Определение опасности наружной коррозии трубопроводов тепловых сетей

Для определения опасности наружной коррозии трубопроводов тепловых сетей должны систематически проводиться осмотры трубопроводов подземных тепловых сетей и электрические измерения для определения коррозионной агрессивности грунтов и опасного действия блуждающих токов.

Электрические измерения на тепловых сетях, находящихся в эксплуатации, должны производиться подразделениями по защите от коррозии организацией эксплуатирующей тепловые сети.

Электрические измерения на трассах вновь сооружаемых и реконструируемых тепловых сетей должны производиться организациями, разрабатывающими проект прокладки или капитального ремонта тепловых сетей, или специализированными организациями, разрабатывающими технические решения по защите тепловых сетей от наружной коррозии.

Определение коррозионной агрессивности грунтов

в полевых и лабораторных условях

Измерения удельного электрического сопротивления (УЭС) грунта производятся для выявления участков трассы тепловых сетей бесканальной прокладки в грунте с высокой коррозионной агрессивностью, а также для выбора типа, конструкции и расчета анодного заземлителя при необходимости электрохимической защиты (катодной защиты) трубопроводов тепловых сетей.

Коррозионная агрессивность грунта по их УЭС определяется в порлевых и лабораторных условиях.

Измерение УЭС грунта в полевых условиях на действующих тепловых сетях должно производиться вдоль трассы тепловой сети через каждые 100–200 м на расстоянии 2–4 м от ее оси.

На трассах вновь сооружаемых тепловых сетей УЭС грунта производится вдоль оси предполагаемой трассы через каждые 100-200 м.

Измерение УЭС должно производиться в период отсутствия промерзания грунта на глубине заложения трубопроводов тепловых сетей по четырехэлектродной схеме (рисунок 1) с помощью измерителей сопротивления (например М-416, Ф-416, Ф 4103-М1, аппаратуры ГУП "Парсек" или других приборов). В качестве электродов применяют стальные стержни длиной 250-350 мм и диаметром 15-20 мм.

Рисунок 1 – Схема определения удельного электрического сопротивления грунта

в полевых условиях

1 - стальные электроды; 2 - измерительный прибор

Расстояния между смежными электродами принимаются одинаковыми, глубина забивки электродов в грунт должна быть не более 1/20 расстояния между смежными электродами.

УЭС грунта (Ом·м) вычисляют по формуле:

, (6.1)

где – величина электрического сопротивления, измеренная по прибору, Ом;

– расстояние между смежными электродами, принимаемое равным глубине прокладки трубопроводов, м.

Результаты измерения и расчетов заносят в протокол.

Для определения УЭС грунта в лабораторных условиях необходимо произвести отбор и обработку проб испытываемого грунта.

Пробы грунта отбирают в шурфах, скважинах или траншеях из слоев, расположенных на глубине прокладки трубопроводов, с интервалом 50–200 м на расстоянии 0,5–0,7 м от боковой стенки труб. Для пробы берут 1,5–2,0 кг грунта, удаляя твердые включения размером более 3 мм. Отобранную пробу помещают в полиэтиленовый пакет и снабжают паспортом, в котором указываются номера объекта и пробы, место и глубина отбора пробы.

Для определения коррозионной агрессивности грунта по отношению к стали в лабораторных условиях рекомендуется использовать специальные устройства и приборы, например, УЛПК-1 и АКГК. Приборы снабжены инструкцией по эксплуатации, ячейками, электродами, предназначенными для определения УЭС грунта.

Определение УЭС грунта в лабораторных условиях проводится по 4-х электродной схеме (рисунок 2). Сущность метода в том, что внешние электроды с одинаковой площадью рабочей поверхности поляризуют током определенной силы и измеряют падение напряжения на двух внутренних электродах при расстоянии между ними. Если измерения проводят на постоянном токе, то используют 3 разных значения силы тока. Сопротивление грунта рассчитывают по формуле:

. (6.2)

Удельное электрическое сопротивление грунта , Ом·м, вычисляют по формуле:

, (6.3)

где – измеренное сопротивление, Ом;

– площадь поверхности рабочего электрода, м²;

– расстояние между внутренними электродами, м.

Рисунок 2 – Схема установки для определения удельного электрического сопротивления грунта в лабораторных условиях

1 – измерительная ячейка; 2 – внешние электроды; 3 – внутренние электроды; 4 – прибор для определения УЭС грунта (воды); 5 – клеммник для подключения к прибору соответствующих электродов.

