Определение опасного влияния переменного тока

4.2.23 Смещение потенциала трубопровода, вызываемое переменным током, измеряют на вспомогательном электроде (ВЭ) относительно переносного насыщенного м.с.э. до и после подключения ВЭ к трубопроводу через конденсатор емкостью 4 мкФ.

Примечание:

На участке трубопровода, обеспеченном ЭХЗ, измерения выполняют при отключенных средствах ЭХЗ.

Измерения выполняют в такой последовательности:

Через 10 мин после установки ВЭ в грунт измеряют его стационарный потенциал относительно м.с.э.

Подключают ВЭ к трубопроводу по схеме рис.4.2.4 и через 10 мин снимают первое показание вольтметра. Следующие показания непрерывно записывают в память соответствующего измерительного прибора (например, ПКИ-02) или снимают через каждые 10 с не менее 10 мин.

Среднее смещение потенциала ВЭ за период измерений определяют по компьютерной программе (например, используемой при камеральной работе с прибором ПКИ-02) или по формуле:

, мВ,

где U_i - сумма значений потенциала ВЭ, измеренных при подключении ВЭ к трубопроводу, мВ; U_ст - стационарный потенциал ВЭ, мВ; m - общее число измерений.

Действие переменного тока признается опасным при среднем смещении потенциала в отрицательную сторону не менее, чем на 10 мВ, по отношению к стационарному потенциалу.

Результаты измерений оформляют в виде протокола (Приложение Л).

1 - трубопровод; 2 - датчик потенциала; 3 - переносный медносульфатный электрод сравнения; 4 - шурф; 5 - вольтметр постоянного тока; 6 - конденсатор; 7 - выключатель;

8 - амперметр переменного тока.
4.2.24 Для дополнительной оценки опасности коррозии стали под действием переменного тока измеряют силу переменного тока на ВЭ при подключении его к трубопроводу. Для этой цели в цепь ВЭ - конденсатор-трубопровод дополнительно включают амперметр переменного тока (8) с пределами измерений от 0,01 мА (1·10^-5 А) (рис.4.2.4). После подключения ВЭ к трубопроводу измеряют силу переменного тока в течение 10 мин через каждые 10-20 с с записью по форме Приложения M.

Среднюю плотность переменного тока j рассчитывают по формуле:

где: J (мА) - среднее значение силы переменного тока за время измерений; 6,25 - площадь ВЭ, см².

Действие переменного тока признается опасным при средней плотности тока более 1 мА/см² (10 А/м²).

При использовании мультиметров, позволяющих измерять напряжение и силу тока, допускается сначала измерить смещение потенциала ВЭ по п.4.2.23, а затем, включив прибор в цепь в качестве амперметра, измерить силу переменного тока на ВЭ.

При наличии амперметра и вольтметра переменного тока одновременно измеряют основной и дополнительный критерии после подключения ВЭ к трубопроводу.
4.3 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ЗАЩИТЫ
Общие положения
4.3.1 ЭХЗ стальных подземных сооружений следует применять в соответствии с требованиями ГОСТ 9.602-89* и разд.4.2 настоящей Инструкции.

ЭХЗ стальных вставок длиной не более 10 м на полиэтиленовых газопроводах на линейной части и участков соединений полиэтиленовых газопроводов со стальными вводами в дома (при наличии на вводе электроизолирующих соединений) разрешается не предусматривать. При этом засыпка траншеи в той ее части, где проложена стальная вставка, по всей глубине заменяется на песчаную.

Стальные газопроводы, реконструируемые методом санации с помощью полимерных материалов, подлежат защите на общих основаниях.

Стальные газопроводы, реконструируемые методом протяжки полиэтиленовых труб, подлежат защите на тех участках, где стальная труба необходима как защитный футляр (под автомобильными, железными дорогами и др.).

Стальные футляры трубопроводов под автомобильными дорогами, железнодорожными и трамвайными путями при бестраншейной прокладке (прокол, продавливание и другие технологии, разрешенные к применению) должны быть, как правило, защищены средствами ЭХЗ, при прокладке открытым способом - изоляционными покрытиями и ЭХЗ в соответствии с п.п.2.1.3, 2.2.5, 2.2.7-2.2.9. В качестве футляров рекомендуется использовать трубы с внутренним защитным покрытием. При защите трубы и футляра средствами ЭХЗ труба и футляр соединяются через регулируемую перемычку.

4.3.2 Основанием для проектирования ЭХЗ новых трубопроводов являются данные о коррозионной агрессивности грунтов и наличии блуждающих токов (разд.4.2 настоящей Инструкции). Основанием для проектирования ЭХЗ действующих трубопроводов являются данные о коррозионной агрессивности грунтов, наличии зон опасного влияния блуждающих постоянных токов и переменных токов (разд.4.2), а также о коррозионных повреждениях трубопроводов.

Указанные данные могут быть получены в результате изысканий организации - разработчика проекта подземных сооружений, либо специализированной организации, привлекаемой на субподрядных началах. Проектирование ЭХЗ должно осуществляться также на основе технических условий, выдаваемых специализированными предприятиями по защите от коррозии или организациями, эксплуатирующими трубопроводы.

4.3.3 Объем измерений, выполняемых при определении коррозионной агрессивности грунтов, наличии блуждающих постоянных токов и переменных токов и зон их опасного влияния, определен в разд.4.2 настоящей Инструкции.

4.3.4 В случае прокладки подземного сооружения на расстоянии до 300 м от путей рельсового транспорта, электрифицированного на постоянном токе, необходимо измерить потенциалы рельсов с целью определения возможности и выбора места подключения дренажной защиты.

4.3.5 При проектировании ЭХЗ трубопроводов в зоне действия ЭХЗ проложенных ранее сооружений необходимо получить данные от эксплуатирующих организаций о номинальных параметрах действующих установок ЭХЗ и о режимах их работы (значения силы тока и напряжения на выходе установок, радиусы действия ЭХЗ).

4.3.6 При разработке проекта согласовывают:

- подключение установок ЭХЗ к сетям переменного тока - с организациями, эксплуатирующими эти сети;

- размещение самих установок и элементов системы ЭХЗ (анодных заземлителей, гальванических анодов (протекторов), воздушных и кабельных линий, контрольно-измерительных пунктов) - с держателями геофонда, землепользователями и организациями, эксплуатирующими смежные подземные сооружения;

- выполнение работ с выходом на проезжую часть в крупных городах - с местными управлениями дорожного хозяйства и ГИБДД.

4.3.7 Исходным для проектирования ЭХЗ новых сооружений является ситуационный план в масштабе 1:2000 (иногда 1:1000) проектируемых и существующих подземных сооружений, а для действующих сооружений - их ситуационный план с выделением тех сооружений, для которых проектируется ЭХЗ.

Во всех случаях на плане должны быть указаны: диаметры сооружений; рельсовые сети электрифицированного транспорта; действующие установки ЭХЗ; точки подключения к рельсовым путям отсасывающих кабелей и существующих дренажных установок; данные о коррозионной агрессивности грунтов и зонах блуждающих токов.

4.3.8 В соответствии со СНиП 11-01-95 "Инструкция о порядке разработки, согласования, утверждения и составе проектной документации на строительство предприятий, зданий и сооружений" в состав проектной документации на ЭХЗ входят:

- ситуационный план по п.4.3.7;

- рабочие чертежи с согласованиями по п.4.3.6, включая рабочий план в масштабе 1:500;

- заключение специализированной организации о гидрогеологических условиях для проектирования глубинных заземлителей, включающее при необходимости геолого-геофизический разрез местности;

- спецификация оборудования;

- паспорт проекта;

- сметная документация;

- пояснительная записка.

Пояснительная записка содержит:

- основание для разработки проекта;

- характеристику защищаемых сооружений;

- сведения об источниках блуждающих токов;

- оценку коррозионной ситуации;

- обоснование выбора установок ЭХЗ (при отсутствии соответствующих указаний в технических условиях);

- количество и параметры установок ЭХЗ (сводная таблица);

- сведения о проведенных согласованиях и соответствии проекта требованиям ГОСТ, СНиП и другим нормативным документам;

- сведения о соответствии проекта рекомендациям по охране природы.

В паспорте проекта указываются его краткая техническая характеристика, состав проекта и технико-экономические показатели.

