Устройства защиты газопроводов от коррозии

Устройства защиты газопроводов от коррозии

Все стальные подземные газопроводы защищают от химической и электрической коррозий. Величина коррозии зависит от степени коррозионности грунтов.

Различают пассивную и активную защиту газопроводов от коррозии. Пассивная защита осуществляется покрытием стального газопровода противокоррозионной изоляцией, в качестве которой применяют битумное, битумно-резиновое и пластиковое покрытия, которые наносятся на трубы заводом-изготовителем.

Пассивная защита подземных газопроводов изолирующими покрытиями дополняется активной. Эти виды противокоррозионной защиты предотвращают действие почвенной коррозии и коррозии блуждающими электрическими токами, наводимыми на стальной газопровод электрифицированным транспортом.

Активная защита сводится в основном к электрической, задача которой – отвод блуждающих электрических токов с защищаемого газопровода и организованный возврат их к электроустановкам и сетям постоянного тока, являющимся источниками блуждающих токов; подавление протекающих по газопроводу токов в местах их выхода в землю (анодные зоны) токами от внешнего источника; предотвращение распространения электрических токов по системе газопровода путем секционирования последнего электроизолирующими устройствами (изолирующими фланцами).

Отвод блуждающих токов можно осуществить устройством дополнительных заземлений; простой или прямой дренажной защитой, т.е. электрическим соединением защищаемого газопровода с рельефом электрифицированного транспорта с целью возврата токов к их источнику; поляризованной дренажной защитой, т.е. дренажом с односторонней проводимостью, исключающей обратное течение тока от рельсов к защищаемому объекту; усиленной дренажной защитой, т.е. такой поляризованной защитой, в цепь которой для повышения эффективности включен внешний источник внешний источник постоянного тока, что представляет собой объединение поляризованного дренажа с катодной защитой. При дополнительном заземлении (катодная защита, рисунок 1а) защищаемый газопровод присоединяется к отрицательному полюсу внешнего источника тока в качестве катода, а положительный полюс – к специальному заземлению – аноду. При этом создается замкнутая цепь, в которой ток проходит от анода через землю к защищаемому трубопроводу и к отрицательному полюсу внешнего источника.

Рисунок 1 – Схемы усиленной дренажной защиты

а)катодная (1 –защищаемый газопровод; 2 – точка присоединения дренажного кабеля; 3,5 – дренажные кабели; 4 – внешний источник электрического тока; 6 – анодное заземление); б)протекторная (1 – защищаемый газопровод; 2 – контрольный вывод; 3 – изолированные кабели; 4 – протектор; 5 – заполнитель для протектора).

Наблюдается разрушение анодного заземления, а не газопровода (разрушение наблюдается в местах стока электрического заряда в землю). В качестве внешнего источника тока применяются специальные станции катодной защиты (СКЗ) разных конструкций.

Принципиальная схема протекторной защиты (рисунок 1б) предусматривает использование в электрической цепи протекторов из металла, обладающих по отношению к среде более высоким отрицательным электрохимическим потенциалов, чем материал газопровода. Электрический ток возникает в системе протекторной защиты также как в гальваническом элементе, причем электролитом служит грунт, содержащий влагу, а электродами – газопровод и протектор. Возникающий защитный ток подавляет токи электрохимической коррозии и обеспечивает создание защитного электрического потенциала на газопроводе.

Работа защитных установок подлежит систематическому контролю и измерениям службами горгаза в строго определенные сроки. Осмотры производят не реже двух раз в месяц, контрольные замеры токов и сопротивлений в дренажных установках и катодной защите – не реже одного раза в месяц, а измерение сопротивления анодному растеканию анодного заземления – не реже одного раза в 3 месяца.

Защита газопроводов от коррозии разделяется на изолирование трубопроводов от прилегающих грунтов и ограничение проникновения через изоляционное по­крытие блуждающих токов в трубопровод (пассивная защита), а также на создание защитного потенциала на трубопроводе по отношению к окружающей среде (элект­рохимическая защита).

Для снижения интенсивности влияния переменного тока на стальные газопро­воды необходимо располагать строящиеся газопроводы на расстоянии более 500 м от полосы отвода электрофицированной переменным током железной дороги, устра­нять или ограничивать утечку тока с рельсовых путей, заземлять опасные участки газопроводов путем устройства контура заземления, в зонах блуждающих токов укладывать газопроводы в коллекторах, туннелях и каналах, устанавливать обо­рудование дренажной защиты для катодной поляризации путем, отвода блуждаю­щих токов от защищаемого газопровода к источнику этих токов, устраивать катодную защиту (катодная поляризация с помощью внешнего источника тока), при­менять протекторные установки.

Магистральные газопроводы (подземные и надземные) изолируют покрытием нормального и усиленного типов . Покрытия усиленного типа выполня­ют на газопроводах диаметром 1000 мм и более в соответствии с требованиями СНиП II-45-75.

Газопроводы, прокладываемые в городах к других населенных пунктах, изо­лируют покрытием нормального, усиленного и весьма усиленного типов согласно СНиП II-37-76 и Инструкции по защите городских подземных трубопроводов от электрохимической коррозии .

Переходы газопроводов через водные преграды, заболоченные места, затапливаемые поймы рек, места бывших свалок мусора, шлака, стоков от фабрик и заводов, под железными дорогами, трамвайными путями и автомагистралями должны иметь весьма усиленную изоляцию, а при необходимости также катодную поля­ризацию.

Футляры газопроводов, прокладываемые методом прокола (продавливания), изолируют специальной мастикой на основе эпоксидных смол .

Противокоррозионные покрытия подземных газопроводов должны отвечать требованиям СНиП П-37-76 и Инструкции по защите трубопроводов от коррозии: иметь достаточную механическую прочность, пластичность и хорошую прилипаемости к металлу труб; не подвергаться разрушению от биологического воздействия; не содержать компонентов, вызывающих коррозию металла труб, обладать ди­электрическими свойствами. На все материалы, применяемые для изоляции газо­проводов, должны иметься сертификаты или другие документы, подтверждающие их качество.

В качестве защитных покрытий применяют битумно-полимерные, битумно-мнеральные, из полимерных материалов, эмаль-этинолевые, цементно-торкретированные,

Для повышения механической прочности покрытий из, битумных мастик применяются армирующие слои рулонных материалов. В качестве армирующей обмотки используют бризол средней прочности (Бр-С) и бризол повышенной прочности (Бр-П), стекловолокнистые холсты ВВ-Г и ВВ-К.

В зависимости от состава газа, материала трубопровода, условий прокладки и физико-механических свойств грунта газопроводы подвержены в той или иной степени внутренней и внешней коррозии. Коррозия внутренних поверхностей труб в основном зависит от свойств газа. Она обусловлена повышенным содержанием в газе кислорода, влаги, сероводорода, и других агрессивных соединений. Борьба с внутренней коррозией сводится к удалению из газа агрессивных соединений, т. е. к хорошей его очистке.

Значительно большие трудности представляет борьба с коррозией внешних поверхностей труб, уложенных в грунт, т. е. с почвенной коррозией. Почвенную коррозию по своей природе разделяют на химическую, электрохимическую и электрическую (коррозию блуждающими токами).

Химическая коррозия возникает от действия на металл различных газов и жидких неэлектролитов. Она не сопровождается превращением химической энергии в электрическую. При действии на металл химических соединений на его поверхности образуется пленка, состоящая из продуктов коррозии. Если образующаяся пленка не растворяется, имеет достаточную плотность и эластичность, а также хорошо сцеплена с металлом, то коррозия будет замедляться и при определенной толщине пленки может прекратиться. Химическая коррозия является сплошной коррозией, при которой толщина стенки трубы уменьшается равномерно. Такой процесс является менее опасным с точки зрения сквозного повреждния труб.

Коррозия металла в грунте имеет преимущественно электрохимическую природу. Электрохимическая коррозия является результатом взаимодействия металла, который выполняет роль электродов, с агрессивными растворами грунта, выполняющими роль электролита. Процесс электрохимической коррозии схематично представлен на рис. 4.13. Металл, обладая определенной упругостью растворения, при соприкосновении с грунтом посылает в него свои положительно заряженные ионы. Электроны остаются в металле, и он приобретает отрицательный потенциал, а грунт (электролит) заряжается положительно, так как в нем накапливаются положительные ионы. В силу физико-химической неоднородности металла и грунта вблизи участков, где протекает процесс растворения металла (т. е. обладающих большей упругостью растворения), располагаются участки, характеризующиеся меньшей упругостью растворения. Первые становятся анодными зонами, а вторые — катодными. Катодный участок газопровода приобретает положительный потенциал по отношению к аноду. Электроны перетекают от анода к катоду по металлу трубопровода. В грунте происходит перемещение ионов: катионов (заряженных положительно) — к катоду, анионов (заряженных отрицательно) — к аноду.

Электрохимическая коррозия имеет характер местной коррозии, т. е. такой, когда на газопроводах возникают местные язвы и каверны большой глубины, которые могут, развиваясь, превратиться в сквозные отверстия в стенке трубы. Местная коррозия значительно опаснее сплошной коррозии.

Электрохимическая коррозия возникает также при воздействии на газопровод электрического тока, который движется в грунте. В грунт токи попадают в результате утечек из рельсов электрифицированного транспорта — их называют блуждающими. Коррозию, возникающую под действием блуждающих токов, называют электрической в отличие от электрохимической — гальванокоррозии.

Блуждающие токи, стекая с рельсов в грунт, движутся по направлению к отрицательному полюсу тяговой подстанции. В местах, где повреждена изоляция, они попадают на газопровод. Вблизи тяговой подстанции токи выходят из газопровода в грунт в виде положительных ионов металла. Начинается электролиз металла. Участки выхода тока из газопровода представляют собой анодные зоны, в которых протекает акгивный процесс электрокоррозии. Зоны входа постоянного тока в газопровод называют катодными. Электрическая коррозия блуждающими токами. во много раз опаснее электрохимической коррозии. В городских условиях это наиболее распространенный вид коррозии.

