрывается.

Рис. 4.15. Электрическая схема поляризованного дренажа

1 — газопровод; 2 — предохранитель на 350 А; 3 — сопротивление; 4 — предохранитель на 15 А; 5 и 7 — контакты; 6 — диод; 8 — дре-нажная обмотка; 9 — включающая обмотка; 10 — шпунт амперметра; 11 — амперметр; 12 — рубильник; 13 — рельс

Рис. 4.16. Схема катодной защиты

1 — защищаемый газопровод; 2 —источник постоянного тока; 3 —соединительный кабель; 4 — заземлнтель анод

Рис. 4.17. Схема протекторной зашиты ,

1 — протектор; 2 — соединительные кабели; 3 — защищаемый газопровод; 4 — контрольный пункт

Схема универсальной поляризованной дренажной установки показана на рис. 4.15. Если газопровод 1 имеет положительный потенциал по отношению к рельсу 13, то электрический ток пойдет через предохранитель на 350 А 2, сопротивление 3, предохранитель на 15 А 4, диод 6, включающую обмотку 9, шунт 10, рубильник 12 и попадает на рельс 13. Если разность потенциалов достигает 1—1,2 В, то контактор замкнет контакты 7 и 5 и электрический ток потечет по основной дренажной цепи через обмотку 8, а по ответвлению к диоду — через шунтирующие контакты 5. При снижении разности потенциалов до 0,1 В контакты разомкнутся и дренажная цепь разорвется. При отрицательной разности потенциалов (потенциал рельса больше потенциала трубы) диод 6 тока не пропустит. Все узлы дренажной установки размещают в металлическом шкафу.

Читайте также:  Заземление выполняется при переменном токе с напряжением

Одна дренажная установка может защитить газопровод большой протяженности, измеряемой несколькими километрами.

Для защиты газопроводов от почвенной коррозии применяют катодную защиту. При катодной защите на газопровод накладывают отрицательный потенциал, т. е. переводят весь защищаемый участок газопровода в катодную зону (рис. 4.16). В качестве анодов применяют малорастворимые материалы (чугунные, железокремневые, графитовые), а также отходы черного металла, которые помещают в грунт вблизи газопровода. Отрицательный полюс источника постоянного тока соединяют с газопроводом, а положительный—с анодом. Таким образом, при катодной защите возникает замкнутый контур электрического тока, который течет от положительного полюса источника питания по изолированному кабелю к анодному заземлению, от анодного заземления ток растекается по грунту и попадает на защищаемый газопровод, далее он течет по газопроводу, а от него по изолированному кабелю возвращается к отрицательному полюсу источника питания.

Электрический ток выходит из анода в виде положительных ионов металла, тгоэтому вследствие растворения металла анод постепенно разрушается. Электрический потенциал, накладываемый на газопровод, составляет 1,2—1,5 В. В зависимости от качества изоляции одна установка может защищать участок газопровода от 1 до 20 км.

При протекторной защите участок газопровода превращают в катод без постороннего источника тока, а в качестве анода используют металлический стержень, помещаемый в грунт рядом с газопроводом. Между газопроводом и анодом устанавливается электрический контакт. В качестве анода используют металл с более отрицательным потенциалом, чем железо (например, цинк, магний, алюминий и их сплавы). В образованной таким образом гальванической паре корродируется протектор (анод), а газопровод защищается от коррозии. На рис. 4.17 показана принципиальная схема проекторной защиты.

Для исключения возможности электрического контакта газопровода с заземленными конструкциями и коммуникациями потребителей на стояках вводных газопроводов устанавливают изолирующие фланцевые соединения. Их также устанавливают на надземных и надводных переходах газопроводов через препятствия и на вводах (и выводах) газопроводов в ГРС, ГРП и ГРУ. Фланцевые соединения на подземных газопроводах (в колодцах) должны быть зашунтированы постоянными электроперемычками. На изолирующих фланцах электроперемычки должны быть разъемными с размещением контактных соединений вне колодцев. Для защиты надземных газопроводов от атмосферной коррозии на них наносят лакокрасочные покрытия.

Источник

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Дренажная защита

Дренажная защита прежде всего отличается простотой устройства. В настоящее время дренажи являются наиболее желательным видом защиты городских газопроводов. Дренажами наиболее просто защищаются газопроводы от действия блуждающих токов электрифицированных железных дорог, которые в последнее время стали основным источником этих токов. При этом отвод токов производится непосредственно на рельсы через дроссели. Электрическую защиту дренажами осуществляют при минимальном значении дренажного тока. [2]

Дренажная защита — это способ защиты от коррозии блуждающими токами, который заключен в вынужденной катодной поляризации путем отвода блуждающих токов от защищаемого сооружения к источнику этих токов. [3]

Дренажная защита трубопроводов от электрокоррозии обеспечивается отводом блуждающих токов с сооружения к источнику этих токов. Дренаж осуществляется путем электрического соединения трубопровода через дренажное устройство с отрицательной шиной тяговой подстанции или с отсасывающим пунктом, или с рельсами электрифицированного транспорта. [4]

Дренажная защита магистрального газопровода на анодных участках действует непрерывно, на знакопеременных периодически при появлении на газопроводе положительных потенциалов. [6]

Дренажная защита подземных металлических сооружений должна осуществляться при минимальном значении средней величины дренажного тока, обеспечивающем защиту сооружения. Устройства дренажной защиты подключают только к тем источникам блуждающих токов, которые оказывают влияние на защищаемые сооружения. [8]

Дренажную защиту применяют при значительной протяженности анодных зон. Дренаж должен допускать регулирование в соответствии с изменением условий работы трамвайной сети. [10]

Дренажную защиту кабелей связи устраивают для отвода блуждающих токов с оболочки кабеля к источнику их возникновения. Существует несколько разновидностей электрических дренажей: прямой, поляризованный и усиленный. [12]

Читайте также:  Что такое однофазная электрическая цепь переменного тока

Дренажную защиту кабелей связи устраивают для Отвода блуждающих токов с оболочки кабеля к источнику их возникновения. Существует несколько разновидностей электрических дренажей: прямой, поляризованный и усиленный. [13]

Станции дренажной защиты сооружают вблизи железных электрифицированных дорог, где возникают блуждающие токи в примыкающем грунте. Защита трубопроводов от коррозирующего воздействия блуждающих токов путем отвода этих токов электрической перемычкой из анодных зон к источнику этих токов ( например, к тяговому рельсу) носит название электродренажной защиты. Блуждающие токи представляют собой большую опасность для трубопроводов, так как вследствие большой силы тока они могут привести к значительным коррозионным повреждениям. [14]

Станции дренажной защиты ( СДЗ) предназначены для отвода блуждающих токов с трубопровода на сборную шину тяговой подстанции или к рельсовым цепям электрифицированных железных дорог постоянного тока. [15]

Источник

Электрохимическая защита трубопроводов от коррозии

Электрохимическая защита от коррозии состоит из катодной и дренажной защиты. Катодная защита трубопроводов осуществляется двумя основными методами: применением металлических анодов-протекторов (гальванический протекторный метод) и применением внешних источников постоянного тока, минус которых соединяется с трубой, а плюс — с анодным заземлением (электрический метод).

3.jpg

Рис. 1. Принцип работы катодной защиты

Гальваническая протекторная защита от коррозии

Наиболее очевидным способом осуществления электрохимической защиты металлического сооружения, имеющего непосредственный контакт с электролитической средой, является метод гальванической защиты, в основу которого положен тот факт, что различные металлы в электролите имеют различные электродные потенциалы. Таким образом, если образовать гальванопару из двух металлов и поместить их в электролит, то металл с более отрицательным потенциалом станет анодом-протектором и будет разрушаться, защищая металл с менее отрицательным потенциалом. Протекторы, по существу, служат портативными источниками электроэнергии.

В качестве основных материалов для изготовления протекторов используются магний, алюминий и цинк. Из сопоставления свойств магния, алюминия и цинка видно, что из рассматриваемых элементов магний обладает наибольшей электродвижущей силой. В то же время одной из наиболее важных практических характеристик протекторов является коэффициент полезного действия, показывающий долю массы протектора, использованной на получение полезной электрической энергии в цепи. К.П.Д. протекторов, изготовленных из магния и магниевых сплавов, редко превышают 50 % в, в отличие от протекторов на основе Zn и Al с К.П.Д. 90 % и более.

1.jpg2.jpg

Рис. 2. Примеры магниевых протекторов

Обычно протекторные установки применяются для катодной защиты трубопроводов, не имеющих электрических контактов со смежными протяженными коммуникациями, отдельных участков трубопроводов, а также резервуаров, стальных защитных кожухов (патронов), подземных резервуаров и емкостей, стальных опор и свай, и других сосредоточенных объектов.

В то же время протекторные установки очень чувствительны к ошибкам в их размещении и комплектации. Неправильный выбор или размещение протекторных установок приводит к резкому снижению их эффективности.

Катодная защита от коррозии

Наиболее распространенный метод электрохимической защиты от коррозии подземных металлических сооружений — это катодная защита, осуществляемая путем катодной поляризации защищаемой металлической поверхности. На практике это реализуется путем подключения защищаемого трубопровода к отрицательному полюсу внешнего источника постоянного тока, называемого станцией катодной защиты. Положительный полюс источника соединяют кабелем с внешним дополнительным электродом, сделанным из металла, графита или проводящей резины. Этот внешний электрод размещается в той же коррозионной среде, что и защищаемый объект, в случае подземных промысловых трубопроводов, в почве. Таким образом, образуется замкнутая электрическая цепь: дополнительный внешний электрод — почвенный электролит — трубопровод — катодный кабель — источник постоянного тока — анодный кабель. В составе данной электрической цепи трубопровод является катодом, а дополнительный внешний электрод, присоединенный к положительному полюсу источника постоянного тока, становится анодом. Данный электрод называется анодным заземлением. Отрицательно заряженный полюс источника тока, присоединенный к трубопроводу, при наличии внешнего анодного заземления катодно поляризует трубопровод, при этом потенциал анодных и катодных участков практически выравнивается.

Таким образом, система катодной защиты состоит из защищаемого сооружения, источника постоянного тока (станции катодной защиты), анодного заземления, соединительных анодной и катодной линий, окружающей их электропроводной среды (почвы), а также элементов системы мониторинга — контрольно-измерительных пунктов.

Читайте также:  Магнит вводят в кольцо в результате чего появляется ток определите направление тока

Дренажная защита от коррозии

Дренажная защита трубопроводов от коррозии блуждающими токами осуществляется путем направленного отвода этих токов к источнику или в землю. Установка дренажной защиты может быть нескольких видов: земляной, прямой, поляризованный и усиленный дренажи.

4.jpg

Рис. 3. Станция дренажной защиты

Земляной дренаж осуществляется заземлением трубопроводов дополнительными электродами в местах их анодных зон, прямой дренаж — созданием электрической перемычки между трубопроводом и отрицательным полюсом источника блуждающих токов, например рельсовой сетью электрифицированной железной дороги. Поляризованный дренаж в отличие от прямого обладает только односторонней проводимостью, поэтому при появлении положительного потенциала на рельсах дренаж автоматически отключается. В усиленном дренаже дополнительно в цепь включается преобразователь тока, позволяющий увеличивать дренажный ток.

Источник

Статьи

Устройства дренажной защиты от коррозии

Электрический дренаж — это наиболее простой вид активной антикоррозионной защиты, не требующий источника тока. При использовании устройств дренажной защиты трубопровод электрически присоединяется к тяговым рельсам источника блуждающих токов. При этом, источником защитного тока является разность потенциалов «трубопровод-рельс», которая возникает в результате работы электрифицированного железнодорожного транспорта и наличия поля блуждающих токов. Протекание полученного дренажного тока создает требуемое смещение потенциала на защищаемой металлической конструкции или сооружении, расположенном ниже уровня грунта (Рис.1).

Рис.1.jpg

Рис.1. Конструктивное исполнение схемы дренажной защиты.

2 — устройство зашиты от максимальных токов,

3 — поляризованный элемент,

4 — устройство для регулирования тока,

5 — амперметр с шунтом,

6 — рельсовая сеть электрифицированной железной дороги

В большинстве случаев, в качестве защитного устройства используются плавкие предохранители, однако встречаются также и автоматические выключатели максимальной нагрузки с возвратом, которые восстанавливают цепь дренажа после прекращения тока, опасного для элементов установки.

В качестве поляризованного элемента могут использоваться вентильные блоки, которые собираются из нескольких лавинных кремниевых диодов, соединенных параллельно. Выбор класса диодов (по обратному напряжению) происходит с оглядкой на величину импульса обратного напряжения на железных дорогах, который может достигать 1000 В.

Путем переключения активных резисторов в цепи дренажа и изменением сопротивления в этой цепи, происходит регулирование тока.

Дренажи могут выпускаться в исполнении от десятков до нескольких сотен ампер

В случаях, когда применение поляризованных устройств дренажной защиты является неэффективным, имеет смысл применение усиленных или форсированных электродренажей, которые представляют собой установку катодной защиты, где в качестве анодного заземлителя используются рельсы электрифицированной железной дороги (Рис.2).

Рис.2.jpg

Рис.2. Конструктивное исполнение схемы усиленного дренажа.

4 — амперметр с шунтом,

5 — рельсовая сеть электрифицированной железной дороги,

В качестве источника постоянного тока могут использоваться серийно выпускаемые преобразователи или специальные установки.

Однако, необходимо учитывать то условие, что цепь постоянного тока преобразователя обтекается, помимо выпрямленного тока, еще и блуждающими токами, т.е. дренажной составляющей тока защиты, поэтому элементы этой цепи должны быть рассчитаны на больший ток, чем ток выпрямителя. Поскольку диоды выпрямителя, которые одновременно выполняют функцию поляризованного-элемента схемы дренажа, не всегда соответствуют таким требованиям по обратному напряжению, в схему установки включены дополнительные вентили (VD2 на Рис. 2), которые предупреждают повреждение схемы преобразователя напряжением «рельс-труба».

В режиме катодной защиты ток работающего форсированного дренажа, не должен превышать 100А, и его применение не должно приводить к появлению положительных потенциалов рельсов относительно земли. Эти условия должны соблюдаться для того, чтобы исключить коррозию рельсов и рельсовых скреплений, а также присоединенных к ним конструкций.

Допускается подключать электродренажную защиту к рельсовой сети непосредственно лишь к средним точкам путевых дроссель-трансформаторов через два на третий дроссельный пункт. Более частое подключение допускается только, если в цепь дренажа включается специальное защитное устройство. В качестве такого устройства может быть использован дроссель, у которого полное входное сопротивление сигнальному току системы СЦБ магистральных железных дорог частотой 50 Гц составляет не менее 5 Ом.

Источник