Методы защиты трубопроводов от внешней коррозии

Методы защиты трубопроводов делят на пассивные и активные. Пассивные заключаются в изоляции газопровода. Активные - электрические методы защиты.

Изоляционные материалы для защиты газопроводов должны иметь: монолитность покрытия, водонепроницаемость, хорошее прилипание к металлу, химическая стойкость в грунтах, высокая механическая прочность, наличие диэлектрических свойств, недефицитность.

Наиболее распространены битумно-минеральные (к битуму добавляют хорошо измельченные доломитизированные или асфальтовые известняки, асбест или обогащенный каолин) и битумно-резиновые (добавляют резиновую крошку из бывших в употреблении покрышек) что придает прочность, эластичность и долговечность. Для усиления изоляции применяют армирующие обертки из рулонных материалов типа изола, гидроизола, бризола или стекловолокна, (бризол имеет меньшую теплостойкость чем изол).

Изол состоит из следующих компонентов и материалов: резина (измельченные автомобильные покрышки и др. отходы) – 22 ¸ 25 %, битум - 30 ¸ 40 %, асбест - 33 %, масло (креозотовое или антраценовое) - 1 %.

Приклеивание изола к трубам производится при помощи мастики, состоящей из тех же материалов, что и изол. Покрытие труб изолом производится в два слоя. Изол сохраняет достаточную гибкость при температуре воздуха до -10°С. Наиболее надежной защитой труб от коррозии является покрытие их силикатной стеклоэмалью, приготавливаемой из кварцевого песка или полевого шпата и буры с добавкой веществ, придающих эмали характерные свойства и обеспечивающие прочное соединение ее с металлом. Эмалирование производится в два слоя, при высоких температурах в специальных заводских условиях.

К активным методам защиты относят катодную и протекторную защиту, а также электрический дренаж, защищающий трубопроводы от блуждающих токов.

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 электрический дренаж. Он обладает односторонней проводимостью от газопровода к рельсам (минусовой шине). При появлении положительного потенциала на рельсах электрическая цепь дренажа автоматически разрывается.

Рисунок 6 – Схема дренажной защиты

1 – газопровод; 2 – FU на 350A; 3 – сопротивление; 4 – FU на 15А; 5 – 7 - контакты; 6 – диод; 8 – дренажная обмотка; 9 – включающая обмотка реле; 10 – шунт; 11 – амперметр; 12 – рубильник; 13 – рельс.

Если трубопровод 1 имеет положительный потенциал по отношению к рельсу 13, то электрический ток пойдет через FU2, R3, FU4 на 15А; диод 6; включающую обмотку 9, шунт 10, рубильник 12 и попадает на рельс.

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 диод 6 не пропускает тока.

Ещё используется усиленные (форсированные) электродренажи, представляющие собой установку катодной защиты, в качестве анодного заземлителя которой используются рельсы электрифицированной железной дороги (рисунок 7).

Рисунок 7 – Конструктивное исполнение схемы усиленного дренажа

1 – трубопровод; 2 – выпрямитель; 3 – трансформатор; 4 – амперметр с шунтом;

5 – рельсовая сеть электрифицированной железной дороги; 6 – рубильник;

7 – предохранитель

В качестве источника постоянного тока может использоваться серийно выпускаемые преобразователи или специальные установки.

Необходимо учитывать то обстоятельство, что цепь постоянного тока преобразователя обтекается, кроме выпрямленного тока, еще и блуждающими токами - дренажной составляющей тока защиты, поэтому элементы этой цепи должны быть рассчитаны на ток, больший, чем ток выпрямителя. Поскольку диоды выпрямителя, одновременно выполняющие функции поляризованного элемента схемы дренажа, не всегда соответствуют приведенным выше требованиям по обратному напряжению, в схему установки включается дополнительные вентили (VD2 на рисунке 7), предупреждающие повреждение схемы преобразователя напряжением рельс-труба.

Ток форсированного дренажа, работающего в режиме катодной защиты, не должен превышать 100А, и применение его не должно приводить к появлению положительных потенциалов рельсов относительно земли, чтобы исключить коррозию рельсов и рельсовых скреплений, а также присоединенных к ним конструкций.

Электродренажную защиту допускается подключать к рельсовой сети непосредственно лишь к средним точкам путевых дроссель-трансформаторов через два на третий дроссельный пункт. Более частое подключение допускается, если в цепи дренажа включено специальное защитное устройство. В качестве такого устройства может быть использован дроссель, полное входное сопротивление которого сигнальному току системы СЦБ магистральных железных дорог частотой 50 Гц составляет не менее 5 Ом.

Все узлы дренажной установки размещают в металлическом шкафу.

Для защиты газопроводов от почвенной коррозии применяют катодную защиту (КЗ) (рисунок 8).

При катодной защите на трубопровод накладывают отрицателный потенциал, т.е. помещают в катодную зону. В качестве анодов применяют малорастворимые материалы (чугун, железокремниевые, графитовые) или отходы черного металла, которые погружают в грунт вблизи трубопровода.

Отрицательный полюс источника постоянного тока соединяют с газопроводом, а положительный с анодом. Таким образом, возникает замкнутый контур электрического тока, который течет от положительного полюса ИП по изолированному кабелю к анодному заземлению, от анодного заземления ток растекается по грунту и попадает на защищаемый газопровод, далее он течет по трубопроводу, а от него по кабелю возвращается.

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

Рисунок 8 – Катодная защита

1 – газопровод; 2 – источник постоянного тока;

3 – кабель; 4 – анод-заземлитель.

Протекторная защита - это когда участок трубопровода превращают в катод без постороннего ИП, 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 (цинк, магний, алюминий и их сплавы). В образовавшейся гальванической паре коррозируется протектор (анод) а трубопровод защищается от коррозии.

Рисунок 9 – Протекторная защита

1 – протектор; 2 – соединительные кабели; 3 – газопровод; 4 – контрольный пункт.

Поиск по сайту: