Защита трубопроводов от блуждающих токов

Блуждающими токами называют постоянные токи, которые стекают с какого-либо проводника, проходят в грунте до встречи с трубопроводом (или другим металлическим протяжённым сооружением), входят в него и, пройдя по нему некоторое расстояние, выходят в грунт и возвращается в исходный проводник. Источником блуждающих токов является электрифицированная железная дорога. Если на трубопроводе имеется участок с нарушением сплошности изоляции, то этот участок становится анодом и подвергается интенсивному электрохимическому коррозионному разрушению. Если не предусмотреть своевременно защитные меры, то труба довольно быстро разрушится. Блуждающие токи опасны тем, что они могут возникать от источника, который иногда находится на очень большом расстоянии от трубопровода, например 10 и даже 20км. Наибольшую опасность представляет постоянный ток, но и переменный также вызывает электрохимическую коррозию, хотя и значительно менее интенсивную, чем постоянный.

Прежде чем решать вопрос о защите трубопровода от коррозии блуждающими токами, необходимо установить их наличие в районе предполагаемого строительства. По результатам измерения разности потенциалов между двумя точками земли через каждые 1000м вдоль трассы будущего трубопровода по двум взаимно перпендикулярным направлениям при расстоянии между электродами в 100м делается вывод о необходимости защиты.

Существует несколько путей борьбы с этим явлением:

защита токопроводящего сооружения рельсов от контакта с грунтом; в этом случае устраняется возможность утечек тока, а следовательно, и возникновения блуждающих токов;

устройство надёжной изоляции труб, исключающее попадание тока в трубопровод; особенно важным является понимание и неуклонное соблюдение целостности изоляционного покрытия;

отвод токов, попавших в трубопровод, обратно в источник вытекания (например, рельсы);

электрическое секционирование трубопровода;

выбор такой трассы трубопровода, при которой в зону действия блуждающих токов попадает как можно малая часть его общей длины.

Существует несколько видов электродренажа: прямой, поляризованный, усиленный.

Прямым называют дренаж, при котором ток может идти в любом направлении, т.е. из рельсов в трубопровод и наоборот. В состав цепи прямого дренажа входят трубопровод 1, рельсы 6, переменное сопротивление 2, клеммы для подключения шунта амперметра 3, выключатель 4, плавный предохранитель 5. Эти элементы схемы необходимы для предохранения цепи при большой силе дренируемого тока, достигающего иногда несколько сот ампер. Для расчёта соединяющих проводов необходимо знать силу тока, протекающего в подземном трубопроводе: I_т=ΔV_ср/(R_тl_и), где ΔV_ср – среднее значение падения напряжений на измеряемом участке трубопровода l_и; R_т – сопротивление 1м трубы.

Поляризованным называют дренаж, при котором ток может идти только с трубопровода в рельсы. Этот вид дренажа применяют в тех случаях, когда разность потенциалов трубопровод – рельсы больше разности потенциалов труба – земля. Поляризованный дренаж обеспечивает постоянный более отрицательный защищаемого трубопровода. Отличие в электрической схеме поляризованного дренажа заключается в установке выпрямителя В, пропускающего ток только в направлении от труб к рельсам.

Разработаны специальные дренажные установки различных типов (ПГД – поляризованные с германиевыми диодами, УПД – универсальные поляризованные дренажные установки и др.). Эти установки изготовлены в виде шкафов, которые могут быть расположены в необходимых местах и подключены к соединительному кабелю. Сила тока дренирования, обеспечиваемого различными поляризованными электродренажами, может достигать 300А.

Усиленнымназывают дренаж, который не только отводит ток из трубопровода в рельсы, но и создаёт эффект катодной защиты с использованием в качестве анода рельсов. Тем самым достигается более эффективная защита трубопровода. Для этой цели используют СКЗ, подключая отрицательный полюс её к защищаемому сооружению, а положительный – к рельсам. Промышленностью серийно изготавливаются установки для усиленного дренажа, работающие в автоматическом режиме, т.е. поддерживающие на трубопроводе заданный защитный потенциал при изменении силы блуждающего тока. Потенциал, накладываемый на трубопровод, ограничивается максимальным значением 1,5В по медносульфатному электроду сравнения.

Монтаж установки производится согласно ПУЭ. К рельсам кабель подключается с помощью болтовых соединений, а к трубопроводу – с помощью термитной сварки. После окончания работ проводятся необходимые контрольные замеры, и составляется акт приёма дренажной защиты.