Соединение кабеля электрозащиты с трубопроводом

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).

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.

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.

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.

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

Устройство электрохимзащиты для газопровода

Коррозия оказывает пагубное влияние на техническое состояние подземных трубопроводов, под ее воздействием нарушается целостность газопровода, появляются трещины. Для защиты от такого процесса применяют электрохимзащиту газопровода.

Коррозия подземных трубопроводов и средства защиты от нее

На состояние стальных трубопроводов оказывает влияние влажность почвы, ее структура и химический состав. Температура сообщаемого по трубам газа, блуждающие в земле токи, вызванные электрифицированным транспортом и климатические условия в целом.

• Поверхностная. Распространяется сплошным слоем по поверхности изделия. Представляет наименьшую опасность для газопровода.
• Местная. Проявляется в виде язв, щелей, пятен. Наиболее опасный вид коррозии.
• Усталостное коррозионное разрушение. Процесс постепенного накопления повреждений.

Методы электрохимзащиты от коррозии:

Суть пассивного метода электрохимзащиты заключается в нанесении на поверхность газопровода специального защитного слоя, препятствующего вредному воздействию окружающей среды. Таким покрытием может быть:

• битум;
• полимерная лента;
• каменноугольный пек;
• эпоксидные смолы.

На практике редко получается нанести электрохимическое покрытие равномерно на газопровод. В местах зазоров с течением времени металл все же повреждается.

Активный метод электрохимзащиты или метод катодной поляризации заключается в создании на поверхности трубопровода отрицательного потенциала, предотвращающего утечку электричества, тем самым предупреждая появление коррозии.

Принцип действия электрохимзащиты

Чтобы защитить газопровод от коррозии, нужно создать катодную реакцию и исключить анодную. Для этого на защищаемом трубопроводе принудительно создается отрицательный потенциал.

В грунте размещают анодные электроды, подключают отрицательный полюс внешнего источника тока непосредственно к катоду – защищаемому объекту. Для замыкания электрической цепи, положительный полюс источника тока соединяется с анодом – дополнительным электродом, установленным в общей среде с защищаемым трубопроводом.

Анод в данной электрической цепи выполняет функцию заземления. За счет того, что анод имеет более положительный потенциал, чем металлический объект, происходит его анодное растворение.

Процесс коррозии подавляется под воздействием отрицательно заряженного поля защищаемого объекта. При катодной защите от коррозии, процессу порчи будет подвергается непосредственно анодный электрод.

Для увеличения срока эксплуатации анодов, их изготавливают из инертных материалов, устойчивых к растворению и другим воздействиям внешних факторов.

Станция электрохимзащиты

Станция электрохимзащиты – это устройство, которое служит источником внешнего тока в системе катодной защиты. Данная установка подключается к сети, 220 Вт и производит электричество с установленными выходными значениями.

Станция устанавливается на земле рядом с газопроводом. Она должна иметь степень защиты IP34 и выше, так как работает на открытом воздухе.

Станции катодной защиты могут иметь различные технические параметры и функциональные особенности.

Типы станций катодной защиты:

Трансформаторные станции электрохимзащиты постепенно отходят в прошлое. Они представляют собой конструкцию из трансформатора, работающего с частотой 50 Гц и тиристорного выпрямителя. Минусом таких устройств является несинусоидальная форма генерируемой энергии. Вследствие чего, на выходе происходит сильное пульсирование тока и снижается его мощность.

Инверторная станция электрохимзащиты имеет преимущество у трансформаторной. Ее принцип основан на работе высокочастотных импульсных преобразователей. Особенностью инверторных устройств является зависимость размера трансформаторного блока от частоты преобразования тока. При более высокой частоте сигнала требуется меньше кабеля, снижаются тепловые потери. В инверторных станциях, благодаря сглаживающим фильтрам, уровень пульсации производимого тока имеет меньшую амплитуду.

Электрическая цепь, которая приводит в работу станцию катодной защиты, выглядит так: анодное заземление – грунт – изоляция объекта защиты.