Коррозионная активность грунта зависит от структуры, влажности,, воздухопроницаемости, наличия солей и кислот, а также от электропроводности. Сухие грунты менее активно воздействуют на металл, чем влажные. С увеличением влажности грунта первоначально увеличивается и его коррозионная активность. Наибольшую активность имеет грунт при влажности 11—13 %. Увеличение влажности свыше 20—24 % приводит к снижению интенсивности коррозии. В водонасыщенных грунтах интенсивность коррозии будет минимальной, если вода, насыщающая грунт, сама не является агрессивной по отношению к металлу. При переменной влажности, когда возникают условия совместного воздействия влаги и кислорода, создается наиболее благоприятная среда для коррозии металла.

Читайте также:  Патч корд utp hyperline

Городские грунты, засоренные сточными водами, имеющие разнородную структуру и включения различных предметов, являются коррозионно-активными. Заболоченные участки, торфянистые влажные почвы,, участки грунта, находившиеся под отвалами шлаков, засоленные почвы также являются коррозионноактивными. Чистые пески менее опасны в коррозионном отношении.

При исследовании грунта учесть все указанные факторы весьма сложно, поэтому выбирают такую характеристику, которая в основном отражала бы основные факторы Наиболее важным свойством грунта, поддающимся быстрому и относительно точному определению, является его удельное электрическое сопротивление, которое и рассматривают как основную характеристику его коррозионной активности. Электрическое сопротивление является функцией ряда других характеристик грунта: состава, концентрации растворенных веществ, влажности и .др., поэтому оно связывает воедино ряд главнейших факторов, определяющих коррозионную активность грунта. Как показывает опыт, сопоставление электрометрических характеристик грунта с его коррозионной активностью, установленной осмотром стальных трубопроводов, дает хорошее совпадение результатов (около 80—90%).

Для выявления коррозионного состояния подземного газопровода проводят электрические измерения, основными из которых являются определение потенциала газопровода по отношению к земле, а также направления и величины блуждающего тока, текущего по газопроводу Потенциал газопровода по отношению к земле измеряют высокоомным вольтметром, который присоединяют к газопроводу и заземляющему электроду. При большой разности потенциалов используют стальной электрод, а при разности потенциалов меньше 1 В — неполяризующийся электрод. Участки газопровода, имеющие положительный потенциал по отношению к земле, являются опасными в коррозионном отношении.

Если среднее значение положительного потенциала газопровода по отношению к земле превышает 0,1 В, но не более 0,5 В, тогда электрическая защита газопровода должна быть введена в эксплуатацию в первый год после окончания строительства газопровода. Если среднее значение положительного потенциала превышает 0,5 В, то защита газопровода должна быть сооружена до его сдачи в эксплуатацию, но не позднее чем через 6 мес после окончания строительства газопровода.

1 — ковер; 2 — бетонная подушка под ковер; 3 — трубка; 4 — электрод заземления; 5 — гайки М8 с шайбой; 5 — контрольный проводник

Измерение потенциалов, газопровода относительно земли производят через каждые 200—300 м. Для изме рений используют специальные контрольные пункты (рис. 4.14)

Контрольно-измерительные пункты устанавливают в местах пересечения газопроводов с рельсовыми путями электрифицированного транспорта и в местах перехода газопроводов через водные преграды шириной более 50 м.

Электрическое сопротивление грунта (можно измерять различными методами. Одним из распространенных является способ измерения электрического сопротивления с помощью миллиамперметра и двух электродов, которые читаются от батареи (рис. V.12). Электродные стержни выполняются .из дерева, а их наконечники стальными. Катодный наконечник делается больших размеров для уменьшения влияния поляризации. Наконечники проводами, заделанными внутри электродных стержней, соединяются с батареей. Миллиамперметр имеет две шкалы (на 25 и 100 мА]. При измерении сопротивления наконечники устанавливают на глубине заложения газопровода.

Рис. V.12. Схема измерения удельного сопротивления грунта по методу двух электродов

1 — батарея сухих элементов на 3 В; 2 — миллиамперметр со шкалой 25 и 100 мА; 3 — стальные колпачки на стержнях; 4 — стержень и наконечник катода; 5 — стержень и наконечник анода; 6 — изолированные стальные стержни (8 мм); 7 — изоляция стержней

Удельное сопротивление грунта определяют по формуле

где р — удельное сопротивление грунта; U — э. д. с. батареи; I — сила тока; K — постоянный коэффициент, определяемый в лаборатории для каждого прибора.

Классификация коррозионной активности грунтов в зависимости от их удельного электрического сопротивления

Удельное сопротивление грунта в оММ до 5 от 5 до 10 от 10 до 20 от 20 до 100 более 100
Коррозионная активность грунта Весьма высокая Высокая Повышенная Средняя Низкая

Как следует из таблицы, чем выше электрическое сопротивление грунта, тем меньшей коррозионностью он обладает. При исследовании грунта составляют карты его электрического сопротивления. Электрическое сопротивление грунта зависит от времени года. Наименьшее сопротивление грунт имеет весной и осенью в периоды наибольшей влажности. Оценка грунта производится по минимальному годовому электрическому сопротивлению.

Для более полной картины коррозионной активности грунта вдоль трассы газопровода наряду с полевыми методами исследования отбирают пробы грунта для исследования его в лаборатории. Одним из наиболее простых и распространенных лабораторных методов исследования грунта является метод определения коррозионности грунта по потере веса образца. По этому методу пробу грунта помещают в стальной сосуд. В грунт устанавливают трубку, которую изолируют от сосуда. На трубку накладывают положительный потенциал, а на сосуд — отрицательный. Установка находится под действием тока 24 ч, после чего определяют потерю веса трубкой. Чем больше потеря веса, тем большей коррозионной активностью обладает грунт.

б) Активные способы защиты газопроводов от коррозии: электродренажная, катодная, протекторная.

Существующие методы защиты газопроводов от коррозии, можно разделить на две группы: пассивные и активные. Пассивные методы защиты заключаются в изоляции газопровода. К активным относятся электрические методы защиты.

К изоляционным материалам, используемым для защиты газопроводов, предъявляют ряд требований, основные из которых следующие: монолитность покрытия, водонепроницаемость, хорошее прилипание к металлу, химическая стойкость в грунтах, высокая механическая прочность (при переменных температурах), наличие диэлектрических свойств. Изоляционные материалы не должны быть дефицитными.

Наиболее распространенными изоляционными материалами являются битумно-минеральные и битумно-резиновые мастики. В первом случае в качестве заполнителя к битуму добавляют хорошо измельченные доломитизированные или асфальтовые известняки, асбест или обогащенный каолин, во втором — резиновую крошку, изготовленную из амортизированных покрышек. Битумно-резиновая мастика обладает несколько большей прочностью, эластичностью и долговечностью. Для усиления изоляции применяют армирующие обертки из гидроизола, бризола или стекловолокнистого материала. Гидроизол представляет собой толстый лист из асбеста с добавлением 15—20% целлюлозы, пропитанную нефтяным битумом. Бризол готовят на основе битума и дробленой старой вулканизированной резины.

Изоляцию газопровода производят в такой последовательности. Трубку очищают стальными щетками до металлического блеска и протирают. После этого на нее накладывают грунтовку толщиной 0,1—0,15 мм. Грунтовка представляет собой нефтяной битум, разведенный в бензине в отношении 1: 2 или 1: 3. Когда грунтовка высохнет, на трубопровод накладывают горячую (160—180°С) битумную эмаль. Эмаль накладывают в несколько слоев в зависимости от требований, предъявляемых к изоляции. Снаружи трубу обертывают крафт-бумагой. В современных условиях все работы по изоляции труб механизируют.

В зависимости от числа нанесенных слоев эмали и усиливающих оберток изоляция бывает следующих типов: нормальная, усиленная и весьма усиленная. Нормальную изоляцию применяют при низкой коррозионной активности грунта, усиленную — при средней, в остальных случаях используют весьма усиленную изоляцию.

Для защиты газопроводов применяют также пластмассовые пленочные материалы (ленты), покрытые подклеивающим слоем. Поливинилхлоридные и полиэтиленовые ленты выпускают толщиной 0,3—0,4 мм, шириной 100—500 мм и длиной 100—150 м, намотанные в рулоны. Трубы очищают, покрывают грунтовкой, представляющей собой клей, растворенный в бензине, после чего обертывают изоляционной лентой. Для обертки труб используют специальные машины.

К активным методам защиты относят катодную и протекторную защиту и электрический дренаж. Основным методом защиты газопроводовот блуждающих токов является электрический дренаж. Он заключается в отводе токов, попавших на газопровод, обратно к источнику. Отвод осуществляют через изолированный проводник, соединяющий газопровод с рельсом электрифицированного транспорта или минусовой шиной тяговой подстанции. При отводе тока из газопровода по проводнику прекращается выход ионов металла в грунт и тем самым прекращается электрическая коррозия газопровода. Для отвода тока, как правило, используют поляризованный электродренаж. Он обладает односторонней проводимостью от газопровода к рельсам (минусовой шине). При появлении положительного потенциала на рельсах электрическая цепь дренажа автоматически разрывается.

Рис. 4.15. Электрическая схема поляризованного дренажа

1 — газопровод; 2 — предохранитель на 350 А; 3 — сопротивление; 4 — предохранитель на 15 А; 5 и 7 — контакты; 6 — диод; 8 — дре-нажная обмотка; 9 — включающая обмотка; 10 — шпунт амперметра; 11 — амперметр; 12 — рубильник; 13 — рельс

Рис. 4.16. Схема катодной защиты

1 — защищаемый газопровод; 2 —источник постоянного тока; 3 —соединительный кабель; 4 — заземлнтель анод

Рис. 4.17. Схема протекторной зашиты ,

1 — протектор; 2 — соединительные кабели; 3 — защищаемый газопровод; 4 — контрольный пункт

Схема универсальной поляризованной дренажной установки показана на рис. 4.15. Если газопровод 1 имеет положительный потенциал по отношению к рельсу 13, то электрический ток пойдет через предохранитель на 350 А 2, сопротивление 3, предохранитель на 15 А 4, диод 6, включающую обмотку 9, шунт 10, рубильник 12 и попадает на рельс 13. Если разность потенциалов достигает 1—1,2 В, то контактор замкнет контакты 7 и 5 и электрический ток потечет по основной дренажной цепи через обмотку 8, а по ответвлению к диоду — через шунтирующие контакты 5. При снижении разности потенциалов до 0,1 В контакты разомкнутся и дренажная цепь разорвется. При отрицательной разности потенциалов (потенциал рельса больше потенциала трубы) диод 6 тока не пропустит. Все узлы дренажной установки размещают в металлическом шкафу.

Одна дренажная установка может защитить газопровод большой протяженности, измеряемой несколькими километрами.

Для защиты газопроводов от почвенной коррозии применяют катодную защиту. При катодной защите на газопровод накладывают отрицательный потенциал, т. е. переводят весь защищаемый участок газопровода в катодную зону (рис. 4.16). В качестве анодов применяют малорастворимые материалы (чугунные, железокремневые, графитовые), а также отходы черного металла, которые помещают в грунт вблизи газопровода. Отрицательный полюс источника постоянного тока соединяют с газопроводом, а положительный—с анодом. Таким образом, при катодной защите возникает замкнутый контур электрического тока, который течет от положительного полюса источника питания по изолированному кабелю к анодному заземлению, от анодного заземления ток растекается по грунту и попадает на защищаемый газопровод, далее он течет по газопроводу, а от него по изолированному кабелю возвращается к отрицательному полюсу источника питания.

Читайте также:  Чемодан для инструмента tayg

Электрический ток выходит из анода в виде положительных ионов металла, тгоэтому вследствие растворения металла анод постепенно разрушается. Электрический потенциал, накладываемый на газопровод, составляет 1,2—1,5 В. В зависимости от качества изоляции одна установка может защищать участок газопровода от 1 до 20 км.

При протекторной защите участок газопровода превращают в катод без постороннего источника тока, а в качестве анода используют металлический стержень, помещаемый в грунт рядом с газопроводом. Между газопроводом и анодом устанавливается электрический контакт. В качестве анода используют металл с более отрицательным потенциалом, чем железо (например, цинк, магний, алюминий и их сплавы). В образованной таким образом гальванической паре корродируется протектор (анод), а газопровод защищается от коррозии. На рис. 4.17 показана принципиальная схема проекторной защиты.

Для исключения возможности электрического контакта газопровода с заземленными конструкциями и коммуникациями потребителей на стояках вводных газопроводов устанавливают изолирующие фланцевые соединения. Их также устанавливают на надземных и надводных переходах газопроводов через препятствия и на вводах (и выводах) газопроводов в ГРС, ГРП и ГРУ. Фланцевые соединения на подземных газопроводах (в колодцах) должны быть зашунтированы постоянными электроперемычками. На изолирующих фланцах электроперемычки должны быть разъемными с размещением контактных соединений вне колодцев. Для защиты надземных газопроводов от атмосферной коррозии на них наносят лакокрасочные покрытия.

Коррозией металлов называется постепенное поверхностное разрушение металла в результате химического и электрохимического взаимодействия его с внешней средой.

Металлические газопроводы должны быть защищены от коррозии. Защита подземных и наземных с обвалованием стальных газопроводов, резервуаров СУГ, стальных вставок полиэтиленовых газопроводов и стальных футляров на газопроводах от почвенной коррозии и коррозии блуждающими токами — в соответствии с требованиями ГОСТ 9.602 (Единая система защиты от коррозии и старения. Сооружения подземные. Общие требования к защите от коррозии). Надземные и внутренние стальные газопроводы следует защищать от атмосферной коррозии в соответствии с требованиями СП 28.13330 («СНиП 2.03.11-85 Защита строительных конструкций от коррозии»).

Коррозия газопроводов подразделяется на внутреннюю и внешнюю. Коррозия внутренних поверхностей труб зависит от свойств газа (. Борьба с внутренней коррозией сводится к удалению из газа агрессивных соединений, т.е. к хорошей его очистке. Магистральные газопроводы для содержание в газе кислорода, влаги, сероводорода и других агрессивных соединений).защиты подвергают нефтевания для получения плёнки на поверхности труб.

Очень большие трудности представляет борьба с коррозией внешних поверхностей труб уложенных в грунт, т.е. с почвенной коррозией и коррозией блуждающими токами. Почвенная коррозия подразделяется на химическую и электрохимическую.

Химическая коррозия возникает от действия на металл различных газов и жидких неэлектролитов. Она не сопровождается превращением химической энергии в электрическую. При действии на металл химических соединений на его поверхности образуется плёнка, состоящая из продуктов коррозии. Химическая коррозия является сплошной коррозией, при которой толщина стенки трубы уменьшается равномерно. Такой процесс является менее опасным с точки зрения сквозного повреждения труб.

Электрохимическая коррозия является результатом взаимодействия металла, который исполняет роль электродов, с агрессивными растворами грунта, выполняющими роль электролита. Вблизи участков газопровода, где происходит процесс растворения металла с выходом ионов, образуются анодные зоны, а там где процесс растворения происходит менее интенсивно — катодные зоны.

Процесс злектрохимической коррозии

В местах выхода тока (анодная зона) буде происходить растворение металла, т.е. разрушение газопровода. В теле трубы образуются каверны и сквозные отверстия — язвы (местная коррозия).

Аналогичная картина наблюдается при коррозии электрическими токами. В грунт токи попадают в результате утечек из рельсов электрофицированного транспорта — их называют блуждающими. Коррозию, вызываемую блуждающими токами, называют электрической.

Блуждающие токи, стекая с рельсов к отрицательному полюсу тяговой подстанции. В местах, где повреждена изоляция, они попадают на газопровод. Вблизи тяговой подстанции токи выходят из газопровода в грунт в виде положительных ионов металла. Начинается электролиз металла. Участки входа тока в газопровод называют катодными, а участки выхода — анодными. Анодные зоны очень опасны. Электрическая коррозия блуждающими токами во много раз опаснее электрохимической коррозии.

Схема возникновенияи распространения блуждающих токов 1- газопровод; 2 — рельс;

3 — тяговая подстанция; 4 — контактный провод; 5 — блуждающие токи; 6 — вход блуждающих токов

Для выбора соответствующих мер защиты подземных газопроводов от коррозии необходимо определить коррозионную активность грунта и характер распространения блуждающих токов вдоль трассы газопровода. Коррозионная активность грунта зависит от его состава, влажности, воздухопроницаемости и электропроводности. Наиболее важным свойством грунта является его удельное электрическое сопротивление, которое поддается относительно точному определению с помощью измерительных приборов. В зависимости от удельного электрического сопротивления группы делятся на 5 групп.

Для выявления коррозийного состояния газопроводов проводят электрические измерения с помощью приборов присоединяемых к специальным проводникам, которые называются контрольными пунктами.

Оценка опасности коррозии газопроводов блуждающими токами складывается после определения следующих показателей: наличие блуждающих токов в земле, разности потенциалов между газопроводом и землёй; величины и направления тока в газопроводе; плотности тока, стекающего из газопровода в землю.

На основании данных о коррозионной активности грунта и результатов электрических измерений на газопроводе выбирают способ защиты газопровода от коррозии.

Для защиты газопровода от коррозии существуют два способа: пассивный и активный.

Пассивный способ заключается в изоляции газопровода от контакта с грунтом.

В качестве защитных используют битумно-резиновые, битумно-полимерные, битумно-минеральные и эмале-этиленовые с использованием армирующих обверток из стекловолокнистых материалов, а также покрытия из полимерных материалов, наносимых в виде лент или в порошкообразном состоянии.

В соответствии со СНиП 2.04.08 — 87 противокоррозионные защитные покрытия должны быть диэлектрическими, сплошными, химически стойкими, не вызывать коррозию металла, иметь необходимую механическую прочность и применяемость к металлу, быть эластичными и водонепроницаемыми. На все материалы, применяемые для изоляции газопроводов, должны иметь сертификаты или другие документы, подтверждающие их качество.

Наибольшее распространение получили битумно-минеральные (смесь битума с хорошо измельченными асфальтовыми известняками, асбестом или обогащенным каолином) и битумно-резиновые (смесь битума с резиновой крошкой) мастики. Для усиления изоляции применяют армирующие обвертки из гидроизола, бризола или стекловолокна.

Гидроизол — лист асбеста с добавлением 15 — 20% целлюлозы и пропитанный нефтяным битумом.

Бризол — состоит из битума, асбеста, пластификатора и резиновой крошки. В качестве пластификатора применяют зеленое масло, осевое масло и полиизобутилен.

Изоляцию газопровода производят в последовательности. Трубу очищают щетками до металлического блеска и протирают. Затем наносят слой грунтовки. Грунтовка (праймер) это раствор битума в бензине в отношении 1:2 и 1:3, наносится при температуре 60 — 70. Когда грунтовка высохнет, на трубопровод накладывают горячую (160- 180 0 С) битумную мастику (эмаль). Эмаль накладывают в несколько слоев в зависимости от требований к изоляции. Затем армирующая обвертка. Снаружи трубу обертывают крафт-бумагой, для защиты эмали от солнечной радиации. В зависимости от числа слоев различают типы изоляции: нормальную, усиленную и весьма усиленную.

Нормальная — грунтовка, 2 слоя эмали, крафт-бумага.

Усиленная — грунтовка 2 слоя эмали, усиливающая обвертка, 2 слоя эмали, крафт-бумага.

Весьма усиленная — грунтовка 2 слоя эмали, обвертка, 2слоя эмали, обвертка, 2 слоя эмали крафт-бумага.

При низкой активности грунта применяется нормальная изоляция, при средней — усиленная, в остальных случаях — весьма усиленная. В городах применяют весьма усиленную изоляцию.

Для защиты газопроводов применяют также пластмассовые пленочные материалы (ленты). Последовательность изоляции следующая: трубу очищают, покрывают грунтовкой (клей растворенный в бензине) после чего покрывают лентой.

Активный способ (электрическая защита) заключается в создании защитного потенциала газопровода по отношению к окружающей среде. Основными видами электрической защиты являются электродренаж, катодная защита и протекторная защита.

Электродренажная защита.

Электродренажем называется организованный отвод блуждающих токов от газопровода к источнику этих токов.

Различают следующие виды дренажа: прямой, поляризованный и усиленный.

Прямой дренаж обладает двусторонней проводимостью, поэтому его можно применять только на участках с устойчивым анодным потенциалом, т.е. в тех случаях, когда исключена возможность стекания токов с рельсов или отрицательной шины тяговой подстанции на газопровод.

Поляризованный дренаж имеет одностороннюю проводимость за счёт включения в его схему полупроводниковых диодов, обладающих односторонней проводимостью или за счёт установки релейно-контактной аппаратуры.

Усиленный дренаж применяют в тех случаях, когда на газопроводе остается опасная зона (положительный или знакопеременный потенциал по отношению к земле), а потенциал рельса в точке дренирования тока выше потенциала газопровода или когда это экономически более выгодно по сравнению с увеличением сечения дренажного кабеля. В усиленном дренаже дополнительно в цепь включают источник ЭДС, позволяющий увеличить дренажный ток.

Читайте также:  Установка силовой розетки для электроплиты

Электрическая схема поляризованного дренажа 1 — газопровод; 2 — предохранитель; 3 — сопротивление; 4 — предохранитель; 5 и 7 — контакты; 6 — диод; 8 — дренажная обмотка; 9 — включающая обмотка; 10 — шунт амперметра; 11 — амперметр; 12 — рубильник; 13 — рельс

Катодная защита.

Катодной защитой называется способ защиты газопроводов от коррозии за счет их катодной поляризации с помощью тока от внешнего источника.

На газопровод 1 от специального источника тока 2 (катодная станция) накладывают отрицательный потенциал. Таким образом, газопровод искусственно превращают в катодную зону. Анодную зону создают металлические предметы 3 (старые трубы, рельсы), которые подсоединяют к положительному полюсу источника постоянного тока через кабели 4. В этом случае движение тока идет от положительного полюса источника тока до анодного заземления 3, от него в грунт и через поврежденные участки газопровода попадает на газопровод. От газопровода ток течет по кабелю на отрицательный полюс источника питания. В результате происходит постепенное разрушение не газопровода, а вкопанных в землю старых труб или рельсов. В зависимости от качества изоляции одна установка может участок газопровода от 1 до 20 км.

Схема катодной защиты 1 — защищаемый газопровод; 2-источник постоянного тока; 3 — заземлитель-анод; 4 — соединительный кабель

Этот способ защиты заключается в том, что катодная поляризация защищаемого газопровода достигается подключением к нему анодных заземлителей из металла, обладающего в грунтовой среде более отрицательный потенциал, чем сам газопровод. В результате защищаемый участок превращается в катод без постороннего источника тока.

Протекторы представляют собой цилиндры, состоящие из алюминия, магния, цинка или их сплавов.

Схема протекторной защиты 1 — протектор; 2 — соединительные кабеля; 3 — защищаемый газопровод; 4 — контрольный пункт

Электрические методы защиты дополняется электрическим секционированием. Газопровод разделяют на отдельные секции, монтируя промежуточные диэлектрические изолирующие вставки (изолирующие фланцы), что значительно ограничивает зону действия блуждающих токов. Их также устанавливают на подземных и надводных переходах газопроводов через препятствие и на вводах и выводах газопроводов.

Фланцевые соединения на подземных газопроводах (в колодцах) должны быть зашунтированы электроперемычками.

Надземные газопроводы следует защищать от атмосферной коррозии лакокрасочными покрытиями, состоящими из двух слоев грунтовки и двух слоёв краски, эмали, лака, выдерживающими температурные изменения и влияния атмосферных осадков. В соответствии с ГОСТ 14202 — 69 газопроводы надземные должны быть окрашены в желтый цвет с красными кольцами.

Потребление газа

Количество газа, потребляемое за год различными категориями потребителей города или поселка, является основой для разработки проекта распределительной системы газоснабжения. Годовые расходы в значительной мере определяют выбор схемы системы, ее размеры, пропускную способность, металлоемкость и стоимость. Исходя из годовых расходов определяют максимально-часовые расходы для расчета диаметров газопроводов, подбора оборудования и регуляторов давления. Годовые расходы должны быть определены с учетом развития города на перспективу.

Методика определения годовых расходов зависит от потребителей, которые можно разделить на следующие основные категории:

· потребление газа в квартирах жилых домов (бытовое потребление);

· потребление газа в общественных, коммунальных, детских, лечебных и прочих учреждениях;

· потребление газа на отопление и вентиляцию зданий;

· потребление газа электростанциями.

Все категории потребителей расходуют газ во времени неравномерно. Неравномерность связана с сезонными климатическими изменениями, с сезонным изменением производительности промышленных потребителей, режимом работы промышленных предприятий в течение недели и суток, со сложившимся режимом работы и отдыха, с укладом жизни населения, характеристикой газового оборудования зданий и промышленных цехов. Регулировать неравномерность посредством воздействия на отмеченные выше причины ее возникновения возможно лишь в весьма ограниченных пределах. Поэтому неравномерность необходимо изучать и учитывать при проектировании распределительных систем газоснабжения.

При изучении неравномерности строят ступенчатые графики расхода газа во времени. Наиболее полно отражен режим в годовом графике, построенном по часам суток, где каждому часу каждого календарного дня отвечает свой столбик (ступенька), соответствующий в масштабе часовому расходу. Учитывая инерциальность системы газоснабжения, а также сравнительно медленное изменение нагрузки в качестве минимального отрезка, на котором усредняют потребление и считают расход газа постоянным, принимают час. Построение годового графика потребления по часам для года является задачей чрезвычайно трудоемкой, поэтому такой всеобъемлющий график заменяют несколькими графиками, отличающимися величиной отрезка, на котором потребление осредняют и считают постоянным, а также общей продолжительностью во времени.

