Практична робота № 12

Тема: Проектування катодного захисту підземних газопроводів від корозії.

Мета: Ознайомитися з методами захисту газопроводів від електрохімічної корозії, набути навичок розрахунку катодного захисту підземних газопроводів від корозії.

Міжпредметні зв'язки: природні та штучні гази, експлуатація устаткування і систем газопостачання.

Методичне забезпечення: дидактичний матеріал.

Література:

1. Ивашина Ю.Г., Шпренгель Л.Е. Защита трубопроводов от коррозыъ. – К.: Будывельник, 1980. – 72 с.

2. Подгорный А.А. Защита подземных металлических трубопроводов от коррозии. – К.: Будівельник, 1988. – 176 с.

3. Газопостачання. Част. 1. Газопостачання населених пунктів /під ред. Єніна П.М. - К.: КДТУБА, 1997. - 119 с.

4. ДБН В.2.5-20-2001. Газоснабжение. К.: Госстрой Украины, 2001.-252 с.

 

ХІД РОБОТИ

1. Вхідний контроль.

2. Ознайомлення із завданням для практичної роботи.

3. Виконання розрахунку.

4. Захист практичної роботи.

 

ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ ТА МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ДО ВИКОНАННЯ ПРАКТИЧНОЇ РОБОТИ

1. Причини виникнення корозії.

Для захисту газопроводів від ґрунтової корозії і корозії, що викликається так званими "блукаючими" струмами, газопровід необхідно ізолювати від контакту з навколишнім середовищем (ґрунтом - при підземному прокладанні або повітрям - при наземному чи надземному прокладанні). Водночас слід обмежити проникнення блукаючих струмів з навколишнього середовища (пасивний захист) або створити захисний потенціал газопроводу чи іншого об'єкта газопостачання по відношенню до навколишнього середовища (активний або електрохімічний захист).

Ґрунтова корозія обумовлена наявністю у ґрунті вологи, солей, кислот тощо, а також неоднорідністю металу стінки газопроводу, що створює передумови для виникнення на поверхні труби гальванічних елементів (грунт - електроліт, метал - електроди). В силу неоднорідності металу на його поверхні утворюються мікрокорозійні пари: ділянки з високою пружністю розчинення металу (аноди або анодні зони) і поряд ділянки з низькою пружністю розчинення металу (катоди або катодні зони), тобто виникають звичайні гальванічні пари, а відтак - електрорушійні сили. В такій парі між анодом і катодом струм протікає по зовнішньому ланцюгу (газопроводу) при русі електронів від анода до катода і по внутрішньому ланцюгу (ґрунту, який являє собою електроліт) при переміщенні іонів: катіонів (заряджені позитивно) - до катода, аніонів (заряджені негативно) - до анода, тобто катодна зона не змінює своєї структури, і на поверхні стінки труби утворюється додатковий шар металу анодної зони (відповідно товщина стінки збільшується). Корозія металу відбувається виключно на ділянках анодної зони, де проходить процес розчинення металу з виходом його іонів в навколишнє середовище - грунт (при цьому товщина стінки зменшується). Досліджено, що при величині сили струму корозії в 1 А протягом року в грунт може бути перенесено до 9 г металу. Внаслідок цього на поверхні газопроводу утворюються місцеві каверни і навіть наскрізні отвори.

Велику небезпеку становить також електрохімічна корозія, яка виникає під впливом блукаючих струмів. Основним їх джерелом є електрифіковані залізничні колії, а також лінії трамвая та метрополітену. Це пояснюється використанням постійних струмів значної величини і тим, що в якості другого провідника використовуються рейки. На практиці останні не є добрим провідником струму (внаслідок недосконалості ізоляції рейок від ґрунту і порушенням контактів (відсутністю перемичок) на стиках рейок). Ці причини викликають те, що частина (більша чи менша) струму, яка повинна повертатись по рейках до джерела, спочатку попадає у землю і вже потім більш складним шляхом надходить до нього. Виникаючі так звані "блукаючі струми" через пошкодження ізоляційного покриття попадають на газопроводи чи споруди, електричний опір яких значно менший від опору навколишнього ґрунту. На ділянках газопроводу, що наближені до тяглових підстанцій (зона підвищеного негативного потенціалу) блукаючі струми "стікають" з газопроводу і надходять через грунт назад до рейок. В зоні входу блукаючих струмів газопровід поляризується катодно, а в зоні виходу - анодно. В цьому місці і виникає інтенсивне пошкодження стінок газопроводів, яке в критичному випадку може викликати аварію.

 

Рис. 1. Схема виникнення і протікання ґрунтової корозії Е_А - потенціал анодної ділянки трубопроводу; Е_к - те ж, катодної; К_А - опір на границі "анод-електроліт"; К_к - те ж, "катод-електроліт"; К_Е - опір електроліту; І_к - струм корозії; - електрон

Рис. 2. Універсальний контрольно-вимірювальний пункт 1 - ковер; 2 - бетонна подушка; 3 - вимірювальна колонка; 4 - глиняна подушка; 5 - контактний провідник; 6 - полівінілхлоридна трубка; 7 - газопровід

 

Таким чином, визначення корозійної активності грунту є одним з найважливіших факторів при виборі засобів захисту газопроводів і споруд від корозії.

Корозійна активність ґрунту по відношенню до металу газопроводу характеризується значеннями питомого електричного опору ґрунту, що визначається у польових і лабораторних умовах, і середньою густиною катодного струму. Вона оцінюється у відповідності з даними табл. 1.

Таблиця 1. Корозійна агресивність ґрунту по відношенню до вуглецевої та низьколегованої сталі

Корозійна агресивність ґрунту	Питомий електричний опір ґрунту, Ом м	Середня густина катодного струму, А/м2
Низька	Більше 50	До 0,05
Середня	Від 20 до 50	Від 0,05 до 0,20
Висока	До 20	Більше 0,20

 

Для вимірювання поляризованого потенціалу "грунт-трубопровід", а також параметрів електрохімічного захисту по трасі газопроводу влаштовують контрольно-вимірювальні пункти (КВП). Виміри з наступним порівнянням результатів з даними табл. 1 відбуваються на основі вимог ГОСТу 9.602-89[ 9] та зміни до нього. На мал. 2 наведено конструкцію одного з типових вирішень КВП.

У відповідності з вимогами ДБН В.2.5-20-2001 КВП слід влаштовувати в залежності від характеристики території забудови з інтервалом:

1) у міських населених пунктах:

а) за відсутності електрифікованого транспорту або інших джерел блукаючих струмів - 150 м;

б) за їх наявності - 100 м;

2) у сільських населених пунктах - 200 м;

3) при проектуванні міжселищних газопроводів - 500 м.

Обов'язково контрольно-вимірювальні пункти необхідно встановлювати у місцях:

1) максимального наближення газопроводу до джерел блукаючих струмів;

2) перетину газопроводу з рейками електрифікованого транспорту;

2.Методи захисту газопроводів і споруд на них від корозії

Розрізняють "пасивний" і "активний" захист. Пасивний захист підземних газопроводів від корозії відбувається за рахунок нанесення на їх зовнішню поверхню шару різноманітних бітумо-гумових мастик, плівкових матеріалів. Газопроводи при надземному чи наземному прокладанні попередньо ґрунтують (2 шари), а потім покривають 2 шарами фарби, лаку або емалі, що призначені для зовнішніх робіт при розрахунковій температурі зовнішнього повітря в районі будівництва відповідно до вимог ГОСТу 9.402-80*. Зазвичай антикорозійні покриття повинні бути діелектричними, водонепроникними, хімічно інертними до матеріалу стінки труби і ґрунту, міцними і еластичними, монолітними і однорідними. У будь-якому випадку ізоляція газопроводів, інших споруд газопостачання повинна відповідати вимогам ГОСТу 9.602-89* і ДБН В.2.5-20-2001.

Активний захист від корозії полягає у створенні навколо підземного газопроводу захисного електричного поля. Розрізняють протекторний і катодний захисти, електричний дренаж.

Активний захист або ще - електрохімічний захист газопроводів виконується шляхом катодної поляризації металу від зовнішнього джерела струму (установки катодного захисту) або з'єднанням з металом, який має більший негативний потенціал порівняно з електродним потенціалом металу, що захищається (установки протекторного захисту). В зонах так званих "блукаючих струмів" для електрохімзахисту використовується відведення блукаючих струмів до їх джерела (установки дренажного захисту або установки посиленого дренажного захисту).