Катодная защита магистральных газопроводов
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.
Дата добавления: 2017-09-19; просмотров: 185;