Внешние электроды представляют собой прямоугольные пластины (из углеродистой или нержавеющей стали) с ножкой, к которой крепится или припаивается проводник - токоподвод. Размеры электродов 44х40 мм, где 40 - высота электрода. Одну сторону электродов, которая примыкает к торцевой поверхности ячейки, изолируют.

Внутренние электроды изготавливают из медной проволоки или стержня диаметром 1-3 мм и длиной более высоты ячейки.

Ячейка выполняется прямоугольной формы, из материала с диэлектрическими свойствами (стекло, фарфор, пластмасса). Внутренние размеры ячейки рекомендуются 100х45х45 мм.

Отобранную пробу песчаных грунтов смачивают до полного влагонасыщения, а глинистых грунтов - до достижения мягкопластичного состояния. Если уровень грунтовых вод ниже уровня отбора проб, смачивание проводят дистиллированной водой, а если выше - грунтовой водой. Электроды зачищают шлифовальной шкуркой (#M12291 1200016844ГОСТ 6456)#S зернистостью 40 и менее, обезжиривают ацетоном, промывают дистиллированной водой. Внешние электроды устанавливают вплотную к торцевым поверхностям внутри ячейки. В ячейку укладывают грунт, послойно утрамбовывая его, на высоту меньше высоты ячейки на 4 мм. Затем устанавливают внутренние электроды вертикально, опуская их до дна по центральной линии ячейки на расстоянии 50 мм друг от друга и 25 мм от торцевых стенок ячейки.

Измерения при определении УЭС грунта производят в соответствии с инструкцией, прилагаемой к прибору.

Результаты заносят в протокол.

Определение наличия блуждающих постоянных токов в земле

для вновь сооружаемых трубопроводов тепловых сетей

Определение наличия блуждающих постоянных токов по трассе вновь сооружаемых теплопроводов при отсутствии проложенных смежных подземных металлических сооружений следует проводить, измеряя разность потенциалов между двумя точками земли через каждые 1000 м по двум взаимно перпендикулярным направлениям при разносе измерительных электродов на 100 м. Схема измерений приведена на рисунке 3.

Рисунок 3 – Схема электрических измерений

для обнаружения блуждающих токов в земле

1 – медносульфатные электроды сравнения; 2 – изолированные проводники;

– вольтметр; – расстояние между электродами сравнения.

При наличии подземных металлических сооружений, проложенных вблизи трассы вновь сооружаемых теплопроводов на расстоянии не более 100 м, определение наличия блуждающих токов осуществляется путем измерения разности потенциалов между существующим сооружением и землей с шагом измерений не более 200 м.

Для измерения напряжения и силы тока используются показывающие и регистрирующие приборы классом точности не ниже 1,5. Следует применять вольтметры с внутренним сопротивлением не менее 200 кОм/В. Среди рекомендуемых приборов можно указать: ЭВ 2234; мультиметр цифровой специализированный 43313.1; прибор для измерения параметров установок защиты от коррозии подземных металлических сооружений ПКИ-02.

При измерениях используют переносные медносульфатные электроды сравнения (МЭС), которые подбирают так, чтобы разность потенциалов между двумя электродами не превышала 10 мВ, что должно быть определено в лабораторных условиях.

Переносной медносульфатный электрод сравнения (рисунок 4) состоит из неметаллического полого корпуса с пористым дном и навинчивающейся крышкой с укрепленным в ней стержнем из красной меди. В корпус заливают насыщенный раствор медного купороса .

Рисунок 4 – Переносной медносульфатный электрод сравнения

1 – корпус; 2 – стержень из красной меди; 3 – крышка для крепления стержня;

4 – наконечник проводника; 5 – контактный зажим; 6 – полость, заполняемая насыщенным раствором медного купороса; 7 – нижняя крышка; 8 – пористое дно.

Измерения в каждом пункте должны проводиться не менее 10 мин с непрерывной регистрацией или с ручной записью результатов через каждые 10 с (приложение В).

В зоне блуждающих токов трамвая с частотой движения 15-20 пар в 1 ч измерения необходимо производить в часы утренней или вечерней пиковой нагрузки электротранспорта.

В зоне влияния блуждающих токов электрифицированных железных дорог период измерения должен охватывать пусковые моменты и время прохождения электропоездов в обе стороны между двумя ближайшими станциями.

Определение опасного влияния переменного тока

Зоны опасного влияния переменного тока определяют на участках трубопроводов, на которых выявлены значения напряжения переменного тока между трубопроводом и МЭС, превышающие 0,3 В.

Смещение потенциала трубопровода, вызываемое переменным током, измеряют на вспомогательном электроде (ВЭ) относительно переносного МЭС до и после подключения ВЭ к трубопроводу через конденсатор емкостью 4 мкф. ВЭ представляет собой пластину, изготовленную из стали ст.3 размером 25х25 мм, толщиной 1,5-2,0 мм.

ВЭ устанавливают в специально подготовленном шурфе, подготовку и установку которого производят в следующем порядке.

В намеченном пункте измерений над теплопроводом или в максимальном приближении к нему (в плане) в месте отсутствия дорожного покрытия делают шурф глубиной 300-350 мм и диаметром 180-200 мм.

Перед установкой в грунт ВЭ зачищают шлифовальной шкуркой (#M12291 1200016844ГОСТ 6456)#S зернистостью 40 и насухо протирают. Предварительно из взятой со дна шурфа части грунта, контактирующего с ВЭ, должны быть удалены твердые включения размером более 3 мм. На выровненное дно шурфа насыпают слой грунта толщиной 30 мм, на нем укладывают ВЭ рабочей (неизолированной) поверхностью вниз и засыпают его грунтом слоем 60-80 мм от дна шурфа. Грунт над ВЭ утрамбовывают с усилием 3-4 кг на площадь ВЭ. Сверху устанавливают переносной МЭС и засыпают грунтом. При наличии атмосферных осадков предусматривают меры против увлажнения грунта и попадания влаги в шурф.

Для проведения измерений собирают схему, приведенную на рисунке 5. Используют вольтметр с входным сопротивлением не менее 1 МОм (например, типа 43313.1, ПКИ-02).

Рисунок 5 – Схема измерения смещения стационарного потенциала трубопровода

под влиянием переменного тока

1 – трубопровод; 2 – датчик потенциала; 3 – переносной медносульфатный электрод сравнения; 4 – шурф; 5 – вольтметр постоянного тока; 6 – конденсатор; 7 – выключатель; 8 – амперметр переменного тока.

Измерения производят в такой последовательности:

- измеряют стационарный потенциал ВЭ относительно МЭС через 10 мин после его установки в грунт;

- после стабилизации значения стационарного потенциала ВЭ в пределах 1-2 мВ в течение 5 мин подключают ВЭ к трубопроводу по схеме рис.5 и через 10 мин снимают первое показание вольтметра;

- показания непрерывно записывают в память соответствующего измерительного прибора (например, ПКИ-02) или снимают через 10 с в течение не менее 10 мин.

Среднее смещение потенциала ВЭ за период измерений определяют по компьютерной программе (например, используемой при камеральной работе с прибором ПКИ-02) или по формуле:

, мВ

где – сумма значений потенциала, измеренного при подключении ВЭ к трубопроводу, мВ; – стационарный потенциал ВЭ; – общее число измерений.

Действие переменного тока признается опасным при среднем значении смещения потенциала в отрицательную сторону не менее чем на 10 мВ по отношению к стационарному потенциалу.

Результаты измерений оформляют в виде протокола.

Для дополнительной оценки опасности коррозии стальных трубопроводов под воздействием переменного тока измеряют силу переменного тока ВЭ при подключении его к трубопроводу. Для этой цели в цепи ВЭ - конденсатор - трубопровод дополнительно включают амперметр переменного тока с пределами измерений от 0,01 мА (1·10 А) (рисунок 5). После подключения ВЭ к трубопроводу измеряют силу переменного тока в течение 10 мин через каждые 10-20 с с записью по специальной форме.

Среднюю плотность переменного тока рассчитывают по формуле:

, mА/см²,

где – среднее значение силы переменного тока за время измерений, мВ;

6,25 – площадь ВЭ, см².

Действие переменного тока признается опасным при средней плотности тока более 1 мА/см²(10 А/м²).

При использовании мультиметров, позволяющих измерять напряжение и силу тока, допускается сначала измерить смещение потенциала ВЭ, а затем, включив прибор в цепь в качестве амперметра, измерить силу переменного тока на ВЭ.

При наличии амперметра и вольтметра одновременно измеряют смещение потенциала ВЭ и силу переменного тока после присоединения ВЭ к трубопроводу.

Поиск по сайту: