Станции катодной защиты газопроводов: Катодная защита газопроводов, трубопроводов, металлических объектов от коррозии

Содержание

Катодная защита газопровода

Станции катодной защиты (СКЗ) являются необходимым элементом системы электрохимической (или катодной) защиты (ЭХЗ) подземных трубопроводов от коррозии. При выборе СКЗ исходят чаще всего из наименьшей стоимости, удобства обслуживания и квалификации своего обслуживающего персонала. Качество приобретаемого оборудования оценить обычно трудно. Авторы предлагают рассмотреть указанные в паспортах технические параметры СКЗ, которые определяют, насколько качественно будет выполняться основная задача катодной защиты.

Авторы не преследовали цель выражаться строго научным языком в определении понятий. В процессе общения с персоналом служб ЭХЗ мы поняли, что необходимо этим людям помочь систематизировать термины и, что еще более важно, дать им представление, что же происходит и в электросети, и в самой СКЗ.

Задача ЭХЗ

Катодная защита осуществляется при протекании электрического тока от СКЗ по замкнутой электрической цепи, образованной тремя включенными последовательно сопротивлениями:

·        сопротивление грунта между трубопроводом и анодом; I сопротивление растекания анода;

·        сопротивление изоляции трубопровода.

Сопротивление грунта между трубой и анодом может меняться в широких пределах в зависимости от состава и внешних условий.

Анод является важной частью системы ЭХЗ, и служит тем расходным элементом, растворение которого обеспечивает саму возможность реализации ЭХЗ. Сопротивление его в процессе эксплуатации стабильно растет вследствие растворения, уменьшения эффективной площади рабочей поверхности и образования окислов.

Рассмотрим сам металлический трубопровод, который и является защищаемым элементом ЭХЗ. Металлическая труба снаружи покрыта изоляцией, в которой в процессе эксплуатации образуются трещины от воздействия механических вибраций, сезонных и суточных температурных перепадов и т.д. Через образовавшиеся трещины в гидро- и теплоизоляции трубопровода проникает влага и возникает контакт металла трубы с грунтом, так образуется гальваническая пара, способствующая выносу металла из трубы. Чем больше трещин и их размеры, тем больше металла выносится. Таким образом происходит гальваническая коррозия, в которой течет ток ионов металла, т.е. электрический ток.

Раз течет ток, то возникла замечательная идея взять внешний источник тока и включить его на встречу этому самому току, из-за которого происходит вынос металла и коррозия. Но возникает вопрос: какой величины этот самый рукотворный ток давать? Вроде бы такой, чтобы плюс на минус давал ноль тока выноса металла. А как измерить этот самый ток? Анализ показал, что напряжение между металлической трубой и грунтом, т.е. по обе стороны изоляции, должно находиться в пределах от -0,5 до -3,5 В (это напряжение называется защитным потенциалом).

Задача СКЗ

Задачей СКЗ является не только обеспечивать в цепи ЭХЗ ток, но и поддерживать его таким, чтобы защитный потенциал не выходил за принятые рамки.

Так, если изоляция новая, и она не успела получить повреждений, то ее сопротивление электрическому току высокое и нужен небольшой ток для поддержания нужного потенциала. При старении изоляции ее сопротивление падает. Следовательно, требуемый компенсирующий ток от СКЗ возрастает. Еще больше он возрастет, если в изоляции появились трещины. Станция должна уметь измерять защитный потенциал и менять свой выходной ток соответствующим образом. И ничего более, с точки зрения задачи ЭХЗ, не требуется.

Режимы работы СКЗ

Режимов работы ЭХЗ может быть четыре:

·        без стабилизации выходных значений тока или напряжения;

·         I стабилизации выходного напряжения;

·        стабилизации выходного тока;

·         I стабилизации защитного потенциала.

Скажем сразу, что в принятом диапазоне изменений всех влияющих факторов полностью обеспечивается выполнение задачи ЭХЗ только при использовании четвертого режима. Что и принято как стандарт для режима работы СКЗ.

Датчик потенциала выдает станции информацию об уровне потенциала. Станция изменяет свой ток в нужную сторону. Проблемы начинаются с момента, когда надо ставить это самый датчик потенциала. Ставить его нужно в определенном расчетном месте, нужно копать траншею для соединительного кабеля между станцией и датчиком. Тот, кто прокладывал какие-либо коммуникации в городе, знает, какая это морока. Плюс к этому датчик требует периодического обслуживания.

В условиях, когда возникают проблемы с режимом работы с обратной связью по потенциалу, поступают следующим образом. При использовании третьего режима принимают, что состояние изоляции в краткосрочном плане меняется мало и ее сопротивление остается практически стабильным. Следовательно, достаточно обеспечить протекание стабильного тока через стабильное сопротивление изоляции, и получаем стабильный защитный потенциал. В среднесрочном и долговременном плане необходимые корректировки может производить специально обученный обходчик. Первый и второй режимы не предъявляют к СКЗ высоких требований. Эти станции получаются простыми по исполнению и как следствие дешевыми, как в изготовлении, так и в эксплуатации. Видимо это обстоятельство и обуславливает применение таких СКЗ в ЭХЗ объектов, находящихся в условиях невысокой коррозионной активности среды. В случае если внешние условия (состояние изоляции, температура, влажность, блуждающие токи) изменяются до пределов, когда на защищаемом объекте образуется недопустимый режим — эти станции не могут выполнять свою задачу. Для корректировки их режима необходимо частое присутствие обслуживающего персонала, иначе задача ЭХЗ выполняется частично.

Характеристики СКЗ

В первую очередь, СКЗ необходимо выбирать исходя из требований, изложенных в нормативных документах. И, наверное, самым главным в этом случае будет ГОСТ Р 51164-98. В приложении «И» этого документа говорится, что КПД станции должен быть не ниже 70%. Уровень индустриальных помех, создаваемых СКЗ, должен быть не выше значений, указанных ГОСТ 16842, а уровень гармоник на выходе соответствовать ГОСТ 9.602.

В паспорте СКЗ обычно указываются: I номинальная выходная мощность;

КПД при номинальной выходной мощности.

Номинальная выходная мощность — мощность, которую может отдавать станция, при номинальной нагрузке. Обычно эта нагрузка составляет 1 Ом. КПД определяется как отношение номинальной выходной мощности к активной мощности, потребляемой станцией в номинальной режиме. И в этом режиме КПД самый высокий для любой станции. Однако большинство СКЗ работают далеко не в номинальном режиме. Коэффициент загрузки по мощности колеблется от 0,3 до 1,0. В этом случае реальный КПД для большинства выпускаемых сегодня станций будет заметно падать при снижении выходной мощности. Особенно это заметно для трансформаторных СКЗ с применением тиристоров в качестве регулирующего элемента. Для бестрансформаторных (высокочастотных) СКЗ падение КПД при уменьшении выходной мощности существенно меньше.

Общий вид изменения КПД для СКЗ разного исполнения можно видеть на рисунке.

Из рис. видно, что если вы используете станцию, к примеру, с номинальным КПД равным 70%, то будьте готовы к тому, что еще 30% полученной из сети электроэнергии вы истратили бесполезно. И это в самом лучшем случае номинальной выходной мощности.

При выходной мощности на уровне 0,7 от номинальной вы должны быть готовы уже к тому, что ваши потери электроэнергии сравняются с полезно затраченной энергией. Где же теряется столько энергии:

·        омические (тепловые) потери в обмотках трансформаторов, дросселей и в активных элементах схемы;

·        затраты энергии для работы схемы управления станцией;

·        потери энергии в виде радиоизлучения; потери энергии пульсаций выходного тока станции на нагрузке.

 Эта энергия излучается в грунт от анода и не производит полезной работы. Поэтому так необходимо использовать станции с низким коэффициентом пульсаций, иначе бесполезно тратится недешевая энергия. Мало, того, что при больших уровнях пульсаций и радиоизлучения растут потери электроэнергии, но кроме этого эта бесполезно рассеянная энергия создает помехи для нормальной работы большого количества электронной аппаратуры, расположенной в окрестностях. В паспорте СКЗ указывается также необходимая полная мощность, попробуем разобраться с этим параметром. СКЗ забирает из электросети энергию и делает это в каждую единицу времени с такой интенсивностью, какой мы позволили ей это делать ручкой регулировки на панели управления станции. Естественно, что из сети можно брать энергию с мощностью, не превышающей мощность этой самой сети. И если напряжение в сети меняется синусоидально, то и наша возможность брать энергию из сети меняется синусоидально 50 раз в секунду. К примеру, в момент времени, когда напряжение сети переходит через ноль, из нее нельзя взять никакой мощности. Однако же, когда синусоида напряжения достигает своего максимума, то в этот момент наша возможность забирать из сети энергию максимальна. В любой другой момент времени эта возможность меньше. Таким образом, получается, что в любой момент времени мощность сети отличается от ее мощности в соседний момент времени. Эти значения мощности называются мгновенной мощностью в данный момент времени и таким понятием трудно оперировать. Поэтому договорились о понятии так называемой действующей мощности, которая определяется из воображаемого процесса, в котором сеть с синусоидальным изменением напряжения заменяется на сеть с постоянным напряжением. Когда подсчитали величину этого постоянного напряжения для наших электросетей, то получилось 220 В — ее назвали действующим напряжением. А максимальное значение синусоиды напряжения назвали амплитудным напряжением, и равно оно 320 В. По аналогии с напряжением ввели понятие действующего значения тока. Произведение действующего значения напряжения на действующее значение тока называют полной потребляемой мощностью, и ее значение указывают в паспорте СКЗ.

А используется полная мощность в самой СКЗ не полностью, т.к. в ней имеются различные реактивные элементы, которые не тратят энергию, а используют ее как бы для создания условий, чтобы остальная энергия прошла в нагрузку, а затем возвращают эту настроечную энергию обратно в сеть. Эту возвращаемую обратно энергию назвали реактивной энергией. Энергию, которая передается в нагрузку, — активной энергией. Параметр, который указывает отношение между активной энергией, которая должна быть передана в нагрузку, и полной энергией, подводимой к СКЗ, называется коэффициентом мощности и указывается в паспорте станции. И если мы согласуем свои возможности с возможностями питающей сети, т.е. синхронно с синусоидальным изменением напряжения сети отбираем из нее мощность, то такой случай называется идеальным и коэффициент мощности СКЗ, работающей с сетью таким способом, будет равен единице.

Активную энергию станция должна как можно эффективнее передать для создания защитного потенциала. Эффективность, с которой СКЗ это делает, и оценивается коэффициентом полезного действия. Сколько она тратит энергии, зависит от способа передачи энергии и от режима работы. Не вдаваясь в это обширное поле для обсуждения, скажем только, что трансформаторные и трансформаторнотиристорные СКЗ достигли своего предела совершенствования. У них нет ресурсов для улучшения качества своей работы. Будущее за высокочастотными СКЗ, которые с каждым годом становятся надежней и проще в обслуживании. По экономичности и качеству своей работы они уже превосходят своих предшественников и имеют большой резерв для совершенствования.

Потребительские свойства

К потребительским свойствам такого устройства как СКЗ можно отнести следующее:

1. Размеры, вес и прочность. Наверно, не нужно говорить, что чем меньше и легче станция, тем меньше затрат на ее транспортировку и установку как при монтаже, так и при ремонте.

2.   Ремонтопригодность. Очень важна возможность быстрой замены станции или узла на месте. С последующим ремонтом в лаборатории, т.е. модульный принцип построения СКЗ.

3.   Удобство в обслуживании. Удобство в обслуживании, кроме удобства транспортировки и ремонта, определяется, по нашему мнению, следующим:

наличие всех необходимых индикаторов и измерительных приборов, наличие возможности дистанционного управления и слежения за режимом работы СКЗ.

Выводы

Исходя из вышесказанного можно сделать несколько выводов-рекомендаций:

1.         Трансформаторные и тиристорно-трансформаторные станции безнадежно устарели по всем параметрам и не отвечают современным требованиям, особенно в области энергосбережения.

2.         Современная станция должна иметь:

·        высокий КПД во всем диапазоне нагрузок;

·        коэффициент мощности (cos I) не ниже 0,75 во всем диапазоне нагрузок;

·         коэффициент пульсаций выходного напряжения не более 2%;

·        диапазон регулирования по току и напряжению от 0 до 100%;

·        легкий, прочный и малогабаритный корпус;

·         модульный принцип построения, т.е. иметь высокую ремонтопригодность;

·         I энергоэкономичность.

Остальные требования к станциям катодной защиты газопровода, такие как защита от перегрузок и коротких замыканий; автоматическое поддержание заданного тока нагрузки — и прочие требования, являются общепринятыми и обязательными для всех СКЗ.

В заключении предлагаем потребителям таблицу сравнения параметров основных выпускаемых и применяемых сейчас станций катодной защиты. Для удобства в таблице представлены станции одинаковой мощности, хотя многие производители могут предложить целую гамму выпускаемых станций.

Катодная защита трубопроводов от коррозии: принцип действия

Трубопроводные магистрали – это на сегодняшний день наиболее распространенное средство для осуществления транспортировки носителей энергии. Очевидный их недостаток – подверженность образованию ржавчины. Для этого выполняется катодная защита магистральных трубопроводов от коррозии. В чем же ее принцип действия?

Причины коррозии

Сети трубопроводов систем жизнеобеспечения распространены по всей территории России. С их помощью эффективно транспортируется газ, вода, нефтепродукты и нефть. Не так давно был проложен трубопроводов для транспортировки аммиака. Большинство видов трубопроводов выполнены из металла, а главный их враг – это коррозия, видов которой имеется много.

Причины образования ржавчины на металлических поверхностях основаны на свойствах окружающей среды, как наружной, так и внутренней коррозии трубопроводов. Опасность образования коррозии для внутренних поверхностей основана на:

  1. Взаимодействии с водой.
  2. Наличии в воде щелочей, солей или кислот.

Такие обстоятельства могут сложиться на магистральных водопроводах, системах горячего водоснабжения (ГВС), пара и отопления. Не менее важным фактором является способ прокладки трубопровода: наземный или подземный. Первый проще обслуживать и устранять причины образования ржавчины, по сравнению со вторым.

При способе прокладывания “труба в другую трубу” риск возникновения коррозии находится на невысоком уровне. При непосредственном выполнении монтажа трубопровода на открытом воздухе возможно образование ржавчины от взаимодействия с атмосферой, что тоже приводит к изменению конструкции.

Трубопроводы, расположенные под землей, в том числе пара и горячей воды наиболее уязвимы к коррозии. Возникает вопрос о подверженности к коррозии труб, расположенных на дне водоисточников, но лишь небольшая часть магистралей расположена в этих местах.

Согласно предназначению трубопроводы с риском возникновения коррозии подразделяются на:

  • магистральные;
  • промысловые;
  • для систем отопления и жизнеобеспечения населения;
  • для сточной воды от промышленных предприятий.

Подверженность коррозии магистральных трубопроводных сетей

Коррозия трубопроводов данного типа наиболее хорошо изучена, и их защита от воздействия внешних факторов определена стандартными требованиями. В нормативных документах рассматриваются способы защиты, а не причины, исходя из которых происходит образование ржавчины.

Не менее важно учитывать, что при этом рассматривается только наружная коррозия, которой подвержен внешний участок трубопровода, так как внутри магистрали проходят инертные газы. Не столь опасно в этом случае контактирование металла с атмосферой.

Катодная защита трубопроводов

Для защищенности от коррозии по ГОСТ рассматриваются для нескольких участок трубопровода: повышенной и высокой опасности, а также коррозионно-опасных.

Воздействие негативных  факторов из атмосферы для участков повышенной опасности или виды коррозии:

  1. От источников постоянного тока возникновение блуждающих токов.
  2. Воздействие микроорганизмов.
  3. Созданное напряжение провоцирует растрескивание металла.
  4. Хранение отходов.
  5. Соленые почвы.
  6. Температура транспортируемого вещества выше 300 °С.
  7. Углекислотная коррозия нефтепровода.

Монтер по защите подземных трубопроводов от коррозии должен знать конструкцию трубопровода и требования СНиП.

Электрохимическая коррозия от грунта

Вследствие разности напряжений, образовавшихся на отдельных участках трубопроводов, возникает поток электронов. Процесс образования ржавчины происходит по электрохимическому принципу. На основании этого эффекта часть металла в анодных зонах растрескивается и перетекает в основание почвы. После взаимодействия с электролитом образовывается коррозия.

Одним из значимых критериев для обеспечения защиты от негативных проявлений является длина магистрали. На пути попадаются почвы с разным составом и характеристикой. Все это способствует возникновению разности напряжений между частями проложенных трубопроводов. Магистрали обладают хорошей проводимостью, поэтому происходит образование гальванопар с достаточно большой протяженностью.

Увеличение скорости коррозии трубопровода провоцирует высокая плотность потока электронов. Не меньшее значение играет и глубина расположения магистралей, так как на ней сохраняется существенный процент влажности, и температуры, которая ниже отметки “0” не отпускается. На поверхности труб также остается прокатная окалина после обработки, а это влияет на появление ржавчины.

Путем проведения исследовательских работ установлена прямая зависимость между глубиной и площадью образованной ржавчины на металле. Это основано на том, что металл с большей площадью поверхности наиболее уязвим к внешним негативным проявлениям. К частным случаям можно отнести проявление на стальных сооружениях значительно меньших количеств разрушений под действием электрохимического процесса.

Агрессивность грунтов к металлу, прежде всего, определяется их собственной структурной составляющей, влажностью, сопротивлением, насыщенностью щелочами, воздушной проницаемостью и иными факторами. Монтер по защите подземных трубопроводов от коррозии должен быть ознакомлен с проектом на строительство магистрали.

Коррозия под влиянием блуждающих токов

Ржавчина может возникать от переменного и постоянного потока электронов:

  • Образование ржавчины под воздействием тока постоянных величин. Блуждающими токами называются токи, находящиеся в почве и в конструктивных элементах, расположенных под землей. Их происхождение антропогенное. Они возникают в результате эксплуатации технических устройств постоянного тока, распространяющегося от зданий или сооружений. Ими могут быть сварочные инверторы, систем защиты от катодов и иные устройства. Ток стремится пройти по пути наименьшего показателя сопротивления, в результате, при имеющихся в наличии трубопроводах в земле, току будет гораздо легче пройти через металл. Анодом является участок трубопровода, из которого блуждающий ток выходит на поверхность почвы. Часть трубопровода, в который попадает ток, играет роль катода. На описанных анодных поверхностях токи имеют повышенную плотность, поэтому именно в этих местах образовываются значительные коррозионные места. Скорость коррозии не ограничивается и может быть до 20 мм в год.
  • Образование ржавчины под воздействием переменного тока. При расположении около магистралей линий электропередач с напряжением сети свыше 110 кВ, а также параллельном расположении трубопроводов под влиянием переменных токов образовывается коррозия, в том числе коррозия под изоляцией трубопроводов.

Коррозионное растрескивание под влиянием напряжения

Если на металлическую поверхность одновременно воздействуют внешние негативные факторы и высокое напряжение от ЛЭП, создающее растягивающие усилия, то происходит образование ржавчины. Согласно проведенным исследованиям получила свое место водородно-коррозионная новая теория.

Трещины небольшого размера образовываются при насыщении трубы водородом, которое после обеспечивает увеличение давления изнутри до показателей, выше положенного эквивалента связи атомов и кристаллов.

Под влиянием диффузии протонов производится наводораживание поверхностного слоя под влияние гидролиза при повышенных уровнях катодной защищенности и одновременного воздействия неорганических соединений.

После того как трещина раскроется, происходит ускорение процесса ржавление металла, которое обеспечивается грунтовым электролитом. В итоге под влиянием механических воздействий металл подвергается медленному разрушению.

Коррозия под влиянием микроорганизмов

Микробиологической коррозией называется процесс образования ржавчины на трубопроводе под влиянием живых микроорганизмов. Это могут быть водоросли, грибки, бактерии, в их числе простейшие организмы. Установлено, что размножение бактерий наиболее существенно влияет на этот процесс. Для поддержания жизнедеятельности микроорганизмов необходимо создание условий, а именно нужен азот, влажность, воды и соли. Также условия такие, как:

  1. Температурно-влажностные показатели.
  2. Давление.
  3. Наличие освещенности.
  4. Кислород.

При выделении кислотной среды организмы также могут вызвать коррозию. Под их влиянием на поверхности проявляются каверны, имеющие черный цвет и неприятный запах сероводорода. Бактерии, содержащие сульфаты присутствуют практические во всех почвах, но скорость коррозии увеличивается при увеличении их количества.

Что такое электрохимическая защита

Электрохимическая защита трубопроводов от коррозии – это комплекс мер, направленных на недопущение развития коррозии под воздействием электрического поля. Для преобразования постоянного тока применяются специализированные выпрямители.

Защита от коррозии производится созданием электромагнитного поля, в результате чего приобретается отрицательный потенциал или участок исполняет роль катода. То есть отрезок стальных трубопроводов, огражденный от образования ржавчины, приобретает отрицательный заряд, а заземление – положительный.

Катодная защита трубопроводов от коррозии сопровождает электролитической защищенностью с достаточной проводимостью среды. Такую функцию выполняет грунт, при прокладывании металлических подземных магистралей. Контактирование электродов осуществляется через токопроводящие элементы.

Индикатор для определения показателей коррозии – это высоковольтный вольтметр или датчик коррозии. С помощью этого прибора контролируется показатель между электролитом и грунтом, конкретно для этого случая.

Как классифицируется электрохимическая защита

Коррозия и защита магистральных трубопроводов и резервуаров от нее контролируются двумя способами:

  • К металлической поверхности подводиться источник от тока. Этот участок приобретает отрицательный заряд, то есть исполняет роль катода. Аноды – это инертные электроды, которые никакого отношения к конструктивному исполнению не имеют. Этот способ считается наиболее распространенным, и электрохимическая коррозия не возникает. Такая методика направлена на недопущение следующих разновидностей коррозий: питтинговой, по причине присутствия блуждающих токов, кристаллического типа нержавеющей стали, а также растрескиванию элементов из латуни.
  • Гальванический способ. Защита магистральных трубопроводов или протекторная защита осуществляется металлическими пластинами с большими показателями отрицательных зарядов, изготовленными из алюминия, цинка, магния либо их сплавов. Аноды – это два элемента, так называемые ингибиторы, при этом медленное разрушение протектора способствует поддержанию в изделии катодного тока. Протекторная защита используется крайне редко. ЭХЗ выполняется на изоляционное покрытие трубопроводов.

Об особенностях электрохимической защиты

Основной причиной разрушения трубопроводов является следствие коррозии металлических поверхностей. После образования ржавчины образовывают трещины, разрывы, каверны, которые постепенно увеличиваются в размерах и способствуют разрыву трубопровода. Это явление чаще происходит у магистралей, проложенных под землей, или соприкасающихся с грунтовыми водами.

В принципе действия катодной защиты заложено создание разности напряжений и действия двумя вышеописанными методами. После проведенных измерительных операций непосредственно на местности расположения трубопровода выяснено, что нужный потенциал, способствующий замедлению процесса разрушения должен составлять 0,85В, а у подземных элементов это значение равно 0,55В.

Для замедления скорости коррозии следует снизить катодное напряжение на 0,3В. При таком раскладе, скорость коррозии не будет более 10 мкм/год, а это существенно продлить срок службы технических устройств.

Одна из значимых проблем – это наличие блуждающих токов в грунте. Такие токи возникают от заземлений зданий, сооружений, рельсовых путей и иных устройств. Тем более невозможно провести точную оценку, в каком месте они могут проявиться.

Для создания разрушающего воздействия достаточно заряда стальных трубопроводов положительным потенциалом по отношению к электролитическому окружению, к ним относятся магистрали, проложенные в грунте.

Для того чтобы обеспечить контур током необходимо подвести внешнее напряжение, параметры которого будут достаточными для пробивания сопротивления грунтового основания.

Как правило, подобные источники – это линии электропередач с показателями мощностей от 6 до 10 кВт. Если электрический ток невозможно подвести, то можно использовать дизельные или газовые генераторы. Монтер по защите подземных трубопроводов от коррозии перед выполнением работ должен быть ознакомлен с проектными решениями.

Катодная защита

Чтобы снизился процент возникновения ржавчины на поверхности труб, используются станции электродной защиты:

  1. Анодная, выполненная в виде заземляющих проводников.
  2. Преобразователи постоянных потоков электронов.
  3. Оборудование пункта управления процессом и контроля за этим процессом.
  4. Кабельные и проводные соединения.

Станции катодных защит достаточно результативны, при непосредственном соединении с линией электропередачи или генератору, они обеспечивают ингибирующее действие токов. При этом обеспечивается защита одновременно нескольких участков трубопровода. Регулировка параметров производиться вручную или автоматически. В первом случае используются обмотки трансформаторов, а во втором – тиристоры.

Наиболее распространенной на территории России является высокотехнологичная установка – Миневра -3000. Ее мощности предостаточно для осуществления защиты 30000 м магистралей.

Достоинства технического устройства:

  • высокие характеристики мощности;
  • обновление режима работы после перегрузок через четверть минуты;
  • с помощью цифрового регулирования осуществляется контроль за рабочими параметрами;
  • герметичность высокоответственных соединений;
  • подключение устройства к дистанционному контролю за процессом.

Также применяются АСКГ-ТМ, хотя они их мощность невелика, их оснащение телеметрическим комплексом или дистанционным управлением позволяет им быть не менее популярными.

Схема изоляционной магистрали водопровода или газопровода должна быть на месте проведения работ.

Видео: катодная защита от коррозии – какой бывает и как выполняется?

Защита от коррозии обустройством дренажа

Монтер по защите подземных трубопроводов от коррозии должен быть ознакомлен с устройством дренажа. Такая защита от образования ржавчины трубопроводов от блуждающих токов производится устройством дренажа, необходимым для отвода этих токов в другой участок земли. Всего существует несколько вариантов дренажей.

Разновидности исполнения:

  1. Выполненный под землей.
  2. Прямой.
  3. С полярностями.
  4. Усиленный.

При осуществлении  земляного дренажа производят установку электродов к анодные зоны. Для обеспечения прямой дренажной линии выполняется электрическая перемычка, соединяющая трубопровод с отрицательным полюсом от источников токов, к примеру, заземлению от жилого дома.

Поляризованный дренаж имеет одностороннюю проводимость, то есть при появлении положительного заряда на заземляющем контуре он автоматически отключается. Усиленный дренаж функционирует от преобразователя тока, дополнительно подключенному в электрическую схему, а это улучшает отвод блуждающих токов от магистрали.

Прибавка на коррозию трубопроводов проводится расчетным путем, согласно РД.

Кроме всего, применяется ингибиторная защита, то есть на трубах используется специальный состав для защиты от агрессивных сред. Стояночная коррозия возникает при простое котельного оборудования продолжительное время, чтобы этого не происходило, необходимо техническое обслуживание оборудования.

Монтер по защите подземных трубопроводов от коррозии должен обладать знаниями и навыками, обучен Правилам и периодически проходить медосмотр, и сдавать экзамены в присутствии инспектора Ростехнадзора.

Электрохимическая защита — основные понятия, принцип работы

Электрохимическая коррозия — распространенный вид коррозионного процесса, возникающий при взаимодействии металлоконструкции с окружающей средой. Явление вызвано термодинамической неустойчивостью металлов в окружающих их средах и наличия в них блуждающих токов.

Блуждающие токи, появляющиеся в грунте при его использовании как токопроводящей среды, несут с собой опасность для трубопроводов из металла. Под их воздействием трубы разъедает ржавчина, возникает течь — в результате металлические сооружения разрушаются и приходят в негодность.

Продлить период службы трубопроводов и прочих подземных металлических сооружений позволяет строительство электрохимзащиты. Это один из самых надежных способов предохранения металлоконструкций от электрохимической коррозии.

Понятие электрохимической защиты

Электрохимическая защита оборудования и сооружений из металлов — комплекс мероприятий, предпринимаемых с целью предотвращения коррозионных процессов, поддержания работоспособности защищаемых объектов в период эксплуатации. Основной результат от использования средств ЭХЗ — охрана инженерных коммуникаций от воздействия коррозии, влекущей огромные экономические потери из-за преждевременного износа оборудования.

Суть ЭХЗ состоит в управлении токами коррозии, всегда образующимися при контакте металлоконструкции и электролита. Посредством электрохимзащиты анодная разрушающаяся зона переходит с защищаемого объекта на анодное заземление или стороннее изделие из более активного металла. В результате смещения электродного потенциала металла распространение коррозии останавливается.

Главное при устройстве электрохимзащиты — обеспечить обязательный контакт защищаемого сооружения и внешнего анода с помощью металлического кабеля или контакта и электролита. Электрическая цепь, в которую входит защищаемый объект, кабель ЭХЗ, анод и электролит, должна замкнуться — в противном случае защитного тока в системе не возникнет.

Типы ЭХЗ

Различают 2 вида ЭХЗ от коррозии:

  • анодная;
  • катодная и ее разновидность — протекторная.

Анодная

При анодной защите потенциал металла смещается в положительную сторону. Ее эффективность зависит от свойств металла и электролита. Методика используется для конструкций из углеродистых, высоколегированных и нержавеющих сталей, титановых сплавов и различных пассивирующихся металлов. Такая ЭХЗ отлично решает поставленные задачи в средах, хорошо проводящих ток.

Анодная электрохимзащита применяется реже, чем катодная, поскольку к защищаемому объекту выдвигается немало строгих требований. Однако у нее есть свои преимущества: значительное замедление скорости коррозионного процесса, исключение возможности попадания продуктов коррозии в среду или производимую продукцию. Оборудование ЭХЗ этого типа выбирают на основе малорастворимых элементов: платины, нержавеющих высоколегированных сплавов, никеля, свинца.

Анодная защита реализуется различными способами: смещением потенциала в положительную сторону посредством источника внешнего тока или введением окислителей в коррозионную среду.

Катодная

Катодная электрохимзащита используется в случаях, когда металлу не присуща склонность переходить в пассивное состояние. Ее суть заключается в приложении к металлоизделию внешнего тока от отрицательного полюса, поляризующего катодные участки, тем самым приближая показатель потенциала к анодным. Положительный полюс, который имеет источник тока, присоединяется к аноду, за счет чего коррозия защищаемого объекта минимизируется. При этом анод постепенно разрушается, требуя замены.

Катодная защита может быть реализована различными способами:

  • поляризация от внешнего источника электротока;
  • снижение скорости протекания катодного процесса;
  • контакт с металлом, потенциал коррозии у которого в этой среде более электроотрицательный.

Поляризация от источника электротока, расположенного снаружи, часто используется при защите конструкций, находящихся в воде или почве. Этот вид системы ЭХЗ применяется для олова, алюминия, цинка, углеродистых и легированных сталей. В качестве внешнего источника тока выступают станции катодной защиты.

Протекторная

Строительство ЭХЗ протекторного типа подразумевает применение протектора. В этом случае к защищаемому сооружению присоединяют металл, имеющий более электроотрицательный потенциал. В результате разрушается не металлический объект, а протектор, который постепенно корродирует и требует замены на новый.

Данный тип электрохимзащиты эффективен в тех случаях, когда переходное сопротивление между окружающей средой и протектором небольшое. У каждого протектора есть свой радиус действия — это максимальное расстояние, на которое его можно удалить, не рискуя потерять защитный эффект.

Протекторная ЭХЗ применяется для предохранения от коррозионного разрушения сооружений, находящихся в нейтральных средах: в воздухе, почве, морской или речной воде. Протекторы для электрохимической защиты трубопроводов изготавливают из магния, цинка, алюминия, железа с дополнительным введением легирующих компонентов.

Для обеспечения высокого уровня протекторной защиты нужно правильно выбрать тип протектора в зависимости от объекта ЭХЗ (корпуса судов, резервуары с нефтепродуктами и пожарной водой, нефте газопроводы и другие металлоконструкции), а также важна среда где будет установлена протекторная группа (грунт, морская или речная вода, подтоварная вода). Данное условие является необходимым для обеспечения безопасности эксплуатации объекта ЭХЗ и увеличит эффективность протекторной защиты.

О станциях катодной защиты

Эффективное оборудование для ЭХЗ трубопроводов, расположенных под землей, — комплекс станции катодной защиты (СКЗ), состоит из следующих элементов:

  • станция катодной защиты;
  • анодные заземлители;
  • кабельные линии
  • пункт контроля и измерения;

Станции подключают к сети электроснабжения или автономным устройствам. Выходное напряжение на СКЗ может регулироваться вручную или в автоматическом режиме — по току защиты или потенциалу защищаемого объекта.

Строительство электрохимзащиты требует использования надежных составляющих системы. Наша компания предлагает широкий выбор качественного оборудования для защиты разных объектов. Оставьте заявку на сайте: мы вышлем вам прайс по оборудованию ЭХЗ и подробно проконсультируем по возникшим вопросам.

Катодная защита магистральных газопроводов





⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 5Следующая ⇒

Катодную защиту применяют для предотвращения разрушения газопровода от почвенной коррозии, а также от блуждающих токов при нецелесообразности использования электродренажной защиты. Сущность катодной защиты заключается в катодной поляризации посторонним источником постоянного тока поверх­ности газопровода, соприкасающегося с землей, с защитной разностью потенциалов «газо­провод — земля». Поляризация осуществляется током, входя­щим в трубу из грунта. Труба при этом является катодом по отношению к грунту.

При катодной защите отри­цательный полюс источника по­стоянного тока — 2 подключают к газопроводу — 1, а положитель­ный — к искусственно создан­ному аноду — заземлению — 4 (рис. 3.3.). При включении источника тока, ток от его плюса через анодное заземление поступает в почву и через поврежденные участки изоляции на трубу. Далее через точку дренажа Д по соединительному проводу — 3 ток возвра­щается снова к минусу источника питания. При этом на оголенных участках газопровода начнется процесс катодной поляризации.

Рис. 3.3. Принципиальная схема катод­ной защиты газопровода

 

Общим, или защитным, потенциалом газопровода называют потенциал, измеренный по отношению к земле («газопровод — земля»), при котором ток коррозии практически равен нулю. Минимальный защитный потенциал стальных газопроводов в нашей стране в любой среде принят равным -0,85 В по медно-сульфатному электроду сравнения. При наличии анаэробной биокоррозии защитный потенциал должен быть более отрицатель­ным и равным -0,95 В.

При электрохимической защите газопровода на всем его протяжении нельзя создать одинаковые значения защитного потенциала.

На наиболее удаленных участках от точки дренажа значения защитного потенциала будут меньше, чем в точке дренажа, вслед­ствие сопротивления материала трубы и утечек тока через покры­тие в грунт. Чтобы значение защитного потенциала в конце защитной зоны соответствовало по величине минимальному защитному потенциалу, в точке дренажа создают потенциал, значительно выше минимально защитного. При этом на близле­жащих к СКЗ участках значения защитного потенциала всегда выше, чем на конечных. Если не ограничивать величину защитного потенциала в точке дренажа, то это приводит к ускорению разру­шения и отслаиванию покрытия от металла трубы. Поэтому значения максимальных защитных потенциалов должны быть ограничены. В частности, для стальных газопроводов с защитным покрытием значение потенциала не должно превышать — 1,1 В по медно-сульфатному электроду сравнения.



Одним из основных элементов установки катодной защиты является катодная станция, включающая в себя источник посто­янного тока (преобразователь), контрольно-измерительные, за­щитные, коммутирующие и регулирующие приборы и устрой­ства.

Там, где имеются электросети, для защиты газопроводов применяют сетевые катодные станции, при отсутствии их — катод­ные станции, электропитание которых осуществляется от электро­генераторов с приводом от ветровых двигателей и двигателей внутреннего сгорания, от термоэлектрогенераторов, преобразую­щих тепловую энергию в электрическую. Можно применять и химические источники электропитания (аккумуляторы) на тех участках газопровода, где по условиям работы СКЗ требуются незначительные мощности. Так как магистральный газопровод имеет большую протяженность, то для его защиты устанавливают большое число СКЗ. Поэтому при прочих равных условиях необхо­димо учитывать их взаимное влияние, вызывающее повышение разности потенциала «газопровод — земля» и позволяющее увеличить защитную зону от каждой установки.

Протяженность защитной зоны СКЗ определяется длиной участка газопровода, на границах которого обеспечивается минимальный защитный потенциал. При неизменном значении наложенной разности потенциалов «газопровод — земля» в точке дренажа протяженность защитной зоны СКЗ зависит в основном от диаметра и толщины стенки газопровода, качества изоляции его, расстояния между газопроводом и анодом, удельного сопро­тивления грунта, окружающего газопровод.

Для увеличения защитной зоны СКЗ применяют катодные установки с экранными заземлениями. Они отличаются от обычных СКЗ наличием экранных заземлений, подключаемых к защищае­мому газопроводу или непосредственно к минусу катодной станции. Кроме того, защитную зону. СКЗ можно увеличить, установив дополнительные катодные заземления с автономным источником постоянного тока. Эффект применения их такой же, как и экранных заземлений. Катодные заземления располагают в районе точки дренажа на расстоянии 15 м от газопровода с любой стороны. Для параллельно проложенных ниток газопроводов катодную защиту осуществляют совместно, путем устройства перемычек между ними, оборудования общего анодного заземления и уста­новки общей СКЗ.





Для обеспечения более высокой надежности работы СКЗ проводят большие работы по их модернизации и автоматизации. Созданы высоковольтные и низковольтные блочно-комплектные установки (УКЗВ и УКЗН), обладающие высокой технологич­ностью монтажа, запасом по мощности и обеспеченные терморегу­ляцией. В настоящее время создаются автономные источники питания станций катодной защиты, особенно для районов Севера и Западной Сибири. ВНПО «Союзгазавтоматика» разработало автоматизированную электростанцию с термоэлектрогенератором АЭС-ТЭГ мощностью 1,28 кВт и электростанцию термогенератор­ную комплектную ЭТК УГМ-200 мощностью 0,8 кВт. ВНИИГаз разработал автономную установку катодной защиты УКЗА мощностью 1,8 кВт на базе моторгенераторов с устройством телеконтроля и передачей информации по телу трубы.

Анодное заземление — один из основных элементов катодной установки, от которого зависит эффективность ее работы. Оно служит для соединения положительного полюса катодной станции с землей. Анодное заземление должно удовлетворять следующим требованиям:

· иметь минимальное переходное сопротивление растеканию тока;

· обладать стабильным переходным сопротивлением в течение года;

· иметь наименьшие размеры;

· изготавливаться из наиболее долговечных и недифицитных материалов;

· быть простыми по устройству;

· иметь длительный срок службы при минимальных восстанови­тельных работах;

· иметь минимальную стоимость монтажа и эксплуатации.

Анодные заземления делятся на следующие типы:

· по материалу электрода — стальные, железокремниевые и графитовые;

· по форме профиля электродов — трубчатые, угловые и стержневые;

· по характеру засыпки — с засыпкой грунтом, коксом, углем, графитом;

· по расположению рабочих электродов — вертикальные, горизонтальные, комбинированные;

· по глубине установки — глу­бинные, поверхностные;

· по расстоянию от газопровода — удален­ные и приближенные.

По своей конструкции анодные заземлители различны. Но все они состоят из электрода, на поверхность которого нанесено специ­альное покрытие, или же помещенного в коксовую засыпку.

Сооружение анодного заземления связано со значительными затратами, поэтому при выборе типа анодного заземления необхо­димо учитывать технико-экономические показатели, а также удельное сопротивление грунта, глубину промерзания, располо­жение соседних сооружений, местные условия. Анодное заземление обычно устанавливают в местах с наименьшим удельным сопротив­лением грунта и не пригодных для сельскохозяйственных и других работ.

Конструктивно анодное заземление состоит из одного или нескольких заземлителей, соединенных между собой кабелем (при графитированных электродах) или изолированной стальной шиной (при стальных электродах), которые подключаются к соединитель­ным проводам источника питания. Перед засыпкой тщательно осматривают анодное заземление и измеряют его переходное сопротивление.

 

Протекторная защита

Протекторная защита по принципу действия аналогична катодной защите. Иногда ее называют катодной защитой гальваническими анодами. Различие между этими двумя видами защиты заключа­ется в том, что при протекторной защите необходимый для защиты ток создается крупным гальваническим элементом, в котором роль катода играет металлическая поверхность защищаемого сооружения, а роль анода – более электроотрицательный металл (протектор) (рис. 3.4.).