При установке станции защиты от коррозии учитываются следующие параметры:

• положение анодного заземления (анод-земля);
• сопротивление грунта;
• электропроводимость изоляции объекта.

Установки дренажной защиты для газопровода

При дренажном способе электрохимзащиты источник тока не требуется, газопровод с помощью блуждающих в земле токов сообщается с тяговыми рельсами железнодорожного транспорта. Осуществляется электрическая взаимосвязь благодаря разности потенциалов железнодорожных рельсов и газопровода.

Посредством дренажного тока создается смещение электрического поля находящегося в земле газопровода. Защитную роль в данной конструкции играют плавкие предохранители, а также автоматические выключатели максимальной нагрузки с возвратом, которые настраивают работу дренажной цепи после спада высокого напряжения.

Система поляризованных электродренажей осуществляется с помощью соединений вентильных блоков. Регулирование напряжения при такой установке осуществляется переключением активных резисторов. Если метод дал сбой, применяют более мощные электродренажи в виде электрохимзащиты, где анодным заземлителем служит железнодорожная рельса.

Установки гальванической электрохимзащиты

Использование протекторных установок гальванической защиты трубопровода оправданно, если вблизи объекта отсутствует источник напряжения – ЛЭП, или участок газопровода недостаточно внушителен по размерам.

Гальваническое оборудование служит для защиты от коррозии:

• подземных металлических сооружений, не подсоединенных электрической цепью к внешним источникам тока;
• отдельных незащищенных частей газопроводов;
• частей газопроводов, которые изолированы от источника тока;
• строящихся трубопроводов, временно не подключенных к станциям защиты от коррозии;
• прочих подземных металлических сооружений (сваи, патроны, резервуары, опоры и др.).

Гальваническая защита сработает наилучшим образом в почвах с удельным электрическим сопротивлением, находящимся в пределах 50 Ом.

Установки с протяженными или распределенными анодами

При использовании трансформаторной станции защиты от коррозии ток распределяется по синусоиде. Это неблагоприятным образом сказывается на защитном электрическом поле. Происходит либо избыточное напряжение в месте защиты, которое влечет за собой высокий расход электроэнергии, либо неконтролируемая утечка тока, что делает электрохимзащиту газопровода неэффективной.

Практика использования протяженных или распределенных анодов помогает обойти проблему неравномерного распределения электричества. Включение распределенных анодов в схему электрохимзащиты газопровода способствует увеличению зоны защиты от коррозии и сглаживанию линии напряжения. Аноды при такой схеме размещаются в земле, на протяжении всего газопровода.

Регулировочное сопротивление или специальное оборудование обеспечивает изменение тока в необходимых пределах, изменяется напряжение анодного заземления, при помощи этого регулируется защитный потенциал объекта.

Если используется сразу несколько заземлителей, напряжение защитного объекта можно изменять, меняя количество активных анодов.

ЭХЗ трубопровода посредством протекторов основана на разности потенциалов протектора и газопровода, находящегося в земле. Почва в данном случае представляет собой электролит; металл восстанавливается, а тело протектора разрушается.

Видео: Защита от блуждающих токов

Источник

Соединение кабеля электрозащиты с трубопроводом

ВЕДОМСТВЕННЫЕ СТРОИТЕЛЬНЫЕ НОРМЫ

СТРОИТЕЛЬСТВО МАГИСТРАЛЬНЫХ И ПРОМЫСЛОВЫХ ТРУБОПРОВОДОВ. СРЕДСТВА И УСТАНОВКИ ЭЛЕКТРОХИМЗАЩИТЫ

Дата введения 1989-01-01

ВНИИСТом Миннефтегазстроя — канд. техн. наук Е.А.Никитенко, канд. техн. наук К.Л.Шамшетдинов, канд. техн. наук Н.П.Глазов, канд. техн. наук В.В.Притула, канд. техн. наук А.М.Ефимова, канд. техн. наук А.В.Благовещенский;

ССО “Нефтегазэлектроспецстрой” — Ю.Н.Константинов, В.В.Котик;

институтом “Гипротрубопровод” — О.Н.Насонов.

ВНЕСЕНЫ: ВНИИСТом Миннефтегазстроя.

ПОДГОТОВЛЕНЫ К УТВЕРЖДЕНИЮ: ГНТУ Миннефтегазстроя — ведущий инженер отдела стандартизации В.В.Кузнецов.

С введением в действие нормативного документа «Строительство магистральных и промысловых трубопроводов. Средства и установки электрохимзащиты» утрачивают силу следующие нормативные документы:

«Инструкция по сооружению установок электрохимической защиты от коррозии линейной части магистральных трубопроводов» ;

«Инструкция по протекторной защите внутренней поверхности нефтяных резервуаров от коррозии» ;

«Инструкция по электрохимической защите кожухов на переходах трубопроводов под автомобильными и железными дорогами» ;

«Технические условия на технологическую систему электрохимической защиты подземных трубопроводов с охлаждением транспортируемого продукта ‘»ТСКЗ-холод» РД 102-013-83;

«Технические условия на технологическую систему электрохимической защиты подземных трубопроводов в северных районах и Западной Сибири «ТСКЗ-СЕВЕР» РД 102-014-83;

«Инструкция по электрохимической защите подземных трубопроводов в северных районах и Западной Сибири» ;

«Инструкция по катодной защите промысловых сооружений» .

Центртрубопроводстрой — письмо N 06-25-129 от 25.10.88 г.;

Главнефтегазэлектроспецстрой — письмо N 04-8-1795 от 24.10.88 г.;

Главгосгазнадзор — письмо N 11-5-9/276 от 24.10.88 г.;

ВНИИГаз — письмо N 63-4/7065 от 24.10.88 г.;

Главтранснефть — письмо N 9/1675 от 26.10.88 г.

УТВЕРЖДЕНЫ Министерством строительства предприятий нефтяной и газовой промышленности. Приказ N 375 от 27.12.88 г.

, , , РД 102-013-83, РД 102-014-83, ,

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Требования настоящих Ведомственных строительных норм должны соблюдать организации Миннефтегазстроя, выполняющие строительные, монтажные, пусконаладочные работы при сооружении электрохимической защиты от коррозии на магистральных и промысловых трубопроводах.

1.2. Настоящие ВСН распространяются на работы по электрохимической защите магистральных и промысловых трубопроводов на всей территории СССР.

1.3. При сооружении электрохимической защиты, кроме требований настоящих ВСН, следует соблюдать также требования к монтажу отдельных видов оборудования электрохимической защиты, установленные в технической документации заводов — изготовителей оборудования, в технических условиях и других документах, утвержденных в установленном порядке, а также следующие нормы и правила:

ГОСТ 9.015-74 «Единая система защиты от коррозии и старения. Подземные сооружения. Общие технические требования»;

ГОСТ 25812-83 «Трубопроводы стальные магистральные. Общие требования к защите от коррозии»;

ГОСТ 26251-82* «Протекторы для защиты от коррозии. Технические условия»;

* Вероятно, ошибка оригинала. Следует читать: ГОСТ 26251-84. — Примечание изготовителя базы данных.

ГОСТ 16149-70 «Защита подземных сооружений от коррозии блуждающим током поляризованными протекторами»;

СНиП III-42-80 «Правила производства и приемки работ. Магистральные трубопроводы»;

СНиП 3.01.04-87 «Приемка в эксплуатацию законченных строительством объектов. Основные положения»;

СНиП 3.01.01-85 «Организация строительного производства»;

СНиП III-4-80 «Техника безопасности в строительстве»;

Правила безопасности в нефтедобывающей промышленности*, Госгортехнадзор СССР. — М.: Недра, 1974;

Правила техники безопасности и производственной санитарии при производстве ацетилена, кислорода и газопламенной обработки металла*. — М.: Недра, 1970;

* На территории Российской Федерации документ не действует. Действуют ПОТ РМ-019-2001, здесь и далее по тексту. — Примечание изготовителя базы данных.

Правила использования и испытания защитных средств, применяемых в электроустановках*. — М.: Атомиздат, 1974;

* Документ в информационных продуктах не содержится. За информацией о документе Вы можете обратиться в Службу поддержки пользователей. — Примечание изготовителя базы данных.

1.4. Сооружение устройств электрохимической защиты отличается широким фронтом работ, растянутым на многокилометровой трассе магистрального трубопровода, наличием труднопроходимых для колесного транспорта участков, а также многочисленностью строительно-монтажных операций.

Эффективная работа электрохимической защиты возможна только при высоком качестве монтажа всех конструктивных элементов. Для этого требуется научно обоснованная организация работ, максимальная механизация и высокая квалификация строительно-монтажных рабочих. Так как для защиты трубопроводов применяется ограниченное число типов установок, а элементы электрохимической защиты являются в основном типовыми, следует производить предварительную заготовку основных монтажных узлов и блоков в заводских условиях.

1.5. Для сооружения электрохимической защиты магистральных и промысловых трубопроводов от коррозии следует применять средства и установки катодной, электродренажной, протекторной защиты, электрические перемычки, контрольно-измерительные пункты и конструктивные узлы типовых проектов.

1.6. Оборудование, изделия и материалы, применяемые при монтаже электрохимической защиты, должны соответствовать спецификации проекта, государственным стандартам или техническим условиям и иметь соответствующие сертификаты, технические паспорта, удостоверяющие качество оборудования, изделий и материалов.

1.7. Места размещения средств и установок электрохимической защиты (устройств катодной, электродренажной, протекторной защиты, анодных заземлений, контрольно-измерительных пунктов, электрических перемычек и т.п.) должны соответствовать проекту системы ЭХЗ трубопровода.

1.8. Монтаж электрохимической защиты следует выполнять преимущественно с помощью механизированных методов с применением укрупненных узлов, для чего должны быть предусмотрены:

высокая степень готовности монтажных конструкций и узлов, которые собирают и изготавливают в монтажно-заготовительных мастерских, исключая доводочные и доделочные операции при монтаже и установке этих конструкций и узлов в проектное положение в трассовых условиях;

применение при монтаже механизированного инструмента, специальных приспособлений, машин и механизмов;

рациональное совмещение строительных и монтажных работ.

1.9. Работы по сооружению электрохимической защиты необходимо осуществлять в две стадии.

На первой стадии необходимо выполнять следующие работы:

разметку трасс участка производства работ, ЛЭП и кабелей, подготовку строительной площадки;

выбор и обустройство места для хранения оборудования, монтажных узлов, деталей, метизов, инструментов и материалов;

доставку землеройной техники, машин и механизмов;

подготовку участка для производства работ;

доставку оборудования установки катодной защиты, монтажных узлов, деталей, метизов, инструмента, приспособлений и материалов;

разработку грунта в траншеях и котлованах. Обратную засыпку с трамбовкой после установки оборудования и кабелей до уровня, указанного в рабочей документации;

сооружение анодных и защитных заземлений, монтаж и укладку протекторов;

прокладку подземных коммуникаций;

монтаж катодных и контрольных электрических выводов от трубопроводов, а также контактных соединений анодных, защитных заземлений и протекторных выводов;

установку и закладку в сооружаемые фундаменты несущих опорных конструкций для монтажа оборудования.

При этом хранить оборудование, катодные установки и электродренажную защиту, монтажные узлы, метизы, детали, инструмент, приспособления и материалы на участке производства работ следует в одном, защищенном от атмосферных осадков месте.

Работы первой стадии следует вести одновременно с основными строительными работами по технологической части трубопровода.

Во второй стадии необходимо осуществлять работы по установке оборудования, подключение к нему электрических кабелей, проводов и индивидуальное опробование электрических коммуникаций и установленного оборудования.

Работы второй стадии должны быть выполнены, как правило, после окончания основных видов строительных работ и одновременно с работами специализированных организаций, осуществляющих пуск, опробование и наладку средств и установок электрохимической защиты по совмещенному графику.

1.10. Строительно-монтажные работы, выполненные как по элементам и частям, так и по законченным объектам, должны иметь оценку качества согласно инструкции по оценке качества для данного вида строительно-монтажных работ.

Источник