Катодная и дренажная защита

Электрохимическая коррозия газопроводов может привести к сквозному повреждению трубы и утечке газа. Для предупреждения этого процесса служат изоляционные покрытия и различные виды активной защиты. О дренажной было рассказано ранее. Применяются еще катодная и дренажная защиты, которые описаны ниже.

Катодная защита

При катодной поляризации газопроводу придается отрицательный потенциал относительно окружающего грунта при помощи источника постоянного тока. Его отрицательный полюс присоединяется к газопроводу, а положительный — к заземлению (аноду). При этом постепенно разрушается анодное заземление, защищая газопровод. В качестве источника тока служат катодные станции.

Рис.1 Схема работы катодной защиты

Принцип действия катодной защиты представлен на рисунке 1. Защитный ток от положительного полюса катодной станции через соединительный кабель, контрольно-измерительный пункт (КИП) и анодное заземление переходит в грунт. Из почвы через дефектные места в изоляции ток проникает в газопровод и по дренажному кабелю направляется к отрицательному полюсу источника, создавая замкнутую цепь. При этом анод разрушается, что обеспечивает защиту сооружения от коррозии.

При катодной поляризации защитные потенциалы металла относительно насыщенного медно-сульфатного электрода сравнения должны находится между минимальными и максимальными значениями в соответствии с таблицей 1.

Таблица 1

Анодные заземлители обеспечивают стекание защитного тока в грунт. Вначале в качестве заземляющих устройств применяли рельсы или трубы из чугуна, которые быстро разрушались. В дальнейшем было организовано производство анодов в заводских условиях.

Правильный выбор типа и размещения заземлителей определяет эффективность катодной защиты. Возможны два варианта расположения. Поверхностные аноды, иногда именуемые подпочвенными, находятся на глубине до 3 м, но в любом случае глубже уровня промерзания грунта в данной местности. Обычно в условиях плотной городской застройки сложно разместить несколько поверхностных электродов, поэтому чаще используют вертикальные, размещаемые на бОльшей глубине.

Рис.2 Анод Менделеевец ФППК

Анодный заземлитель Менделеевец ФППК (рис.2) представляет собой металлический контейнер, в котором размещен ферросилидовый электрод с кабелем для токоподвода, а свободное пространство заполнено коксо-минеральным активатором. Контейнер изготовлен из оцинкованной стали и предназначен для удобства транспортировки и монтажа.

Для присоединения анода и газопровода к станции применяют изолированные кабели сечением 25–77 мм² (в зависимости от мощности станции). От газопровода заземлители следует располагать на максимально возможном расстоянии (от 15 до 100 м) и размещать на участках с минимальным электрическим сопротивлением грунта (менее 100 Ом х м). Место для заземлителей выбирают так, чтобы на пути защитного тока не встречались другие подземные металлические сооружения, на которые он оказывает вредное действие.

Рис.3 Схема трансформаторной станции катодной защиты

По конструкции станции катодной защиты делятся на трансформаторные и инверторные. Трансформаторные станции состоят из низкочастотного (50 Гц) трансформатора и тиристорного выпрямителя (рис.3). Они имеют простое устройство, но низкий коэффициент мощности и большие пульсации на выходе.

Инверторные станции изготавливают на основе высокочастотных импульсных преобразователей. Они постепенно вытесняют трансформаторные благодаря высоким техническим характеристикам и более широким функциональным возможностям.

Рис.4 СКЗ защиты «Тверца - СМ»

Станция катодной защиты инвертерного типа «Тверца – СМ» (рис.4) имеет КПД более 95% и обеспечивает возможность как ручного, так и дистанционного управления посредством GSM-модуля. Отображение режима работы и параметров станции осуществляется:

• на встроенном алфавитно-цифровом индикаторе, имеющем подсветку для считывания информации в темное время суток;

• на удаленном терминале (компьютере) через GSM-модем.

Для защиты протяженных газопроводов используется несколько катодных станций. В условиях города одной катодной установкой можно защитить трубопровод на протяжении нескольких сот метров. При условии минимальных потерь катодного тока (качественная изоляция, исправные электроизолирующие соединения) протяженность защищаемого газопровода может составлять несколько километров.

Дренажная защита

Рис.5 Схема возникновения блуждающих токов

Коррозия блуждающими токами происходит в местах, где имеются электрифицированные железные дороги, трамвайные пути, метро. Рельсы входят в состав цепи, по которой ток протекает от подстанции по контактной сети к трамваю, а далее по рельсам возвращается назад, на подстанцию (рис.5). Блуждающий ток с рельс стекает в грунт и попадает на металлические коммуникации, например, газопровод. В результате на нем образуется катодная зона, где ток натекает на трубу, и анодная, где он сходит с трубы. В месте выхода тока происходит коррозия. При сходе тока с рельс также появляется анодная зона, где они разрушаются.

Рис.6 Принцип работы дренажной защиты

При дренажном способе защиты блуждающие токи, попавшие на подземное металлическое сооружение, отводят к своему источнику (рис.6). Дренаж осуществляют посредством электрического соединения газопровода через дренажное устройство с отрицательной шиной тяговой подстанции, с отсасывающим пунктом или с рельсами электрифицированного транспорта. Для защиты трубопроводов от влияния электрифицированных дорожных путей применяют:

• поляризованный дренаж, он отводит ток непосредственно в рельсовую сеть или на тяговую подстанцию;

• усиленный дренаж, который кроме защиты от блуждающих токов обеспечивает и катодную защиту сооружений путем создания на них защитного потенциала.

Рис.7 Дренаж ДРП

Дренаж резисторный поляризованный ДРП (рис.7) служит для отвода блуждающих токов с подземных металлических сооружений в рельсовую цепь электротранспорта постоянного тока. Устройство выполнено в виде шкафа бескаркасного типа. Охлаждение происходит естественным путем, в основании и боковых стенках шкафа имеются вентиляционные жалюзи.

 Автор статьи: Вершилович Владислав Адамович

- Место работы - ООО «Газпром газораспределение Нижний Новгород»

- Автор популярных книг и учебных пособий по устройству и эксплуатации газового оборудования

Пройдите курсы по промышленной безопасности
И получите удостоверение

Подробности здесь