Из-за разности потенциалов «протектор — газо­провод» в цепи протекторной установки возникает электрический ток, который, притекая на газопровод, создает на нем потенциал более отрицательный, чем до подключения протекторной установки.

 

Рис.3.4. Схема установки протектора в засыпке: 1-засыпка; 2-протектор; 3-узел присоединения; 4-соединительный кабель; 5 — газопровод

При защитной разности потенциалов «газопровод — земля», равной — 0,85 В (по медно-сульфатному электроду), на газопроводе практически прекращаются коррозионные процессы. Протектор же под действием стекающих с него токов растворяется.

Протекторную защиту на магистральных газопроводах приме­няют на участках, удаленных от источников электроснабжения, где нецелесообразно устанавливать СКЗ, в местах неполной защиты газопровода от действия СКЗ, на участках с блуждаю­щими токами небольшой интенсивности, а также для защиты от почвенной коррозии защитных кожухов на переходах газопро­водов через шоссейные и железные дороги. Вопрос о целесообраз­ности применения протекторной защиты для конкретного участка газопровода должен решаться с учетом местных особенностей и технико-экономических показателей.

В соответствии со СНИП-45-75 допускается применять протекторы для электрохимической защиты газопроводов только в групповых установках и грунтах с удельным электрическим сопротивлением не более 50 Оm-m. В качестве протекторов можно использовать все металлы, расположенные в электрохимическом ряду напряжений выше железа, т. е. имеющие более электро­отрицательный потенциал.

Для защиты магистральных газопроводов используют промыш­ленные протекторы из магниевых сплавов — ПМ5, ПМ10, ПМ20, ПМ5У, ПМ20У, МГА-13В и МГА-138-ПА.

В зависимости от назначения протекторы могут иметь самую различную конфигурацию (конструкцию). Протектор в виде троса из алюминиевых и цинковых проволок благодаря высокой пластич­ности и большой рабочей поверхности применяют для защиты от коррозии стальных труб в пресной воде, а также в почвах с высоким удельным сопротивлением. Сегментный протектор (рис.3.3.), состоящий из нескольких сегментов, применяют для защиты от коррозии стальных трубопроводов различного назначения.

Для повышения эффективности действия протектора его погружают в специальную смесь солей, называемую активатором. Активатор выполняет следующие функции: снижает собственную коррозию и сопротивление тока с протектора; уменьшает анодную поляризуемость;

устраняет причины, способствующие образованию плотных слоев продуктов коррозии на поверх­ности протектора. При ис­пользовании активатора обе­спечивается также стабиль­ный во времени ток в цепи «протектор — газопровод» и более длительный срок служ­бы протектора.

Рис.3.5. Сегментный протектор:1-газопровод; 2-покрытие из бетона; 3- сег-













СТО Газпром 9.2-003-2009 «Защита от коррозии. Проектирование электрохимической защиты подземных сооружений»


На главную | База 1 | База 2 | База 3
Поиск по реквизитамПоиск по номеру документаПоиск по названию документаПоиск по тексту документа
Искать все виды документовДокументы неопределённого видаISOАвиационные правилаАльбомАпелляционное определениеАТКАТК-РЭАТПЭАТРВИВМРВМУВНВНиРВНКРВНМДВНПВНПБВНТМ/МЧМ СССРВНТПВНТП/МПСВНЭВОМВПНРМВППБВРДВРДСВременное положениеВременное руководствоВременные методические рекомендацииВременные нормативыВременные рекомендацииВременные указанияВременный порядокВрТЕРВрТЕРрВрТЭСНВрТЭСНрВСНВСН АСВСН ВКВСН-АПКВСПВСТПВТУВТУ МММПВТУ НКММПВУП СНЭВУППВУТПВыпускГКИНПГКИНП (ОНТА)ГНГОСТГОСТ CEN/TRГОСТ CISPRГОСТ ENГОСТ EN ISOГОСТ EN/TSГОСТ IECГОСТ IEC/PASГОСТ IEC/TRГОСТ IEC/TSГОСТ ISOГОСТ ISO GuideГОСТ ISO/DISГОСТ ISO/HL7ГОСТ ISO/IECГОСТ ISO/IEC GuideГОСТ ISO/TRГОСТ ISO/TSГОСТ OIML RГОСТ ЕНГОСТ ИСОГОСТ ИСО/МЭКГОСТ ИСО/ТОГОСТ ИСО/ТСГОСТ МЭКГОСТ РГОСТ Р ЕНГОСТ Р ЕН ИСОГОСТ Р ИСОГОСТ Р ИСО/HL7ГОСТ Р ИСО/АСТМГОСТ Р ИСО/МЭКГОСТ Р ИСО/МЭК МФСГОСТ Р ИСО/МЭК ТОГОСТ Р ИСО/ТОГОСТ Р ИСО/ТСГОСТ Р ИСО/ТУГОСТ Р МЭКГОСТ Р МЭК/ТОГОСТ Р МЭК/ТСГОСТ ЭД1ГСНГСНрГСССДГЭСНГЭСНмГЭСНмрГЭСНмтГЭСНпГЭСНПиТЕРГЭСНПиТЕРрГЭСНрГЭСНсДИДиОРДирективное письмоДоговорДополнение к ВСНДополнение к РНиПДСЕКЕНВиРЕНВиР-ПЕНиРЕСДЗемЕТКСЖНМЗаключениеЗаконЗаконопроектЗональный типовой проектИИБТВИДИКИМИНИнструктивное письмоИнструкцияИнструкция НСАМИнформационно-методическое письмоИнформационно-технический сборникИнформационное письмоИнформацияИОТИРИСОИСО/TRИТНИТОсИТПИТСИЭСНИЭСНиЕР Республика КарелияККарта трудового процессаКарта-нарядКаталогКаталог-справочникККТКОКодексКОТКПОКСИКТКТПММ-МВИМВИМВНМВРМГСНМДМДКМДСМеждународные стандартыМетодикаМетодика НСАММетодические рекомендацииМетодические рекомендации к СПМетодические указанияМетодический документМетодическое пособиеМетодическое руководствоМИМИ БГЕИМИ УЯВИМИГКМММНМОДНМонтажные чертежиМос МУМосМРМосСанПинМППБМРМРДСМРОМРРМРТУМСанПиНМСНМСПМТМУМУ ОТ РММУКМЭКННАС ГАНБ ЖТНВННГЭАНДНДПНиТУНКНормыНормы времениНПНПБНПРМНРНРБНСПНТПНТП АПКНТП ЭППНТПДНТПСНТСНЦКРНЦСОДМОДНОЕРЖОЕРЖкрОЕРЖмОЕРЖмрОЕРЖпОЕРЖрОКОМТРМОНОНДОНКОНТПОПВОПКП АЭСОПНРМСОРДОСГиСППиНОСНОСН-АПКОСПОССПЖОССЦЖОСТОСТ 1ОСТ 2ОСТ 34ОСТ 4ОСТ 5ОСТ ВКСОСТ КЗ СНКОСТ НКЗагОСТ НКЛесОСТ НКМОСТ НКММПОСТ НКППОСТ НКПП и НКВТОСТ НКСМОСТ НКТПОСТ5ОСТНОСЭМЖОТРОТТПП ССФЖТПБПБПРВПБЭ НППБЯПВ НППВКМПВСРПГВУПереченьПиН АЭПисьмоПМГПНАЭПНД ФПНД Ф СБПНД Ф ТПНСТПОПоложениеПорядокПособиеПособие в развитие СНиППособие к ВНТППособие к ВСНПособие к МГСНПособие к МРПособие к РДПособие к РТМПособие к СНПособие к СНиППособие к СППособие к СТОПособие по применению СППостановлениеПОТ РПОЭСНрППБППБ-АСППБ-СППБВППБОППРПРПР РСКПР СМНПравилаПрактическое пособие к СППРБ АСПрейскурантПриказПротоколПСРр Калининградской областиПТБПТЭПУГПУЭПЦСНПЭУРР ГазпромР НОПРИЗР НОСТРОЙР НОСТРОЙ/НОПР РСКР СМНР-НП СРО ССКРазъяснениеРаспоряжениеРАФРБРГРДРД БГЕИРД БТРД ГМРД НИИКраностроенияРД РОСЭКРД РСКРД РТМРД СМАРД СМНРД ЭОРД-АПКРДИРДМРДМУРДПРДСРДТПРегламентРекомендацииРекомендацияРешениеРешение коллегииРКРМРМГРМДРМКРНДРНиПРПРРТОП ТЭРС ГАРСНРСТ РСФСРРСТ РСФСР ЭД1РТРТМРТПРУРуководствоРУЭСТОП ГАРЭГА РФРЭСНрСАСанитарные нормыСанитарные правилаСанПиНСборникСборник НТД к СНиПСборники ПВРСборники РСН МОСборники РСН ПНРСборники РСН ССРСборники ценСБЦПСДАСДАЭСДОССерияСЗКСНСН-РФСНиПСНиРСНККСНОРСНПСОСоглашениеСПСП АССП АЭССправочникСправочное пособие к ВСНСправочное пособие к СНиПСправочное пособие к СПСправочное пособие к ТЕРСправочное пособие к ТЕРрСРПССНССЦСТ ССФЖТСТ СЭВСТ ЦКБАСТ-НП СРОСТАСТКСТМСТНСТН ЦЭСТОСТО 030 НОСТРОЙСТО АСЧМСТО БДПСТО ВНИИСТСТО ГазпромСТО Газпром РДСТО ГГИСТО ГУ ГГИСТО ДД ХМАОСТО ДОКТОР БЕТОНСТО МАДИСТО МВИСТО МИСТО НААГСТО НАКССТО НКССТО НОПСТО НОСТРОЙСТО НОСТРОЙ/НОПСТО РЖДСТО РосГеоСТО РОСТЕХЭКСПЕРТИЗАСТО САСТО СМКСТО ФЦССТО ЦКТИСТО-ГК «Трансстрой»СТО-НСОПБСТПСТП ВНИИГСТП НИИЭССтП РМПСУПСССУРСУСНСЦНПРТВТЕТелеграммаТелетайпограммаТематическая подборкаТЕРТЕР Алтайский крайТЕР Белгородская областьТЕР Калининградской областиТЕР Карачаево-Черкесская РеспубликаТЕР Краснодарского краяТЕР Мурманская областьТЕР Новосибирской областиТЕР Орловской областиТЕР Республика ДагестанТЕР Республика КарелияТЕР Ростовской областиТЕР Самарской областиТЕР Смоленской обл.ТЕР Ямало-Ненецкий автономный округТЕР Ярославской областиТЕРмТЕРм Алтайский крайТЕРм Белгородская областьТЕРм Воронежской областиТЕРм Калининградской областиТЕРм Карачаево-Черкесская РеспубликаТЕРм Мурманская областьТЕРм Республика ДагестанТЕРм Республика КарелияТЕРм Ямало-Ненецкий автономный округТЕРмрТЕРмр Алтайский крайТЕРмр Белгородская областьТЕРмр Карачаево-Черкесская РеспубликаТЕРмр Краснодарского краяТЕРмр Республика ДагестанТЕРмр Республика КарелияТЕРмр Ямало-Ненецкий автономный округТЕРпТЕРп Алтайский крайТЕРп Белгородская областьТЕРп Калининградской областиТЕРп Карачаево-Черкесская РеспубликаТЕРп Краснодарского краяТЕРп Республика КарелияТЕРп Ямало-Ненецкий автономный округТЕРп Ярославской областиТЕРрТЕРр Алтайский крайТЕРр Белгородская областьТЕРр Калининградской областиТЕРр Карачаево-Черкесская РеспубликаТЕРр Краснодарского краяТЕРр Новосибирской областиТЕРр Омской областиТЕРр Орловской областиТЕРр Республика ДагестанТЕРр Республика КарелияТЕРр Ростовской областиТЕРр Рязанской областиТЕРр Самарской областиТЕРр Смоленской областиТЕРр Удмуртской РеспубликиТЕРр Ульяновской областиТЕРр Ямало-Ненецкий автономный округТЕРррТЕРрр Ямало-Ненецкий автономный округТЕРс Ямало-Ненецкий автономный округТЕРтр Ямало-Ненецкий автономный округТехнический каталогТехнический регламентТехнический регламент Таможенного союзаТехнический циркулярТехнологическая инструкцияТехнологическая картаТехнологические картыТехнологический регламентТИТИ РТИ РОТиповая инструкцияТиповая технологическая инструкцияТиповое положениеТиповой проектТиповые конструкцииТиповые материалы для проектированияТиповые проектные решенияТКТКБЯТМД Санкт-ПетербургТНПБТОИТОИ-РДТПТПРТРТР АВОКТР ЕАЭСТР ТСТРДТСНТСН МУТСН ПМСТСН РКТСН ЭКТСН ЭОТСНэ и ТЕРэТССЦТССЦ Алтайский крайТССЦ Белгородская областьТССЦ Воронежской областиТССЦ Карачаево-Черкесская РеспубликаТССЦ Ямало-Ненецкий автономный округТССЦпгТССЦпг Белгородская областьТСЦТСЦ Белгородская областьТСЦ Краснодарского краяТСЦ Орловской областиТСЦ Республика ДагестанТСЦ Республика КарелияТСЦ Ростовской областиТСЦ Ульяновской областиТСЦмТСЦО Ямало-Ненецкий автономный округТСЦп Калининградской областиТСЦПГ Ямало-Ненецкий автономный округТСЦэ Калининградской областиТСЭМТСЭМ Алтайский крайТСЭМ Белгородская областьТСЭМ Карачаево-Черкесская РеспубликаТСЭМ Ямало-Ненецкий автономный округТТТТКТТПТУТУ-газТУКТЭСНиЕР Воронежской областиТЭСНиЕРм Воронежской областиТЭСНиЕРрТЭСНиТЕРэУУ-СТУказУказаниеУказанияУКНУНУОУРврУРкрУРррУРСНУСНУТП БГЕИФАПФедеральный законФедеральный стандарт оценкиФЕРФЕРмФЕРмрФЕРпФЕРрФормаФорма ИГАСНФРФСНФССЦФССЦпгФСЭМФТС ЖТЦВЦенникЦИРВЦиркулярЦПИШифрЭксплуатационный циркулярЭРД
Показать все найденные Показать действующие Показать частично действующие Показать не действующие Показать проекты Показать документы с неизвестным статусом
Упорядочить по номеру документаУпорядочить по дате введения
Электрохимическая защита трубопроводов от коррозии — электронный каталог продукции,разработка мобильных приложений,АОС,автоматизированные обучающие системы,семинары по нефтегазовой тематике,разработка СТУ,СТУ

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.

P.S. Обзор технических решений по ЭХЗ других металлических конструкций и сооружений можно прочитать здесь.

Хотите узнать больше о коррозии металлических конструкций и методах противокоррозионной защиты?

Скачайте наше специализированное учебно-справочное приложение «Защита от коррозии»

Системы катодной защиты | Гальванические и токовые аноды

Что такое катодная защита?

Катодная защита (CP) — это электрохимический процесс, который прикладывает постоянный ток к металлу, чтобы замедлить или остановить токи коррозии. При правильном применении CP предотвращает коррозию.

Как работает катодная защита?

Катодная защита работает путем помещения анода или анодов (внешних устройств) в электролит для создания цепи.Ток течет от анода через электролит к поверхности конструкции. Коррозия перемещается к аноду, чтобы остановить дальнейшую коррозию конструкции.

Cathodic Protection Illustration Иллюстрация катодной защиты

Пример катодной защиты трубопровода

На незащищенном трубопроводе потенциальные изменения происходят естественным образом. Куда бы вы ни пошли от незначительного положительного к незначительному отрицательному значению, протекают ток и коррозия гальванического трубопровода. Если вы примените CP к этому трубопроводу — например, линейный анод MATCOR, который проходит параллельно трубопроводу — ток отводится от анода и на трубопровод, предотвращая коррозию.

Трубопровод без СР

Pipeline with no cathodic protection applied.

CP применяется к трубопроводу

Cathodic Protection Applied to Pipeline

Системы катодной защиты

Коррозия является основной причиной преждевременного разрушения металлических конструкций. Операторы могут продлить срок службы своих установок и оборудования, установив системы CP и регулярно проверяя их. Инженеры CP могут проектировать системы для максимального срока службы и простоты замены.

Широкий спектр применения в гражданской и промышленной сфере использует эти системы для предотвращения коррозии в течение многих лет.Они обычно устанавливаются во время первоначального строительства, крупных расширений или обновлений. MATCO обычно разрабатывает системы для работы в течение 30 лет или дольше.

CP Systems защищает инфраструктурные активы от коррозии. Эти структуры включают в себя:

  • Наземные резервуары
  • Заглубленные трубопроводы
  • Арматурная сталь в бетонных конструкциях
  • Теплообменники
  • Морские сваи
  • Листовые свайные стены
  • Другие металлические конструкции

Что такое два типа систем CP?

cathodic protection systems MATCOR Durammo® Глубокая анодная система катодной защиты

Катодная защита — это средство предотвращения реакции металлических конструкций, таких как трубопроводы и резервуары, на окружающую среду и коррозию.При воздействии окружающей среды углеродистая сталь и другие металлы разрушаются электрохимически и в конечном итоге выходят из строя. Системы CP предотвращают процесс окисления, создавая поток тока от системы к структуре.

CP 101 Video
»

Существует два основных типа систем катодной защиты: гальванический и импрессированный ток.

Гальваническая катодная защита

Гальваническая коррозия — это электрохимический процесс, при котором один металл более подвержен коррозии, чем другой, когда оба металла связаны электрически.Гальванические (также называемые жертвенными) аноды, используемые для защиты стальных конструкций, являются примером гальванической коррозии, где гальванический анод корродирует для защиты конструкции.

Патрубок анода представляет собой металлический анод, электрически связанный с защищаемой структурой, который более реагирует на окружающую агрессивную среду. Жертвенный анод разъедает, защищая металл защищаемой конструкции.

В гальванической системе аноды, соединенные с защищенной структурой, имеют природный потенциал, который является более отрицательным, чем потенциал структуры.При подключении ток течет от анода (больше отрицательного потенциала) к структуре (меньше отрицательного потенциала) в цепи постоянного тока.

Гальванические аноды (также называемые жертвенными анодами) при правильном применении могут защитить подземные стальные, морские, внутренние и промышленные конструкции от коррозии. Им не требуется внешний источник питания для работы, и поэтому они ограничены в использовании. При правильном применении они могут быть рассчитаны на длительный срок эксплуатации и простоту эксплуатации.

Гальванические аноды доступны в различных конфигурациях, в том числе:
  • Голые металлические аноды, включая магний, цинк, алюминий и другие сплавы
  • Упаковано в засыпку для подземного использования
  • Сделано с внешними стальными ремнями для крепления к конструкциям
  • Типы лент
  • Удочка и специальные формы

Импрессированный ток

Во многих применениях разность потенциалов между гальваническим / расходуемым анодом и стальной конструкцией недостаточна для генерации достаточного тока для обеспечения защиты.В этих случаях источник питания (выпрямитель) может генерировать большие разности потенциалов, позволяя большему току течь к защищаемой структуре. Это упоминается как система катодной защиты (ICCP) с подавлением тока.

Дизайн

Чтобы быть наиболее эффективными и экономичными, системы CP должны быть спроектированы надлежащим образом. CP дизайн является научной дисциплиной, включающей в себя:

  • Понимание условий окружающей среды и конструкции, подлежащей защите от коррозии
  • Обзор вариантов конструкции или приложения
  • Выбор соответствующей системы
  • Полный дизайн, включая подробные спецификации и чертежи с использованием новейшего программного обеспечения

Инженеры-проектировщики, обладающие необходимыми знаниями и знаниями о конструкции, подлежащей защите от коррозии, должны выполнять все этапы проектирования СР.

MATCOR Товары и услуги

MATCOR предлагает ряд решений для защиты активов инфраструктуры, в том числе:

  • Газопроводы
  • Наземные резервуары
  • Морские сооружения, такие как доки и пирсы
  • Завод трубопроводов
  • И больше…

MATCOR Системы катодной защиты включают в себя:

Дополнительные компоненты систем CP

Просмотреть все решения MATCOR CP


Чтобы связаться с нашей командой экспертов по катодной защите для получения дополнительной информации, чтобы задать вопрос или получить предложение, пожалуйста, нажмите ниже.Мы ответим по телефону или электронной почте в течение 24 часов. Для немедленной помощи, пожалуйста, звоните + 1-215-348-2974.

Свяжитесь с экспертом по коррозии

,Конструкция катодной защиты трубопровода

для новых передающих станций

Технологические достижения в области горизонтального бурения и фрекинга изменили ландшафт добычи нефти и газа, который стимулирует трубопроводную промышленность США. Это в сочетании с растущим спросом на природный газ и перспективой расширения экспортных рынков как для сжиженного природного газа, так и для сырой нефти США привело к резкому росту строительства новых трубопроводов. В результате предотвращение коррозии трубопровода, включая проектирование катодной защиты и инженерные знания, имеет решающее значение, поскольку отрасль адаптируется к меняющимся условиям производства и новым задачам распределения.

MATCOR активно участвует в нескольких ключевых инженерных проектах, включая проектирование катодной защиты трубопровода для новых передающих станций. Будь то компрессорные станции для газопроводов или насосные станции для жидкостных трубопроводов, владельцы трубопроводов ценят инновационное применение MATCOR линейных анодов при проектировании новых строительных станций.

Преимущества использования линейных анодов в новой среде трубопроводной станции включают в себя:

  • pipeline cathodic protection design for new transmission station Установка в том же желобе, что и подземный трубопровод во время первоначального строительства, значительно снижает затраты на установку
  • Тесная связь анода с трубопроводом значительно минимизирует потери тока системы СР на систему заземления станции
  • Использует систему анодов с низким градиентом анода / с низким выходным током, которая сводит к минимуму влияние помех на другие конструкции и на посторонние трубопроводы за пределами зоны станции
  • Обеспечивает исключительно долгий срок службы анодов с использованием анодов из ММО (смешанного оксида металла), работающих при токовом выходе мА / фут

В течение двух десятилетий компания

MATCOR успешно использовала линейные аноды в заводских условиях. С недавним всплеском трубопроводных проектов, использование линейных анодов на станциях получило значительное распространение на рынке. Инженеры-проектировщики и технический персонал MATCOR обладают уникальной квалификацией для выполнения проектирования, проектирования катодной защиты трубопровода, поддержки установки на месте, ввода в эксплуатацию и тестирования для этих критически важных проектов инфраструктуры.

MATCOR также предлагает полный набор услуг по проектированию катодной защиты и проектированию по снижению воздействия переменного тока для систем трубопроводов и трубопроводов для добычи нефти и газа.


У вас есть вопросы или вам нужны предложения по проектированию и проектированию или материалы для вашей системы катодной защиты трубопровода? Свяжитесь с нами по ссылке ниже.

СВЯЖИТЕСЬ С КОРРОЗИОННЫМ ЭКСПЕРТОМ

,

Трубопровод | Matcor, Inc.

AC Коррозия Последствия для новых и существующих трубопроводов

Коррозия переменного тока Pipeline AC Corrosion представляет угрозу как для новых, так и для существующих трубопроводов.

Вывод

AC может привести к значительной и быстрой коррозии и является угрозой, которую следует учитывать как для новых, так и для существующих трубопроводов. КДЕС предоставляет подробную стандартную практику, специально предназначенную для устранения угрозы коррозии переменного тока; однако для специалистов по коррозии очень важно понимать руководящие принципы и их влияние на проектирование трубопроводов, мониторинг и оценку рисков.

Критерии контроля коррозии переменного тока

Одобрено в декабре 2017 года, NACE SP21424-2018-SG «Коррозия переменного тока на трубопроводах с катодной защитой: оценка, снижение и мониторинг рисков» содержит дополнительное руководство по контролю коррозии для труб с катодной защитой, которые подвержены влиянию системы передачи переменного тока высокого напряжения в непосредственной близости. Эта стандартная практика значительно расширяет ранее действовавший стандарт SP0177 «Смягчение влияния переменного тока и воздействия молнии на металлические конструкции и системы контроля коррозии» и вводит новые критерии для устранения помех переменного тока для катодно-защищенных трубопроводов.

Критерии, подробно изложенные в разделе 6 SP21424, позволяют использовать два способа обеспечения эффективного контроля коррозии переменного тока:

  1. Документируйте, что скорость коррозии меньше, чем общий эталон для эффективного контроля коррозии 0,025 мм / год (1 мил в год). Это может быть достигнуто с помощью купонов для снижения веса, датчиков скорости коррозии или встроенных инструментов контроля потери металла — при условии, что разрешение инструмента контроля достаточно для обнаружения атак малого диаметра, таких как коррозия переменного тока.Этот подход отлично подходит для областей, где риск коррозии переменного тока считается минимальным. По сути это говорит о том, что мы не ожидаем коррозии переменного тока, и мы продемонстрируем, что коррозия переменного тока не происходит с помощью скромной программы испытаний. В тех областях, где можно ожидать коррозии переменного тока; тем не менее, предоставляется второй критерий.
  2. Для областей, где можно ожидать уменьшения коррозии переменного тока, критерии эффективного управления основаны на уменьшении средневзвешенной по времени плотности переменного тока ниже определенного порога, который изменяется в зависимости от плотности тока катодной защиты постоянного тока следующим образом:
    • Где постоянный ток Плотность тока регулируется до менее 1 А / м 2 , плотность переменного тока должна контролироваться до менее 100 А / м 2
    • В тех случаях, когда плотность постоянного тока не контролируется до менее 1 А / м 2 плотность переменного тока должна быть ниже 30 А / м 2

Это первые критерии, очень похожие на первые критерии
катодная защита в SP0169-2013, позволяет проверять критерии типа
при документировании, что коррозия не происходит.

Второй критерий, в отличие от критериев катодной защиты, не основан на измеренном потенциале, а вместо этого основан на измерении плотности тока на основе взвешенного по времени. Необходимо учитывать не только один тип плотности тока, но вместо этого критерии требуют оценки средневзвешенного по времени значения плотности переменного и постоянного тока.

Плотность тока в сравнении с поляризацией

В то время как традиционные критерии, связанные с контролем коррозии посредством применения катодной защиты, основаны на потенциалах смещения на трубопроводе, контроль коррозии, вызванной переменным током, основан на ограничении критериев плотности тока на основе взвешенного по времени.Эти требования совершенно разные — и когда контроль коррозии переменного тока является проблемой, это потребует изменения в способе мониторинга трубопроводов, изменения в философии проектирования CP в тех областях, где коррозия переменного тока является проблемой, и некоторого понимания влияния смягчения воздействия переменного тока.

Трубопроводный мониторинг

Трубопроводы

, как правило, предназначены для контроля уровней поляризации при установке испытательных станций с частыми интервалами для поддержки измерения уровней поляризации на испытательной станции и для обеспечения непрерывных исследований поляризации с коротким интервалом.Когда коррозия переменного тока представляет собой угрозу, положения по мониторингу должны перейти от обеспечения подключений к трубопроводу для измерений поляризации к установке станций испытания купонов для облегчения измерений плотности тока.

CP Философия проектирования систем

Основной задачей при проектировании катодной защиты, как правило, является обеспечение того, чтобы ток был более чем достаточным для обеспечения минимальных уровней поляризации (сдвиг 100 мВ или потенциал отключения -850 мВ) по всей длине трубопровода.Это часто означает, что система CP чрезмерно спроектирована и перегружена — с чрезмерной поляризацией некоторых сегментов трубопровода связаны небольшие затраты, чтобы гарантировать, что весь конвейер соответствует минимальным требованиям. Если трубопровод не соответствует критериям в некоторых местах, первым шагом было увеличение тока по всей системе до тех пор, пока эти участки с низким потенциалом также не будут соответствовать критериям поляризации. Мало внимания уделяется проблемам с областями, получающими слишком много тока.

Однако, когда мы перекрываем проблемы, связанные с коррозией, вызванной переменным током, и желанием контролировать плотность постоянного тока ниже 1 А / м 2 или сталкиваемся с требованием снизить намного более низкий порог для плотности переменного тока, это становится более сложной задачей. Системный дизайн.Теперь разработчик системы CP должен:

  • Понимать взаимодействие между конструкцией системы катодной защиты и ее влиянием на требования к снижению переменного тока.
  • Обеспечить условия для мониторинга (на временной основе) плотности переменного и постоянного тока.
  • Рассмотреть возможность преднамеренного контроля плотностей постоянного тока. в этих коридорах риска коррозии переменного тока — для этого могут потребоваться дополнительные CP-станции для уменьшения чрезмерной поляризации, стратегическое использование изолирующих устройств для создания зон контроля плотности постоянного тока и использование выпрямителей с автоматическим управлением для изменения выходного тока для контроля плотности постоянного тока ,Улучшение контроля плотности постоянного тока может значительно снизить количество подавления переменного тока, которое может потребоваться.
Смягчение переменного тока

Для существующих трубопроводов требования по смягчению переменного тока должны основываться на некоторых фактических данных о плотности тока CP в конкретных проблемных областях. Плотность тока, как правило, самая высокая ближе к станции CP и в областях с низким сопротивлением почвы. Другим фактором, который может повлиять на плотность тока, является качество покрытия.Трубопроводы с плохим покрытием имеют более равномерную и более низкую плотность тока СР, в то время как трубопроводы с хорошим покрытием могут иметь более высокие локальные плотности тока из-за небольшого размера и нечастого характера дефектов покрытия. Что касается новых трубопроводов, то разработчик мер по смягчению переменного тока должен быть осторожен, предполагая, что более высокий порог ослабления переменного тока, основанный на контроле плотности постоянного тока, может применяться без консультации с разработчиком системы CP, чтобы гарантировать, что проект обеспечивает достаточный контроль плотности тока CP.

Купоны

Remote monitoring units can record and transmit AC and DC current density information from AC coupon test stations to support the prevention of AC corrosion. Станция дистанционного контроля станции испытания катодной защиты Mobiltex

Использование испытательных станций переменного тока со специальными купонами для плотности тока переменного и постоянного тока необходимо для обеспечения отсутствия локализованных условий, когда риск коррозии переменного тока не контролируется должным образом. Эти купонные испытательные станции должны быть оснащены дистанционным мониторингом для регулярного опроса данных с целью взвешенного по времени усреднения данных о плотности тока.Недавно компания Mobiltex представила новую серию RMU испытательной станции, специально разработанную для установки на обычной испытательной станции катодной защиты. Эти удаленные контрольные устройства могут записывать и передавать информацию о плотности переменного и постоянного тока от станций тестирования купонов переменного тока.

Частота и местоположение этих купонных испытательных станций — вопрос проектирования. Важно отметить, что в районах, подверженных риску коррозии переменного тока, станции испытания купонов должны быть установлены во всех значительных точках «перегиба», где прогнозирующее моделирование и / или опыт проектирования смягчения переменного тока будет диктовать повышенный риск, включая:

  • Точки входа / выхода для систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха / трубопроводов
  • Районы с низким удельным сопротивлением почвы или участки с заметными дифференциальными изменениями удельного сопротивления почвы в пределах расположения вместе
  • фазовые преобразования HVAC
  • Переходы трубопроводов

Выводы

Критерии контроля коррозии переменного тока отличаются от тех, которые обычно связаны с обычной катодной защитой для контроля коррозии.Требования к контролю плотностей переменного и постоянного тока взаимосвязаны и могут оказать существенное влияние на требования к снижению переменного тока, а также на конструкцию и работу системы катодной защиты. Понимание этой взаимосвязи между плотностью переменного и постоянного тока и надлежащим контролем каждого из них имеет решающее значение для правильного контроля риска коррозии переменного тока.


Для получения информации о решениях MATCOR для смягчения переменного тока или для помощи в организации испытаний для предотвращения коррозии переменного тока, пожалуйста, свяжитесь с нами по ссылке ниже.

Связаться с экспертом по коррозии

,

Реализация инкрементного нечеткого логического контроллера в реальном времени для контроля коррозии газопроводов

Представлен надежный контроллер нечеткой инкрементальной коррозии на основе виртуальных приборов для защиты металлических газопроводов. Выход контроллера зависит от ошибки и изменения ошибки контролируемой переменной. Для целей контроля коррозии потенциал трубы и грунта рассматривается как переменная процесса. Предлагаемый нечеткий инкрементный контроллер разработан с использованием очень простой базы правил управления и наиболее естественных и беспристрастных функций членства.Предложенная схема опробована для широкого спектра контроля потенциала трубы и почвы. Сравнение производительности между традиционным пропорциональным интегральным типом и предлагаемым нечетким инкрементным контроллером проводится с точки зрения нескольких критериев производительности, таких как пиковое превышение, время установления и время нарастания. Результат показывает, что предлагаемый контроллер превосходит свой обычный аналог в каждом случае. Разработанный контроллер можно взять в автоматическом режиме, не дожидаясь стабилизации начальной поляризации. Представлена ​​начальная кривая запуска пропорционального интегрального регулятора и нечеткого инкрементного регулятора.Этот контроллер может использоваться для защиты любых металлических конструкций, таких как трубопроводы, резервуары, бетонные конструкции, корабельные и морские сооружения.

1. Введение

Системы трубопроводного транспорта природного газа (NG) аналогичны национальным сетям электропередачи и используются для транспортировки природного газа (NG) через страну на тысячи миль от различных станций-источников к нескольким пунктам назначения. Эта подземная железная сеть с изоляционным покрытием работает под высоким давлением 90 бар.Коррозия — это явление, при котором металл окисляется и вытравливается естественным образом, что приводит к потере материала. Коррозия этого трубопровода приводит к уменьшению толщины стенок и проектного срока службы трубопроводов, утечек газа, загрязнения окружающей среды, опасности пожара и нарушения подачи газа. Это может привести к крупным техногенным катастрофам, таким как взрыв газотранспортного трубопровода. Коррозия снижает срок службы металлических конструкций, транспортировку нефти и газа по подземным и подводным трубопроводам, резервуары для хранения, морские платформы и так далее.

Коррозия — это электрохимический процесс. Его можно контролировать, подавая ток в газопроводе (который действует как катод коррозионной ячейки). Основные сведения об измерении потенциала трубы к грунту (PSP) и детали конструкции по контролю коррозии трубопровода методом катодной защиты под воздействием тока (ICCP) доступны в [1]. Обычные блоки выпрямителя трансформатора (TR), которые используются в системе катодной защиты (CP), используют вторичный многоступенчатый трансформатор [2]. Точная регулировка на выходе невозможна с этой традиционной системой и обычно требует большего вмешательства человека.Детали конструкции анодной кровати ICCP описаны в [3]. Потенциал трубы к грунту (PSP) является показателем коррозионной устойчивости трубопровода Для измерения PSP требуется полуклетка [4]. Критерии катодной защиты приведены в [5, 6]. Экспериментальная установка для исследований коррозии с жидким электролитом показана в [7]. Контроль коррозии трубопровода можно представить в виде электрической эквивалентной схемы [8]. ICCP может применяться и для кабелей с газовой изоляцией [9]. Вдоль трубопровода будут наблюдаться значительные различия в сопротивлении покрытия трубопровода, значении рН почвы, сопротивлении почвы [10] и т. Д.Точное моделирование процесса коррозии трубопровода затруднено из-за этих многочисленных факторов [11]. ICCP продлевает срок службы трубопроводов [12].

Пропорционально-интегральный (ПИ) контроллер на основе контроля коррозии описан в [13]. Автонастройка [14] может быть реализована в системах ICCP, управляемых PI. ПИ-регулятор работает хорошо после завершения процесса начальной поляризации. В системе контроля коррозии трубопровода CP для начальной поляризации требуется 24–72 часа. Контроллер коррозии должен быть переведен в автоматический режим даже во время начального периода поляризации.Процесс смены отводов трансформаторного выпрямителя (TR) автоматизирован с помощью блока компьютера [15]; Из-за присущей функции смены ответвления он не обеспечивает плавного изменения выходного сигнала.

Предотвращение коррозии уменьшает загрязнение окружающей среды и улучшает экономику [16]. Подземные металлические трубопроводы в первую очередь защищены покрытиями. Даже в покрытиях хорошего качества могут существовать дефекты покрытия. Катодная защита по току применяется для защиты трубопроводов от дефектов покрытия [17]. Когда трубопровод прокладывается под землей, грунт действует в электролизере в коррозионной ячейке, а коррозия в металлическом трубопроводе происходит в основном из-за дифференциальной коррозионной ячейки.Подавая ток в трубопровод, вся конструкция превращается в катод коррозионной ячейки [18]. Контроллер коррозии под воздействием тока должен быть достаточно динамичным, чтобы защитить трубопроводы от изменения дефектов покрытия [19]. Основными задачами и требованиями систем катодной защиты (СР) являются предотвращение внешней коррозии в течение всего срока службы [12] трубопровода путем подачи достаточного тока в трубопровод. Оптимальный ток должен быть сохранен. Недостаток тока приведет к коррозии, а перегрузка по току повлияет на сцепление покрытия [13].

Нечеткий инкрементный контроллер, описанный здесь, контролирует коррозию в подземных металлических трубопроводах, и его производительность сравнивается с обычным пропорционально-интегральным (PI) контроллером. Этот контроллер может быть взят в автоматическом режиме с нуля часов начального процесса поляризации. Для контроля процесса коррозии, когда уставка и значение процесса (PSP) становятся равными, выходная мощность не должна становиться равной нулю, и она должна быть в своем предыдущем значении в состоянии удержания. Нечеткий инкрементальный выходной сигнал контроллера изменяет однофазный переменный ток.Переменный переменный ток выпрямляется, фильтруется и подается в трубопровод для контроля коррозии.

2. Катодная защита под воздействием тока

Коррозия наиболее распространенных конструкционных материалов при температурах, близких к окружающей, происходит в водных средах (электролит). Гальванический ряд [1] представляет собой список металлов и сплавов, упорядоченных в соответствии с их относительными потенциалами коррозии в данной среде. Когда два металла электрически связаны в окружающей среде, более отрицательный (активный) элемент пары станет анодом в элементе дифференциальной коррозии, а другой — катодом.На рисунке 1 показано простое управление коррозией с использованием метода катодной защиты под воздействием тока.

Электрохимическая природа процесса коррозии дает возможность обнаруживать и смягчать коррозию подземных сооружений. Когда кусок металла помещается в электролит, напряжение на границе раздела металлического электролита будет расти. Разность напряжений между металлом и электродом сравнения называется потенциалом трубы к грунту (PSP). Эти измерения потенциала трубы к почве можно использовать для оценки относительной устойчивости различных металлов к коррозии в данной среде.Для почвенных сред широко используется медно-медный сульфатный эталонный электрод (CSE) для измерения PSP.

Катодная защита — это метод снижения скорости коррозии металлической поверхности путем превращения ее в катод электрохимической ячейки [20]. Это достигается путем смещения потенциала металла в отрицательном направлении с использованием внешнего источника питания (называемого импрессионным током CP). Плотность тока защиты 0,03 мА / М 2 [4] применяется в трехслойных трубопроводах с полиэтиленовым покрытием.Система катодной защиты с использованием тока под напряжением (ICCP) применяет отрицательный потенциал (обычное течение тока) к металлической конструкции, подлежащей защите, и положительный потенциал к аноду, который должен быть принесен в жертву, как показано на рисунке 2. Когда ток защиты () просто равен или превышает ток коррозии (), тогда скорость коррозии становится незначительной; то есть процесс коррозии останавливается.

Система под напряжением тока использует полуинертные (полурастворимые) аноды для подачи защитного тока. Поскольку эти аноды относительно инертны, они обладают относительно благородным электрохимическим потенциалом.Чтобы создать поток заряда в направлении катодной поляризации стальной конструкции, необходимо последовательно подключить внешний источник питания между полуинертным анодом и стальной конструкцией. Критерии катодной защиты [5, 6] указаны ниже: (i) потенциал металла к электролиту, выбранный для скорости коррозии менее 0,01 мм / год (0,39 мил / год), (ii) поляризованный потенциал более отрицательный, чем -850 CSE мВ, (iii) ограничение критического потенциала не более отрицательно, чем CSE -1,200 мВ.

Натуральная PSP стальной трубы составляет около -0.55 Вольт (при использовании контрольного электрода Cu-CuSO 4 ). Если PSP меньше -1,5 Вольт (скажем, -1,6 Вольт), то трубопровод попадает в зону сверх защиты и это приводит к расслоению покрытий. Если PSP больше -0,85 В (скажем, -0,8 В), то он попадет в зону защиты, что приведет к коррозии.

3. Нечеткий инкрементный контроллер

Нечеткая логика имеет дело с аргументацией t

.