Методы дренажной, катодной и протекторной защиты газопроводов от почвенной коррозии и блуждающих токов.
Существующие методы защиты газопроводов от коррозии, можно разделить на две группы: пассивные и активные. Пассивные методы защиты заключаются в изоляции газопровода. К активным относятся электрические методы защиты.
К изоляционным материалам, используемым для защиты газопроводов, предъявляют ряд требований, основные из которых следующие: монолитность покрытия, водонепроницаемость, хорошее прилипание к металлу, химическая стойкость в грунтах, высокая механическая прочность (при переменных температурах), наличие диэлектрических свойств. Изоляционные материалы не должны быть дефицитными.
Наиболее распространенными изоляционными материалами являются битумно-минеральные и битумно-резиновые мастики. В первом случае в качестве заполнителя к битуму добавляют хорошо измельченные доломитизированные или асфальтовые известняки, асбест или обогащенный каолин, во втором — резиновую крошку, изготовленную из амортизированных покрышек. Битумно-резиновая мастика обладает несколько большей прочностью, эластичностью и долговечностью. Для усиления изоляции применяют армирующие обертки из гидроизола, бризола или стекловолокнистого материала. Гидроизол представляет собой толстый лист из асбеста с добавлением 15—20% целлюлозы, пропитанную нефтяным битумом. Бризол готовят на основе битума и дробленой старой вулканизированной резины.
Изоляцию газопровода производят в такой последовательности. Трубку очищают стальными щетками до металлического блеска и протирают. После этого на нее накладывают грунтовку толщиной 0,1—0,15 мм. Грунтовка представляет собой нефтяной битум, разведенный в бензине в отношении 1: 2 или 1: 3. Когда грунтовка высохнет, на трубопровод накладывают горячую (160—180°С) битумную эмаль. Эмаль накладывают в несколько слоев в зависимости от требований, предъявляемых к изоляции. Снаружи трубу обертывают крафт-бумагой. В современных условиях все работы по изоляции труб механизируют.
В зависимости от числа нанесенных слоев эмали и усиливающих оберток изоляция бывает следующих типов: нормальная, усиленная и весьма усиленная. Нормальную изоляцию применяют при низкой коррозионной активности грунта, усиленную — при средней, в остальных случаях используют весьма усиленную изоляцию.
Для защиты газопроводов применяют также пластмассовые пленочные материалы (ленты), покрытые подклеивающим слоем. Поливинилхлоридные и полиэтиленовые ленты выпускают толщиной 0,3—0,4 мм, шириной 100—500 мм и длиной 100—150 м, намотанные в рулоны. Трубы очищают, покрывают грунтовкой, представляющей собой клей, растворенный в бензине, после чего обертывают изоляционной лентой. Для обертки труб используют специальные машины.
К активным методам защиты относят катодную и протекторную защиту и электрический дренаж. Основным методом защиты газопроводовот блуждающих токов является электрический дренаж. 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 электродренаж. Он обладает односторонней проводимостью от газопровода к рельсам (минусовой шине). При появлении положительного потенциала на рельсах электрическая цепь дренажа автоматически разрывается.
Рис. 4.15. Электрическая схема поляризованного дренажа
1 — газопровод; 2 — предохранитель на 350 А; 3 — сопротивление; 4 — предохранитель на 15 А; 5 и 7 — контакты; 6 — диод; 8 — дре-нажная обмотка; 9 — включающая обмотка; 10 — шпунт амперметра; 11 — амперметр; 12 — рубильник; 13 — рельс
Рис. 4.16. Схема катодной защиты
1 — защищаемый газопровод; 2 —источник постоянного тока; 3 —соединительный кабель; 4 — заземлнтель анод
Рис. 4.17. Схема протекторной зашиты ,
1 — протектор; 2 — соединительные кабели; 3 — защищаемый газопровод; 4 — контрольный пункт
Схема универсальной поляризованной дренажной установки показана на рис. 4.15. Если газопровод 1 имеет положительный потенциал по отношению к рельсу 13, то электрический ток пойдет через предохранитель на 350 А 2, сопротивление 3, предохранитель на 15 А 4, диод 6, включающую обмотку 9, шунт 10, рубильник 12 и попадает на рельс 13. 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 (потенциал рельса больше потенциала трубы) диод 6 тока не пропустит. Все узлы дренажной установки размещают в металлическом шкафу.
Одна дренажная установка может защитить газопровод большой протяженности, измеряемой несколькими километрами.
Для защиты газопроводов от почвенной коррозии применяют катодную защиту. При катодной защите на газопровод накладывают отрицательный потенциал, т. е. переводят весь защищаемый участок газопровода в катодную зону (рис. 4.16). В качестве анодов применяют малорастворимые материалы (чугунные, железокремневые, графитовые), а также отходы черного металла, которые помещают в грунт вблизи газопровода. Отрицательный полюс источника постоянного тока соединяют с газопроводом, а положительный—с анодом. Таким образом, при катодной защите возникает замкнутый контур электрического тока, который течет от положительного полюса источника питания по изолированному кабелю к анодному заземлению, от анодного заземления ток растекается по грунту и попадает на защищаемый газопровод, далее он течет по газопроводу, а от него по изолированному кабелю возвращается к отрицательному полюсу источника питания.
Электрический ток выходит из анода в виде положительных ионов металла, тгоэтому вследствие растворения металла анод постепенно разрушается. Электрический потенциал, накладываемый на газопровод, составляет 1,2—1,5 В. В зависимости от качества изоляции одна установка может защищать участок газопровода от 1 до 20 км.
При протекторной защите участок газопровода превращают в катод без постороннего источника тока, 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 (например, цинк, магний, алюминий и их сплавы). В образованной таким образом гальванической паре корродируется протектор (анод), а газопровод защищается от коррозии. На рис. 4.17 показана принципиальная схема проекторной защиты.
Для исключения возможности электрического контакта газопровода с заземленными конструкциями и коммуникациями потребителей на стояках вводных газопроводов устанавливают изолирующие фланцевые соединения. Их также устанавливают на надземных и надводных переходах газопроводов через препятствия и на вводах (и выводах) газопроводов в ГРС, ГРП и ГРУ. Фланцевые соединения на подземных газопроводах (в колодцах) должны быть зашунтированы постоянными электроперемычками. На изолирующих фланцах электроперемычки должны быть разъемными с размещением контактных соединений вне колодцев. Для защиты надземных газопроводов от атмосферной коррозии на них наносят лакокрасочные покрытия.