Станция катодной защиты газопровода принцип работы: Ошибка 404 — Stati Katodnaya Zashchita Ot Korrozii Truboprovodov %3Flang%3Dru
Содержание
Страница не найдена — Инженерная практика
Свежий выпуск: №
05/2022
Популярное в этом месяце
Энергоэффективные УЭЛН: КПД или комплексный подход?
ИВАНОВСКИЙ Владимир Николаевич, РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. ГубкинаСАБИРОВ Альберт Азарович, РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина
Применение ремонтного состава для нанесения на резьбу и внутреннюю фаску трубы после ремонта НКТ с полимерным покрытием: проблемы и перспективы
ИДРИСОВ Александр Юрьевич, ООО «РН-Ремонт НПО»
Эффективные решения Hilong в области антикоррозионной защиты объектов нефтегазовой отрасли
ПЕТРОВ Никита Сергеевич, ООО «ТД Хайлон-Рус» / Hilong Russia
Оценка необходимости актуализации и разработки нормативной базы в части применения защитных покрытий
ПОЛЯКОВА Елена Ивановна, ФГБУ Научно-исследовательский институт проблем хранения РосрезерваКУГАЙ Мария Александровна, ФГБУ Научно-исследовательский институт проблем хранения РосрезерваШЕВЧУК Тамара Петровна, ФГБУ Научно-исследовательский институт проблем хранения Росрезерва
Внутритрубная диагностика трубопроводов с внутренним покрытием и втулками защиты сварного шва
ГУБАЙДУЛЛИН Марат Наилевич, ООО «ИНТРОН ВТД»АЙДУГАНОВ Дмитрий Николаевич, ООО «Инженерно-производственный центр»
Ближайшие совещания
Отраслевая техническая Конференция
СЕРВИС-2022.
Эффективный нефтесервис Российских нефтегазодобывающих компаний. Развитие отечественного технологического потенциала. Новые отраслевые вызовы
4-6 октября 2022 г., г. Когалым
Ближайшие тренинги
Семинар-практикум
Защитные антикоррозионные покрытия 2022. Эффективные методы применения защитных покрытий в нефтедобыче
25-27 октября 2022 г.
, г. Самара
Тренинг-курс
Ловильный сервис на нефтяных и газовых скважинах
14-18 ноября 2022 г., г. Пермь
Устройство для импульсной катодной защиты
Изобретение относится к оборудованию для электрохимической защиты и может быть использовано в системах катодной защиты подземных металлических сооружений от коррозии. Устройство содержит электронный блок, анодный заземлитель и электрод сравнения.
Электронный блок содержит источник постоянного тока, импульсный усилитель, накопитель энергии, формирователь импульсов. Накопитель энергии соединен с импульсным усилителем. Последний соединен с формирователем импульсов, с анодным заземлителем и защищаемым сооружением. Электрод сравнения соединен с формирователем импульсов. В электронный блок введен преобразователь уровня постоянного напряжения, который подключен к накопителю энергии, источнику постоянного тока, формирователю импульсов. Источник постоянного тока соединен с формирователем импульсов. Устройство имеет датчик наводораживания. Формирователь импульсов подключен к датчику наводораживания и к защищаемому сооружению. Заявляемое устройство позволяет повысить точность поддержания поляризационного потенциала на всем протяжении защищаемого участка при снижении вероятности возникновения наводораживания металла, из которого изготовлено защищаемое сооружение. 3 ил., 1 пр.
Изобретение относится к оборудованию для электрохимической защиты и может быть использовано в системах катодной защиты подземных металлических сооружений от коррозии.
Известны различные модификации устройств для импульсной катодной защиты [патент US на изобретение №5324405 «Pulse cathodic protection system», патент DE на изобретение №2007347 «Verfahren zur automatischen Steuerung einer Kathodenschutzanlage», патенты RU на изобретение №1429591 «Установка катодной защиты», №2091503 «Устройство катодной защиты от атмосферной коррозии», №2394943 «Устройство катодной защиты газопроводов и подземных сооружений»].
Известна также «Система катодной защиты магистральных трубопроводов» [патент RU на изобретение №2202001], в состав которой входят несколько катодных станций, каждая из которых содержит блок измерения и обработки информации, датчик поляризационного потенциала, датчик скорости коррозии, датчик наводораживания, блок приема и передачи, электрод сравнения, блок логики, телеизмерения и телерегулирования, блок коммутации измерения параметров защиты, блок фазовой регулировки, блок импульсной модуляции и избирательный фильтр. Для стабилизации потенциала в зависимости от результатов измерения сигналов, поступающих от датчиков потенциала, скорости коррозии и наводораживания, изменяют параметры выходного импульсного сигнала.
Для приведенных выше устройств характерна недостаточно высокая точность поддержания поляризационного потенциала, обусловленная тем, что стабилизацию поляризационного потенциала осуществляют модуляцией временных параметров импульсного сигнала, подаваемого на сооружение, а также тем, что в ходе стабилизации потенциала используют косвенную оценку фактического значения потенциала сооружения в виде потенциала вспомогательного электрода.
Известна также «Ветроэлектростанция катодной защиты трубопроводов» [патент RU на изобретение №2117184], принцип работы которой заключается в формировании на трубопроводе относительно анодных заземлителей импульсного напряжения с релейным регулированием защитного потенциала, текущее значение которого контролируется электродом сравнения. При наличии выходного тока станции, протекающего в цепи «трубопровод-грунт-анодные заземлители», текущее значение потенциала «труба-грунт» сравнивают с пороговым значением, соответствующим максимальному критическому значению потенциала, при превышении которого выходной ток станции отключают, а при отсутствии выходного тока станции значение потенциала «труба-грунт» сравнивают с пороговым значением, соответствующим минимальному критическому значению потенциала, при снижении ниже которого выходной ток станции включают.
Таким образом, временные параметры выходного импульсного сигнала станции задаются характером и скоростью изменения защитного потенциала.
Для данной станции характерны большие пульсации потенциала в процессе их стабилизации (от -0.85 В до -1.5 В). Кроме этого, длительность импульса выходного тока станции и время его паузы могут существенно меняться в процессе работы, что предъявляет жесткие требования к источнику питания катодной станции. При изменении условий эксплуатации может возникнуть ситуация, при которой мощность станции стала недостаточной для увеличения потенциала до верхнего порогового значения. Катодная станция останется с постоянно включенным выходным током, при этом теряется преимущество импульсного режима работы станции. К тому же это может привести к выходу из строя источника питания катодной станции.
Наиболее близким аналогом заявляемого изобретения является «Устройство защиты от коррозии импульсным током» [патент RU на изобретение №2223346], содержащее электронный блок с источником постоянного тока, импульсным усилителем и схемой формирования импульсов, установленные в токопроводящей среде на заданном расстоянии от защищаемого сооружения заземляющее устройство, измерительные электроды потенциала защищаемого сооружения и потенциала поляризации.
Источник постоянного тока подсоединен через импульсный усилитель к защищаемому сооружению и к заземляющему устройству. Измерительные электроды соединены со схемой формирования импульсов электронного блока. Выход последнего подсоединен к управляющему входу импульсного усилителя. Между источником постоянного тока и импульсным усилителем установлены последовательно зарядное устройство и накопитель электроэнергии.
Недостатками наиболее близкого аналога являются: низкая точность поддержания потенциала и неравномерность поддержания потенциала на протяжении защищаемого участка трубопровода, отсутствие контроля за процессом образования водорода.
Задачей заявляемого изобретения является повышение точности поддержания поляризационного потенциала на всем протяжении защищаемого участка при снижении вероятности возникновения наводораживания металла, из которого изготовлено защищаемое сооружение.
Сущность заявляемого изобретения заключается в том, что в устройство для импульсной катодной защиты, содержащее электронный блок, анодный заземлитель и электрод сравнения, электронный блок которого содержит источник постоянного тока, импульсный усилитель, формирователь импульсов, накопитель энергии, соединенный с импульсным усилителем, при этом последний соединен с формирователем импульсов, с анодным заземлителем и защищаемым сооружением, электрод сравнения соединен с формирователем импульсов, в электронный блок введен преобразователь уровня постоянного напряжения, подключенный к накопителю энергии, формирователю импульсов, источнику постоянного тока, последний соединен с формирователем импульсов, подключенным к введенному в устройство датчику наводораживания и к защищаемому сооружению.
Технический результат заявляемого изобретения заключается в решении поставленной задачи.
Управление выходной мощностью в заявляемом устройстве, необходимое для поддержания потенциала, осуществляется изменением амплитудного параметра выходного импульсного сигнала в отличие от прототипа, где изменяются его временные параметры (скважность или частота). Предлагаемый подход позволяет исключить или существенно уменьшить неравномерность изменения потенциала по длине защищаемого участка трубопровода, который является «длинной линией» с распределенными параметрами, включающими как активные, так и реактивные компоненты, и обладающей своим для каждого защищаемого сооружения волновым сопротивлением. Так как заявляемое устройство работает по сути как импульсный генератор, обладающий своим выходным сопротивлением, степень согласования этого сопротивления с волновым сопротивлением участка защищаемого сооружения, а также временные параметры выходного импульсного сигнала устройства существенно влияют на происходящие на данном участке защищаемого сооружения процессы.
При изменении в процессе стабилизации потенциала и временных параметров импульсного сигнала, подаваемого на защитное сооружение, может возникнуть неуправляемая существенная неравномерность изменения потенциала на отдельных отрезках данного участка, обусловленная явлением резонанса. Для исключения этого явления перед запуском в эксплуатацию выбирают оптимальные для данного участка защищаемого сооружения временные параметры импульсного выходного сигнала устройства, а стабилизация потенциала осуществляется изменением амплитуды выходного импульса. Для осуществления последнего в устройство введен преобразователь уровня постоянного напряжения как функционально независимый существенный признак и сопутствующие ему связи с остальными узлами устройства как функционально зависимые существенные признаки.
Использование в качестве датчика поляризационного потенциала защищаемого сооружения, а не его эквивалента в виде вспомогательного электрода (см. позицию 9 на Фиг.2 в описании наиболее близкого аналога) позволяет повысить точность поддержания поляризационного потенциала.
Потенциал, формируемый на вспомогательном электроде, является косвенной оценкой реального значения потенциала защищаемого сооружения. В предлагаемом устройстве косвенная оценка поляризационного потенциала заменяется на реальное значение, снимаемое непосредственно с защищаемого сооружения. Для этого вводится связь между сооружением и формирователем импульсов.
В предлагаемом устройстве осуществляется контроль возникновения процесса наводораживания металла защищаемого сооружения, который приводит к разрушению изоляции трубопровода. Данное явление возникает при превышении защитного потенциала до определенного уровня. Данная ситуация наиболее характерна, когда, стремясь поднять уровень защитного потенциала в самой удаленной от устройства точке защищаемого сооружения до минимально необходимого значения, поднимают выходное напряжение устройства до такого уровня, при котором защитный потенциал в точке дренажа (вблизи устройства) превышает значение образования водорода. Для предупреждения данной ситуации в устройство введен датчик наводораживания и сопутствующие ему связи.
Контроль процесса наводораживания осуществляется во время приложения к защищаемому сооружению напряжения, т.е. в течение длительности импульса. После десяти повторных измерений для исключения влияния на измерение случайных помех усредненное значение сигнала с датчика наводораживания сравнивается с заданным пороговым значением и формируется аварийное сообщение, если порог превышен.
Заявляемое изобретение поясняется с помощью Фиг.1-3, на которых изображены: на Фиг.1 — схематичное изображение устройства для катодной защиты, на Фиг.2 — временные диаграммы работы устройства. На Фиг.3 приведены осциллограммы изменения поляризационного потенциала на реальном трубопроводе, полученные с помощью цифрового запоминающего осциллографа типа DC5042M фирмы RIGOL.
На Фиг.1-3 позициями 1-9 обозначены:
1 — электронный блок;
2 — анодный заземлитель;
3 — электрод сравнения;
4 — источник постоянного тока;
5 — импульсный усилитель;
6 — формирователь импульсов;
7 — накопитель энергии;
8 — датчик наводораживания;
9 — преобразователь уровня постоянного напряжения.
Устройство содержит электронный блок 1, анодный заземлитель 2, электрод сравнения 3, датчик наводораживания 8.
Электронный блок 1 содержит источник постоянного тока 4, импульсный усилитель 5, формирователь импульсов 6, накопитель энергии 7, преобразователь уровня постоянного напряжения 9.
При этом выходы импульсного усилителя 5 соединены с анодным заземлителем 2 и защищаемым сооружением, которое соединено также с третьим входом формирователя импульсов 6, первый и второй входы которого соединены соответственно с электродом сравнения 3 и датчиком наводораживания 8. Первый выход формирователя импульсов 6 соединен с управляющим входом импульсного усилителя 5, входы которого соединены с выводами накопителя энергии 7 и выходами преобразователя уровня постоянного напряжения 9, управляющий вход которого соединен со вторым выходом формирователя импульсов 6, питающие входы которого соединены с выходами источника постоянного тока 4 и входами преобразователя уровня постоянного напряжения 9.
Описание работы устройства поясняется временными диаграммами, приведенными на Фиг.2 и эпюрами напряжения, приведенными на Фиг.3. Устройство для импульсной катодной защиты работает следующим образом.
Перед началом работы в режиме настройки оператор с помощью панели управления и индикации (на фигуре не показана) задает значение поляризационного потенциала, которое должно автоматически поддерживаться в процессе работы устройства. Кроме того, в память формирователя импульсов 6 техническими средствами программирования записывают пороговое значение сигнала с датчика наводораживания 8, а также временные параметры выходного сигнала импульсного усилителя 5, в том числе длительность импульса, длительность паузы между импульсами, временную задержку после окончания импульса, по истечении которой осуществляется измерение поляризационного потенциала.
После перехода в режим работы формирователь импульсов 6 формирует на управляющем входе преобразователя уровня постоянного напряжения 9 сигнал, определяющий начальное значение его выходного постоянного напряжения.
При появлении напряжения на выводах накопителя энергии 7 (момент времени Т0 на Фиг.2, эпюра 1) в нем начинается процесс накопления электрической энергии, после завершения которого формирователь импульсов 6 формирует на управляющем входе импульсного усилителя 5 сигнал, определяющий временные параметры (длительность импульса и длительность паузы между импульсами) его выходного импульсного сигнала, формируемого на анодном заземлителе 2 относительно защищаемого сооружения.
В течение импульса (интервал времени Т1-Т2, Т3-Т4, Т5-Т6 и т.д. на Фиг.2, эпюра 2) осуществляется передача в нагрузку энергии, накопленной в накопителе энергии 7. В качестве нагрузки служит в данном случае эквивалентное сопротивление, состоящее из сопротивления кабеля от электронного блока 1 до анодного заземлителя 2, сопротивления растеканию тока анодного заземлителя 2, сопротивления грунта между анодным заземлителем 2 и защищаемым сооружением, сопротивления защищаемого сооружения, сопротивления кабеля от защищаемого сооружения до электронного блока 1.
В течение паузы между импульсами (интервал времени Т3-Т4, Т5-Т6 и т.д. на Фиг.2, эпюра 2) вновь осуществляется накопление энергии в накопителе энергии 7. Наряду с вышеизложенным в течение паузы между импульсами формирователь импульсов 6 измеряет разность потенциалов между электродом сравнении 3 и защищаемым сооружением, которая после окончания импульса (моменты Т2, Т4, Т6 и т.д. на Фиг.2, эпюра 2) начинает уменьшаться, стремясь к значению природного потенциала металла, из которого изготовлено защищаемое сооружение (см. Фиг.2, эпюра 3).
При этом начальный и последующий участки кривой изменения потенциала, интервалы Т2-Т7, Т4-Т8 и интервалы Т7-Т3, Т8-Т5 (Фиг.2, эпюра 3) имеют существенно различную крутизну спада, так как начальный участок (интервалы Т2-Т7, Т4-Т8 Фиг.2, эпюра 3) соответствует изменению омической составляющей потенциала, которая уменьшается с большой скоростью, а последующий участок (интервалы Т7-Т3, Т8-Т5 Фиг.2, эпюра 3) соответствует изменению поляризационной составляющей, которая уменьшается значительно медленней омической составляющей.
В связи с тем что устройство должно стабилизировать поляризационный потенциал, измерение его фактического значения должно осуществляться после исчезновения омической составляющей. С этой целью формирователь импульсов 6 осуществляет измерение потенциала после исчезновения омической составляющей потенциала (моменты времени Т9, Т10 и т.д. на Фиг.2, см. также эпюру 3 на Фиг.3 — участок перехода кривой потенциала с более крутого на более пологий).
Интервал времени, в течение которого омическая составляющая потенциала уменьшается до незначительной величины, зависит от многих факторов и может принимать значения от 10 мкс до 300 мкс. В связи с этим желательно при первоначальном запуске устройства в эксплуатацию на конкретном защищаемом сооружении, измерить данный интервал с помощью запоминающего осциллографа и записать его в память формирователя импульсов 6. Для защиты результата измерений от случайных воздействий в качестве измеренного значения поляризационного потенциала должен приниматься результат усреднения не менее десяти замеров, т.
е. каждое измерение поляризационного потенциала должно осуществляться на протяжении (минимум) десяти периодов выходного сигнала, после чего вычисляется его среднее значение. Измеренное таким образом значение поляризационного потенциала формирователь импульсов 6 сравнивает с установленным при настройке значением и изменяет с помощью преобразователя уровня постоянного напряжения 9 амплитуду выходного импульса устройства в фазе, необходимой для стабилизации поляризационного потенциала на заданном уровне. Например, если измеренное значение поляризационного потенциала меньше заданного, то амплитуда выходного импульса устройства увеличивается, если больше заданного, то уменьшается.
Кроме этого, на протяжении интервала времени, соответствующего длительности импульса (Т1-Т2, Т3-Т4, Т5-Т6 и т.д. на Фиг.2, эпюра 2), формирователь импульсов 6 измеряет значение сигнала, поступающего от датчика наводораживания 8, и сравнивает его с пороговым значением, установленным при настройке, при превышении которого формирователь импульсов 6 формирует сигнал аварии, который отражается средствами индикации и сигнализации и передается по каналу связи удаленному оператору (данные технические средства на фигуре не показаны).
Пример реализации
В качестве источника постоянного тока 4 может быть использован любой сетевой преобразователь напряжения переменного тока 230 В в напряжение постоянного тока 24 В с выходным током 16 А, работающий в диапазоне температур от (-45 до +45)°С. Источник постоянного тока 4 может быть также выполнен по стандартной схеме (Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника. Додэка XXI, с.254), в качестве трансформатора в которой может быть применен трансформатор ТПП319, в качестве диодного моста KBPC-25-06-W, в качестве конденсатора фильтра — три конденсатора, включенные параллельно К50-35 — 4700 мкФ×50 В. Накопитель энергии 7 может быть выполнен в виде набора конденсаторов К50-35 — 3300 мкФ×63 В, включенных параллельно, в количестве 50 шт. Импульсный усилитель 5 может быть реализован на транзисторе IRF4905. В качестве электрода сравнения 3 может быть использован медно-сульфатный электрод сравнения ЭНЕС-3М, а в качестве датчика наводораживания 8 — датчик ДН-1. В качестве анодного заземлителя 2 может быть использован оксидный железо-титановый заземлитель.
Формирователь импульсов 6 может быть реализован на PIC-контроллере типа PIC24FJ256GA106-I/PT.
Преобразователь уровня постоянного напряжения 9 должен обеспечивать как повышение, так и понижение входного напряжения. В связи с этим он выполнен в виде последовательно включенных понижающего и повышающего преобразователей. Понижающий преобразователь выполнен на микросхеме uA78S40, ключевом транзисторе IRF4905, возвратном диоде MBR20100CT. Повышающий преобразователь выполнен на микросхеме UC3844, ключевом транзисторе IRF3710, обратном диоде MBR20100CT. Общий накопительный элемент выполнен на дросселе с рабочим током 10 А и индуктивностью 0,6 млГн.
Не показанная на Фиг.1 панель управления, индикации и сигнализации может быть реализована в виде набора потенциометров (типа СП4-1) для задания аналоговых параметров, а также перекидных (типа SS-309) и кнопочных (типа SPA-106) переключателей для формирования дискретных управляющих сигналов на специализированной микросхеме управления индикаторами MAX6925EPL и пяти светодиодных матрицах типа BC56-12EWA.
Звуковой сигнал аварии может быть реализован с помощью пьезоизлучателя типа PCM13EPYH.
Не показанный на Фиг.1 интерфейс для связи с удаленным оператором может быть реализован на микросхеме ADM3485.
Период импульсного сигнала в ходе экспериментов изменялся от 100 млсек до 10 млсек, а длительность импульса соответственно — от 10 млсек до 1 млсек. Коэффициент заполнения изменялся от 0.05 до 0.2. Амплитуда напряжения менялась от 10 В до 48 В. При этом измеренные осциллографом зависимости изменения потенциала после отключения от него напряжения на различных реальных объектах — трубопроводах с различными параметрами показали, что крутой участок на графике изменения потенциала (Т2-Т7 на Фиг.2), соответствующий омической составляющей потенциала, может составлять от 10 мкс до 300 мкс. Значения стационарного потенциала составляли от -0,55 В до -0.6 В.
Заявляемое техническое решение изготовлено в виде опытного образца, успешно прошедшего апробацию в одной из организаций в г. Саратове.
Устройство для импульсной катодной защиты металлических сооружений от коррозии, содержащее электронный блок, анодный заземлитель и электрод сравнения, при этом электронный блок содержит источник постоянного тока, импульсный усилитель, формирователь импульсов, накопитель энергии, соединенный с импульсным усилителем, последний соединен с формирователем импульсов, с анодным заземлителем и защищаемым сооружением, а электрод сравнения соединен с формирователем импульсов, отличающееся тем, что в электронный блок введен преобразователь уровня постоянного напряжения, подключенный к накопителю энергии, формирователю импульсов, источнику постоянного тока, который соединен с формирователем импульсов, подключенным к введенному в устройство датчику наводораживания и к защищаемому сооружению.
Катодная защита газопровода — Правда ПФО
Станции катодной защиты (СКЗ) являются необходимым элементом системы электрохимической (или катодной) защиты (ЭХЗ) подземных трубопроводов от коррозии. При выборе СКЗ исходят чаще всего из наименьшей стоимости, удобства обслуживания и квалификации своего обслуживающего персонала. Качество приобретаемого оборудования оценить обычно трудно. Авторы предлагают рассмотреть указанные в паспортах технические параметры СКЗ, которые определяют, насколько качественно будет выполняться основная задача катодной защиты.
Авторы не преследовали цель выражаться строго научным языком в определении понятий. В процессе общения с персоналом служб ЭХЗ мы поняли, что необходимо этим людям помочь систематизировать термины и, что еще более важно, дать им представление, что же происходит и в электросети, и в самой СКЗ.
Задача ЭХЗ
Катодная защита осуществляется при протекании электрического тока от СКЗ по замкнутой электрической цепи, образованной тремя включенными последовательно сопротивлениями:
· сопротивление грунта между трубопроводом и анодом; I сопротивление растекания анода;
· сопротивление изоляции трубопровода.
Сопротивление грунта между трубой и анодом может меняться в широких пределах в зависимости от состава и внешних условий.
Анод является важной частью системы ЭХЗ, и служит тем расходным элементом, растворение которого обеспечивает саму возможность реализации ЭХЗ. Сопротивление его в процессе эксплуатации стабильно растет вследствие растворения, уменьшения эффективной площади рабочей поверхности и образования окислов.
Рассмотрим сам металлический трубопровод, который и является защищаемым элементом ЭХЗ. Металлическая труба снаружи покрыта изоляцией, в которой в процессе эксплуатации образуются трещины от воздействия механических вибраций, сезонных и суточных температурных перепадов и т.д. Через образовавшиеся трещины в гидро- и теплоизоляции трубопровода проникает влага и возникает контакт металла трубы с грунтом, так образуется гальваническая пара, способствующая выносу металла из трубы. Чем больше трещин и их размеры, тем больше металла выносится. Таким образом происходит гальваническая коррозия, в которой течет ток ионов металла, т.
е. электрический ток.
Раз течет ток, то возникла замечательная идея взять внешний источник тока и включить его на встречу этому самому току, из-за которого происходит вынос металла и коррозия. Но возникает вопрос: какой величины этот самый рукотворный ток давать? Вроде бы такой, чтобы плюс на минус давал ноль тока выноса металла. А как измерить этот самый ток? Анализ показал, что напряжение между металлической трубой и грунтом, т.е. по обе стороны изоляции, должно находиться в пределах от -0,5 до -3,5 В (это напряжение называется защитным потенциалом).
Задача СКЗ
Задачей СКЗ является не только обеспечивать в цепи ЭХЗ ток, но и поддерживать его таким, чтобы защитный потенциал не выходил за принятые рамки.
Так, если изоляция новая, и она не успела получить повреждений, то ее сопротивление электрическому току высокое и нужен небольшой ток для поддержания нужного потенциала. При старении изоляции ее сопротивление падает. Следовательно, требуемый компенсирующий ток от СКЗ возрастает.
Еще больше он возрастет, если в изоляции появились трещины. Станция должна уметь измерять защитный потенциал и менять свой выходной ток соответствующим образом. И ничего более, с точки зрения задачи ЭХЗ, не требуется.
Режимы работы СКЗ
Режимов работы ЭХЗ может быть четыре:
· без стабилизации выходных значений тока или напряжения;
· I стабилизации выходного напряжения;
· стабилизации выходного тока;
· I стабилизации защитного потенциала.
Скажем сразу, что в принятом диапазоне изменений всех влияющих факторов полностью обеспечивается выполнение задачи ЭХЗ только при использовании четвертого режима. Что и принято как стандарт для режима работы СКЗ.
Датчик потенциала выдает станции информацию об уровне потенциала. Станция изменяет свой ток в нужную сторону. Проблемы начинаются с момента, когда надо ставить это самый датчик потенциала. Ставить его нужно в определенном расчетном месте, нужно копать траншею для соединительного кабеля между станцией и датчиком.
Тот, кто прокладывал какие-либо коммуникации в городе, знает, какая это морока. Плюс к этому датчик требует периодического обслуживания.
В условиях, когда возникают проблемы с режимом работы с обратной связью по потенциалу, поступают следующим образом. При использовании третьего режима принимают, что состояние изоляции в краткосрочном плане меняется мало и ее сопротивление остается практически стабильным. Следовательно, достаточно обеспечить протекание стабильного тока через стабильное сопротивление изоляции, и получаем стабильный защитный потенциал. В среднесрочном и долговременном плане необходимые корректировки может производить специально обученный обходчик. Первый и второй режимы не предъявляют к СКЗ высоких требований. Эти станции получаются простыми по исполнению и как следствие дешевыми, как в изготовлении, так и в эксплуатации. Видимо это обстоятельство и обуславливает применение таких СКЗ в ЭХЗ объектов, находящихся в условиях невысокой коррозионной активности среды. В случае если внешние условия (состояние изоляции, температура, влажность, блуждающие токи) изменяются до пределов, когда на защищаемом объекте образуется недопустимый режим — эти станции не могут выполнять свою задачу.
Для корректировки их режима необходимо частое присутствие обслуживающего персонала, иначе задача ЭХЗ выполняется частично.
Характеристики СКЗ
В первую очередь, СКЗ необходимо выбирать исходя из требований, изложенных в нормативных документах. И, наверное, самым главным в этом случае будет ГОСТ Р 51164-98. В приложении «И» этого документа говорится, что КПД станции должен быть не ниже 70%. Уровень индустриальных помех, создаваемых СКЗ, должен быть не выше значений, указанных ГОСТ 16842, а уровень гармоник на выходе соответствовать ГОСТ 9.602.
В паспорте СКЗ обычно указываются: I номинальная выходная мощность;
КПД при номинальной выходной мощности.
Номинальная выходная мощность — мощность, которую может отдавать станция, при номинальной нагрузке. Обычно эта нагрузка составляет 1 Ом. КПД определяется как отношение номинальной выходной мощности к активной мощности, потребляемой станцией в номинальной режиме. И в этом режиме КПД самый высокий для любой станции.
Однако большинство СКЗ работают далеко не в номинальном режиме. Коэффициент загрузки по мощности колеблется от 0,3 до 1,0. В этом случае реальный КПД для большинства выпускаемых сегодня станций будет заметно падать при снижении выходной мощности. Особенно это заметно для трансформаторных СКЗ с применением тиристоров в качестве регулирующего элемента. Для бестрансформаторных (высокочастотных) СКЗ падение КПД при уменьшении выходной мощности существенно меньше.
Общий вид изменения КПД для СКЗ разного исполнения можно видеть на рисунке.
Из рис. видно, что если вы используете станцию, к примеру, с номинальным КПД равным 70%, то будьте готовы к тому, что еще 30% полученной из сети электроэнергии вы истратили бесполезно. И это в самом лучшем случае номинальной выходной мощности.
При выходной мощности на уровне 0,7 от номинальной вы должны быть готовы уже к тому, что ваши потери электроэнергии сравняются с полезно затраченной энергией. Где же теряется столько энергии:
· омические (тепловые) потери в обмотках трансформаторов, дросселей и в активных элементах схемы;
· затраты энергии для работы схемы управления станцией;
· потери энергии в виде радиоизлучения; потери энергии пульсаций выходного тока станции на нагрузке.
Эта энергия излучается в грунт от анода и не производит полезной работы. Поэтому так необходимо использовать станции с низким коэффициентом пульсаций, иначе бесполезно тратится недешевая энергия. Мало, того, что при больших уровнях пульсаций и радиоизлучения растут потери электроэнергии, но кроме этого эта бесполезно рассеянная энергия создает помехи для нормальной работы большого количества электронной аппаратуры, расположенной в окрестностях. В паспорте СКЗ указывается также необходимая полная мощность, попробуем разобраться с этим параметром. СКЗ забирает из электросети энергию и делает это в каждую единицу времени с такой интенсивностью, какой мы позволили ей это делать ручкой регулировки на панели управления станции. Естественно, что из сети можно брать энергию с мощностью, не превышающей мощность этой самой сети. И если напряжение в сети меняется синусоидально, то и наша возможность брать энергию из сети меняется синусоидально 50 раз в секунду. К примеру, в момент времени, когда напряжение сети переходит через ноль, из нее нельзя взять никакой мощности.
Однако же, когда синусоида напряжения достигает своего максимума, то в этот момент наша возможность забирать из сети энергию максимальна. В любой другой момент времени эта возможность меньше. Таким образом, получается, что в любой момент времени мощность сети отличается от ее мощности в соседний момент времени. Эти значения мощности называются мгновенной мощностью в данный момент времени и таким понятием трудно оперировать. Поэтому договорились о понятии так называемой действующей мощности, которая определяется из воображаемого процесса, в котором сеть с синусоидальным изменением напряжения заменяется на сеть с постоянным напряжением. Когда подсчитали величину этого постоянного напряжения для наших электросетей, то получилось 220 В — ее назвали действующим напряжением. А максимальное значение синусоиды напряжения назвали амплитудным напряжением, и равно оно 320 В. По аналогии с напряжением ввели понятие действующего значения тока. Произведение действующего значения напряжения на действующее значение тока называют полной потребляемой мощностью, и ее значение указывают в паспорте СКЗ.
А используется полная мощность в самой СКЗ не полностью, т.к. в ней имеются различные реактивные элементы, которые не тратят энергию, а используют ее как бы для создания условий, чтобы остальная энергия прошла в нагрузку, а затем возвращают эту настроечную энергию обратно в сеть. Эту возвращаемую обратно энергию назвали реактивной энергией. Энергию, которая передается в нагрузку, — активной энергией. Параметр, который указывает отношение между активной энергией, которая должна быть передана в нагрузку, и полной энергией, подводимой к СКЗ, называется коэффициентом мощности и указывается в паспорте станции. И если мы согласуем свои возможности с возможностями питающей сети, т.е. синхронно с синусоидальным изменением напряжения сети отбираем из нее мощность, то такой случай называется идеальным и коэффициент мощности СКЗ, работающей с сетью таким способом, будет равен единице.
Активную энергию станция должна как можно эффективнее передать для создания защитного потенциала. Эффективность, с которой СКЗ это делает, и оценивается коэффициентом полезного действия.
Сколько она тратит энергии, зависит от способа передачи энергии и от режима работы. Не вдаваясь в это обширное поле для обсуждения, скажем только, что трансформаторные и трансформаторнотиристорные СКЗ достигли своего предела совершенствования. У них нет ресурсов для улучшения качества своей работы. Будущее за высокочастотными СКЗ, которые с каждым годом становятся надежней и проще в обслуживании. По экономичности и качеству своей работы они уже превосходят своих предшественников и имеют большой резерв для совершенствования.
Потребительские свойства
К потребительским свойствам такого устройства как СКЗ можно отнести следующее:
1. Размеры, вес и прочность. Наверно, не нужно говорить, что чем меньше и легче станция, тем меньше затрат на ее транспортировку и установку как при монтаже, так и при ремонте.
2. Ремонтопригодность. Очень важна возможность быстрой замены станции или узла на месте. С последующим ремонтом в лаборатории, т.е. модульный принцип построения СКЗ.
3. Удобство в обслуживании. Удобство в обслуживании, кроме удобства транспортировки и ремонта, определяется, по нашему мнению, следующим:
наличие всех необходимых индикаторов и измерительных приборов, наличие возможности дистанционного управления и слежения за режимом работы СКЗ.
Выводы
Исходя из вышесказанного можно сделать несколько выводов-рекомендаций:
1. Трансформаторные и тиристорно-трансформаторные станции безнадежно устарели по всем параметрам и не отвечают современным требованиям, особенно в области энергосбережения.
2. Современная станция должна иметь:
· высокий КПД во всем диапазоне нагрузок;
· коэффициент мощности (cos I) не ниже 0,75 во всем диапазоне нагрузок;
· коэффициент пульсаций выходного напряжения не более 2%;
· диапазон регулирования по току и напряжению от 0 до 100%;
· легкий, прочный и малогабаритный корпус;
· модульный принцип построения, т.
е. иметь высокую ремонтопригодность;
· I энергоэкономичность.
Остальные требования к станциям катодной защиты газопровода, такие как защита от перегрузок и коротких замыканий; автоматическое поддержание заданного тока нагрузки — и прочие требования, являются общепринятыми и обязательными для всех СКЗ.
В заключении предлагаем потребителям таблицу сравнения параметров основных выпускаемых и применяемых сейчас станций катодной защиты. Для удобства в таблице представлены станции одинаковой мощности, хотя многие производители могут предложить целую гамму выпускаемых станций.
курсов PDH онлайн. PDH для профессиональных инженеров. ПДХ Инжиниринг.
«Мне нравится широта ваших курсов HVAC; не только экологические курсы или курсы по энергосбережению
.»
Рассел Бейли, ЧП
Нью-Йорк
«Это укрепило мои текущие знания и научило меня нескольким новым вещам, кроме того
познакомив меня с новыми источниками
информации».
Стивен Дедак, ЧП
Нью-Джерси
«Материал был очень информативным и организованным. Я многому научился, и они
очень быстро отвечали на вопросы.
Это было на высшем уровне. Буду использовать
снова. Спасибо».
Блэр Хейуорд, P.E.0003 «Веб-сайт прост в использовании. Хорошо организован. Я действительно буду пользоваться вашими услугами снова.
Я передам название вашей компании
другим сотрудникам.»
Рой Пфлейдерер, ЧП
Нью-Йорк
«Справочный материал был превосходным, и курс был очень информативным, особенно потому, что я думал, что уже знаком
с деталями Канзас
Авария в City Hyatt.»
Майкл Морган, ЧП
Техас
«Мне очень нравится ваша бизнес-модель. Мне нравится, что я могу просмотреть текст перед покупкой.
Я обнаружил, что класс
Информативный и полезный
в моей работе. «
Уильям Сенкевич, P.E.
Флорида
познавательный. Вы
— лучшие, которые я нашел. «
Рассел Смит, P.E.
Pennsylvania
Я считаю, что подход упрощает для рабочего инженера.
материала». На самом деле
человек изучает больше
от неудач. «
Джон Скондры, P.E.
Пенсильвания
«. Курс был хорошо поставлен вместе, и используется.
Путь обучения. «
Jack Lundberg, P.E.
Висконсин
» Я очень увлекаюсь тем, как вы представляете курсы; т. е. позволяя
Студент. Для рассмотрения курса
Материал перед оплатой и
Получение викторины.
«
Arvin Swanger, P.E.
Virgina
«. курсы. Я, конечно, многому научился и
получил огромное удовольствие».0002 «Я очень доволен предлагаемыми курсами, качеством содержания материалов и простотой поиска
онлайн-курсов
.»
Уильям Валериоти, ЧП
Техас
«Этот материал во многом оправдал мои ожидания. Курс был прост для изучения. Фотографии в основном давали хорошее представление о
обсуждаемых темах.»
Майкл Райан, ЧП
Пенсильвания
«Именно то, что я искал. Нужен 1 балл по этике, и я нашел его здесь.»
Джеральд Нотт, П.Е.
Нью-Джерси
«Это был мой первый онлайн-опыт получения необходимых кредитов PDH. Это было
информативно, выгодно и экономично.
Я настоятельно рекомендую это
всем инженерам. «
Джеймс Шурелл, P.E.
Ohio
Я ценю вопросы« Реальный мир »и соответствует моей практике. , и
не основаны на каком-то неясном разделе
законов, которые не применяются
к «нормальной практике».0005
Марк Каноник, ЧП
Нью-Йорк
«Большой опыт! Я многому научился, чтобы вернуться к своему медицинскому устройству
организации».
Иван Харлан, ЧП
Теннесси
«Материал курса имеет хорошее содержание, не слишком математический, с хорошим акцентом на практическое применение технологий».
Юджин Бойл, ЧП
California
«Это был очень приятный опыт. Тема была интересной и хорошо представленной,
, а онлайн -формат был очень
и простые в
.
Благодарность.»
Патрисия Адамс, ЧП
Канзас
«Отличный способ добиться соответствия непрерывному обучению физкультуры в рамках временных ограничений лицензиата».
Джозеф Фриссора, ЧП
Нью-Джерси
«Должен признаться, я действительно многому научился. Это помогает иметь
обзор текстового материала. предоставлены
фактические случаи».
Жаклин Брукс, ЧП
Флорида
«Общие ошибки ADA в проектировании объектов очень полезны. Проверка
потребовало исследования в
Документ Но Ответы были
Проще говоря.»
Гарольд Катлер, ЧП
Массачусетс
«Это было эффективное использование моего времени. Спасибо за разнообразие выбора
в инженерии дорожного движения, который мне нужен
, чтобы выполнить требования
Сертификация PTOE.
«
Джозеф Гилрой, стр. способ заработать CEU для моих требований PG в штате Делавэр. До сих пор все курсы, которые я посещал, были отличными.
Надеюсь увидеть больше 40%
Курсы с дисконтированием ».
Кристина Николас, P.E.
New York
» только что завершены. дополнительные
курсы. Процесс прост, и
намного эффективнее, чем
необходимость путешествовать.0004
Айдахо
«Услуги, предоставляемые CEDengineering, очень полезны для инженеров-профессионалов
для получения единиц PDH
в любое время. Очень удобно.»
Пол Абелла, ЧП
Аризона
«Пока все было отлично! Поскольку я постоянно работаю матерью двоих детей, у меня не так много
времени, чтобы исследовать, куда
получить мои кредиты от.
»
Кристен Фаррелл, ЧП
Висконсин
2 90 «Это было очень познавательно. Легко для понимания с иллюстрациями
и графиками; определенно облегчает
усвоение всех
теорий.»
Виктор Окампо, P.Eng.
Альберта, Канада
«Хороший обзор принципов полупроводников. Мне понравилось проходить курс по телефону
My Sope Pace во время моего Morning
Subway Commute 9000
до работы. .»
Клиффорд Гринблатт, ЧП
Мэриленд
«Просто найти интересные курсы, скачать документы и получить
викторина. Я буду Emong Рекомендовать
You To Every PE, нуждающийся в
CE. тем во многих областях техники».
0004
«У меня перепроизводили вещи, которые я забыл. Я также рад получить финансово
на Ваше промо-электронное письмо , которая
на 40%.»
Conrado Casem, P.E.
Теннесси
«Отличный курс по разумной цене. Буду пользоваться вашими услугами в будущем.»
Чарльз Флейшер, П.Е.
Нью-Йорк
«Это был хороший тест, и я фактически проверил, что я прочитал кодексы профессиональной этики
и правила Нью-Мексико
».
Брун Гильберт, Ч.П.
Калифорния
«Мне очень понравились занятия. Они стоили времени и усилий.»
Дэвид Рейнольдс, ЧП
Канзас
«Очень доволен качеством тестовых документов.
Будет использовать CEDengineerng
, когда потребуется дополнительная сертификация
.»
Томас Каппеллин, ЧП
Иллинойс
«У меня истек срок действия курса, но вы все равно выполнили обязательство и поставили
Me, за что я заплатил — много
! » для инженера».0004
Хорошо расположено. «
Глен Шварц, P.E.
Нью -Джерси
Вопросы были подходящими для уроков, а материал урока —
.
для дизайна дерева.»
Брайан Адамс, ЧП
Миннесота
0004
Роберт Велнер, ЧП
New York
«У меня был большой опыт работы с прибрежным строительством — проектирование
Building и
High Рекомендую его».
Денис Солано, ЧП
Флорида
«Очень понятный, хорошо организованный веб-сайт. Материалы курса этики штата Нью-Джерси были очень
хорошо подготовлено. Мне нравится возможность загрузить учебный материал до
Обзор везде, где бы ни был и
всякий раз, когда ».
Тим Чиддикс, P.E.
Colorado
» Отлично! Сохраняйте широкий выбор тем на выбор».
Уильям Бараттино, ЧП
Вирджиния
«Процесс прямой, никакой чепухи. Хороший опыт.»
Тайрон Бааш, ЧП
Иллинойс
«Вопросы на экзамене были наводящими и демонстрировали понимание
материала. Тщательный
и всеобъемлющий. «
Майкл Тобин, P.
E.
Аризона
» Это мой второй курс, и мне понравилось то, что мне предложил курс, что
помогу моя линия
работы. Я обязательно воспользуюсь этим сайтом снова.»
Анджела Уотсон, ЧП
Монтана
«Простота в исполнении. Никакой путаницы при подходе к сдаче теста или записи сертификата.»
Кеннет Пейдж, ЧП
Мэриленд
«Это был отличный источник информации о нагревании воды с помощью солнечной энергии.
Луан Мане, ЧП
Conneticut
«Мне нравится подход, позволяющий зарегистрироваться и иметь возможность читать материалы в автономном режиме, а затем
вернуться, чтобы пройти тест.»
Алекс Млсна, ЧП
Индиана
«Я оценил количество информации, предоставленной для класса.
Я знаю
Это вся информация, которую я могу
В реальных жизненные ситуации. «
Натали Дриндер, P.E.
South Dakota
курс.»0004
«веб -сайт прост в использовании, вы можете загрузить материал для изучения, затем вернуться
и пройти тест. .»
Майкл Гладд, ЧП
Грузия
«Спасибо за хорошие курсы на протяжении многих лет.»
Деннис Фундзак, ЧП
Огайо
«Очень легко зарегистрироваться, получить доступ к курсу, пройти тест и распечатать сертификат PDH
. Спасибо, что сделали этот процесс простым.»
Фред Шайбе, ЧП
Висконсин
«Положительный опыт. Быстро нашел курс, который соответствует моим потребностям, и закончил
PDH за один час за
Один час.
«
Стив Торкильдсон, P.E.
Южная Каролина
» Мне нравилось загрузить документы для рассмотрения контента
и приготовимости.
наличие для оплаты
материалов.»
Richard Wymelenberg, P.E.0005
«Это хорошее пособие по ЭЭ для инженеров, не являющихся электриками.»
Дуглас Стаффорд, ЧП
Техас
«Всегда есть место для улучшения, но я не могу придумать ничего в вашем
процессе, который нуждается в
улучшении.»
Томас Сталкап, ЧП
Арканзас
«Мне очень нравится удобство прохождения онлайн-викторины и немедленного получения сертификата
.»
Марлен Делани, ЧП
Иллинойс
«Обучающие модули CEDengineering — это очень удобный способ доступа к информации по
многим различным техническим областям
3 за пределами
40003 Специализация своего самого Без
.
без большой и сложной сети трубопроводов подобен человеческому телу без артерий.Трубопроводы, которые транспортируют и распределяют нефть, газ, химикаты, воду, пар, нефтепродукты и другие вещества, имеют решающее значение для экономики.И здоровье населения эти критически важные активы находятся под серьезной угрозой из-за электрохимического износа или коррозии.
Реклама
Коррозия трубопроводов – это ухудшение материала трубы и связанной с ней системы из-за его взаимодействия с рабочей средой. Это касается трубопроводов и арматуры, изготовленных как из металлов, так и из неметаллов. Коррозия трубопроводов и связанные с ней катастрофические аварии, которые она может вызвать, обходятся экономике в миллиарды долларов. (Пример того, когда что-то идет не так, см. в нашей ИНФОГРАФИКЕ: Катастрофа во Фликсборо.) Общие годовые затраты на коррозию в 2016 году, включая прямые и косвенные затраты, в США оценивались в более чем 1,1 трлн долларов США.
Другими словами, коррозия — большая проблема.
Он преимущественно поражает трубопроводы из металлов, таких как медь, алюминий, чугун, трубы из углеродистой стали, нержавеющей стали и легированной стали, используемые для подземных, подземных, подводных или других трубопроводов. Это делает проектирование и выбор наилучших доступных систем и материалов для трубопроводов и систем их защиты от коррозии чрезвычайно важной задачей для нефтегазовой отрасли. Федеральные правила также требуют, чтобы все трубопроводы повышенного риска, транспортирующие нефть, газ или другие опасные вещества, имели надежные и эффективные материалы и покрытия для труб, а также катодную защиту. Здесь мы рассмотрим основные виды коррозии, поражающие трубопроводы, и некоторые методы, используемые для защиты этой инфраструктуры. (Для получения дополнительной информации по этой теме см. 21 тип коррозии и разрушения труб.)
Реклама
Процесс коррозии
Коррозия большинства трубопроводов происходит из-за электрохимической реакции в присутствии электролита.
Электрохимическая природа процесса также облегчает обнаружение и смягчение этого ухудшения, что достигается путем контроля напряжений и токов, связанных со скоростью коррозии.
Скорость коррозии трубопроводной системы обычно связана как с внешними, так и с внутренними факторами. К внешним факторам относятся рабочая среда труб, химический состав почвы и влажность для подземных труб или химический состав воды в случае погруженных труб. (Подробнее ознакомьтесь со статьей «Эксперты отрасли обсуждают борьбу с коррозией подводных трубопроводов».)
Внутренние факторы, способствующие коррозии, могут включать:
- Содержание кислорода или реакционную способность жидкостей и газов, перевозимых
- Использование разнородных металлов в системе трубопроводов
- Температура, расход и давление жидкостей и газов
Реклама
| Бесплатная загрузка: Как обнаружить коррозию труб в подземных силовых сетях, а также обязательное оборудование для обнаружения коррозии |
Типы коррозии трубопроводов
Существует несколько различных типов коррозии.
Здесь мы рассмотрим, как они происходят.
Равномерная коррозия трубы
Как видно из названия, равномерная коррозия трубы вызывает равномерную потерю материала вдоль поверхности трубы, что приводит к постоянному утончению или потере стенок ее твердой структуры. Скорость реакции измеряется глубиной проникновения поверхности в миллиметрах в год. Путем выбора подходящего материала трубопровода и сочетания методов защиты от коррозии, таких как катодная защита, а также покрытия поверхности, можно предотвратить этот вид износа.
Точечная коррозия
Точечная коррозия представляет собой серьезное локальное повреждение ограниченной площади поверхности, приводящее к образованию полостей или ямок на поверхности трубы. В некоторых случаях эти ямки могут проколоть трубу. К причинам точечной коррозии относятся:
- Дефекты материала труб или дефекты поверхности
- Механические повреждения защитной пассивной пленки
- Проникновение агрессивных химических веществ, таких как хлориды
Этот тип коррозии часто встречается в пассивных металлических сплавах и металлах, таких как алюминий или даже нержавеющая сталь.
Ямы обычно различаются по форме и глубине. Одной из причин может быть неправильный выбор материала для трубопровода.
Эту коррозию можно предотвратить следующим образом:
- Выбор материала трубы для конкретных условий эксплуатации, таких как температура и химическая концентрация реагента (устойчивый к точечной коррозии)
- Разработка катодной или анодной защиты
Селективное выщелачивание
Селективное выщелачивание или графитовая коррозия происходит, когда благородный металл и более активный элемент образуют сплав. Это может привести к потере реактивного элемента с поверхности трубопровода, что приведет к потере прочности и преждевременному выходу из строя. Типичным примером этого является удаление никеля, кобальта или цинка из медных сплавов. (Сопутствующее чтение: Если медь является благородным металлом, то почему мои трубы подвергаются коррозии?) Это может привести к изменению цвета или плотности затронутого материала.
Добавление алюминия или жестяной банки в некоторых случаях обеспечивает защиту от выщелачивания.
Гальваническая коррозия
Гальваническая коррозия возникает при электрическом соединении разнородных сплавов или металлов с разным коррозионным потенциалом. При этом портиться будет только металл, работающий анодом по отношению к другому. Эту реакцию можно предотвратить, используя комбинацию металлов, близких по гальваническому ряду, и помещая между ними изоляцию. Также поможет покрытие катодной поверхности.
Щелевая коррозия
Щелевая коррозия вызывается ускоренной реакцией на стыках и других щелях трубопровода из-за разной доступности кислорода. Поверхности, лишенные кислорода, становятся анодом в электрохимической реакции. Замена заклепочных соединений сварными соединениями может помочь решить эти проблемы.
Межкристаллитный износ
Межкристаллитный износ относится к выборочному износу на границах зерен поверхности (из-за высокой температуры), когда граница зерен достигает высокой активности, которая подвержена коррозии.
Термическая обработка и нагревание при сварке могут вызвать это превращение, ведущее к коррозии. Эту проблему можно предотвратить, выбирая материалы из нержавеющей стали со сверхнизким содержанием углерода. (Быстрое чтение: Почему нержавеющая сталь устойчива к коррозии?)
Кавитация и эрозионная коррозия
Кавитационное повреждение возникает в трубопроводе, когда рабочее давление жидкости падает ниже давления пара, что приводит к образованию паровых карманов и пузырьков пара, которые схлопываются на внутренней поверхности трубопровода. Это также может привести к эрозионной коррозии. Части трубопроводов, такие как всасывающие патрубки насосов, нагнетательные патрубки, колена, тройники или расширители или фитинги на теплообменниках — даже седла клапанов — могут быть чрезвычайно подвержены такому повреждению при определенных условиях эксплуатации.
Рис.
1. Демонстрация кавитации в водяном насосе.
Предотвратить кавитацию можно на стадии проектирования за счет снижения градиентов давления жидкости и избыточных перепадов давления в диапазоне давления паров жидкости, а также обеспечения нулевого подсоса воздуха. Покрытия также могут снизить скорость потери материала.
Эрозионная коррозия возникает из-за относительного движения жидкости и внутренней поверхности трубы. Турбулентность жидкости может привести к быстрому увеличению скорости эрозии. Плохо обработанные внутренние поверхности труб или ямки, которые могут образоваться, могут нарушить плавный поток жидкости, что приведет к локальной турбулентности жидкости. Это может привести к высокой скорости эрозии. Сочетание кавитации, эрозии и коррозии — при высокой температуре или высоком давлении — может привести к очень сильной точечной коррозии. (Подробнее см. разделы «Борьба с кавитационной коррозией» и «Эрозионная коррозия».)
Добавление хрома или молибдена к стали может улучшить защиту от коррозии в этом случае.
Коррозия блуждающими токами
Коррозия блуждающими токами вызывается протеканием блуждающих токов по трубопроводам. Это может привести к точечной коррозии и точечным отверстиям на металлических поверхностях именно в тех местах, где блуждающие токи покидают поверхность.
Источники паразитного электричества включают:
- Высоковольтные воздушные или подземные линии поблизости
- Электрические железные дороги
- Электросварочные машины
- Заземленный источник постоянного тока
- Катодная защита
Ущерб можно уменьшить, контролируя утечки электричества, отводя блуждающие токи на заземляющую станцию или используя дополнительную систему защиты.
Коррозионное растрескивание под напряжением (SCC)
Коррозионное повреждение под напряжением — это рост ранее существовавших трещин в коррозионных условиях. Это может привести к внезапному разрушению труб из пластичного металла при растяжении, особенно при более высоких температурах.
В случае сплавов трещины быстро растут, но разрушение происходит только в том случае, если величина напряжения превышает определенный пороговый уровень. Таким образом, профилактические меры для коррозионного растрескивания под напряжением включают ограничение нагрузок, чтобы гарантировать, что они ниже пороговых уровней напряжения.
Покрытия для трубопроводов
Различные типы покрытий, предназначенных для снижения коррозии, включают заводские системы, а также ленты, применяемые на строительной площадке. Вот некоторые из основных типов покрытий трубопроводов, а также их преимущества и недостатки.
Эмалевые покрытия из каменноугольной смолы
- Плюсы: хорошая адгезия к стали
- Минусы: их использование связано с серьезными проблемами со здоровьем
1473
- Плюсы: хорошая адгезия к стали
- Минусы: под нагрузкой могут образоваться пузыри
Полиолефин (экструдированный крестообразный) с бутиловым клеем : Имеет низкую прочность сцепления со стальными трубами Полиолефин (двусторонний экструдированный) с бутиловым клеем Многослойная экструдированная система из полиолефина или многослойная Эпоксидные системы 9 Напыляемые металлические покрытия Нанесение напыляемых тепловых покрытий, таких как цинк и алюминий, выгодно в погружных трубопроводных системах. Для высокотемпературных труб используются огнеупорные футеровки, футеровки из полиуретана, металлические покрытия и футеровки из бетонного раствора. Катодная защита (CP) представляет собой электрический метод снижения скорости коррозии металлической поверхности трубы путем превращения ее в катод электрохимической ячейки. Это достигается перемещением потенциала металла трубы в отрицательное направление путем подачи необходимого напряжения через внешний источник питания (в случае подаваемого тока КП) или обеспечением расходуемого анода в системе (в гальваническом КП). ). В случае системы защиты от подаваемого тока калиброванный ток накладывается на конструкцию трубопровода с помощью специального источника питания, состоящего из выпрямительного трансформатора, подключенного к местному источнику питания. Он подключен к аноду, закопанному в землю. В случае системы с гальваническим СР (протекторным анодом) для обеспечения требуемого защитного тока используется гальваническая иерархия между расходуемым металлом анода, таким как цинк, и металлом трубы. Проходные аноды изготавливаются из различных сплавов алюминия, цинка или магния. Для очень больших трубопроводов расходуемые аноды не могут обеспечить достаточный защитный ток для обеспечения полной защиты трубы. В таких условиях выбирается система катодной защиты подаваемого тока. Изучение характера коррозионного повреждения конкретного трубопровода помогает в определении основной причины коррозии и подходящего решения. Коррозию можно свести к минимуму, выбрав подходящие системы и материалы на этапе проектирования. Системы катодной защиты облегчают непрерывный мониторинг трубопроводов. При планировании новых трубопроводов следует использовать передовые методы мониторинга и защиты. Реклама Поделиться этой статьей Зачем проверять систему катодной защиты? Проверка исправности систем катодной защиты осуществляется вместе с описанием работ по их установке. Как и все, что работает в любое время суток, различные компоненты начинают выходить из строя. Ваша задача — обеспечить работоспособность всех элементов ваших систем катодной защиты в течение всего жизненного цикла подземной конструкции, над предотвращением коррозии которой вы работаете. Подземные трубопроводные системы и резервуары с пропаном могут подвергнуться сильной коррозии без надлежащего обслуживания. Без планового тестирования и технического обслуживания ваши подземные системы потенциально могут стать нестабильными. Помните, что ваши подземные системы постоянно испускают электрический заряд. В некоторых случаях ваши системы могут иметь внешний источник питания. Как часто нужно проверять систему катодной защиты? Вы должны проводить профилактические испытания и обслуживание каждые г. от двух до четырех лет. Обеспечение оптимального состояния анодов абсолютно необходимо для обеспечения долговечности вашей подземной системы катодной защиты. Аноды в вашей системе работают сверхурочно, чтобы защитить основную структуру вашей системы CP. Каждый час каждого дня эти аноды принимают на себя основную тяжесть коррозии, отводя окисление от подземных трубопроводных систем. В результате эти жертвенные аноды нуждаются в замене, так как они находятся в постоянном состоянии распада. И это именно то, что нам нужно. Однако несоблюдение целостности анодов в вашей подземной системе CP вызовет осложнения и может привести к необратимому повреждению внутренней конструкции, нуждающейся в защите. Осторожно! Не забудьте проверить: Прежде чем приступить к работе, помните, что вы можете непреднамеренно попасть в неблагоприятную среду. Действуйте осторожно, помня следующее: ● Дикие животные могли проникнуть в вашу систему. Будьте осторожны, чтобы не потревожить их. Будьте всегда осторожны со змеями, незнакомыми жуками, агрессивными осами и потенциально ядовитыми пауками. ● Помните, что земля, окружающая катодную защитную конструкцию, может подвергнуться эрозии, подвергнуться неожиданному затоплению или подвергнуться воздействию окружающих условий окружающей среды. Действовать с осторожностью. ● Будьте осторожны с тестовыми станциями и выпрямителями и не забывайте об открытых распределительных коробках. ● Избегайте проведения технического обслуживания во время дождя. ● Перед началом тестирования сначала проверьте наличие коротких замыканий и при необходимости устраните их. ● Не забудьте выключить питание, прежде чем что-либо делать! ● Во время работы не замыкайте тело! Работайте одной рукой, где это возможно. Испытательное оборудование и технические характеристики катодной защиты Переносной вольтметр Цифровой мультиметр с высоким импедансом Переносной электрод сравнения на основе сульфата меди Измеритель удельного сопротивления почвы 4 Общие методики тестирования катодной защиты 2) Проверка целостности трубопровода 3) Проверка выхода анодного напряжения Используя полуэлемент из сульфата меди, измерьте потенциальное анодное напряжение. Нормальные измерения колеблются между 1,4-1,6 вольт. Диапазоны от 0 до 0,3 указывают на обрыв провода или соединение между исходной тестовой коробкой и анодом.
Эти покрытия обеспечивают защиту от коррозии в различных условиях окружающей среды по низкой цене. Катодная защита (CP)
Защита трубопроводов от коррозии
Связанные термины
4 Методы испытаний катодной защиты: предотвращение ржавчины благодаря бдительности
В нашем последнем учебнике по катодной защите мы рассмотрели основные принципы систем катодной защиты, предложили обсуждение сильных и слабых сторон систем с жертвенным и подаваемым током, а также рассмотрели блуждающие токи. Сегодня мы здесь, чтобы дать вам общий обзор тестирования ваших систем катодной защиты, чтобы поддерживать их в отличном рабочем состоянии.
Вот так. Это тоже потребует обслуживания. У вас много работы, но мы здесь, чтобы помочь! Если в какой-то момент вы захотите поговорить напрямую с инженером по катодной защите, чтобы ответить на конкретные вопросы, уникальные для вашего текущего проекта, не стесняйтесь обращаться к нам.
Вам нужно будет собрать несколько материалов, прежде чем вы будете готовы проводить эксплуатационные испытания катодной защиты. Ниже приведен список общего оборудования, используемого во время тестирования.
Убедитесь, что ваш вольтметр хорошего качества и на его поверхности нет точек коррозии. Старайтесь избегать низкокачественных вольтметров, так как они имеют тенденцию давать неточные показания. Более дорогие модели предпочтительнее именно потому, что они способны обнаруживать анодные уровни низкого напряжения. Не забывайте ежегодно калибровать вольтметр.
Рекомендовано Министерством внутренних дел США: Fluke Model 27
Минимальное входное сопротивление: 10 МОм Цифровой мультиметр сопротивления
Рекомендуемая модель: MCM LC-4, M.
C. Miller Co.
Входное сопротивление 0–200 Ом (разрешение 0,1 Ом)
Выбираемое входное сопротивление 0–200 Ом (разрешение 0,1 Ом)
Выбираемое напряжение постоянного тока 0–200 В (разрешение 0,01 мВ)
Также называется полуэлементом или эталонным элементом — поместите его в почву вертикально при проведении эксплуатационных испытаний. Убедитесь, что тестовый раствор внутри электрода прозрачен и не содержит мути. Меняйте раствор каждые два-три месяца. Держите кончик электрода влажным для получения точных показаний. Внимательно следуйте всем инструкциям по техническому обслуживанию, иначе вы рискуете целостностью вашего тестирования.
Для использования вокруг анода.
1) Потенциал напряжения между трубой и почвой
Подсоедините полуэлемент из сульфата меди к вольтметру и установите контакт с землей, одновременно подключая измеритель к подземному металлу.
. После этого измерьте потенциал напряжения трубы относительно почвы. Ваши показания должны быть 0,85 или выше. Измерения ниже 0,80 указывают на коррозию.
Проверка целостности трубопровода с помощью омметра и небольшой внутренней батареи, которая используется для подачи тока небольшого напряжения. Убедитесь, что ваш измеритель напряжения установлен на OHMS. Подсоедините оба конца измерителя к отдельным анодам. Созданная схема проверит всю вашу подземную систему трубопроводов и (1) подтвердит, что ваша труба выдает успешный непрерывный ток, и (2) укажет, не оборваны ли провода между испытательными блоками или нет ли плохого соединения трубопровода.
