Катодные станции для газопроводов

Больше 15 лет я разрабатываю станции катодной защиты. Требования к станциям четко формализованы. Есть определенные параметры, которые должны быть обеспечены. А знание теории защиты от коррозии совсем не обязательно. Гораздо важнее знание электроники, программирования, принципов конструирования электронной аппаратуры.

Создав этот сайт, я не сомневался, что когда-нибудь там появится раздел катодная защита. В нем я собираюсь писать о том, что я хорошо знаю, о станциях катодной защиты. Но как-то не поднимается рука писать о станциях, не рассказав, хотя бы коротко, о теории электрохимической защиты. Постараюсь рассказать о таком сложном понятии как можно проще, для не профессионалов.

История развития катодной защиты настолько занимательная глава, что я изложил ее в отдельной статье. Она не имеет практического значения. Просто интересно.

Для того чтобы защитится от коррозии, надо понять, что такое коррозия, природу ее происхождения.

Электрохимическая коррозия.

Коррозию можно определить как реакцию материала с окружающей средой, вызывающую в нем ощутимые изменения.

Изменения – понятие расплывчатое. Поэтому существует понятие коррозионного повреждения, основными признаками которого является нарушение функционирования объекта, например разрушение все той же металлической трубы. Не все реакции ведут к повреждению. Если труба станет коричневой или зеленой, но не будет протекать, это не будет считаться коррозионным повреждением.

Материалы и окружающая среда бывают разными. Бывают разными и реакции между ними. В основе коррозии могут лежать чисто химические реакции. Но вряд ли кого-либо заинтересует коррозия висмута в растворе дигидрофосфата натрия. Гораздо важнее знать о коррозии железной трубы, закопанной в землю.

Так вот, практический интерес имеет коррозия металлических материалов в водных средах, т.е. электрохимическая коррозия. В основе ее лежат реакции, имеющие электрохимическую природу.

В детстве я был любознательным мальчиком. Я проводил опыты по гальваническому осаждению меди на железные предметы, чем удивлял своих одноклассников. Но еще больше я поразил их, когда принес в школу лезвие от безопасной бритвы с вырезанной на нем сквозной надписью. Эффект я усилил сказав, что сделал это лазером. Конечно, я просто покрыл лезвие лаком, иголкой выцарапал надпись, опустил в жестяную банку с раствором соли, подключил электрический ток и немного подождал. Теперь я понимаю, что мои детские опыты были иллюстрацией того, как происходит электрохимическая коррозия и как от нее защититься. (Рассказ о моих детских опытах не художественный вымысел, а чистая правда.)

Итак, объекты процесса электрохимической коррозии:

• среда – раствор электролита (почва всегда влажная, поэтому это тоже раствор электролита);
• граница раздела среда-металл;
• металл.

Все перечисленные объекты способны проводить электрический ток, обладают хорошей электропроводностью. В растворе электролита содержатся анионы и катионы. Они создают электрический ток. Ток протекает через участок металл – раствор электролита. За счет этого тока на границе раздела происходит электрохимическая реакция, на которую могут влиять еще и внешние токи. Влиять они могут по-разному, как усиливать коррозию, так и замедлять ее.

За счет тока на границе образуется разность потенциалов. Ее невозможно измерить. Поэтому измеряют потенциал специального электрода сравнения. Он является своеобразным суммарным показателем электрохимической реакции.

Физическое объяснение электрохимической коррозии выглядит так. В металле присутствуют ионы железа (положительно заряженные) и электроны (с отрицательным зарядом). Оба компонента реагируют с раствором электролита.

• При положительном токе металл переходит в раствор, что связано с прохождения ионов и вызывает потерю массы металла (растворение металла).
• При отрицательном токе в раствор проходят электроны, и происходит это без потери массы металла.

В первом случае происходит анодная, а во втором случае — катодная электрохимические реакции. Анодная реакция (растворение металла) вызывает коррозию. Катодная реакция является процессом обратным коррозии и используется в гальванотехнике для нанесения гальванических покрытий.

Принцип действия катодной защиты.

Понятно, что для защиты объекта от коррозии необходимо вызвать катодную реакцию и не допустить анодную. Сделать это можно, если искусственно создать отрицательный потенциал на защищаемом объекте.

Для этого необходимо разместить в среде (почве) анодные электроды и подключить внешний источник тока: минус к объекту защиты, а плюс – к анодным электродам. Ток пойдет по цепи анодный электрод – почвенный электролит – объект защиты от коррозии.

С точки зрения гальванических процессов металлический объект будет катодом, а дополнительный электрод – анодом.

Таким образом, коррозия объекта прекратится. Разрушаться будет только анодный электрод. Он называются анодным заземлением. Анодные электроды делают из инертного материала и периодически меняют.

Станция катодной защиты.

Ток для катодной защиты вырабатывает специальное устройство — станция катодной защиты.

По сути это источник вторичного электропитания, специализированный блок питания. Т.е. станция подключается к питающей сети (как правило ~ 220 В) и вырабатывает электрический ток с заданными параметрами.

Вот пример схемы системы электрохимической защиты подземного газопровода с помощью станции катодной защиты ИСТ-1000.

Станция катодной защиты установлена на поверхности земли, вблизи от газопровода. Т.к. станция эксплуатируется на открытом воздухе, то она должна иметь исполнение IP34 и выше. В этом примере используется современная станция, с контроллером GSM телеметрии и функцией стабилизации потенциала.

В принципе, станции катодной защиты бывают очень разными. Они могут быть трансформаторными или инверторными. Могут быть источниками тока, напряжения, иметь различные режимы стабилизации, различные функциональные возможности.

Станции прошлых лет это громадные трансформаторы с тиристорными регуляторами. Современные станции это инверторные преобразователи с микропроцессорным управлением и GSM телемеханикой.

Выходная мощность устройств катодной защиты, как правило, находится в диапазоне 1 – 3 кВт, но может доходить и до 10 кВт. Станциям катодной защиты и их параметрам посвящена отдельная статья.

Нагрузкой для устройства катодной защиты является электрическая цепь: анодное заземление – почва – изоляция металлического объекта. Поэтому требования к выходным энергетическим параметрам станций, прежде всего, определяют:

• состояние анодного заземления (сопротивление анод-почва);
• почва (сопротивление грунта);
• состояние изоляции объекта защиты от коррозии (сопротивление изоляции объекта).

Все параметры станции определяются при создании проекта катодной защиты:

• рассчитываются параметры трубопровода;
• определяется величина защитного потенциала;
• рассчитывается сила защитного тока;
• определяется длина защитной зоны;
• выбирается место установки станции;
• определяется тип, место расположения и параметры анодного заземления;
• окончательно рассчитываются параметры станции катодной защиты.

Применение.

Катодная защита от коррозии получила широкое распространение для электрохимической защиты:

• подземных газопроводов и нефтепроводов;
• трубопроводов теплосетей и водоснабжения;
• оболочек электрических кабелей;
• крупных металлических объектов, резервуаров;
• подземных сооружений;
• морских судов от коррозии в воде;
• стальной арматуры в железобетонных сваях, в фундаментах.

К анодному заземлению предъявляется ряд требований:

̶ минимальное переходное сопротивление;

̶ наименьшие габаритные размеры;

̶ наиболее долговечный и недефицитный материал;

̶ простота установки;

̶ длительность службы при минимальных восстановительных работах;

̶ наименьшая стоимость.

Принципиально анодный заземлитель может быть изготовлен из любого токопроводящего материала (металла, графита, угля и т.п.), но наибольшее распространение получили заземлители из черных металлов, особенно из стали. Это объясняется тем, что в практических условиях почти всегда можно найти старые трубы, рельсы, уголки и т.п. и использовать их для анодных заземлений. Заземлители из черного металла сравнительно быстро разрушаются проходящим током за счет высокого электрохимического эквивалента (9 – 10 кг/ (А* год)), но форма и механическая прочность этих изделий обычно позволяют легко устанавливать их в почву.

Рисунок 12 — Принципиальная схема катодной защиты трубопровода

Для снижения потерь металла анодные заземления устанавливают в неагрессивные электропроводящие засыпки из измельченной и утрамбованной коксовой или угольной крошки. В некоторых случаях применяют отходы электродного производства ̶ графитовую крошку и шлак. Стекание электрического тока в грунт с прессованной коксовой засыпки не вызывает растворения поверхности засыпки.

Рисунок 13 — Схема растекания тока на одиночном вертикальном анодном заземлителе, установленном в грунт

Характер электрохимических процессов, протекающих на поверхности

анодного заземлителя, зависит от количества влаги в приэлектродном слое

заземлителя, определяемого влажностью грунтов. В засыпке не должно быть свободного почвенного электролита. В противном случае на поверхности заземлителя появляется ток ионной проводимости и стальной электрод начинает усилено разрушаться. По этой причине в грунтах повышенной влажности применение коксовой засыпки неэффективно. Здесь стальные электроды разрушаются с той же скоростью, что и без засыпки.

Конструкция поверхностного анодного заземления

Поверхностное анодное заземление сооружается из отдельных заземлителей в трех вариантах: горизонтальном, вертикальном и комбинированном.

Горизонтальное заземление выполняется из нескольких электродов (труб, рельсов, полос), закладываемых на некоторую глубину в один или два ряда.

Рисунок 14 — Заземлитель анодный

1-электрод; 2-соединительный кабель; 3- катодное устройство.

Рисунок 15 — Анодное заземление из горизонтальных электродов ЗЖК-12-КА:

Достоинства горизонтального заземления ̶ доступность всех частей заземления для осмотра и сравнительно одинаковые условия их работы, а также сравнительная простота выполнения необходимых земляных работ. Однако под такие заземления требуются большие площадки. Переходное сопротивление горизонтальных заземлений сильно зависят от атмосферных осадков.

1-соединительный кабель; 2- электрод; 3- катодное устройство.

Рисунок 16 — Анодное заземление из вертикальных электродов

Вертикальное заземление выполняется в виде одного или нескольких вертикальных электродов, расположенных в один или два ряда на расстоянии 4 — 5 м друг от друга. Достоинства вертикального заземления – меньшая зависимость переходного сопротивления от атмосферных осадков и меньшие размеры площадки под них.

Однако при выполнении заземления возникают трудности из-за необходимости забивки труб на глубины нескольких метров и обработки окружающей почвы для снижения ее сопротивления. В случае разрушения верхней части заземление полностью выходит из строя.

Комбинированное заземление состоит из вертикальных и горизонтальных заземлителей. При этом удается получить наименьшее сопротивление растеканию тока при наименьших размерах площадки. Комбинированное заземление обычно выполняется из вертикальных заземлителей, забитых в ряд или по контуру, соединяемых по верху одной или несколькими горизонталями.

Рисунок 17 — Анодный заземлитель конструкции института Башкиргражданпроект.

При этом вертикальные заземлители стремятся расположить на достаточном расстоянии друг от друга, чтобы снизить до минимума экранирование (взаимное влияние) и не увеличить сопротивление растеканию тока.

1.6.3 Протекторная защита трубопровода

Протекторная защита имеет те же основы, что и катодная, рисунок 6. Разница заключается лишь в том, что необходимый для защиты ток создается крупным гальваническим элементом, в котором роль катода играет металлическая поверхность защищаемого сооружения, а роль анода – более электроотрицательный металл. Протекторную защиту иначе называют катодной защитой гальваническими анодами.

Принцип протекторной защиты основан на следующем: два электрода: (трубопровод и протектор, изготовленного из более электроотрицательного металла, чем сталь), опущены в почвенный электролит и соединены проводником. Так как материал протектора является более электроотрицательным, то под действием разности потенциалов происходит направленное движение электронов от протектора к трубопроводу по проводнику. Одновременно ион-атомы материала протектора переходят в раствор, что приводит к его разрушению. Сила тока при этом контролируется с помощью контрольно-измерительной колонки.

Таким образом, разрушение металла все равно имеет место. Но не трубопровода, а протектора.

Теоретически для защиты стальных сооружений от коррозии могут быть использованы все металлы, расположенные в электрохимическом ряду напряжений левее железа, т.к. они более электроотрицательны.

Практически же протекторы изготавливаются только из материалов, удовлетворяющих следующим требованиям:

̶ разность потенциалов материала протектора и железа (стали) должна быть как можно больше;

̶ ток, получаемый при электрохимическом растворении единицы массы протектора (токоотдача), должен быть максимальным;

̶ отношение массы протектора, израсходованной на создание защитного тока, к общей потере массы протектора (коэффициент использования) должен быть наибольшим.

Данным требованиям в наибольшей степени удовлетворяют магний, цинк и алюминий.Протекторную защиту рекомендуется использовать в грунтах с удельным сопротивлением не более 50 Ом.м.

Применяют защиту протекторами, расположенными как поодиночке, так и группами. Кроме того, защита трубопроводов от коррозии может быть выполнена ленточными протекторами.

а- защита одиночными протекторами; б- защита групповыми протекторными установками; 1- трубопровод; 2- соединительный провод; 3- контрольно-измерительная колонка; 4- активатор; 5- протектор

Рисунок 18 — Схема протекторной защиты подземного трубопровода.

Повышение эффективности действия протекторной установки достигается погружением его в специальную смесь солей глины, называемую активатором. Непосредственная установка протектора в грунт менее эффективна, чем в активатор.

Назначение активатора следующее: снижение собственной коррозии, уменьшение анодной поляризуемости, снижение сопротивления растеканию тока с протектора, устранение причин, способствующих образованию плотных слоев продуктов коррозии на поверхности протектора. При использовании активатора обеспечивается стабильный во времени ток в цепи «протектор-сооружение» и более высокое значение коэффициента полезного действия (срока службы протектора)

Одна из положительных особенностей протекторной защиты – ее автономность, она может быть осуществлена в районах, где нет электроэнергии. Эта особенность имеет большое практическое значение, поскольку трассы трубопроводов часто пересекают населенные пункты, где внешние источники тока, если они и есть, не могут быть использованы для катодной защиты.

Катодная защита с помощью гальванических анодов взрывобезопасна и проста в обслуживании.

Затрачиваемый металл (гальваноанода) постепенно растворяется, и с течением времени наступает момент, когда необходимы новые протекторные установки для обеспечения дальнейшей катодной защиты.

Проведение любой системы труб требует тщательного планирования и расчетов, в том числе и работ по защите от негативного влияния внешних погодных условий. И поэтому Вам требуется не только опыт и навыки, но еще и некоторое оборудование. И поэтому, если Вам нужно анодное заземление газопровода, то лучше всего будет заранее найти поставщика, способного предложить качественное оборудование для этих целей.

Наша компания специализируется на товарах для защиты и анодного заземления газопроводов или любых других металлических конструкций, поэтому у нас Вы сможете найти буквально все необходимое для выполнения данных задач. А если Вам нужно будет получить товары комплексно и с консультацией от специалистов, то наши сотрудники смогут провести для Вас небольшую консультацию по выбору оборудования для анодного заземления Вашего газопровода.

Если Вы планируете провести анодное заземление газопровода, то наши заземлители и блок защиты смогут стать отличным решением, который сможет значительно продлить срок службы такой конструкции.

Если правильно подойти к вопросам электрохимической защиты, то полученное анодное заземление газопровода сможет значительно снизить пагубное влияние окружающей среды, а также позитивно сказать на общем состоянии всей конструкции. Поэтому Вам не стоит пренебрегать таким видом защиты, даже если она и может несколько увеличить Ваш бюджет.

Многие клиенты, заинтересованные в проведении анодного заземления газопровода, сразу обращаются к нам, так как мы специалисты в сфере электрохимической защиты, и сотрудничая с нами, они могут быть уверены в том, что получат оптимальные товары с соотношением цены и качества.

МИНИСТЕРСТВО ОБОРОНЫ СССР

ИНСТРУКЦИЯ
ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ УСТРОЙСТВ
ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ЗАЩИТЫ ИНЖЕНЕРНЫХ СЕТЕЙ

ВСН-84-80

Минобороны

УТВЕРЖДЕНА

ЗАМЕСТИТЕЛЕМ МИНИСТРА
ОБОРОНЫ СССР
ПО СТРОИТЕЛЬСТВУ И РАСКВАРТИРОВАНИЮ
ВОЙСК

9 октября 1980 г.

г. Москва, 1981 г.

«Инструкция по проектированию электрохимической защиты подземных металлических сооружений и кабелей связи от коррозии» разработана войсковой частью 33859, согласована с Государственной экспертизой проектов, Центральным Военпроектом, войсковой частью 14262, войсковой частью 54240, войсковой частью 44011, войсковой частью 52678, войсковой частью 52686 и Конторой по защите от электрокоррозии подземных сооружений и сетей» УГХ Московской обл.

Проектным организациям, занимающимся проектированием защиты подземных металлических сооружений от коррозии, необходимо руководствоваться настоящей Инструкцией.

инженер Федин И.М.

Министерство обороны (Минобороны)	Ведомственные строительные нормы	ВСН 84-80 Минобороны
	Инструкция по эксплуатации устройств электрохимической защиты инженерных сетей	Вводятся впервые

Введение

Настоящая инструкция разработана на основании указания Технического управления капитального строительства Минобороны 1979 года в соответствии с требованиями ГОСТ 9.015-74 «Инструкции по защите городских подземных трубопроводов от электрохимической коррозии» и «Правил безопасности в газовом хозяйстве».

При разработке инструкции использован опыт эксплуатации устройств электрозащиты, построенной по проектам, разработанным в/ч 33859, для защиты различных подземных металлических сооружений (ПМС), а также многолетний опыт организаций, эксплуатирующих различные виды электрозащитных установок в Московской области.

Настоящая инструкция распространяется на эксплуатацию установок дренажной, катодной и протекторной защиты трубопроводов, кабелей связи, емкостей и резервуаров.

При эксплуатации защитных установок необходимо учитывать действующие в отдельных районах СССР ведомственные и территориальные инструкции на эксплуатацию средств электрозащиты ПМС от коррозии.

Виды работ и периодичность их выполнения принята в соответствии с действующей нормативной документацией.

Внесена	Утверждена	Срок введения в действие 1 января 1981 г.
Техническим управлением капитального строительства Министерства обороны СССР	Заместитель Министра обороны СССР по строительству и расквартированию войск 9 октября 1980 г.

Общие указания

2.1. Защитные устройства вводят в эксплуатацию после завершения пусконаладочных работ и испытания на стабильность е течение 72 часов.

2.2. Перед приемкой и включением электрозащиты в эксплуатацию необходимо убедиться в правильности выполнения строительно-монтажных работ.

2.3. Монтаж электрозащиты должен быть выполнен в соответствии с проектной документацией. Все отступления от проекта должны быть согласованы с проектной и другими заинтересованными организациями.

2.4. Электрические параметры внешней цепи электрозащитной установки должны соответствовать данным, указанным в технической документации установки.

2.5. Смонтированные электрозащитные установки должны включать в себя все необходимые элементы, предусмотренные проектом и условиями согласований проекта.

2.6. Электрозащитную установку включают в эксплуатацию только в том случае, если она смонтирована с учетом правил техники безопасности и «Правил устройства электроустановок» (ПУЭ).

2.7. До включения защитной установки, по всей длине зоны защиты защищаемых и смежных ПМС выполняются измерения потенциалов «Ис-з» в нормальном режиме (т.е. без включения электрозащитной установки).

2.8. Приемку электрозащиты в эксплуатацию производит комиссия в составе:

— представителя заказчика;

— представителя строительной организации;

— представителя пусконаладочной организации;

— представителя эксплуатационной организации;

— представителя конторы «Подземметаллзащиты, где это необходимо и допускается условиями режима;

— представителя проектной организации (по необходимости).

2.9. При сдаче защитной установки в эксплуатацию комиссии должна быть представлена заказчиком следующая документация:

— проект на строительство электрозащиты;

— акты на выполнение строительно-монтажных работ;

— исполнительные чертежи М 1:500 и схемы с нанесением зоны защиты 1:2000;

— справка о результатах наладки защитной установки;

— справка о влиянии защитной установки на смежные ПМС;

— паспорта электрозащитных установок;

— разрешение на подключение мощности к электрической сети;

— акты на скрытые работы;

— акты на проверку сопротивления изоляции кабелей;

— акты на проверку сопротивления растеканию контуров анодного и защитного заземлений;

— акты на приемку электрозащитных установок в эксплуатацию.

2.10. После ознакомления с исполнительной документацией приемная комиссия проверяет эффективность действия защитных установок. Для этого измеряются электрические параметры установок и потенциалы ПМС на участке, где в соответствии с отчетом по наладке зафиксированы защитные потенциалы.

2.11. Влияние защиты на смежные ПМС определяется по величине потенциалов этих ПМС в пунктах, оговоренных в отчете по наладке.

2.12. Приемка в эксплуатацию защитной установки оформляется актом, в котором отражаются:

— отступления от проекта и недоделки, если таковые имеются;

— перечень исполнительной документации;

— рабочие параметры электрозащиты;

— значения потенциалов ПМС в пределах защищаемого участка;

— влияние защиты на смежные ПМС.

2.13. В случае, если отступления от проекта или недоделки отрицательно сказываются на эффективности защиты, либо противоречат требованиям эксплуатации, в акте указываются способы и сроки их устранения, а также сроки представления защитной установки к повторному предъявлению.

2.14. В случае обнаружения неэффективности построенной защиты или ее вредного влияния на смежные ПМС организация, автор проекта защиты, разрабатывает дополнительную проектную документацию, предусматривающую устранение обнаруженных недостатков.

2.15. Каждой принятой в эксплуатацию защитной установке присваивается порядковый номер и заводится специальный журнал, в который заносятся данные приемных испытаний. Журнал используется также и при плановой эксплуатации защитной установки.

Оснащение службы эксплуатации электрозащитных установок

3.1. Служба эксплуатации должна иметь следующий минимум измерительной техники и материалов:

— измеритель заземлений «М-416» (МС-08, МС-07) для измерения сопротивления растеканию контуров анодных, защитных заземлений и удельного сопротивления грунта;

— ампервольтметр «М-231» для визуальных измерений потенциалов «ПМС — земля»;

— милливольтметр «Н-399» (Н-39); для измерений и автоматической записи потенциалов «ПМС — земля» и обнаружения блуждающих токов;

— планиметр полярный, для обсчёта лент самописцев;

— комбинированный прибор «Ц-4313» (Ц-4315) для измерения напряжения, тока и сопротивлений;

— мегомметр M-1101;

— индикатор напряжения МИН-1 (УНН-90);

— стальные электроды сравнения для измерения потенциалов в зоне блуждающих токов при «ИПМС-з» > 1 B;

— медносульфатные электроды сравнения для измерения потенциалов на оболочках кабелей и на трубопроводах при » ИПМС-з» < 1 В;

— электроды для измерения удельного сопротивления грунта и сопротивления растеканию контуров заземлений;

— провод различных сечений и марок для сборки электроизмерительных цепей;

— набор инструмента.

Эксплуатация электрозащитных установок

4.1. При эксплуатации дренажных установок производится:

— технический осмотр дренажных установок;

— контроль работы дренажных установок.

4.1.1. Технический осмотр дренажных установок.

Технический осмотр выполняется 4 раза в месяц, при этом производится:

— внешний осмотр всех элементов дренажа;

— проверка плотности контактов схемы;

— проверка исправности монтажа;

— проверка механической целостности отдельных элементов дренажной установки;

— проверка исправности предохранителей;

— внешний осмотр магнитных усилителей и транзисторного блока усиления сигналов;

— проверка величины заданного потенциала и силы тока в цепи дренажа;

— проверка состояния и чистка контактов реле;

— очистка шкафа и элементов дренажа от пыли, снега и т.п.

4.1.2. При обнаружении каких-либо дефектов необходимо выяснение причин их возникновения.

Обнаруженные во время профилактического осмотра дефекты должны быть устранены на месте или в мастерской.

4.1.3. В случае обнаружения перегорания предохранителей устанавливаются запасные. При повторном перегорании предохранителей новые устанавливаются только после выявления и устранения причин их перегорания.

4.1.4. При проверке состояния контактов особое внимание обращается на чистку контактных поверхностей, плотность их прилегания и отсутствие нагрева.

4.1.5. При параллельном и последовательном включении 2-х выпрямителей типа ВСГ-ЗА в установках усиленных дренажей в цепи питания должен устанавливаться предохранитель на номинальную силу тока 18 ÷ 20 А, а при включении одного выпрямителя предохранители на 10 A.

4.2. Контроль работы дренажных установок

4.2.1. Контроль работы дренажных установок производится один раз в месяц, а также в следующих случаях:

— после каждого существенного изменения режима работы источников блуждающих токов;

— после ввода в эксплуатацию новых участков ПМС, рельсовых сетей;

— после ввода в эксплуатацию новых защитных установок на защищаемых или смежных ПМС.

4.2.2. При контроле работы дренажной установки производится:

— измерение средней величины тока в цепи дренажа (по приборам установки или переносными приборами);

— определение направления тока, при котором работает поляризованный дренаж. При отсутствии шунта в схеме дренажа измерение выполняется с помощью переносного, который временно включается в дренажную цепь параллельно рубильнику или предохранителю, которые отключаются;

— измерение средней величины потенциала между защищаемым ПМС и источником блуждающих токов, при котором срабатывает поляризованный дренаж, при этом измерительный прибор включается между ПМС и рельсовыми путями;

— проверка, разрывается ли цепь поляризованного дренажа при смене полярности потенциала на ПМС (при наличии на ПМС и источнике блуждающих токов знакопеременной зоны).

Измерение величины тока в цепи дренажа и потенциала «ПМС — рельс» осуществляется в течение 3 — 4 часов;

— с целью определения эффективности дренажной установки в граничных пунктах измеряются потенциалы «ПМС — земля» и определяется зона защиты.

Измерения производятся в пунктах, указанных в техническом отчете по наладке на защищаемом и смежных ПМС.

4.2.3. При контроле автоматических усиленных дренажей проверяется автоматическое поддержание потенциала «ПМС — земля» в пределах норм, определенных отчетом по наладке дренажной установки.

При наличии нескольких дренажей измерения выполняются на каждом при включенных остальных установках.

4.2.4. Контроль осуществляется измерением потенциала «ПМС — земля» в точке подключения дренажа к ПМС.

При необходимости выполняется изменение режима работы автоматического дренажа.

4.2.5. При обнаружении вредного влияния усиленного дренажа на цепи СЦБ (сетей Центральной блокировки жел. дор.) железной дороги необходимо срочно принять меры к его устранению.

4.2.6. Измерение величины сопротивления растеканию контура повторного заземления дренажа производится не реже одного раза в год.

Величина сопротивления растеканию не должна превышать 10 Ом.

4.2.7. При измерениях потенциалов «ПМС — земля» и дренажного тока необходимо, чтобы были охвачены часы наибольшей нагрузки тяговой подстанции, для этого выясняется график движения поездов г величина тока нагрузки тяговой подстанции.

4.3. Эксплуатация катодных станций

4.3.1. При эксплуатации катодных станций производится:

— технический осмотр катодных станций;

— контроль работа катодных станций.

Технический осмотр катодных станций

4.3.2. Технический осмотр катодных станций осуществляется не реже 2 раз в месяц, при этом производится:

— внешний осмотр всех элементов катодной защиты;

— проверка плотности контактов схемы;

— проверка исправности монтажа;

— проверка механической целостности отдельных элементов катодной защиты;

— проверка исправности предохранителей;

— проверка величины заданного потенциала на контактном устройстве;

— очистка шкафа и элементов защиты от пыли, снега, грязи и т.п.

4.3.3. При обнаружении каких-либо неисправностей необходимо выяснение причин их возникновения.

4.3.4. Обнаруженные неисправности должны быть устранены на месте, в случае крупного ремонта в мастерской.

4.4. Контроль работы катодных станций

4.4.1. Контроль работы катодной защиты осуществляется один раз в месяц, а также в следующих случаях:

— после ввода в эксплуатацию новых участков ПМС;

— после ввода в эксплуатацию новых защитных установок на защищаемых или смежных ПМС;

— после существенного изменения режима работы источников блуждающих токов, если таковые имеются.

4.4.2. При контроле работы катодных станций производится:

— измерение тока и напряжения в цепи катодной защиты (по приборам установки или переносными приборами);

— с целью определения эффективности катодных станций в граничных пунктах измеряются потенциалы «ПМС — земля» и определяется зона защиты катодной станции; измерения выполняются в пунктах, указанных в отчёте по наладке.

4.4.3. При контроле работы автоматических катодных станций (АКС, АСКЗ-АКХ и др.) проверяется автоматическое поддержание заданного потенциала «ПМС — земля» в пределах норм, определенных отчётом по наладке. Контроль осуществляется измерением потенциала на контактном устройстве ПМС.

4.4.4. При необходимости выполняется изменение режима работы катодных станций.

4.4.5. Измерение сопротивления растеканию контуров анодного и защитного заземлений производится не реже одного раза в год.

4.4.6. Изменение величины силы тока катодной станции более чем на 10 % от установленной указывает на изменение сопротивления растеканию в цепи катодной защиты.

4.4.7. При невозможности вывода катодной защиты в заданные параметры, выясняются причины, вызвавшие изменение силы тока в цепи СКЗ.

4.4.8. В случае разрушения контура анодного заземления контур восстанавливается.

4.4.9. При регулировке средств электрозащиты подземных металлических сооружений допускается отклонение потенциалов «сооружение — земля» от величин, указанных в проекте или отчёте по наладке при условии обеспечения защитных потенциалов на ПМС.

4.5. Эксплуатация протекторных установок

4.5.1. При эксплуатации протекторной защиты производятся технические осмотры протекторных установок и контроль их работы.

4.5.2. Технический осмотр протекторной защиты производится раз в три месяца, при этом проверяется целостность контрольного вывода и потенциал «сооружение — земля» в точке подключения протектора.

4.5.3. Контроль режима работы протекторных установок производится не реже 4-х раз в год, при этом измеряется:

— потенциал «сооружение — земля» при подключенном протекторе в точке подключения и между протекторами;

— сила тока в цепи «сооружение — протектор»;

— электрохимический потенциал протектора по отношению к земле, для чего разрывается цепь, плюсовая клемма прибора «М-231» подключается к проектору, минусовая к электроду сравнения, потенциал исправного протектора не менее — 1,2 В.

4.5.4. Если потенциал «сооружение — земля» окажется меньше минимального защитного потенциала, то в первую очередь проверяется исправность цепи «протектор — сооружение». Если цепь исправна, то делается шурф для обследования протектора. В случае необходимости некачественный протектор заменяется новым.

4.5.5. Работы по обслуживанию электрозащитных установок и электроизмерения на подземных металлических сооружениях выполняются бригадой не менее двух человек, один из которых назначается старшим.

Контроль коррозионного состояния ПМС

5.1. В целях постоянного контроля за коррозионным состоянием ПМС на них должны производиться электроизмерения разности потенциалов «ПМС — земля» и удельного сопротивления грунта по трассам ПМС.

5.2. Измерения потенциалов производятся:

в районах установки электрозащиты,

в районах тяговых подстанций, рельсовых путей, депо электрифицированного транспорта, в местах пересечения с рельсовыми путями, а также при каждом изменении режима работы электрозащитной установки и в случаях развития сети эксплуатируемых ПМС и источников блуждающих токов.

5.3. В некоррозионноопасных зонах измерения производятся не реже одного раза в год (в летний период), а также после каждого значительного изменения коррозионных условий (электрификация транспорта, значительное расширение сети ПМС, ввод в действие защиты в районе прокладки ПМС и т.п.).

5.4. В зонах отсутствия блуждающих токов выполняются измерения удельного сопротивления грунта по трассам ПМС (в период полного оттаивания грунта).

5.5. Измерения потенциалов «ПМС — земля» выполняются во всех пунктах, указанных в отчете по наладке средств электрозащиты или в проекте на ее строительство.

5.6. Величины защитных потенциалов должны соответствовать таблицам № 1 и № 2.

Таблица № 1

Величины минимальных поляризационных (защитных) потенциалов

Металл сооружения	Значение минимального поляризационного (защитного) потенциала, В, по отношению к медносульфатному электроду сравнения	Среда
Сталь	-0,85	Любая
Свинец	-0,50	Кислая
	-0,72	Щелочная
Алюминий	-0,85	Любая

Таблица № 2

Величины максимальных поляризационных (защитных) потенциалов

Металл сооружения	Защитные покрытия	Значение максимального поляризационного (защитного) потенциала, В, по отношению к медносульфатному электроду сравнения	Среда
Сталь	С защитным покрытием	-1,10	Любая
Сталь	Без защитного покрытия	Не ограничивается	Любая
Свинец	С защитным покрытием и без него	-1,10	Кислая
		-1,30	Щелочная
Алюминий	С частично поврежденным покрытием	-1,38	Любая

Таблица № 3

Коррозионная активность грунтов по отношению к углеродистой стали в зависимости от их удельного электрического сопротивления

Наименование показателя	Удельное электрическое сопротивление грунта, Ом
	Св. 100	Св. 20 до 100	Св. 10 до 20	Св. 5 до 10	До 5
Коррозионная активность	Низкая	Средняя	Повышенная	Высокая	Весьма высокая
Коррозионная активность	Низкая	Средняя	Повышенная	Высокая	Весьма высокая

Методика выполнения электрометрических работ

6.1. Контроль величины защитного тока и выходного напряжения производится по приборам электрозащитой установки. Проверка этих приборов производится в сроки, предусмотренные инструкцией завода-изготовителя. При отсутствии вышеуказанных приборов величина тока и выходного напряжения измеряются переносными приборами.

6.2. Измерение разности потенциала «сооружение — земля» при проверке режима работы катодной станции или дренажа и при снятии общей потенциальной характеристики (один раз в три месяца) производится приборами типа «М-231» и «Н-39» (Н-399).

6.3. Плюсовая клемма приборов подключается к защищаемому сооружению (трубопровод, кабель и т.п.), минусовая к электроду сравнения.

6.4. Подключение соединительного провода от положительной клеммы прибора к защищаемому сооружению производится в пунктах, указанных на планах и в таблицах отчета по наладке электрозащиты подземных металлических сооружений от коррозии.

6.5. Электрод сравнения устанавливается на возможно меньшем расстоянии от подземного сооружения. Если электрод устанавливается на поверхности земли, то его располагают над осью сооружения. Стальной электрод сравнения забивается в грунт на глубину 15 — 20 см.

6.6. Измерения потенциалов «ИПМС — земля» в колодцах, залитых водой, рекомендуется выполнять методом переносного электрода, т.е. при подключении измерительного прибора к ПМС в колодце электрод сравнения относится по трассе ПМС на расстояние 50 — 80 м от колодца.

6.7. При измерениях с медносульфатным электродом в сухую погоду место установки электрода на грунт увлажняется водой. Грунт в месте установки электрода очищается от сора, травы и т.п.

6.8. Измерение разности потенциала «сооружение — земля» производится в следующей последовательности:

— прибор «М-231» устанавливается в горизонтальном положении;

— корректором стрелка прибора устанавливается на нуль;

— подсоединяются провода от подземного сооружения и электрода сравнения к прибору М-231;

— устанавливается такой необходимый предел измерения, при котором стрелка прибора заметно отклоняется, что дает возможность прочесть показания прибора;

— записываются показания прибора.

6.9. Если показания прибора составляют не более 10 ÷ 15 % полного числа делений шкалы, следует перейти на меньший предел измерения.

6.10. Измерения начинать только с больших пределов, переходя, по мере надобности, на меньший.

6.11. Измерения потенциалов производятся двумя исполнителями. Один следит за положением стрелки прибора и через равные промежутки времени (5 ÷ 10 сек.) по команде вслух отсчитывает показания прибора. При этом фиксируется не максимальное и минимальное значение потенциалов за истекшие 5 — 10 сек., а фактическое положение стрелки прибора в момент отсчета. Второй исполнитель следит по часам за временем и через 5 ÷ 10 сек. подает команду для отсчета. Всего в каждом пункте измерения фиксируется 90 — 120 отсчетов.

6.12. Каждый отсчет (в вольтах) заносится в протокол, в котором указывается адрес пункта измерений, его номер, тип и номер прибора, режим измерений (с защитой или без защиты), число и время измерений, вид подземного сооружения.

6.13. При наличии блуждающих токов на сооружениях производится также автоматическая запись потенциалов регистрирующими (самопишущими) приборами типа «Н-39» или «Н-399».

Измерения производятся в пунктах, оговоренных в отчете по наладке средств электрозащиты, а также в точках подключения дренажного кабеля к защищаемому сооружению и в точках, с наименьшим защитным потенциалом. Измерения производятся в период снятия общей потенциальной характеристики.

6.14. Запись потенциалов производится в течение 2 — 4 часов. Подготовка прибора, его подключение и обработка лент записи потенциалов производится в соответствии с инструкцией завода-изготовителя прибора.

6.15. Измерение сопротивления растеканию анодного заземления производится приборами типа «МС-08 или «М-416» в соответствии с инструкцией завода-изготовителя прибора.

Обработка результатов измерений

7.1. Обработка результатов измерений потенциалов и токов заключается в определении средних, максимальных и минимальных значений за время измерения.

7.2. При обработке результатов измерений потенциалов по отношению к земле, выполненных со стальным электродом сравнения визуальными приборами в зонах влияния блуждающих токов, средние за период измерения величины потенциалов определяются по формулам:

где Иср.(+) и Иср.(-) — соответственно средние положительные и отрицательные значения измеренных величин;

и — соответственно сумма мгновенных значений измеряемых величин положительного и отрицательного знаков;

n — общее число отсчётов;

l, m — число отсчётов соответственно положительного или отрицательного знака.

7.3. При использовании неполяризующегося медносульфатного электрода сравнения величину разности потенциалов между ПМС, проложенным в поле блуждающих токов и землей (ИПМС — земля) определяют по формуле

Ипмс-з = ±Иизм — (-0,55) = Иизм + 0,55,

где:

Иизм — потенциал стали, измеренный в поле блуждающих токов, В;

-0,55 — среднее значение потенциалов стали в грунтах относительно медносульфатного электрода сравнения.

7.4. Подсчёт средних величин потенциалов, измеренных с помощью медносульфатного, выполняется:

Для всех мгновенных значений измеренных величин положительного и отрицательного знаков, меньших по абсолютной величине, чем 0,55 В, по формуле:

где:

Иср.(+) — среднее положительное значение потенциала ПМС по отношению к земле В;

Иi — все мгновенные значения измеренного потенциала положительного или отрицательного знака, меньшие по абсолютной величине, чем 0,55 В;

n — общее число отсчётов.

Для мгновенных значений измеренных величин отрицательного знака, превышающих по абсолютной величине 0,55 В

где:

Иср(-) — среднее отрицательное значение потенциала ПМС по отношению к земле, В;

Иi — мгновенные значения измеренного потенциала отрицательного знака, превышающие по абсолютной величине 0,55 В;

m — число отсчётов отрицательного знака, превышающих по абсолютной величине 0,55 В;

n — общее число отсчётов.

7.5. Определение средних значений потенциалов и токов по лентам записи регистрирующими приборами выполняется масштабной линейкой прибора или методом планометрирования лент.

Методика планометрирования площадей приводится в инструкции прилагаемой к планиметру.

Электроды сравнения

8.1. В качестве электродов сравнения при измерениях потенциалов «ПМС — земля» используются стальные и неполяризующиеся медносульфатные электроды.

8.2. Стальной электрод, изготавливаемый из той же стали, что и ПМС, забивается в грунт на глубину 15 — 20 см над сооружением.

8.3. Медносульфатный электрод устанавливается на поверхности земли.

8.4. Перед измерениями с медносульфатным электродом требуется:

очистить медный стержень от загрязнений и окисных пленок;

за сутки до измерений залить электрод насыщенным раствором чистого медного купороса в дистиллированной или кипяченой воде;

залитый и собранный электрод установить в сосуд (стеклянный или эмалированный) с насыщенным раствором медного купороса так, чтобы пористая пробка была полностью погружена в раствор.

8.5. Электроды изготавливаются в соответствии с рекомендациями, изложенными в «Инструкции по защите городских подземных трубопроводов от электрохимической коррозии» или в соответствии с приложением Рис. № 3.

Техника безопасности при электроизмерениях и эксплуатации установок электрозащиты

9.1. К эксплуатации станций катодной защиты и дренажей допускаются лица, имеющие право производства работ с электроустановками напряжением до 1000 В. К электроизмерениям на подземных металлических сооружениях, рельсовых путях и отсасывающих кабелях допускаются лица не моложе 18 лет, знающие правила техники безопасности в газовом хозяйстве и правила техники безопасности при проведении электрометрических работ. В частности, работающий должен хорошо знать следующие правила техники безопасности:

— электрические измерения на подземных металлических сооружениях, рельсовых путях электрифицированного транспорта и т.п. производятся только группой в составе не менее двух человек;

— открывать и закрывать крышки люков, колодцев и коверов следует только специальными крючками;

— при производстве работ в коллекторах, колодцах и на проезжей части устанавливать ограждения, препятствующие движению в этом месте;

— при работах в колодцах и коллекторах на поверхности обязательно должны быть люди для наблюдения, связи и, в случае необходимости, оказания помощи;

— при измерениях потенциалов на отсасывающих кабелях тяговых подстанций, клеммы приборов подключаются только работниками тяговых подстанций;

— при измерениях потенциалов на рельсах электрифицированного транспорта, тяговых подстанциях и ТП запрещается приближаться ближе чем на 2 м к контактной сети, неогражденным проводникам и другим токоведущим частям контактной сети, прикасаться к оборванным проводам контактной сети, подниматься на опоры контактной сети, производить монтажные работы, связанные с воздушным переходом через провода контактной сети;

— измерения на рельсовых путях для обеспечения безопасности движения производятся только после согласования с соответствующими службами;

— измерения на проезжей части производят два человека, один из которых должен следить за безопасностью работ, ведя наблюдение за движением транспорта; при длительном измерении и интенсивном движении транспорта приборы выносятся в безопасную зону.

9.2. Измерение потенциалов в газовых колодцах выполняются с помощью штанги или бригадой не менее трех человек: один работающий в колодце и двое наблюдающих за ним с поверхности земли, наблюдающие держат веревку, привязанную к защитному поясу работающего в колодце, чтобы можно было, в случае необходимости, быстро поднять его наверх.

Работа в газовых колодцах в одиночку запрещается:

9.2.1. Перед спуском рабочего крышка колодца должна быть открыта для вентиляции не менее пяти минут. Проверка наличия газа производится газоанализатором и по запаху.

9.2.2. Пользоваться в колодцах открытым огнем категорически запрещается! Включать и выключать переносные электролампы и фонари, питаемые от батарей и аккумуляторов разрешается только на поверхности земли.

9.2.3. При работах, связанных с разъединением газопровода, имеющаяся электрическая защита должна быть отключена.

9.3.1. Во избежание искрообразования при выполнении работ на указанных объектах, связанных с разрывом цепи трубопроводов (установка задвижек, разъем фланцевых соединений и т.п.), необходимо предусматривать следующие меры безопасности:

— отключить все электрозащитные установки;

— разъемные части трубопроводов соединяются кабельной перемычкой, перемычка заземляется. Снятие перемычки допускается только после полного окончания работ;

— при включении электрозащитных установок вначале подключается нагрузка, а затем переменный ток, отключение производится в обратном порядке;

— пакетные переключатели регулируются только при обесточенной защитной установке.

1 — ПМС; 2 — КИП; 3 — прибор М-231; 4 — электрод сравнения.

Рис. № 1. Схема измерения разности потенциалов «ПМС — земля»
(а) — в точке подключения КИП; б) — методом переносного электрода)

1 — прибор М-416 (MС-08); 2 — заземлитель

Рис. № 2. Схема измерения удельного сопротивления грунта

Рис. № 3. Медносульфатный и стальной электроды сравнения