Учитывая изложенное, различают следующие виды неравномерности потребления и соответствующие им графики:

· неравномерность по месяцам года (сезонная или месячная);

· неравномерность по дням недели (суточная);

· неравномерность по часам суток (часовая).

График, построенный по месяцам года, определяет сезонную неравномерность. Его строят по месяцам года, но поскольку число дней в каждом месяце неодинаковое, то отрезки времени, соответствующие месяцам, откладывают по оси абсцисс величинами, пропорциональными числу дней в каждом месяце. По оси ординат откладывают суточные расходы, осредненные для каждого месяца.При таком построении площадь каждой ступеньки, отвечающей определенному месяцу на графике, соответствует в принятом масштабе месячному потреблению. Построение годового графика по суткам месяца позволяет отразить в нем и суточную неравномерность, связанную с изменением наружной температуры. Для этого отопительную нагрузку каждого месяца строят по продолжительности стояния наружных температур. Годовой график, построенный с учетом суточной неравномерности отопительной нагрузки, полностью отражает сезонные колебания потребления газа.В недельном графике потребление в течение суток считают постоянным, поэтому каждая ступенька соответствует расходу газа в сутки. График, построенный по дням недели, отражает недельную неравномерность, связанную с укладом жизни населения и режимом работы предприятий. При построении недельного графика отопительную нагрузку не учитывают, так как выявить закономерность изменения наружной температуры по дням недели нельзя. При определении расчетных расходов отопительную нагрузку учитывают отдельно.Суточные графики строят по часам, считая потребление в течение каждого часа постоянным. Они так же, как и недельные графики, отражают неравномерность, связанную с укладом жизни населения и режимом работы предприятий, но с большей детализацией режима, охватывая соответственно меньший суммарный отрезок времени.Неравномерность потребления оказывает большое влияние на экономические показатели системы газоснабжения. Наличие пиков и провалов в потреблении газа приводит к неполному использованию мощностей газовых промыслов и пропускной способности магистральных газопроводов, что повышает себестоимость газа, приводит к необходимости строительства подземных хранилищ и создания потребителей-регуляторов, что связано с дополнительными капитальными вложениями в газотранспортные системы и вторые топливные хозяйства предприятий.

Теоретический учет неравномерности потребления возможен лишь при построении графиков, но и здесь неравномерность коммунально-бытового потребления и отопительной нагрузки определяют из статистического анализа фактических режимов. Для недельных и суточных графиков теоретический учет влияния отдельных факторов на неравномерность потребления оказывается невозможным. Здесь наиболее достоверным путем является накопление и систематизация опытных данных в течение длительного периода. Только при достаточном количестве экспериментального статистического материала можно иметь надежные сведения по режимам потребления.

Годовые графики потребления газа городами и экономическими районами учитываются при планировании добычи газа и выборе, и обосновании мероприятий, обеспечивающих регулирование неравномерности потребления газа. Решение проблемы неравномерности потребления позволит обеспечить надежность газоснабжения и повысить экономическую эффективность газоснабжающих систем.

Рис. 5.1. Годовой график потребления: 1— потребление газа как сырья для переработки; 2— коммунально-бытовое потребление; 3— потребление промышленными печами; 4— потребление в котельных для выработки технологического пара; 5— закачка газа в подземное хранилище; 6 и 8— постоянное и сезонное потребление газа электростанциями; 7— потребление газа котельными для выработки тепла на отопление зданий; 9— отбор газа из подземного хранилища; 10 — неравномерность, покрываемая подачей магистрального газопровода; 11—линия подачи газа магистральным газопроводом; 12—средняя линия подачи газа

Изучение годовых графиков газопотребления имеет большое значение и для эксплуатации городских систем газоснабжения, так как позволит правильно планировать спрос газа по месяцам года, определить необходимую мощность городских потребителей-регуляторов, планировать проведение реконструкции и ремонтных работ на газовых сетях и их сооружениях.

Таким образом, суммарная неравномерность графика зависит от неравномерности потребления газа отдельными категориями потребителей и долей этих категорий в общегодовом потреблении. Следовательно, для построения годового графика необходимо знать структуру потребления по основным категориям потребителей в годовом разрезе и режимы потребления каждой категорией.

Наибольшие колебания расхода газа по месяцам наблюдаются в городах, где потребление газа населением и на отопление и вентиляцию зданий составляет значительную долю общего потребления, в то же время потребление газа электростанциями существенно не влияет на выравнивание графика. В городах, где технологическое потребление газа значительно по сравнению с другими категориями, годовой график равномерный.Неравномерность потребления регулируется с помощью подземных хранилищ. В результате использования подземного хранилища годовой график промышленного узла существенно выравнивается. Подача газа из магистрального газопровода делается более равномерной, что и отражено на графике.

Основное влияние на режим потребления газа в квартирах (бытовое потребление) оказывают климатические условия. Понижение наружной температуры вызывает увеличение потребления газа. Это объясняется тем, что в зимние месяцы температура водопроводной воды значительно снижается и на ее нагрев расходуют больше тепла. Кроме того, зимой больше пользуются горячей пищей, а численность населения города летом несколько уменьшается, так как часть его выезжает за город.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector