Классификация защиты подземных сооружений

Защита подземных сооружений подразделяется на пассивную, актив- ную и комплексную.

К пассивной защите относятся изоляция сооружений от контакта с ок- ружающим грунтом защитными покрытиями и ограничение влияния блуж- дающих токов. К активной защите относятся создание защитного потенциала сооружения по отношению к окружающей среде. При комплексной защите одновременно применяют пассивную и активную защиты.

Такая защита включает в себя и пассивную защиту в виде защитных покрытий сооружений, и одновременно активную, т.е. электрохимическую, защиту с применением ингибиторов коррозии и обработки почвы.

Например: защитное покрытие + катодная защита; защитное покрытие + катодная защита + обработка грунта.

Защитные неметаллические покрытия должны удовлетворять следую- щим требованиям:

- обладать высокими диэлектрическими свойствами и быть химически стойкими;

- быть сплошными и иметь хорошую адгезию к металлу;

- обладать устойчивостью к воздействию климатических факторов, со- хранять защитные свойства при отрицательных и положительных темпера- турах и др.

Покрытия классифицируются по ГОСТ 9.602-89 на весьма усиленные и усиленные. Покрытия весьма усиленного типа применяют для защиты под- земных трубопроводов, расположенных в населенных пунктах. Покрытия усиленного типа используют, как правило, на магистральных трубопроводах.

В зависимости от используемых материалов покрытия могут быть мас- тичные и полимерные.

К мастичным покрытиям относятся битумные и каменноугольные, к полимерным – экструдированные из расплава, сплавляемые на трубах из по- рошков, накатываемые на трубы из липких изоляционных лент.

Защитные свойства покрытий со временем снижаются в результате воздействия на них почвенного электролита и катодной поляризации при электрохимической защите.

На рис. 13.1 приведен график снижения электросопротивления покры- тия в процессе эксплуатации подземных сооружений. Качественную оценку состояния изоляционного покрытия можно производить по величине его электрического сопротивления

(табл. 13.1)

Таблица 13.1

.

Рис. 13.1 Уменьшение сопротивления покрытий в процессе эксплуатации

К активной защите относится электрохимическая защита, осуществ- ляемая принудительной поляризацией. Электрохимическую защиту подраз- деляют на электродренажную, протекторную, катодную и анодную.

Электродренажная защита

Дренажная защита - это способ защиты от коррозии блуждающими то- ками. Она заключается в вынужденной катодной поляризации путем отвода блуждающих токов от защищаемого сооружения к источнику этих токов. Это наиболее эффективная защита от блуждающих токов. Сущность процес- са состоит в устранении анодных зон на подземных сооружениях. Защита увеличивается отводом (дренажем) блуждающих токов с участков анодных зон сооружения, например, в рельсовую часть цепи электротяги, имеющей отрицательный (или знакопеременный) потенциал, или на отрицательную сборную шину тяговых подстанций. При этом катодные зоны в местах входа блуждающих токов в сооружение сохраняются.

Электрический дренаж работает только в том случае, когда разность потенциалов "сооружение - рельсы" положительна.

Рис. 13.2 Схема прямого электрического дренажа: 1 – трубопровод; 2 – рубильник; 3 – амперметр; 4 – регули- руемое сопротивление; 5 – предохранитель; 6 – сигнальное реле; 7 - рельс

Прямой электрический дренаж - наиболее простой метод защиты (рис.13.2). Подземное сооружение соединяется с рельсом через реостат для регулирования дренирующего тока. Этот метод применяется в том случае, когда потенциал сооружения Е с постоянно положительнее потенциала рельса

Е рл, куда отводится блуждающий ток. Поляризованный дренаж отличается от прямого электродренажа односторонней проводимостью и применяется в тех случаях, когда потенциал сооружения Е с по отношению к потенциалам рель- сов Е рл и земли Е з более положительный или знакопеременный, т.е. направ- ление блуждающих токов меняется.

Рис. 13.3 Схема поляризованного электрического дренажа: 1 – трубопровод; 2 – рубильник; 3 – амперметр; 4 –

регулируемое сопротивление; 5 – предохранитель; 6 – сигнальное реле; 7 – рельс; 8 – диод

На рис. 13.3 показан один из вариантов схем поляризованного элек- трического дренажа.

Вследствие своей односторонней проводимости поляризованный дре- наж препятствует обратному прохождению тока с рельсов в защищаемое со- оружение при превышении потенциала рельсов по отношению к потенциалу сооружения, т.е. когда ток рельсов более положительный, чем ток сооруже- ния.

Для защиты сооружений, расположенных в зоне влияния переменных блуждающих токов, используют поляризованное дренажное устройство с дополнительным диодом и емкостью в электрической схеме и токоотводом (рис.13.4).

Рис. 13.4 Защитное устройство в зоне влияния блуждающих токов: 1 – трубопровод; 2 – рубильник; 3 – ампер- метр;4 – регулируемое сопротивление; 5 – предохранитель; 6 – сигнальное реле; 7 – рельс; 8 – диод; 9 – емкость; 10 –

вспомогательный электрод

В этом случае сооружение поляризуется постоянно, даже в момент по- ложительных значений потенциалов рельсов. Устройство позволяет осуще- ствлять электрическую защиту подземных сооружений за счет накопления энергии блуждающих токов с помощью емкости, включенной на напряжение утечки "рельс - сооружение" при отрицательных потенциалах рельсов и раз- ряда емкости на защищаемое сооружение при положительных потенциалах рельсов.

Усиленный электродренаж используют, когда уровень отрицательного потенциала источника блуждающих токов недостаточен для обеспечения по- тенциала на защищаемом сооружении в пределах нормированного. Усилен- ный дренаж используют при положительном или знакопеременном по отно- шению к земле потенциале сооружения, что обусловлено действием не- скольких источников блуждающих токов.

Рис. 13.5 Схема усиленного электрического дренажа: 1 – трубопровод; 2 – рубильник; 3 – амперметр; 4 – регу- лируемое сопротивление; 5 – предохранитель; 6 – сигнальное реле; 7 – рельс;

8 – диод; 9 - емкость

Усиленный дренаж (рис.13.5) – это комбинация вентильной электро- дренажной установки и станции катодной защиты.

Назначение усиленного дренажа - создание защитного отрицательного потенциала на сооружении в момент, когда участок рельсового пути приоб- ретает потенциал более положительный, чем потенциал сооружения, за счет дополнительной подачи электронов. Усиленные дренажи имеют следующие преимущества по сравнению с другими видами дренажа:

- более широкая регулировка защитного потенциала;

- снижение сечения дренажного кабеля.

Однако усиленный дренаж имеет недостатки. В случае достаточной эффективности электродренажа работа дополнительного источника тока вы- зывает непроизводительные затраты электроэнергии.

Протекторная защита

Протекторная защита – способ защиты сооружения принудительной катодной поляризацией с помощью подключения к нему электродов из ме- талла, обладающего в данной среде более отрицательным потенциалом, чем потенциал металла сооружения.

Протекторная защита – это разновидность катодной защиты, не тре- бующая внешнего источника тока. Необходимый для защиты электродный поляризационный ток создает электрохимический элемент, в котором роль катода играет металл защищаемого сооружения, а роль анода - более элек- троотрицательный металл (магний, цинк и их сплавы).

На рис.13.6 приведена схема протекторной защиты.

В процессе работы электрохимического элемента цинковый анод как более отрицательный будет окисляться, т.е. растворяться, посылая избыток электронов на катод, т.е. защищаемое изделие.

Рис. 13.6 Схема протекторной защиты: МА – микроанод, МК – микрокатод.

На защищаемом изделии (катоде) при работе короткозамкнутого кор- розионного элемента идут два процесса:

- за счет избытка электронов на изделии идет подавление работы мик- роанода из-за катодной поляризации;

- на микрокатоде и на всей поверхности идет процесс ионизации ки- слорода или восстановления ионов водорода, таким образом, коррозия ме- талла прекращается.

Рис. 13.7 Установка протекторной защиты: 1 – трубопровод; 2 – контакт; 3 – контрольно-измерительная ко- лонка; 4 – изолированный провод; 5 – протектор; 6 – активатор; 7 – насыпной грунт

На рис. 13.7 представлена установка протекторной защиты. Так как электроотдача одного протектора невелика, то иногда приходится распола- гать рядом несколько протекторов. Для их изготовления используют сплавы на основе магния, цинка или алюминия, у которых более отрицательный по- тенциал, чем у железа. Лучший эффект в почвенных условиях имеют маг- ниевые сплавы. Наиболее распространенные протекторы - НМ5У, ПМ10У, ПМ20У. Внутри анода помещен контактный стальной стержень для подклю- чения к протектору кабеля.

В ряде случаев применяют комплексные протекторы с активаторами (ПМ5У), которые представляют собой магниевые аноды, упакованные в хлопчатобумажные мешки вместе с порошкообразным активатором. Актива- тор - смесь солей, в которую помещен анод с целью повышения эффективно- сти протекторной установки. Наличие активатора уменьшает анодную поля- ризацию, т.е. увеличивает ток, снижает сопротивление растеканию тока с протектора, устраняет причины, способствующие образованию плотных сло- ев продуктов коррозии на поверхности протектора. Активатор обеспечивает стабильный во времени ток в цепи "протектор - сооружение" и более высо- кий КПД. Наиболее распространен активатор, представляющий собой по- рошкообразную смесь следующего состава (%):

сульфат натрия гранулированный - 25;

сульфат кальция - 25;

глина бентонитовая - 50.

Стационарный потенциал комплексных протекторов типа ПМУ со- ставляет -1,6 В относительно медносульфатного электрода сравнения. Токо- отдача протектора составляет 2332 А×ч/кг.

Применяют также протяженные прутковые протекторы (ПМИ), пред- ставляющие собой биметаллический пруток с оболочкой из магниевого сплава и стальным оцинкованным контактным стержнем диаметром 4 мм, проходящим по центру прутка. Протекторы выпускаются длиной до 1000 м.

Условия применения протекторной защиты зависят от внешних факто- ров, степени оголенности металла защищаемого сооружения, наличия блуж- дающих токов и параметров, определяющих свойства грунтов.

Протекторную защиту в основном применяют для защиты от почвен- ной коррозии. Рекомендуется также ее применять в комплексе с катодной защитой на трубопроводах для расширения зоны катодной поляризации. Протекторная защита эффективна при удельном сопротивлении грунта с ак- тиватором не более 50 Ом×м.

Расстояние от протектора до защищаемого изделия составляет от 3 до 7 м, так как более близкое размещение протекторов может привести к по- вреждению изоляционного покрытия солями растворяющегося протектора.

В ряде случаев применяют поляризованные протекторы, которые представляют собой обычные протекторы, подключаемые к защищаемому сооружению с помощью полупроводниковых диодов, пропускающих ток только в направлении от сооружения к протектору.

Что вызывает тренды на фондовых и товарных рынках Объяснение теории грузового поезда Первые 17 лет моих рыночных исследований сводились к попыткам вычис­лить, когда этот...

ЧТО ТАКОЕ УВЕРЕННОЕ ПОВЕДЕНИЕ В МЕЖЛИЧНОСТНЫХ ОТНОШЕНИЯХ? Исторически существует три основных модели различий, существующих между...

Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор...

Конфликты в семейной жизни. Как это изменить? Редкий брак и взаимоотношения существуют без конфликтов и напряженности. Через это проходят все...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: