Система электрохимической защиты

СТАНДАРТ ОРГАНИЗАЦИИ

ДОКУМЕНТЫ НОРМАТИВНЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ, СТРОИТЕЛЬСТВА И ЭКСПЛУАТАЦИИ ОБЪЕКТОВ ОАО "ГАЗПРОМ"

ИНСТРУКЦИЯ
ПО РАСЧЕТУ И ПРОЕКТИРОВАНИЮ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ЗАЩИТЫ ОТ КОРРОЗИИ МАГИСТРАЛЬНЫХ ГАЗОПРОВОДОВ

СТО Газпром 2-3.5-047-2006

Содержание

Введение 1 Область применения 2 Нормативные ссылки 3 Термины и определения 4 Сокращения 5 Требования к системам электрохимической защиты 6 Расчет электрических характеристик защищаемых магистральных газопроводов 7 Расчет параметров катодной защиты трубопроводов 8 Расчет параметров анодного заземления 9 Протекторная защита 10 Расчет параметров дренажной защиты 11 Расчет и проектирование совместной защиты многониточных газопроводов 12 Особенности проектирования электрохимической защиты подземных коммуникации промплощадок магистральных газопроводов 13 Особенности проектирования электрохимической защиты переходов магистральных газопроводов через водные преграды, железные и автомобильные дороги 14 Особенности проектирования временной защиты магистральных газопроводов Приложение А (рекомендуемое)ЗНАЧЕНИЯ ПРОДОЛЬНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ТРУБОПРОВОДА RтПРИ РАЗЛИЧНОЙ ТОЛЩИНЕ СТЕНКИ ТРУБЫ (rт = 2,45 · 10-7 Ом·м; t = +20 °С) Приложение Б (справочное)ЗАВИСИМОСТЬ СОПРОТИВЛЕНИЯ РАСТЕКАНИЮ ТОКА НЕИЗОЛИРОВАННОГО ТРУБОПРОВОДА ОТ УДЕЛЬНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ГРУНТА Библиография

РАЗРАБОТАН Обществом с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - ВНИИГАЗ"

ВНЕСЕН Отделом защиты от коррозии Департамента по транспортировке, подземному хранению и использованию газа ОАО "Газпром"

УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Распоряжением ОАО "Газпром" от 21 ноября 2005 г. № 352 с 30 марта 2006 г

ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Введение

Представленные в стандарте методы расчета и проектирования электрохимической защиты учитывают особенности проектирования строящихся и реконструируемых магистральных газопроводов, подземных металлических сооружений компрессорных станций, газораспределительных станций и других сооружений, входящих в состав магистрального газопровода в зависимости от их условий эксплуатации.

Настоящий документ разработан в соответствии с действующими отраслевыми и государственными нормами и стандартами.

СТО Газпром 2-3.5-047-2006 "Инструкция по расчету и проектированию электрохимической защиты от коррозии магистральных газопроводов" разработан ООО "ВНИИГАЗ" с участием специалистов Общества с ограниченной ответственностью "Центр противокоррозионной защиты и диагностики - ВНИИСТ" и Открытого акционерного общества "Газпром". Разработчики: Ф.К. Фатрахманов, Т.И. Маняхина, Б.И. Хмельницкий, М.Л. Долганов, Н.П. Глазов, К.Л. Шамшетдинов, А.Н. Сульженко.

Область применения

1.1 Настоящий стандарт устанавливает требования к расчету и проектированию электрохимической защиты строящихся и реконструируемых магистральных газопроводов, подземных металлических сооружений компрессорных станций, газораспределительных станций и других сооружений, входящих в состав магистрального газопровода.

1.2 Настоящий стандарт предназначен для проектных, строительных и эксплуатирующих дочерних обществ и организаций ОАО "Газпром".

Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 9.602-89* Единая система защиты от коррозии и старения. Сооружения подземные. Общие требования к защите от коррозии

ГОСТ Р 51164-98 Трубопроводы стальные магистральные. Общие требования к защите от коррозии

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 анодное заземление: Устройство в системе катодной защиты, электрически подключаемое к положительному источнику тока и обеспечивающее стекание защитного тока в землю.

3.2 блок совместной защиты: Устройство, содержащее резисторы и диоды и обеспечивающее распределение защитного тока между несколькими сооружениями.

