Защита от коррозии

Коррозия строительных конструкций приносит народному хозяйству значительный ущерб. Воздействие окружающей среды вызывает разрушение материалов в конструкциях объекта. С этой целью при проектировании разрабатываемого объекта предусмотрены меры, снижающие воздействие агрессивных сред на строительные конструкции. Предусмотрены соответствующие виду и условиям воздействия среды решения генерального плана, объёмно-планировочные и конструктивные решения, предусмотрены надёжное уплотнение стыков и соединений газопроводов.

Подземные газопроводы – долговременные сооружения, практически не подвергающиеся моральному износу. Срок их службы в основном определяется степенью их защиты от коррозии.

Подземная коррозия, которой подвергаются газопроводы, имеет электрохимический характер. Во всех случаях процесс электрохимической коррозии протекает в следствие образования на трубопроводе анодных и катодных участков из-за неоднородности металла и окружающего грунта, а также попадания на газопровод блуждающих токов.

Электрохимическая защита осуществляется в соответствии с требованиями ДБН В.2.5-20-2001, ГОСТ 9.602, инструкции 320.03329031.008 для стальных конструкций совместно с изоляционными покрытиями.

Подземные газопроводы должны иметь защитное изоляционное покрытие весьма усиленного типа. Конструкция (структура) и основные требования к за­щитным покрытиям весьма усиленного типа должны соответствовать требова­ниям ГОСТ 9.602 и раздела 11 ДБН В.2.5-20-2001.

На подземных газопроводах следует предусматривать установку конструктивных элементов защиты: контрольно-измерительных пунктов (да­лее - КИП), продольных и поперечных электроуравнивающих перемычек, изо­лирующих фланцевых соединений (далее - ИФС).

КИП следует устанавливать с интервалом не более:

- на газопроводах, проложенных на территории поселков и сел - 200 м;

- на газопроводах, проложенных вне территории населенных пунктов на прямолинейных участках – 500 м, а также на поворотах газопроводов под углом 45-135 ° и в местах разветвлений;

Необходимость установки КИП в местах пересечения газопроводов между собой и с другими подземными металлическими инженерными сетями (кроме силовых кабелей) решается проектной организацией в зависимости от коррози­онных условий.

На территориях с усовершенствованными дорожными покрытиями КИП следует выводить под ковер. При отсутствии усовершенствованного дорожного покрытия КИП устанавливается в стойках с выносом их за полосу движения.

Для измерения защитных электропотенциалов распределительных газопроводов допускается использовать газопроводные вводы, протяженность которых (от места врезки в распределительный газопровод до отключающего устройства на стене здания) не превышает 15 м.

При подземных переходах газопроводов в стальных футлярах, в мес­тах пересечения железных дорог общей сети и автомобильных дорог I и II кате­горий, на футлярах должно предусматриваться защитное покрытие весьма уси­ленного типа и электрохимическая защита.

При бестраншейной прокладке для защиты футляров рекомендуются весьма усиленные защитные покрытия с повышенными физико-химическими свойствами (термоусадочная лента «Термизол», эпоксидно-перхлорвиниловая изоляция и др.).

В случаях пересечения, по согласованию эксплуатирующих дорожных ор­ганизаций, газопроводами автодорог и улиц в населенных пунктах бестран­шейным способом, где установка футляров на газопроводах нормативами не требуется, и футляр является только средством сохранения изоляционного по­крытия газопровода, изоляция и электрозащита футляров не требуется.

Для устранения неконтролируемых контактов газопроводов с зем­лей через металлические конструкции здания и инженерные сети ИФС следует предусматривать:

- на надземной части подъемов и спусков газопроводов на жилых, общест­венных и промышленных зданиях, а также на опорах, мостах и эстакадах;

- на входах и выходах в землю из ГРП, ГРПБ, ШРП.

На надземной части подъемов газопроводов на жилые, общественные и промышленные здания ИФС рекомендуется устанавливать после отключающих устройств по ходу газа.

Допускается при переходах подземных газопроводов в надземные вместо ИФС применять электрическую изоляцию газопроводов от опор и конструкций диэлектрическими прокладками.

Размещение ИФС следует предусматривать на наружных газопрово­дах на высоте не более 2,2 м

Допускается установка ИФС на вводах и выводах из ГРП (ГРПБ), в колодцах, оборудованных специальными электроперемычками с выводами под отдельно стоящие контактные устройства для возможности шунтирования фланцевых соединений во время выполнения ремонтных работ в колодце.

Электроперемычки между трубопроводами, выполненные из поло­совой стали должны иметь изоляционное покрытие весьма усиленного типа.

Надземные газопроводы следует защищать от атмосферной корро­зии покрытием, состоящим из двух слоев грунтовки и двух слоев краски, лака или эмали, предназначенных для наружных работ при расчетной температуре наружного воздуха в районе строительства согласно ГОСТ 14202.

В соответствии с ГОСТ 9.602-89 катодная поляризация стальных подземных сооружений должна осуществляется таким образом, чтобы создаваемое на всей поверхности этих сооружений значение минимальных поляризованных защитных потенциалов было по отношению к медносульфатному электроду (по абсолютной величине) не менее 0,85 В. Значение максимального защитного потенциала для любых сред составляет 1,1 В.

Катодную защиту осуществляют с помощью наложения постоянного тока от внешнего источника. Защищаемая конструкция является катодом и соединяется с отрицательным полюсом источника тока, анодное заземление соединяют с положительным полюсом источника тока.

Исходные данные:

Защищаемый объект подземная сеть трубопроводов системы газоснабжения села и котельных.

Давление в трубопроводе: 0,6 МПа;

Удельное электрическое сопротивление грунтов по трассе газопроводов, определённое с интервалом 200 м при помощи измерительных приборов (М-416, Ф-416, МС-08) равно: 10 Ом´м.

Защитное покрытие весьма усиленного типа предусмотрено по
ГОСТ 8.602-89 из полимерных липких лент на основе поливинилхлорида приведены в таблице:

№п/п	Используемые материалы	Общая толщина слоя, мм
	Грунтовка битумно-полимерная типа ГТ-760 или полимерная типа БТП-831	0,4
	Три слоя ленты поливинилхлоридной, изоляционной типа ПВХ-БК возможно применение ПВХ-Л или ПВХ-СК	1,2
	Один слой защитной обёртки типа БЭКОМ или ПДБ	0,6

 

Схема катодной защиты

 

1-источник постоянного напряжения;

2-газопровод;

3-анодное заземление;

4-металлический проводник;

5-грунт;

6-медносульфатный электрод сравнения с датчиком поляризованного потенциала;

7-высокоомный вольтметр.

 

2.7.1 Расчёт двухступенчатой системы

 

Параметры электрохиимческой защиты подземных трубопроводов определяют расчётами. Методика расчёта позволяет установить параметры катодных станций, необходимые для обеспечения защитного потенциала на всех сооружениях, которые расположены в зоне действия установок ЭХЗ и имеют контролируемые и неконтролируемые металлические соединения, обеспечивающие электрическую приводимость. За основной расчётных параметр принимают среднюю плотность защитного тока, представляющую собой отношение тока катодной станции к суммарной поверхности трубопроводов, защищаемой данной установкой.

Площадь поверхности каждого из газопроводов, которые имеют между собой технологические соединения, обеспечивающие электрический контакт, либо соединяемые специальными перемычками определяют по формуле:

[м²], (2.1)

где - наружный диаметр газопровода, мм;

- длина данного участка газопровода, м.

На территории проектируемого объекта, требующего защиты, расположены газопроводы низкого и высокого давления. Диаметры и длины газопроводов приведены в таблице2.1.

Таблица 2.1.Диаметры и длины газопроводов.

d, мм	l, мм	d, мм	l, мм

 

 

Коррозийная активность грунта на территории защищаемого района равна 10 Ом´м.

Удельный вес поверхности газопровода в общей массе сооружений равен:

(2.2)

Плотность поверхности газопроводов, приходится на единицу поверхности территории (м²/га):

(2.3)

где - площадь газифицированной территории =99,6 га;

- площадь поверхности газопроводов, м².

, (2.4)

Средняя плотность тока, необходимого для защиты газопроводов мА/м² определяем по формуле:

(2.5)

Значение суммарного защитного тока, который необходим для обеспечения катодной поляризации подземных сооружений, расположенных в данном районе, А.

, (2.6)

.

Число катодных станций находим из условий оптимального размещения анодных заземлителей (наличие площадок, удобных для размещения анодов), наличия источников питания и т.д., а также с учётом того, что значение тока одной катодной станции по возможности не должно превышать 25 А.

Таким образом, число катодных установок может быть определено приближённо, как:

шт. (2.7)

По плану района находим места расположения катодных станций и анодных заземлений. Зону действия катодной станции определяем по формуле:

м, (2.8)

где , (2.9)

м,

 

Найденные радиусы действия катодной станции охватывают всю территорию района защиты.

Катодные установки размещены на плане сети (лист 1) с учётом оптимального размещения опорных заземлений, наличия источников питания и т.д.

Для устройства катодных установок с учётом 50% запаса на развитие сети принят преобразователь ПСК-М-1,2 с выходной мощностью 1,2 кВт, напряжение выпрямленного тока 48/24, сила выпрямленного тока25/50 А.

Масса преобразователя: 118 кг.

Габаритные размеры: 500´300´1000

Вертикальное размещение железокремнистых электродов.

 

Рисунок Схема анодного заземления.

 

1. коксовая мелочь;

2. изоляционные соединения встык;

3. железокремнистый электрод;

4. токовод с кабельным выводом;

5. контактное устройство;

6. кабель АВРГ 1´10

7. фитинг ФТ-20

8. буровая скважина.

 

 

Система анодного заземления принята групповая с вертикальным размещением железокремнистых электродов.

Электроды заземления длиной 6,1 м, составляются из четырех железокремнистых электродов типа «А», длиной 1525 мм, диаметром 50 мм, массой 12 кг, скорость анодного растворения электродов 0,1¸0,25 кг/А´год. Расстояние между электродами заземления принято равным двойной длине электрода – 12,2 м, количество электродов принято в результате технико-экономического расчёта на основании анодного заземления растеканию, удельного электрического сопротивления грунта и затрат на устройство, эксплуатацию и замену заземления.

 

 

2.7.2 Расчёт одноступенчатой системы

 

Расчёт производим аналогично предыдущему.

Площадь поверхности газопроводов среднего давления:

[м2], (2.10)

d, мм	l, мм

 

 

Удельный вес поверхности газопровода в общей массе сооружений:

; (2.11)

.

Плотность поверхности газопроводов, приходящихся на единицу поверхности территории (м²/га)

[м2/га]. (2.12)

Средняя плотность тока, необходимого для защиты газопроводов мА/м2 определяется:

Значение суммарного защитного тока:

; (2.13)

[А].

Число катодных установок:

шт. (2.14)

Зона действия катодной станции:

; (2.15)

(м).

 

Найденный радиус действия катодной станции охватывает всю территорию защиты