Почвенная коррозия

 

2.4. Устройство протекторной  установки

Основными элементами протекторных установок являются протектор, активатор и проводник, предназначенный для подключения протектора к трубопроводу. Для измерения электрических параметров контрольных протекторных установок предусматриваются контрольно-измерительные пункты.

Защиту трубопроводов от почвенной коррозии можно осуществлять одиночными протекторами или группами протекторов, в соответствии с этим существует две схемы устройства протекторной установки (рис.3 и рис.4).

Рис. 3. Одиночная протекторная установка.

1- трубопровод; 2-точка дренажа; 3-изолированный провод; 4- протектор; 5-заполнитель;

6-насыпной грунт; h-глубина промерзания грунта, 0,3 м.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 4. Групповая протекторная установка.

1-трубопровод; 2-протектор; 3- соединительные кабеля; 4- кабель подключения трубопровода;

5-контрольно измерительный  пункт; 6- перемычка, 7- точка дренажа.

 

 

Если состояние изоляционного покрытия трубопровода хорошее, применяют одиночные протекторные установки (ОПУ), которые располагают на расстоянии 3÷7 м от трубопровода. Глубина установки от поверхности земли до верха протектора должны быть не менее 2м и ниже промерзания грунта на 0,2м.

ОПУ устанавливают без измерительной колонки. Для отыскания протектора на трассе ставят опознавательный знак.

Групповые протекторные установки (ГПУ) применяют при защите участков трубопроводов с плохой изоляцией или неизолированных патронов на переходах трубопроводов через шоссейные и железные дороги для увеличения срока службы. Число протекторов в группе зависит от состояния изоляционного покрытия, диаметра трубопровода, удельного сопротивления грунта. ГПУ размещают на расстоянии 10-12м от оси трубопровода. Расстояние между протекторами в группе – 15м. Рекомендуется ГПУ располагать через 500-1000 м.

ГПУ имеют контрольно-измерительные колонки, в которые выводят изолированные провода и дренажный провод от трубопровода наличие в измерительной колонке перемычек позволяет соединять протекторы между собой и трубопроводом, а при необходимости контроля – подключать контрольно-измерительные приборы.

Протекторы располагают по одну сторону от защищаемого трубопровода. Если защищают две параллельные нитки труб, протекторы устанавливаются с внешней стороны каждого трубопровода.

Протекторы могут устанавливаться вертикально в пробуренные скважины или горизонтально в общей траншее. Соединительный провод протектора присоединяют к трубопроводу термитной сваркой, а затем изолируют и засыпают.

 

3. Монтаж протекторных установок

Сооружение протекторной защиты рекомендуется производить из протекторов, упакованных с порошкообразным активатором, состоящих из активатора и гальванического анода с проводником, подключенным к стальному стержню.

Подготовительные работы при сооружении протекторной защиты включают в себя:

- ознакомление с проектом и  условиями участка трассы;

- разметку участка, предназначенного  для установки протекторов;

- доставку на место проведения  работ инструментов, материалов  и оборудования;

- уточнение места расположения трубопровода, кабельной линии связи и других сооружений, расположенных в непосредственной близости от участка установки протекторов;

- выбор места участка складирования  материалов, инструмента и оборудования.

В процессе монтажа протекторных установок ведут журнал, в который вносят данные:

- порядковый номер и дату  монтажа установки;

- привязку места установки протектора  к трассе;

- марку протектора и вид установки;

- глубину заложения защищаемого  трубопровода и протектора;

- удельное электрическое сопротивление  грунта;

- уровень грунтовых вод на  время установки протекторов;

- фактическое расстояние между  протекторами для групповой установки, расстояние между протекторами и защищаемым трубопроводом;

- зону действия и ток протекторной  установки;

- исполнительную схему протекторной  установки.

Оборудование, изделия и материалы, применяемые при монтаже установки должны соответствовать спецификации проекта, государственным стандартам или техническим условиям и иметь соответствующие сертификаты, технические паспорта, удовлетворяющие качество оборудования, изделий и материалов.

Монтаж установки преимущественно выполняют с помощью механизированных методов с применением укрупненных узлов. При этом должны быть предусмотрены:

- высокая степень готовности  монтажных конструкций и узлов, которые собирают и изготовляют в монтажно-заготовительных мастерских, исключая доводочные операции при монтаже и установке этих конструкций и узлов в проектное положение;

- применение при монтаже механизированного  инструмента, специальных приспособлений, машин, механизмов;

- рациональное совмещение строительных и монтажных работ;

Работы по сооружению протекторных установок осуществляют в две стадии. В первой стадии выполняют следующие работы:

- разметку трасс, подготовку строительной площадки;

- разработку грунта под монтаж оборудования;

- прокладку подземных кабелей;

- монтаж катодных и контрольных электрических выводов от трубопровода;

- доставку или закладку в сооружаемые фундаменты несущих опорных конструкций, подставок, рам для монтажа оборудования.

Работы первой стадии ведут одновременно с основными строительными работами на линейной части магистральных трубопроводов. Во второй стадии осуществляют работы по установке оборудования, подключению к нему электрических кабелей, проводов и индивидуальное опробование электрических коммуникаций и установленного оборудования. Работы во второй стадии выполняют, как правило, после окончания основных видов строительных работ и одновременно с работами специализированных организаций, осуществляющих пуск и опробование установок по совмещенному графику.

Части установок, которые размещены под землей, засыпают только после того, как они освидетельствованы, получено письменное согласование на их засыпку от представителей заказчика и оформлен акт на открытые работы. Разметку мест установки протекторной защиты (если они не указаны в проекте) осуществляют заказчик и проектная организация при участии организации, монтирующей протекторные установки в сроки, согласованные заинтересованными сторонами.

При сооружении протекторной установки следует соблюдать требования к монтажу отдельных видов оборудования электрозащиты, установленные в технической документации заводов-изготовителей оборудования, в технических условиях и других нормативных документах, утвержденных в установленном порядке.

 

Упакованные протекторы следует доставлять к месту проведения работ в заводской упаковке в крытых машинах.

Хранить протекторы, монтажные узлы, детали, метизы, инструмент, приспособления и материалы на участке производства работ следует в одном месте, обеспечив защиту от атмосферных осадков.

Разгрузку протекторов и их установку в проектное положение необходимо выполнять подъемно-транспортным механизмом.

Разработку грунта под устройства протекторной защиты и засыпку их по завершении  монтажа оборудования следует осуществлять землеройной техникой.

Протекторы должны быть установлены в траншею или  в скважины, размеры и расположение которых должны соответствовать техническому проекту и рабочим  чертежам.

Перед установкой упакованные протекторы необходимо освободить от бумажных мешков.

При горизонтальной установке протекторов должны быть выполнены следующие строительно-монтажные работы:

- укладка протекторов в траншею;

- укладка в траншею магистрального кабеля;

- соединение проводников протектора с магистральным кабелем;

- подключение соединительного кабеля к трубопроводу;

- изоляция мест соединений проводников протекторов с магистральным кабелем и магистрального кабеля с трубопроводом;

- установка контрольно-измерительного пункта в подсоединение к нему кабелей;

- заливка кабелей битумной мастикой;

- заливка протекторов водой из расчета 0,05 м3 на каждый протектор.

При вертикальной установке протекторов необходимо выполнить следующие строительно-монтажные работы:

- разработать траншею для укладки кабелей;

- пробурить скважины под установку протекторов;

- установить протекторы в скважинах с центровкой и фиксацией их грунтом;

- уложить в траншеи магистральный кабель;

- подсоединить проводники от протекторов к магистральному кабелю;

- подключить магистральный кабель к трубопроводу;

- изолировать места соединений;

- проверить качество изоляции мест соединений искровым дефектоскопом напряжением 20 кВ;

- установить контрольно-измерительный пункт с подсоединением к нему кабеля;

- залить кабели битумной мастикой;

- залить полностью скважины жидким глинистым раствором.

Диаметр скважины должен обеспечивать свободное опускание в нее протектора и послойное трамбование грунта при засыпке.

До установки контрольно-измерительного пункта на его подземную часть необходимо нанести антикоррозионное покрытие, а надземную часть окрасить в соответствии с проектом.

При строительстве и монтаже контрольно-измерительных пунктов должны быть выполнены работы в такой последовательности:

- отрыть котлован для установки пункта;

- отрыть крышку пункта;

- протянуть кабели или провода в полость стойки пункта, предусмотрев их резерв длиной 0,4 м;

- установить неполяризующийся медно-сульфатный электрод длительного действия;

- присоединить измерительный контрольный кабель (провода) к защищаемому трубопроводу;

- установить стойку в котлован вертикально;

- выполнить подсоединения кабелей или проводов к клеммам клеммной панели;

- выполнить маркировку кабелей (проводов) и клемм, соответствующую схеме соединений;

- нанести на верхнюю часть стойки масляной краской порядковый номер пункта по трассе трубопровода;

- закрепить грунт вокруг пункта в радиусе 1 м смесью песка со щебнем  фракцией до 30 мм.    

 

4. Эксплуатация протекторных установок. Пусконаладочные работы на средствах и установках протекторной защиты

Пуск, опробование и наладку средств и установок электрохимической защиты проводят с целью проверки работоспособности как отдельных средств и установок ЭХЗ, так и системы электрохимической защиты, ввода ее в действие и установления режима, предусмотренного проектом для обеспечения электрохимической защиты участка подземного трубопровода от внешней коррозии, в соответствии с действующей нормативно-технической документацией.

Пуск и опробование упакованных протекторных установок локального действия (одиночных и групповых) следует выполнять в приведенной последовательности:

- проверить по актам на скрытые работы соответствие выполненных работ проектным решениям;

- проверить правильность маркировки проводов в контрольно-измерительном пункте. С этой целью провода от трубопровода и протекторной установки разъединяют и высокоомном вольтметром измеряют потенциалы проводов относительно неполяризующегося медно-сульфатного электрода сравнения, установленного на грунт над трубопроводом возле контрольно-измерительного пункта. Потенциал провода от протекторной установки должен иметь более отрицательное значение, чем потенциал провода от трубопровода;

- измерить естественную разность потенциалов “труба-земля" при отключенных протекторной установке и соседних установках катодной защиты.

- подключить протекторную установку к трубопроводу и измерить разность потенциалов “труба-земля" в точке дренажа. При подключении протекторной установки должно наблюдаться смещение разности потенциалов "труба-земля" в отрицательную сторону;

- измерить разность потенциалов "труба-земля" в точке дренажа спустя не менее 24 ч после подключения протекторной установки;

- выключить протекторную установку локального действия для проведения пуска и опробования системы электрохимической защиты участка трубопровода.

 

5. Расчет протекторной защиты

Исходные данные

Диаметр трубопровода – 1020 мм;

тип протектора – ПМ-5У;

высота протектора – 580 мм;

диаметр протектора – 165 мм;

переходное сопротивление изоляционного покрытия – 1000 Ом∙м2;

удельное сопротивление грунта, окружающего протектор – 20 Ом∙м;

глубина установки протектора – 2,0 м;

число протекторов в группе – 5 штук;

удельное сопротивление активатора – 0,2 Ом∙м;

коэффициент, учитывающий взаимодействие экранирования протекторов – 0,525;

коэффициент использования протекторов – 0,95;

теоретический электрохимический эквивалент материала протектора – 3,95 кг/А∙год;

потенциал протектора до подключения его к трубопроводу Еп = -1,6 В;

минимальный защитный потенциал Езащ.min = -0,85 В;

естественный потенциал трубопровода до включения защиты

Еест = -0,55 В.

 

Рис.5. Принципиальная схема протекторной защиты:

1 - трубопровод; 2 - контрольно-измерительная колонна; 3 - соединительные провода;

4 - протектор; 5 - активатор

 

Расчет

1) Сопротивление растеканию  тока с протекторной установки

 

,

где - удельное сопротивление грунта, окружающего протектор;

      - удельное сопротивление активатора;

- высота столба активатора, окружающего  протектор;