Электрохимическая защита технологических трубопроводов

При укладке в траншею изолированного трубопровода и его последующей засыпке изоляционное покрытие может быть повреждено, а в процессе эксплуатации трубопровода оно постепенно стареет (теряет свои диэлектрические свойства, водоустойчивость, адгезию). Поэтому при всех способах прокладки, кроме надземной, трубопроводы подлежат комплексной защите от коррозии защитными покрытиями и средствами электрохимической защиты (ЭХЗ) независимо от коррозионной активности грунта.

К средствам ЭХЗ относятся катодная, протекторная и электродренажная защиты.

Защита от почвенной коррозии осуществляется катодной поляризацией трубопроводов. Если катодная поляризация производится с помощью внешнего источника постоянного тока, то такая защита называется катодной, если же поляризация осуществляется присоединением защищаемого трубопровода к металлу, имеющему более отрицательный потенциал, то такая защита называется протекторной.

Катодная защита

Принципиальная схема катодной защиты показана на рисунке.

Источником постоянного тока является станция катодной защиты 3, где с помощью выпрямителей переменный ток от вдольтрассовой ЛЭП 1, поступающий через трансформаторный пункт 2, преобразуется в постоянный.

Отрицательным полюсом источник с помощью соединительного провода 4 подключен к защищаемому трубопроводу 6, а положительным — к анодному заземлению 5. При включении источника тока электрическая цепь замыкается через почвенный электролит.

Электрохимическая защита

Электрохимическая защита — относится к активным способам защиты от наружной коррозии, которые предусматривают создание такого электрического тока, в котором весь металл трубопровода, несмотря на неоднородность его включений, становится катодом, а анодом является дополнительно размещенный в грунте металл. Существуют два вида активной защиты трубопрово­дов от наружной коррозии — протекторная и катодная.

Протекторная защита трубопроводов

Борьба с коррозией металла – актуальна в нефтегазодобывающей промышленности (из-за коррозионного разрушения днищ резервуаров для отстоя нефти и промысловых трубопроводов) и других областях производственной деятельности, с высокой вероятностью техногенных катастроф. Протекторная защита трубопровода от коррозии основана на прекращении коррозии металлов под воздействием постоянного электрического тока. Протекторная защита применяется одновременно с защитными лакокрасочными покрытиями. Это сочетание позволяет увеличить срок их службы и обеспечивает равномерное распределение тока по поверхности конструкций, что компенсирует дефекты покрытия, которые возникают в процессе эксплуатации.

Катодная защита трубопроводов

Катодная защита — способ защиты сооружений принудительной катодной поляризацией с помощью внешнего источника постоянного тока. Отрицательный полюс внешнего источника тока подключают к защищаемому сооружению, которое исполняет роль катода. Для образования замкнутой по току цепи положительный полюс источника соединяется со вспомогательным электродом — анодом, который находится в той же среде (грунт, вода), что и защищаемый объект. Таким образом, катодная защита заключается в том, что защищаемый объект отрицательно поляризуется и его потенциал сдвигается до величины, при которой значительно или полностью подавляется процесс коррозии металла. Катодная защита является вспомогательным видом защиты, поэтому катодная защита используется совместно с изоляционными покрытиями, нанесенными на наружную поверхность защищаемого сооружения. В ином случае катодная поляризация неизолированного трубопровода до величины минимального защитного потенциала требовала бы значительных защитных токов.

Электрохимическая защита трубопроводов

ООО «ГКНТ» осуществляет комплексный подход при выполнении работ по электрохимической защите трубопроводов:

• Осуществление контроля за коррозионным состоянием подземных металлических конструкций и сооружений
• Монтаж и эксплуатация установок для электрохимической защиты
• Проведение строительно-монтажных работ по организации электрохимической защиты
• Осуществление пуско-наладочных работ электрохимзащиты
• Обследование систем электрохимической защиты и выдача технического заключения
• Проведение электроизмерительных работ в собственной лицензированной лаборатории
• Поставка оборудования, приборов и материалов для выполнения работ по обслуживанию установок электрохимзащиты

Монтаж стоек контрольно-измерительных пунктов

Контрольно-измерительные пункты предназначены для указания расположения подземных трасс трубопроводов и осуществления контроля их электрохимической защиты. Они размещаются на промышленных площадках газораспределительных станций, на линейных частях подземных трубопроводов, на объектах добычи нефти и газа, в подземных хранилищах нефти и нефтепродуктов, в подземных хранилищах газа, и других промышленных объектах с подземными металлическими сооружениями. Контрольно-измерительный пункт состоит из стойки и закрепленного на стойке терминала. Стойка по желанию заказчика изготавливается из поливинилхлорида (ПВХ), металла или стеклопластика. Материалы применяемые при монтаже стоек контрольно-измерительных пунктов специально предназначены для их эксплуатации во всех климатических зонах на открытом воздухе. Стойка оснащается анкерным устройством, которое препятствует свободному изъятию из грунта контрольно-измерительного пункта.В комплект дополнительно включается километровый знак, который позволяет визуально контролировать местоположение трассы трубопровода с воздуха.

Монтаж систем измерения и регулирования катодного потенциала

ООО «ГКНТ» осуществляет монтаж систем измерения и регулирования катодного потенциала для защиты подземных сооружений. Все магистральные трубопроводы, подземные скважины и хранилища, снабжаются устройствами для катодной защиты от коррозии. Электрохимическая защита трубопроводов осуществляется,как правило, со станций катодной защиты, протекторные аноды применяют только при отсутствии источника тока. Системы катодной защиты должны осуществлять регулирование катодного потенциала путем присоединения к защищаемой поверхности отрицательного полюса источника постоянного тока,в то время как положительный полюс присоединяется к специально установленным анодам.

Монтаж глубинных анодных заземлителей, создание анодных полей

Глубинные заземлители предназначены для эксплуатации в местах ограниченного землеотвода под анодное поле, а также для установки в местах с низкой электропроводностью поверхностного слоя грунта и в геологически сложных районах залегания. Глубинные анодные заземлители предназначены для защиты наземных и подземных резервуаров нефтепродуктов, магистральных нефтегазопроводов, подземных стальных конструкций, скважин, заземления линий электропередач и прочих металлических конструкций, которые контактируют с грунтом и водой. Анодные заземлители изготавливаются на основе железосилидовых сплавов они стойкие к анодному растворению при работе в агрессивных щелочных или кислотных почвах, в пресных и солоноватых водах и предназначены для эксплуатации в любых грунтах.

Монтаж станций катодной защиты трубопроводов

ООО «ГКНТ» осуществляет монтаж станций катодной защиты, которые очень важны при эксплуатации стационарных нефтегазопромысловых сооружений, нефтегазопроводов, трубопроводов на континентальном шельфе. Катодная защита подземных сооружений широко распространена. Большинство магистральных трубопроводов, подземных хранилищ и скважин, снабжаются устройствами для катодной защиты в сочетании с защитными лакокрасочными покрытиями.

Электрохимическая защита трубопроводов на переходах через водные преграды, авто и железные дороги

Электрохимическая защита от коррозии- это комплекс мероприятий по снижению электрического потенциала труб и грунта. Создание электрохимической защиты трубопроводов регламентируется требованиями СНиПа 2.05.06-85. На переходах трубопроводов под железными и автомобильными дорогами участки трубопроводов, которые примыкают к ним, должны иметь кожухи и усиленный тип защитных покрытий. Электрохимическая защита кожухов на переходах через водные преграды и под авто- и железными дорогами должна быть сделана одновременно с защитой самого магистрального трубопровода. При сдаче в эксплуатацию магистрального трубопровода и в процессе его эксплуатации следует регулярно проводить контроль электрического контакта между трубопроводом и кожухом и при его обнаружении необходимо устранить.

Принципиальная схема катодной защиты

1 — ЛЭП; 2 — трансформаторный пункт; 3 — станция катодной защиты; 4 — соединительный провод; 5 — анодное заземление; 6 — трубопровод

Принцип действия катодной защиты следующий. Под воздействием приложенного электрического поля источника начинается движение полусвободных валентных электронов в направлении «анодное заземление — источник тока— защищаемое сооружение». Теряя электроны, атомы металла анодного заземления переходят в виде ион-атомов в раствор электролита, т.е. анодное заземление разрушается. Ион-атомы подвергаются гидратации и отводятся в глубь раствора. У защищаемого же сооружения вследствие работы источника постоянного тока наблюдается избыток свободных электронов, т.е. создаются условия для протекания реакций кислородной и водородной деполяризации, характерных для катода.

Подземные коммуникации нефтебаз защищают катодными установками с различными типами анодных заземлений. Необходимая сила защитного тока катодной установки определяется по формуле

Jдр=j3·F3·K0

где j3 — необходимая величина защитной плотности тока; F3 — суммарная поверхность контакта подземных сооружений с грунтом; К0 — коэффициент оголенности коммуникаций, величина которого определяется в зависимости от переходного сопротивления изоляционного покрытия Rnep и удельного электросопротивления грунта рг по графику, приведенному на рисунке ниже.

Необходимая величина защитной плотности тока выбирается в зависимости от характеристики грунтов площадки нефтебазы в соответствии с таблицей ниже.

Электрохимическая защита магистрального трубопровода (проектная, катодная, дренажная)

Основной принцип катодной защиты.

Катодная защита (рис. 1) — защита подземного металличе­ского трубопровода при наложении электрического поля от внешнего источника тока, создающего катодную поляризацию на тру­бопроводе. При этом коррозионному разрушению подвергается анодное заземление из металлических или неметаллических элект­ропроводных материалов. Такая защита осуществляется при со­здании защитной разности потенциалов между трубопроводом и окружающим его. грунтом от источника постоянного (или вы­прямленного) тока. Разность потенциалов создается станцией катодной защиты (СКЗ).

Рис. 1. Принципиальная схема катодной за­щиты магистрального трубопровода:

1

— трубопровод;
2 —
анодное заземление (анод); 3 — соединительная электролиния по­стоянного или выпрямленного тока;
4 —
защит­ное заземление;
5 —
источник постоянного или выпрямленного тока;
6 —
катодный вывод;
7,8 —
точки соответственно подключения ка­тодного вывода и дренажа;
I
3 — ток катодной защиты

Как следует из схемы катодной защиты, электрический ток, растекающийся с анодного заземления (2) в почву, распространяется по ней и поступает на защищаемый объект (1) – трубопровод, поляризуя его катодно. Поступивший на защищаемый объект ток собирается в точке дренажа (8) и возвращается к своему источнику (5). Максимальный ток в цепи катодной защиты находится в точке подключения источника питания СКЗ (в точке дренажа).

Устройство, включающее СКЗ, анодное заземление и соединительные провода называют катодной установкой с внешним источ­ником тока. СКЗ бывают двух типов: сетевые, питающиеся от действующих или специально сооружаемых ЛЭП, и с мест­ными источниками тока, в ка­честве которых используют моторы-генераторы, электро­двигатели различных типов термогенераторы и др. СКЗ состоит из понижающего транс­форматора, выпрямителя тока, устройств регулировки напря­жения и контрольно-измери­тельных приборов.

Принцип действия катодной защиты аналоги­чен процессу электролиза. Под воздействием приложенного электрического поля источника начинается движение полу­свободных валентных электронов в направлении анодное за­земление — источник тока — защищаемое сооружение. Те­ряя электроны, атомы металла анодного заземления перехо­дят в виде ион-атомов в раствор электролита, т.е. анодное заземление разрушается. Ион-атомы подвергаются гидрата­ции и отводятся вглубь раствора. У защищаемого же соору­жения вследствие работы источника постоянного тока на­блюдается избыток свободных электронов, т.е. создаются условия для протекания реакций кислородной и водородной деполяризации, характерных для катода.

При осуществлении электрохимической защиты участка трубопровода, стенка которого более чем на 10 % толщины повреждена коррозией, минимальный защитный потенциал должен быть на 0,05 В отрицательнее.

Минимальный защитный потенциал должен поддерживать­ся на границе зоны действия станции катодной защиты (СКЗ). Так как значение защитного потенциала убывает с удалением от точки подключения СКЗ (точка дренажа), то максимальный защитный потенциал имеет место в точке дренажа. Чтобы предотвратить разрушение и отслаивание изоляционного покрытия вследствие выделения газообразно­го водорода, максимальное значение защитного потенциала ограничено. Так, для стального сооружения с битумной или полимерной изоляцией это значение составляет —1,15 В по МСЭ. Когда сооружение не имеет защитного покрытия, максимальное значение защитного потенциала не регламен­тируется.

В установках катодной защиты используют сосредоточен­ные, распределенные, глубинные и протяженные анодные заземления. Для уменьшения скорости их растворения элект­роды анодного заземления устанавливают в коксовую мелочь. Срок службы анодного заземления должен составлять не ме­нее 15 лет.

Основной принцип протекторной защиты.

Протекторную защиту (рис. 1) от электрохимической корро­зии участков магистральных трубопроводов применяют при значи­тельной удаленности их от источников электроснабжения, где применение катодной защиты экономически нецелесообразно, а также в местах неполной защиты участков трубопроводов катодными установками. Протекторные установки, состоящие из про­тектора, активатора, проводника и контрольно-измерительной ко­лонки, применяют для защиты конусов переходов трубопроводов через железные и шоссейные дороги, конденсат- и водосборников и др. Их присоединяют к защищаемому сооружению металлического протектора (анодного электрода), имеющему более низкий электрохимический потенциал по сравнению с потенциалом ме­талла, защищаемого в данной коррозионной среде.

Рисунок 1. Принципиальная схема протекторной установки.

1- трубопровод; 2 – точка дренажа;

3 — изолированный соединительный провод;

4 – протектор; А – анод; К – катод

Протекторная защита трубопроводов основана на принципе работы гальванических пар. При защите подземных металлических объектов с помощью протекторных установок к трубопроводу подключают протектор (анодный электрод), имеющий более низкий электрохимический потенциал, чем потенциал металла трубы. Создаются условия, при которых трубопровод выступает в качестве катода, а протектор в качестве анода, в результате добиваются прекращения коррозионного разрушения трубопровода за счет интенсивного разрушения протектора.

При устройстве протекторной защиты к стальному трубопроводу подключают металлический протектор (4). В результате этого образуется гальванический элемент «труба-протектор», в котором трубопровод является КАТОДОМ, протектор – АНОДОМ, а почва – электролитом.

Разрушение всегда на АНОДЕ!!!!!!!!!!!!!!

Так как материал протектора является более электроотрицательным, то под действием разности потенциа­лов происходит направленное движение электронов ё от протектора к трубопроводу по проводнику 3.

Одновременно ион-атомы материала протектора переходят в раствор, что приводит к его разрушению. При этом сила тока контроли­руется с помощью контрольно-измерительной колонки
.
Таким образом, разрушение металла все равно имеет мес­то. Но не трубопровода, а протектора.

Теоретически для защиты стальных сооружений от корро­зии могут быть использованы все металлы, расположенные в электрохимическом ряду напряжений левее железа, так как они более электроотрицательны. Практически же протекто­ры изготовляют только из материалов, удовлетворяющих сле­дующим требованиям:

— разность потенциалов материала протектора и железа (стали) должна быть как можно больше;

— ток, получаемый при электрохимическом растворении единицы массы протектора (токоотдача), должен быть мак­симальным;

— отношение массы протектора, израсходованной на созда­ние защитного тока, к общей потере массы протектора (коэффициент использования) должно быть наибольшим.

Данным требованиям в наибольшей степени удовлетворя­ют магний, цинк и алюминий.

Видно, что отдать предпочтение какому-либо одному ме­таллу трудно. Поэтому протекторы изготовляют из сплавов этих металлов с добавками, улучшающими работу протек­торной защиты. В зависимости от преобладающего компо­нента сплавы бывают магниевые, алюминиевые, цинковые. В качестве добавок используют марганец (способствует повы­шению токоотдачи), индий (препятствует образованию плот­ной окисной пленки на поверхности сплава, а значит, его пассивации) и др.

Применяют защиту протекторами, расположенными как по­одиночке (если состояние изоляционного покрытия трубопровода хорошее), так и группами (применяют при защите участков трубопроводов с плохой изоляцией или неизолированных патронов на переходах через шоссейные и железные дороги). Кроме того, защита от коррозии трубопроводов может быть выполнена протяженными протек­торами. Защиту одиночными и групповыми коллекторами реко­мендуется использовать в грунтах с удельным сопротивлени­ем не более 50 Ом-м, а протяженными — не более 500 Ом-м.

Повышение эффективности действия протекторной установки достигается погружением ее в специальную смесь солей, называемую «заполнителем» или активатором. Непосредственное погружение протектора в грунт менее эффективно, чем в заполнитель. Заполнитель готовится путем смешения сухих солей и глины.

Назначение заполнителей следующее:

— снижение собственной коррозии

— уменьшение анодной поляризуемости

— снижение сопротивления растеканию тока с протектора

— устранение причин, способствующих образованию плотных слоев продуктов коррозии на поверхности протекторов.

Основной принцип электродренажной защиты.

Для электрозащиты магистральных трубопроводов от блуж­дающих токов применяют электродренажную защиту (рис. 1), отводящую блуждающие токи с трубопровода в рельсовую часть цепи электротяги или на сборную шину отсасывающих кабелей тяговой подстанции железной дороги. Блуждающие токи дости­гают значительных величин и могут вызвать сквозную коррозию стенок трубопровода через 3 — 5 лет после его укладки. В связи с этим ввод в действие электродренажных станций должен сов­пасть с укладкой трубопровода в траншею и засыпкой его.

Рисунок 1. Принципиальная схема электродренажной защиты магистрального трубопровода

1 – трубопровод; 2 – контакт катодного вывода; 3 — катодный вывод; 4 – точка дренажа на трубопроводе; 5 – поляризованная электродренажная установка; 6 – контакт схемы с рельсовой сетью; 7 – рельсовая сеть; 8 – дренажный кабель.

К трубопроводу (1) подключают дренажное устройство (5) в точке дренажа (4) при помощи дренажного кабеля (8), который также подключен к рельсовой сети (7) электрифицированного транспорта. Создается положительная разность потенциалов в цепи «трубопровод-рельс» и потечет ток Iдр. Дренажная защита на устойчивых анодных участках действует непрерывно, а на знакопеременных (при проявлении на трубопроводе положительных потенциалов) – периодически.

Применяют прямой, поляризованный и усиленный дрена­жи.

1) Прямой электрический дренаж

— это дренажное уст­ройство двусторонней проводимости. Дренаж при котором ток может идти в любом направлении, то есть из рельсов в трубопровод и наоборот. Схема прямого элект­рического дренажа (рис. 2,
а)
включает: реостат R, ру­бильник К, плавкий предохранитель Пр и сигнальное реле СР. Сила тока в цепи трубопровод — рельс регулируется ре­остатом. Если значение тока превысит допустимое значение, то плавкий предохранитель сгорит, ток потечет по обмотке реле, при включении которого включается звуковой или све­товой сигнал.

Прямой электрический дренаж применяют в тех случаях, когда потенциал трубопровода постоянно выше потенциала рельсовой сети, куда отводятся блуждающие токи. В против­ном случае дренаж превратится в канал для натекания блуж­дающих токов на трубопровод.

2) Поляризованный электрический дренаж —

это дренажное устройство, обладающее односторонней проводимостью (из трубопровода в рельс)(рис. 2,
б).
Поляризованный дренаж обеспечивает постоянный, более отрицательный понетциал защищаемого трубопровода.От прямого дренажа поляризованный отличается наличием элемента односторонней проводимости — вентиль­ного элемента (ВЭ). При поляризованном дренаже ток проте­кает только от трубопровода к рельсу, что исключает натекание блуждающих токов на трубопровод по дренажному проводу.

3) Усиленный дренаж

(рис. 2,
в)
применяют в тех случаях, когда нужно не только отводить блуждающие токи с трубо­провода, но и обеспечить на нем необходимое значение за­щитного потенциала. Усиленный дренаж представляет собой обычную катодную станцию, подключенную отрицательным полюсом к защищаемому сооружению и положительным — не к анодному заземлению, а к рельсам электрифицирован­ного транспорта. За счет такой схемы подключения обеспе­чивается, во-первых, поляризованный дренаж (благодаря ра­боте вентильных элементов в схеме СКЗ), а во-вторых, ка­тодная станция удерживает необходимый защитный потенци­ал трубопровода. После ввода трубопровода в эксплуатацию проводят регу­лировки параметров работы системы его защиты от коррозии. При необходимости можно вводить в эксплуатацию дополнительные станции катодной и дренажной защиты, а также протекторные установки.

Рис. 2. Принципиальные схемы электрических дрена­жей:

R — реостат; К — рубильник; Пр — плавкий предохранитель; СР — сигнальное реле; ВЭ — вентильный элемент; А — изме­рительный амперметр; Тр — трансформатор; П — соедини­тельный провод

68. Производство земляных работ при строительстве магистральных трубопроводов в различных условиях (болота, горные условия, условия барханных пустынь, вечная мерзлота)

Особенности строительства МТ в горах.

Сильная пересеченность рельефа местности обусловливает необходи­мость выполнения работ на крутых подъемах и спусках, косогорных участ­ках. Часто встречаются уклоны такой крутизны, что работа машин на них оказывается невозможной. Требуются такие методы работ, при которых ис­ключалась их необходимость применения.

Как правило, крутые откосы сложены скальными грунтами, часто силь­но трещиноватыми и насыщенными водой. Поэтому к сложностям рельефа добавляются сложности, обусловленные необходимостью устройства полок для прохода строительных колони и траншей для трубопровода с помощью буровзрывных работ. Возможность внезапного образования оползней огром­ных масс грунта или возникновения селевых потоков вызывает опасность ве­дения строительно-монтажных работ.

Оползни часто образуются в результате нарушения естественного равно­весного состояния склонов при устройстве полок. Селевые потоки возникают в результате выпадения дождей иногда даже не в районе ведения работ, а ближе к вершинам гор. Поток грязи, камней и воды с довольно большой» скор остью движется по руслам пересохших ручьев, речек и сметает все на своем пути, образуя так называемые конусы выноса.

Горные дороги, как правило, имеют большое число крутых подъемов и поворотов. Это создает значительные трудности в транспортировке длинно­мерных грузов (секций труб). В некоторых случаях доставка даже двухтруб­ных секций оказывается сложной и строительство трубопроводов приходится вести из одиночных труб.

Затруднения возникают и при организации строительных участков. Если в обычных условиях можно расставить участки по длине всего трубопровода, то в горах это часто вызывает большие трудности. Отсутствие дорог, слож­ность рельефа и грунтовых условий во многих случаях диктуют свои требо­вания. Работы можно вести только одной колонной, устраивая сначала пол­ки, дорогу, траншею. Только вслед за землеройной колонной может идти изоляционно-укладочная.

На очень сложных участках работы ведет обычно комплексная колонна, выполняя сразу все операции, вплоть до засыпки уложенного трубопровода.

В числе основных мер по борьбе с оползнями можно назвать следую­щие: перехват поверхностных и грунтовых вод, устройство буронабивных железобетонных свай, прорезающих оползень и входящих на 2—3 м в корен­ной грунт. В некоторых случаях (при малых оползнях) неплохие результаты может дать устройство подпорных стенок.

Особенности строительства МТ на болотах.

При строительстве трубопроводов на болотах применяют все существу­ющие в настоящее время конструктивные схемы укладки трубопроводов.

Подземная схема.

Трубопровод укладывают в грунт на глубину, превы­шающую диаметр труб.

Полуподземная и наземная схемы.

Трубопровод укладывают в грунт на глубину менее диаметра, а выступающую часть труб засыпают грунтом.

При наземной схеме

— трубопровод укладывают на поверхности спланиро­ванного грунта.

Надземная схема.

Трубопровод укладывают выше поверхности грунта на опорах. На переходах трубопроводов через болота обычно укладывают одну нитку трубопровода. Однако на болотах II и III типов при ширине боло­та более 500 м допускается прокладка резервной нитки.

Возможность применения той или иной схемы в конкретных условиях определяется типом болота, его естественным состоянием, а также изменени­ем физико-механических свойств грунта под воздействием трубопровода. Необходимо иметь в виду, что и технология строительства может оказать существенное положительное или отрицательное влияние на взаимодействие труб и окружающего их грунта.

В отличие, от трубопроводов, уложенных в плотных грунтах, трубопро­воды, уложенные на болотах по подземной или наземной схемам, с течением времени изменяют свое первоначальное положение. Это объясняется чрез­вычайно сильной сжимаемостью болотистых (торфяных) грунтов под воз­действием даже незначительных уплотняющих нагрузок. Поскольку в период эксплуатации в трубопроводе возникают продольные усилия, то они обу­словливают белее значительные поперечные перемещения труб.

Особенности строительства МТ в пустынях.

Специфика сооружения магистральных трубопроводов в пустыне заклю­чается прежде всего в том, что трасса проходит по безлюдным, безводным и бездорожным районам с сыпучими песчаными грунтами или по скалистым грунтам, покрытым толстым слоем пыли. Строительство же в районах хорошо освоенных поливных земель связано с другими трудностями. Поливные земли обычно пересечены густой сетью оросительных каналов, канав и ары­ков, что вызывает необходимость сооружать большое число переходов. Кро­ме того, через каналы и арыки должны устраиваться проезды и мосты.

Необычайно сложны климатические условия в пустынных районах. До­статочно сказать, что летом температура достигает 45 — 50°С в тени при от­носительной влажности воздуха 6 — 10%, а зимой — 35° С. Пески, например, в пустынях Кызылкум и Каракумы прогреваются до 70° С. Особенно большие помехи создают почти непрерывные горячие сухие ветры и песчаные бура­ны. В таких условиях одна из важнейших задач — организация труда и быта строителей. Жилые городки должны располагаться в наиболее благоприят­ных местах, где есть источники воды, или на специально устраиваемых опорных пунктах. Обычно максимальное удаление фронта работ от городка не должно превышать 15 — 20 км.

В пустынях целесообразно вести линейные работы расчлененно-специализированным методом, т. е. разделением комплекса работ на отдельные операции, поручаемые специализированным управлениям. Однако, несмотря на расчленение, строительство ведется одним потоком (недоделки недопус­тимы). Ни землеройные, ни сварочные, ни изоляционно-укладочные колонны не должны отрываться друг от друга на расстояние, большее чем 2-3 км, как это бывает в нормальных условиях.

При ветрах на поверхность трубы оседает много пыли, песка, что сни­жает прилипаемость битумной мастики. Для снятия пыли перед изоляцион­ной машиной устанавливают обод с набором мягких щеток, которые снима­ют пыль.

Особенности строительства МТ на многолетнемерзлых грунтах.

В настоящее время применяют три основных конструктивных схемы: подземную, наземную и надземную

. Применимость каждой из них в тех или иных конкретных условиях определяется, прежде всего, тепловым взаимодей­ствием труб с окружающей их средой. Если температура транспортируемого продукта отрицательная, то мерзлый грунт вокруг трубы оттаивать не будет, и, следовательно, его несущая способность будет достаточной для нормаль­ной работы трубопровода при любой конструктивной схеме. Если же темпе­ратура продукта положительная, то грунт вокруг трубы оттаивает. Несущая способность его резко снижается, что приведет к просадкам трубы и другим нежелательным последствиям. Для прогнозирования возможных последст­вий в работе труб при оттаивании грунта необходимо знать методы, позво­ляющие рассчитывать тепловое взаимодействие грунта с трубой.

Сложность сооружения и эксплуатации трубопроводов в условиях веч­ной мерзлоты заключается в том, что грунт под трубой протаивает на от­дельных участках, труба провисает, и в ней возникают дополнительные изгибные напряжения.

Существует два способа защиты вечной мерзлоты от протаивания:

— перекачивание продуктов при отрицательных температурах (-2 — -3°С), с использованием охлаждения их в аппаратах воздушного охлаждения (АВО) и в холодильнике;

— теплоизоляция труб: а) использование песчаной подушки под трубой (толщиной 1 м); б) изготовление экранов из пенополеуритана.

69. Выбор и планировка площадки под строительство нефтебазы или газохранилища

1. Отводимая для НБ территория должна иметь разрывы между границами участка и соседними сооружениями согласно СНиП 2-106-79.

2. Подветренная сторона от населенных пунктов и сооружений, чтобы пары н/пр не относились на жилые дома, объекты с открытым огнем и т.д.

Вычерчивают розу ветров.

Речные НБ следует располагать ниже по течению реки от ближайших населенных пунктов, промышленных предприятий, пристаней, мостов и т.д.

Протекторная защита

Принцип действия протекторной защиты аналогичен работе гальванического элемента.

Два электрода: трубопровод 1 и протектор 2, изготовленный из более электроотрицательного металла, чем сталь, опущены в почвенный электролит и соединены проводом 3. Так как материал протектора является более электроотрицательным, то под действием разности потенциалов происходит направленное движение электронов от протектора к трубопроводу по проводнику 3. Одновременно ион-атомы материала протектора переходят в раствор, что приводит к его разрушению. Сила тока при этом контролируется с помощью контрольно-измерительной колонки 4.

Оборудование для электрохимической защиты (ЭХЗ)

Электрохимзащита применяться для защиты различных металлических сооружений, газопроводов и нефтепроводов, а также для защиты нефтегазопромысловых стационарных сооружений. Электрохимзащита трубопроводов значительно продлевает срок их службы и устраняет самую главную опасность – внеплановые ремонты. Каждый элемент подземных коммуникаций имеет свой ресурс, срок службы. По истечении этого времени, необходимо проводить плановую замену. Однако из-за коррозии (а в старых трубах она неизбежна), расчетные сроки службы значительно корректируются. И только электрохимзащита помогает оградить себя от неожиданностей, сэкономить приличные средства и избежать аварий. В данном разделе представлена, только малая часть продукции электрохимзащиты поставляемой АО «ГСС» (в виде примера), для получения полной информации по продукции электрохимзащиты, необходимо обраться в профильный отдел.

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ОСНОВНЫХ ВИДОВ ОБОРУДОВАНИЯ ЭХЗ:

Станции катодной защиты

ВЫПРЯМИТЕЛЬ АВТОМАТИЧЕСКИЙ ДЛЯ КАТОДНОЙ ЗАЩИТЫ

АВТОМАТИЧЕСКИЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ДЛЯ КАТОДНОЙ ЗАЩИТЫ

Унифицированный комплект системы электрохимической защиты УКС ЭХЗ Предназначен для обеспечение электрохимической защиты подземных газопроводов и др. подземных сооружений от коррозии, согласно проектным решениям. Производство УКС ЭХЗ возможно осуществлять в виде двух и более комплектов, которые изготавливаются согласно отдельным опросным листам для одного объекта. В УКС ЭХЗ могут быть включены оборудование или материалы индивидуального исполнения, их вариативность позволяет удовлетворить любые требования заказчика.
Анодные заземлители глубинные / поверхностные

Протекторы магниевые

Блоки совместной защиты

Контрольно-измерительные пункты КИП

Электроды сравнения медно-сульфатные неполяризующиеся

Изолирующие монолитные муфты (электроизолирующая вставка)

Блоки диодно-резисторные БДР

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ПРИБОРОВ УЧЕТА И КОНТРОЛЯ ЭХЗ
Индикаторы коррозионных процессов серии ИКП

Анализатор ИКП

Переносной цифровой прибор с автономным питанием ОРИОН ИП-01

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ МОНТАЖА ЭХЗ
Термитный карандаш ТУ 1793-004-43750384-2006

Электроизолирующие ложементы марок «ИЗОЛ»

Термитные патроны АС ТУ 1793-003-43750384-2003

Термитная смесь железная ТУ 1793-002-43750384-2006

Стержни электрохимзащиты ТУ 1718-001-56222072-2005

ЭЛЕКТРОИЗОЛИРУЮЩИЙ ЛОЖЕМЕНТ «ЛИТОМЕТ» ТУ 1469-025-63341682-2017

ОПИСАНИЕ:

электроизолирующий ложемент «Литомет» представляет собой электроизолирующую прокладку, предназначенную для исключения любого электрического контакта между стальными надземными трубопроводами и металлическими опорами, и конструкциями, а также защиты изоляционного покрытия трубопроводов от механических повреждений.

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ:

изделие монтируется на опорах трубопроводов различных типов во всех климатических зонах по ГОСТ 15150-69 при температуре окружающей среды от минус 60˚С до плюс 60˚С.

ПРЕИМУЩЕСТВА:

• увеличение срока службы надземных трубопроводов за счет прочной конструкции, не подверженной деформации во времени (ползучести);
• защита антикоррозионной изоляции трубопроводов от механических повреждений при прокладке трубопроводов;
• защита материала трубы от блуждающих токов;
• защита материала трубы от снижения токов ЭХЗ;
• защита материала трубы от повреждений в результате гальванической и щелевой коррозии.

Основные характеристики электроизолирующий ложемент «Литомет»

Зависимость защитной плотности тока от характеристики грунтов

Принципиальная схема протекторной защиты

1 — трубопровод; 2 — протектор; 3 — соединительный провод; 4 — контрольно-измерительная колонка

Таким образом, разрушение металла все равно имеет место. Но не трубопровода, а протектора.

Теоретически для защиты стальных сооружений от коррозии могут быть использованы все металлы, расположенные в электрохимическом ряду напряжений левее железа, так как они более электроотрицательны. Практически же протекторы изготавливаются только из материалов, удовлетворяющих следующим требованиям:

• разность потенциалов материала протектора и железа (стали) должна быть как можно больше;
• ток, получаемый при электрохимическом растворении единицы массы протектора (токоотдача), должен быть максимальным;
• отношение массы протектора, израсходованной на создание защитного тока, к общей потере массы протектора (коэффициент использования) должно быть наибольшим.

Данным требованиям в наибольшей степени удовлетворяют сплавы на основе магния, цинка и алюминия.

Протекторную защиту осуществляют сосредоточенными и протяженными протекторами. В первом случае удельное электросопротивление грунта должно быть не более 50 Ом-м, во втором — не более 500 Ом·м.

Электродренажная защита трубопроводов

Метод защиты трубопроводов от разрушения блуждающими токами, предусматривающий их отвод (дренаж) с защищаемого сооружения на сооружение — источник блуждающих токов либо специальное заземление, называется электродренажной защитой.

Применяют прямой, поляризованный и усиленный дренажи.

Классификация методик электрохимической катодной защиты

Такой способ предупреждения коррозии был предложен в 20-х годах XIX века и поначалу использовался в судостроении: медные корпуса кораблей обшивались протекторами-анодами, значительно снижающими скорость корродирования металла.

После того, как была установлена эффективность новой технологии, изобретение стало активно применяться в других областях промышленности. Через некоторое время оно было признано одним из самых эффективных способов защиты металлов.

В настоящее время используется два основных типа катодной защиты трубопроводов от коррозии:

1. Самый простой способ: к металлическому изделию, требующему предохранения от коррозии, подводится внешний источник электрического тока. В таком исполнении сама деталь приобретает отрицательный заряд и становится катодом, роль же анода выполняют инертные, не зависящие от конструкции, электроды.
2. Гальванический метод. Нуждающаяся в защите деталь соприкасается с защитной (протекторной) пластиной, изготавливаемой из металлов с большими значениями отрицательного электрического потенциала: алюминия, магния, цинка и их сплавов. Анодами в этом случае становятся оба металлических элемента, а медленное электрохимическое разрушение пластины-протектора гарантирует поддержание в стальном изделии требуемого катодного тока. Через более или менее долгое время, в зависимости от параметров пластины, она растворяется полностью.

Характеристики первого метода

Этот способ ЭХЗ трубопроводов, в силу простоты, наиболее распространён. Применятся он для предохранения крупных конструкций и элементов, в частности, трубопроводов подземного и наземного типов.

Методика помогает противостоять:

• питтинговой коррозии;
• коррозии из-за присутствия в зоне расположения элемента блуждающих токов;
• коррозии нержавеющей стали межкристального типа;
• растрескиванию латунных элементов вследствие повышенного напряжения.

Характеристики второго метода

Эта технология предназначается, в отличие от первой, в том числе для защиты изделий небольших размеров. Методика наиболее популярна в США, в то время как в Российской Федерации используется редко. Причина в том, что для проведения гальванической электрохимическая защита трубопроводов необходимо наличие на изделии изоляционного покрытия, а в России магистральные трубопроводы таким образом не обрабатываются.