3.3 блуждающие токи: Токи в трубопроводе, возникающие вследствие работы посторонних источников тока постоянного или переменного напряжения (электрифицированный транспорт, сварочные агрегаты, устройства электрохимической защиты посторонних сооружений и пр.).

3.4 вредное влияние катодной поляризации: Снижение по абсолютной величине потенциала ниже допустимого по ГОСТ Р 51164 или превышение максимального поляризационного потенциала соседнего стального сооружения.

3.5 временная защита: Электрохимическая защита сооружения до ввода в эксплуатацию основных средств ЭХЗ.

3.6 глубинное заземление: Анодное заземление, устанавливаемое в грунт в специально пробуренные скважины, длина которого намного превышает его диаметр.

3.7 дренажная линия: Электрические проводники, соединяющие минусовую клемму источника постоянного тока с трубопроводом (катодная дренажная линия) и плюсовую клемму - с анодным заземлением (анодная дренажная линия).

3.8 защитная зона катодной защиты: Длина трубопровода, на которой обеспечен заданный ГОСТ Р 51164 уровень защиты.

3.9 защитное заземление:Заземление, предназначенное и сооружаемое для обеспечения электробезопасности при эксплуатации электроустановок.

3.10 изолирующее соединение: Фланцевое (муфтовое) соединение труб или вставка между двумя участками трубопровода, обеспечивающая требуемое электрическое сопротивление между ними.

3.11 катодный вывод: Электрический проводник, обеспечивающий электрический контакт между трубопроводом и измерительным прибором, расположенным на поверхности земли.

3.12 контрольно-измерительный пункт (КИП): Устройство, совмещающее специальную колонку, клеммную колодку и катодный вывод.

3.13 коррозия:Процесс разрушения металлов вследствие химического, электрохимического или биохимического взаимодействия их с окружающей средой.

3.14 максимальный защитный потенциал: Максимально допустимый потенциал, обеспечивающий защиту сооружения от коррозии, но не оказывающий отрицательного влияния на адгезию изоляционного покрытия.

3.15 минимальный защитный потенциал: Минимальное значение потенциала, при котором обеспечивается требуемая степень защиты от коррозии.

3.16 подповерхностное заземление: Анодное заземление, расположенное в грунте на глубине не менее 0,8 м, но ниже уровня промерзания с горизонтальным, вертикальным и комбинированным расположением электродов.

3.17 поляризационный потенциал: Потенциал без омической составляющей (падения напряжения в грунте и изоляции).

3.18 преобразователь катодной защиты (катодная станция): Источник постоянного тока или устройство, преобразующее переменный ток в постоянный.

3.19 протектор: Электрод, изготовленный из сплава, имеющего более отрицательный электродный потенциал, чем потенциал защищаемого сооружения.

3.20 протяженное заземление: Анодное заземление, прокладываемое, как правило, вдоль защищаемого сооружения.

3.21 точка дренажа: Место подключения кабеля к трубе для отвода тока из трубопровода при электрохимической защите.

3.22 установка дренажной защиты: Комплекс устройств, состоящий из дренажа, дренажной линии, обеспечивающий отвод (дренаж) токов из трубопровода в землю или к источнику блуждающих токов и контрольно-измерительных пунктов.

3.23 установка катодной защиты: Комплекс устройств, состоящий из преобразователя катодной защиты (катодной станции), дренажной линии, анодного заземления и контрольно-измерительного пункта.

3.24 установка протекторной защиты: Один или несколько протекторов, электрически соединенных с трубопроводом, провода (кабели) и КИП.

3.25 электрод сравнения: Электрод, имеющий постоянный электродный потенциал в грунте (электролите).

3.26 электрохимическая защита: Защита от коррозии, осуществляемая катодной поляризацией сооружения до потенциала определенной величины от внешнего источника тока (катодная защита) или путем соединения с протектором, имеющим более отрицательный потенциал относительно защищаемого сооружения (протекторная защита).

Сокращения

УКЗ - установка катодной защиты;

УДЗ - установка дренажной защиты;

ВЛ - воздушная линия электропередачи;

ЛЭП - линия электропередачи

ГАЗ - глубинное анодное заземление;

КИП - контрольно-измерительный пункт;

КДП - контрольно-диагностический пункт;

МСЭ - медно-сульфатный электрод сравнения;

НД - нормативная документация;

КС - компрессорная станция;

ГРС - газораспределительная станция;

ГИС - газоизмерительная станция;

ПУЭ - правила устройства электроустановок;

АВО - агрегат воздушного охлаждения;

КЦ - компрессорный цех.

Требования к системам электрохимической защиты

5.1 Общие требования

5.1.1 Магистральные газопроводы при всех способах прокладки, кроме надземной, подлежат комплексной защите от коррозии защитными покрытиями и средствами электрохимической защиты независимо от коррозионной агрессивности грунта.

5.1.2 Магистральные газопроводы, температура стенок которых в период эксплуатации ниже 268 К (минус 5 ºС), не подлежат электрохимической защите в случае отсутствия негативного влияния блуждающих токов от источников переменного (50 Гц) и постоянного тока.

5.1.3 Средства электрохимической защиты магистральных газопроводов от коррозии должны быть определены в проектной документации, которая разрабатывается одновременно с проектом нового (или реконструируемого) магистрального газопровода.

5.1.4 Проектируемые средства электрохимической защиты должны обеспечить необходимую степень защиты (поляризации), соответствующую степени коррозионной агрессивности грунтов (минерализации и удельному сопротивлению), температуре магистрального газопровода и влиянию блуждающих токов. При этом система электрохимической защиты должна обеспечивать поляризацию на всем протяжении магистрального газопровода в интервале потенциалов, регламентированном ГОСТ Р 51164.

5.1.5 Электрохимическую защиту магистральных газопроводов от коррозии следует проектировать с определением на начальный и конечный (как правило, не менее 30 лет) периоды эксплуатации следующих параметров:

- для установок катодной защиты - силы защитного тока и напряжения на выходе катодных станций (преобразователей), а также сопротивления анодных заземлений;

- для протекторных установок - силы защитного тока;

- для установок дренажной защиты - силы тока дренажа.

5.1.6 Систему электрохимической защиты необходимо проектировать с учетом действующей электрохимической защиты эксплуатируемых соседних газопроводов и перспективного строительства подземных металлических сооружений вдоль трассы проектируемого газопровода. При этом расстояние от мест укладки средств ЭХЗ до кабелей связи и электрических кабелей должно быть:

- от силовых кабелей ЭХЗ до силовых электрических кабелей и кабелей связи соответственно не меньше 0,1 м и 0,5 м;

- от контрольных кабелей ЭХЗ до силовых электрических кабелей и кабелей связи не меньше 0,1 м;

- от анодного заземления до кабелей в стальной броне и в шланговой полимерной изоляции не меньше 100 м;

от протекторов до кабелей в стальной броне и в шланговой полимерной изоляции не меньше 3 м.

5.1.7 Если по проекту основные средства электрохимической защиты вводятся позднее одного месяца после засыпки участка трубопровода в зонах блуждающих токов и позднее трех месяцев в остальных случаях, проектом должна быть предусмотрена временная электрохимическая защита со сроками ввода в эксплуатацию соответственно один и три месяца после засыпки участка.

5.1.8 В проекте должны быть предусмотрены затраты на комплексное обследование противокоррозионной защиты строящихся магистральных газопроводов для оформления сертификата соответствия качества противокоррозионной защиты,

5.1.9 При проведении изысканий для проектирования электрохимической защиты строящихся и реконструируемых магистральных газопроводов выполняют следующие работы:

- измерение удельного сопротивления грунта по всей трассе с шагом 100 м при разносе электродов, соответствующих проектной глубине трубы, и дополнительно через 10 м во всех местах изменения рельефа;

- определение содержания водорастворимых солей в грунте на глубине укладки газопровода с шагом 1 км;

- определение наличия, параметров блуждающих токов и установление их источников и оценка состояния рельсовых путей на соответствие ГОСТ 9.602;

- оценка возможного влияния ЛЭП переменного тока;

- определение границ изменения уровня грунтовых вод и глубины промерзания грунта с шагом от 100 до 1000 м в зависимости от рельефа и гидрогеологических характеристик местности;

- определение зон повышенной и высокой коррозионной опасности;

- выбор мест размещения средств электрохимической защиты и источников их электроснабжения;

- оценка возможностей вредного влияния проектируемых УКЗ на соседние сооружения;

- съемка на местности площадок для размещения элементов системы электрохимической защиты;

- вертикальное электрическое зондирование на площадках размещения анодных заземлений;

- изучение эксплуатационных характеристик существующих воздушных линий электропередач и ВЛ 10 (6); 0,4 кВ, пересекающих трассу магистрального газопровода или находящихся на расстоянии, с которого возможно обеспечение электроснабжения УКЗ;

- получение технических условий на подключение к источникам электроснабжения;

- согласование со службами эксплуатации источников блуждающих токов (железной дороги и др.) на подключение средств дренажной защиты;

- сбор и анализ сведений о коррозии и параметрах электрохимической защиты соседних и/или пересекающих проектируемый магистральный газопровод подземных коммуникаций.

5.1.10 Проектная документация должна содержать:

- пояснительную записку на системы электрохимической защиты с обоснованиями принятых решений;

- план трассы проектируемого магистрального газопровода с нанесенными проектными и существующими подземными коммуникациями и средствами электрохимической защиты, а также автомобильными и железными дорогами и водными преградами;

- планы размещения проектируемых и существующих средств ЭХЗ и средств их электроснабжения;

- принципиальные монтажные схемы и указания по монтажу средств ЭХЗ, средств электроснабжения, телеконтроля и коррозионного мониторинга;

- установочные чертежи;

- спецификации оборудования и ведомости объемов работ;

- ведомость размещения контрольно-измерительных пунктов.

5.1.11 Пояснительная записка должна содержать:

- основание для разработки проекта;

- характеристику защищаемых сооружений;

- сведения об источниках блуждающих токов;

- оценку коррозионной ситуации;

- обоснование выбора установок электрохимической защиты (при отсутствии соответствующих указаний в технических условиях);

- количество и параметры установок электрохимической защиты (сводная таблица);

- сведения о проведенных согласованиях и соответствии проекта требованиям ГОСТ, СНиП и другой НД;

- сведения о соответствии проекта рекомендациям по охране природы.

5.1.12 При проектировании электрохимической защиты магистральных газопроводов в зоне действия электрохимической защиты проложенных ранее сооружений необходимо получить данные от эксплуатирующих организаций о номинальных параметрах действующих установок электрохимической защиты и о режимах их работы.

5.1.13 С целью обеспечения эффективности электрохимической защиты магистральных газопроводов в проекте должна быть предусмотрена установка электроизолирующих соединений (электроизолирующих фланцев, муфт, вставок, сгонов и др.).

5.1.14 При наличии опасного влияния высоковольтных ВЛ на газопровод необходимо предусматривать меры по его устранению.

5.1.15 Пункты подключения кабеля к трубопроводу и источникам блуждающих токов, а также монтажа ГАЗ должны быть привязаны к географическим координатам (с помощью системы глобального позиционирования GPS) либо постоянным ориентирам и/или маркерам.

Установки катодной защиты

5.3.1 УКЗ включает следующие элементы: преобразователь, анодное заземление, линии постоянного тока и контрольно-измерительные пункты. При необходимости в состав УКЗ могут входить регулирующие резисторы, шунты, поляризованные элементы.

5.3.2 В проекте следует предусматривать запас не менее 50 % напряжения и тока преобразователя на начальный момент включения УКЗ.

5.3.3 При проектировании электрохимической защиты магистральных газопроводов следует предусматривать резервирование элементов УКЗ (в том числе 100 % резервирование преобразователей) на основании технического задания на проектирование.

5.3.4 Параметры каждой УКЗ должны обеспечивать возможность защиты смежных участков магистральных газопроводов при отключении соседних УКЗ.

5.3.5 В точках дренажа УКЗ, УДЗ и КИП между ними следует предусматривать устройства длительного действия для измерения поляризационного потенциала.

5.3.6 Не допускается проектировать подключение нескольких преобразователей катодной защиты на одно анодное заземление.

5.3.7 На магистральных газопроводах в районах с арктическим климатом монтаж преобразователей катодной защиты следует проектировать в блоках-боксах или иных помещениях, защищающих преобразователи от воздействия низких температур, обледенения, заносов снегом. На остальных магистральных газопроводах необходимо проектировать преобразователи, смонтированные в блочных устройствах; допускается проектировать монтаж преобразователей на специальных фундаментах, анкерных опорах анодных линий и линий электроснабжения и т.п.

5.3.8 В проектах электрохимической защиты магистральных газопроводов, расположенных в районах с густой и умеренной заселенностью, следует принимать решения, повышающие вандалозащищенность элементов электрохимической защиты (монтаж преобразователей в упрочненных блоках-боксах, опорах, телесигнализацию несанкционированного вскрытия, применение стальных анодных проводов, кабельных питающих и анодных линий и т.п.).

5.3.9 Анодные заземления

5.3.9.1 В установках катодной защиты могут быть применены глубинные анодные заземления и подповерхностные анодные заземления; подповерхностные заземления могут быть сосредоточенными, распределенными и протяженными.

5.3.9.2 Анодные заземления (включая линии постоянного тока и контактные узлы) независимо от условий их эксплуатации следует проектировать на срок службы не менее чем на 30 лет. Сопротивление анодного заземления должно обеспечивать протекание необходимого для защиты тока в течение всего планируемого срока службы заземления.

5.3.9.3 Анодные заземления должны удовлетворять ПУЭ [3]в части требований к шаговому напряжению и напряжению прикосновения.

5.3.9.4 Тип, материалы и конструкцию анодного заземления определяют расчетом. При проектировании заземления следует учитывать удельное электрическое сопротивление грунта и земли в месте монтажа заземления, а также условия землеотвода. Электроды анодных заземлений следует монтировать в местах с минимальным удельным электрическим сопротивлением грунта и ниже глубины его промерзания.

5.3.9.5 Для подземной прокладки кабелей в цепях анодных заземлений следует применять кабель с медными токоведущими жилами и с полиэтиленовой или полипропиленовой изоляцией и оболочкой.

3.5.9.6 Для снижения скорости растворения электродов анодного заземления и уменьшения их сопротивления возможно, а в грунтах с удельным сопротивлением выше 50 Ом·м необходимо использование коксовой засыпки.

5.3.9.7 При проектировании системы электрохимической защиты следует избегать размещения анодного заземления и прокладки анодной линии на землях сельскохозяйственных угодий. Кроме того, необходимо учитывать возможность подъезда к площадке размещения заземления для проведения измерений и ремонта.

5.3.9.8 В УКЗ линейной части магистральных газопроводов при удельном электрическом сопротивлении грунтов до 100 Ом·м, следует применять подповерхностные сосредоточенные и/или распределенные анодные заземления. При удельном электрическом сопротивлении грунта более 100 Ом·м, а также в любых грунтах при ограниченном землеотводе целесообразно использовать глубинные анодные заземления.

5.3.9.9 Сосредоточенные анодные заземления рекомендуется размещать на расстоянии не ближе 200 м от трассы защищаемой линейной части магистральных газопроводов. Расстояние между электродами подповерхностных сосредоточенных анодных заземлений следует проектировать не ближе трех длин электродов, расстояние между рядами не менее 1/4 длины ряда.

5.3.9.10 Электроды распределенного анодного заземления и протяженное заземление УКЗ линейной части магистральных газопроводов следует размещать вдоль защищаемого сооружения на расстоянии не ближе четырех его диаметров.

5.3.9.11 В системах катодной защиты технологических трубопроводов КС должны использоваться глубинные анодные заземления; при техническом обосновании – возможно применение протяженных анодов. В условиях вечной мерзлоты и/или при наличии многочисленных фундаментных свай целесообразно дополнительно использовать распределенные или протяженные аноды.

5.3.9.12 На промплощадках КС глубинные аноды при наличии нескольких ГАЗ на одну УКЗ, расположенные на расстоянии между собой ближе трети их глубины, должны быть оснащены устройствами для измерения и регулирования величины стекающего с них тока.

5.3.9.13 На промплощадках КС анодные заземления следует монтировать на следующих участках:

- в местах с наиболее густой сетью подземных коммуникаций;

- на участках в районе наиболее ответственных коммуникаций;

- на участках в районе газопроводов с наиболее плохим состоянием защитного покрытия.

5.3.9.14 Для снижения коррозионной опасности и повышения эффективности контроля электрохимической защиты на территории КС не допускается применение сплошного твердого покрытия (бетонные плиты, асфальтирование, цементирование и т.п.) над подземными технологическими трубопроводами на поверхности земли, за исключением подъездных дорог для благоустройства территории КС. Над технологическими трубопроводами возможно применение искронедающей щебенки или высадка дерна.

5.3.9.15 В засоленных и обводненных грунтах следует применять железокремнистые электроды; в маловлажных грунтах с низкой минерализацией - графитопластовые электроды; в низкоомных грунтах и морской воде - магнетитовые анодные заземлители; в высокоомных грунтах допускается применение электродов из низколегированной стали и стального лома.

Установки дренажной защиты

5.5.1 УДЗ используются для защиты магистральных газопроводов от электрокоррозии, вызываемой блуждающими токами электрифицированного железнодорожного транспорта.

5.5.2 Дренажная защита включает УДЗ, состоящие из одного или нескольких электрических дренажей, соединительных проводов (кабелей), КИП, а также при необходимости электрических перемычек, регулирующих резисторов и поляризованных блоков.

5.5.3 Дренажи устанавливают в анодных и знакопеременных зонах с наибольшей амплитудой положительных значений разности потенциалов на сооружении.

5.5.4 Способы дренажной защиты определяют по результатам изысканий. В местах пересечения и/или сближения до 2 км источника блуждающих токов с магистральным газопроводом следует проектировать установки дренажной защиты. При удалении магистрального газопровода от источника блуждающих токов далее 2 км следует применять УКЗ с автоматическим поддержанием заданного потенциала.

5.5.5 УДЗ следует проектировать с таким расчетом, чтобы среднечасовой ток всех УДЗ, подключенных электрически к одной тяговой подстанции, не превышал 20 % обшей нагрузки подстанции.

Коррозионный мониторинг

5.7.1 Система коррозионного мониторинга состоит из датчиков контроля электрохимической защиты и датчиков (индикаторов) коррозии, наводороживания и других параметров, смонтированных в КДП, и устройств преобразования и передачи показаний этих датчиков на диспетчерский пункт.

5.7.2 КДП следует устанавливать на коррозионно-опасных участках магистрального газопровода, на пересечениях с электрифицированными железными дорогами и автострадами.

5.7.3 Оснащенность КДП и места их установки определяют в соответствии с "Руководством по эксплуатации систем коррозионного мониторинга магистральных газопроводов" [5] по требованию и/или согласованию с заказчиком,

5.7.4 КДП должен иметь щиток с клеммами для подключения двух контрольных проводов от магистрального газопровода для измерения тока в трубе и датчиков коррозионного мониторинга. В состав КДП могут включаться следующие датчики, монтируемые на различных глубинах, соответствующих верхней, средней и нижней образующих газопровода:

- стационарные электроды сравнения;

- устройства для измерения поляризационного потенциала;

- вспомогательные электроды - имитаторы дефекта изоляции;

- датчики (индикаторы) коррозии для определения скорости коррозии, подключенные и не подключенные к трубе;

- датчики (индикаторы) внедрения водорода;

- другие датчики, контролирующие коррозионные процессы на газопроводе.

5.7.5 КДП должен быть совмещен с маркером расстояния, предназначенным для привязки данных внутритрубной дефектоскопии. По требованиям заказчика данные датчиков КДП могут заводиться в систему дистанционного контроля и передаваться на диспетчерский пункт.

Протекторная защита

9.1 Комплектные магниевые протекторы типа ПМУ, применяемые для защиты подземных сооружений от коррозии, представляют собой магниевые аноды, помещенные вместе с порошкообразным активатором в хлопчатобумажные мешки.

Типоразмеры комплектных магниевых протекторов приведены в таблице 9.1.

9.2 Исходными данными для проектирования протекторной защиты являются:

- сопротивление изоляционного покрытия;

- удельное электрическое сопротивление грунта вдоль сооружения;

- электрохимические характеристики протекторов;

- диаметр трубопровода.

Таблица 9.1 - Технические характеристики комплектных магниевых протекторов типа ПМУ

Тип протектора	Масса, кг	Рабочая поверхность, м2	Значения коэффициентов А и В для расчета сопротивления растеканию тока комплектных магниевых протекторов
А, 1/м	В, Ом
ПМ5У		0,16	0,57	0,24
ПМ10У		0,23	0,47	0,18
ПМ20У		0,35	0,41	0,15

9.3 Расчет протекторных установок заключается в определении:

- силы тока в цепи "протектор-труба";

- длины участка трубопровода, защищаемого протектором;

- срока службы протектора.

9.3.1 Силу тока в цепи "протектор-труба" i_n, А, вычисляют по формуле

(9.1)

где U_n - стационарный потенциал протектора, В;

U_е - естественная разность потенциалов труба-земля, В;

U_тзм - минимальная защитная наложенная разность потенциалов труба-земля, В;

S_n - рабочая поверхность протектора, м², (см. таблицу 9.1);

R_nm - сопротивление цепи "протектор-труба", Ом.

Если значения U_n и U_е неизвестны, то разность потенциалов (U_n - U_е) для протекторов на основе магния рекомендуется принимать равной 1,0 В.

9.3.2 Сопротивление цепи "протектор-труба" R_nm, Ом, вычисляют по формуле

R_nm = R_np + R_рn, (9.2)

где R_np - сопротивление провода, соединяющего протектор с трубопроводом, Ом;

R_рn - сопротивление растеканию одного протектора, Ом.

9.3.3 Сопротивление провода, соединяющего протектор с трубопроводом R_np, Ом, вычисляют по формуле

(9.3)

где r_n - удельное электрическое сопротивление материала провода (для меди r_n = 1,8·10^-8 Ом·м, для алюминия r_n = 2,8·10^-8Ом·м);

l_n - длина соединительного провода, м;

S_n - сечение провода, м².

9.3.4 При расчете сопротивления растеканию магниевых протекторов R_рn, Ом, типа ПМ5У. ПМ10У. ПМ20У можно пользоваться формулой

R_рn = А · r_г + В, (9.4)

где А и В - коэффициенты, зависящие от размеров протектора. В таблице 9.1 приведены усредненные значения коэффициентов Аи В при установке протектора на глубину до 2,5 м.

9.4 Длину участка трубопровода, защищаемого одним протектором на конец планируемого периода защиты, м, вычисляют по формуле

(9.5)

где R_пн - начальное значение переходного сопротивления трубопровода, Ом·м²;

Т_п - планируемый срок эксплуатации протектора, годы.

9.5 Количество протекторов, необходимое для защиты участка трубопровода N_п, шт., определяется по формуле

(9.6)

где l_з - длина участка трубопровода, которую необходимо защитить протекторами.

9.6. Срок службы протекторов Т_n, годы, вычисляют по формуле

(9.7)

где т_п - масса протектора, кг;

q - теоретическая токоотдача материала протектора (2330 А·ч/кг);

h_п - коэффициент полезного действия протектора (для сплава МП1 h_п = 0,65, для сплава МП2 h_п = 0,60);

h_u- коэффициент использования материала протектора (h_u - 0,90);

i_п.ср - средняя сила тока в цепи "протектор-труба" за планируемый период времени Т_п, А.

9.7 Среднюю силу тока в цепи "протектор-труба" i_с.ср А, вычисляют по формуле

(9.8)

Если при расчете срок службы Т_п получается меньше запланированного срока, то нужно длину участка трубопровода l_зп, защищаемого одним протектором, пересчитать в соответствии с расчетным Т_п. Протекторы на трассе трубопровода необходимо устанавливать согласно вновь полученной длине защитной зоны l_зп.

9.8 При расчете групповых протекторных установок определяют следующие параметры:

- количество протекторов в группе;

- расстояние между протекторами в группе;

- расстояние между групповой протекторной установкой и трубопроводом.

9.8.1 Количество групповых протекторных установок, необходимое для защиты участка трубопровода N, шт., вычисляют по формуле

(9.9)

где h_э - коэффициент экранирования протекторов в групповой протекторной установке, определяемый из рисунка 9.1.

9.8.2 Количество протекторов в группе для обеспечения защиты трубопровода N, шт., должно быть

(9.10)

где F - поправочный коэффициент, вычисляемый по формуле

(9.11)

9.8.3 Расстояние между групповыми протекторами и трубопроводом у_пг, м, вычисляют по формуле

(9.12)

где i_пг - сила тока групповой протекторной установки в начальный период;

R_пн - переходное сопротивление трубопровода в начальный период, Ом·м²;

l_з - длина участка трубопровода, защищаемая групповой протекторной установкой, м.

9.8.4 Силу тока групповой протекторной установки i_пг, А, рассчитывают по формуле

i_пг = i_п · N_пг · h_э (9.13)

Рисунок 9.1 - Коэффициент экранирования протекторов в групповой протекторной установке в зависимости от отношения расстояния между ними и их длиной [а/l_а] (глубина установки протекторов в грунт 1,6 м)

Библиография

1 СНиП 2.05.06-85* "Магистральные трубопроводы".

2 ВРД 39-1.10-006-2000 Правила технической эксплуатации магистральных газопроводов.

3 Правила устройства электроустановок - Главгосэнергонадзор России, 1998.

4 Руководство по эксплуатации систем противокоррозионной защиты трубопроводов. - ВНИИГАЗ, 2004.

5 Руководство по эксплуатации систем коррозионного мониторинга магистральных газопроводов. - ВНИИГАЗ, 2004.

СТАНДАРТ ОРГАНИЗАЦИИ

ДОКУМЕНТЫ НОРМАТИВНЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ, СТРОИТЕЛЬСТВА И ЭКСПЛУАТАЦИИ ОБЪЕКТОВ ОАО "ГАЗПРОМ"

ИНСТРУКЦИЯ
ПО РАСЧЕТУ И ПРОЕКТИРОВАНИЮ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ЗАЩИТЫ ОТ КОРРОЗИИ МАГИСТРАЛЬНЫХ ГАЗОПРОВОДОВ

СТО Газпром 2-3.5-047-2006

Содержание

Введение 1 Область применения 2 Нормативные ссылки 3 Термины и определения 4 Сокращения 5 Требования к системам электрохимической защиты 6 Расчет электрических характеристик защищаемых магистральных газопроводов 7 Расчет параметров катодной защиты трубопроводов 8 Расчет параметров анодного заземления 9 Протекторная защита 10 Расчет параметров дренажной защиты 11 Расчет и проектирование совместной защиты многониточных газопроводов 12 Особенности проектирования электрохимической защиты подземных коммуникации промплощадок магистральных газопроводов 13 Особенности проектирования электрохимической защиты переходов магистральных газопроводов через водные преграды, железные и автомобильные дороги 14 Особенности проектирования временной защиты магистральных газопроводов Приложение А (рекомендуемое)ЗНАЧЕНИЯ ПРОДОЛЬНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ТРУБОПРОВОДА RтПРИ РАЗЛИЧНОЙ ТОЛЩИНЕ СТЕНКИ ТРУБЫ (rт = 2,45 · 10-7 Ом·м; t = +20 °С) Приложение Б (справочное)ЗАВИСИМОСТЬ СОПРОТИВЛЕНИЯ РАСТЕКАНИЮ ТОКА НЕИЗОЛИРОВАННОГО ТРУБОПРОВОДА ОТ УДЕЛЬНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ГРУНТА Библиография

РАЗРАБОТАН Обществом с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - ВНИИГАЗ"

ВНЕСЕН Отделом защиты от коррозии Департамента по транспортировке, подземному хранению и использованию газа ОАО "Газпром"

УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Распоряжением ОАО "Газпром" от 21 ноября 2005 г. № 352 с 30 марта 2006 г

ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Введение

Представленные в стандарте методы расчета и проектирования электрохимической защиты учитывают особенности проектирования строящихся и реконструируемых магистральных газопроводов, подземных металлических сооружений компрессорных станций, газораспределительных станций и других сооружений, входящих в состав магистрального газопровода в зависимости от их условий эксплуатации.

Настоящий документ разработан в соответствии с действующими отраслевыми и государственными нормами и стандартами.

СТО Газпром 2-3.5-047-2006 "Инструкция по расчету и проектированию электрохимической защиты от коррозии магистральных газопроводов" разработан ООО "ВНИИГАЗ" с участием специалистов Общества с ограниченной ответственностью "Центр противокоррозионной защиты и диагностики - ВНИИСТ" и Открытого акционерного общества "Газпром". Разработчики: Ф.К. Фатрахманов, Т.И. Маняхина, Б.И. Хмельницкий, М.Л. Долганов, Н.П. Глазов, К.Л. Шамшетдинов, А.Н. Сульженко.

О