4.3.9 Проектом ЭХЗ должна быть предусмотрена установка стационарных контрольно-измерительных пунктов (КИПов) с интервалом не более 200 м в пределах поселения и не более 500 м вне пределов поселения.

В первую очередь такие КИПы устанавливаются:

- в пунктах подключения дренажного кабеля к трубопроводу;

- в концах заданных зон защиты;

- в местах максимального сближения трубопровода с анодным заземлителем.

Рекомендуется также установка КИПов:

- в местах пересечения трубопровода с рельсами электрифицированного транспорта;

- в местах пересечения трубопровода со смежными подземными сооружениями, не включенными в систему совместной ЭХЗ;

- у одного конца футляров длиной не более 20 м и у обоих концов футляров длиной более 20 м.

4.3.10 Сборочный чертеж КИПа на трубопроводе приведен в Альбоме 2 МГНП 01-99 "Узлы и детали электрозащиты инженерных сетей от коррозии" (АО институт "МосгазНИИпроект", М.; 1999, стр.67). Стационарный КИП оборудован стационарным медносульфатным электродом сравнения длительного действия с датчиком потенциала (вспомогательным электродом - ВЭ), для чего используют электроды типа ЭНЕС, ЭСН-МС. Измерительная шина (или проводник) от трубопровода, проводники от электрода сравнения и датчика потенциала выведены под ковер или в фальшколодец (рис.4.3.1).

Конструкция и основные параметры электродов ЭНЕС и ЭСН-МС даны в Приложении Н.

4.3.11 Для дополнительного контроля действия ЭХЗ рекомендуется предусматривать установку индикаторов общей и (или) локальной коррозии на участках трубопровода с высокой коррозионной агрессивностью грунта при одновременном опасном влиянии блуждающих токов. Наиболее целесообразна установка индикаторов на КУ и в КИПах на концах зон защиты. Индикаторы рекомендуется устанавливать также на участках, где применяется смягченный критерий защищенности по п.2.2.10.

Оценка опасности общей коррозии производится с помощью блока пластин-индикаторов (БПИ), а оценка опасности локальной коррозии - с помощью индикатора локальной коррозии (ИЛК) (Приложение О). В стационарных КИПах на электроде сравнения в качестве датчика потенциала (взамен датчика потенциала по п.4.3.10) может быть использован блок пластин-индикаторов.

4.3.12 С целью обеспечения эффективности ЭХЗ трубопроводов в проекте должна быть предусмотрена установка электроизолирующих соединений (электроизолирующих фланцев, муфт, вставок, сгонов и др.), для газопроводов в соответствии со СНиП 11-01-95.

4.3.13 Установку электроизолирующих соединений следует предусматривать:

- на входе и выходе трубопровода из земли (на участках перехода подземного трубопровода в надземный разрешается вместо установки электроизолирующих соединений применять электрическую изоляцию трубопроводов от опор и конструкций изолирующими прокладками);

- на входе и выходе газопроводов из ГРП (ШРП);

- на вводе трубопроводов в здания, где возможен их электрический контакт с землей через заземленные металлические конструкции, инженерные коммуникации здания и нулевой провод электропроводки здания;

- на вводе трубопровода на объект, являющийся источником блуждающих токов;

- для электрической изоляции отдельных участков трубопровода от остального трубопровода.

1 - трубопровод; 2 - контрольные проводники от трубопровода, электрода сравнения и датчика потенциалов; 3 - ковер; 4 - защитная трубка; 5 - электрод сравнения; 6 - датчик потенциала.

Катодную защиту применяют при опасности почвенной коррозии, при одновременной опасности почвенной коррозии и коррозии блуждающими постоянными токами и переменными токами, при опасности коррозии только переменными токами, а также в зонах опасности только блуждающих постоянных токов, если включением дренажей не удается обеспечить защиту трубопроводов.

Защиту поляризованными или усиленными дренажами применяют при наличии опасности только блуждающих токов для соответствующих участков сближения защищаемого трубопровода с рельсовой сетью электрифицированных на постоянном токе железных дорог или трамвая при устойчивых отрицательных потенциалах рельсов (или знакопеременных потенциалах рельсов трамвая).

Гальваническая защита - защита гальваническими анодами (протекторами) может применяться:

- в грунтах с удельным сопротивлением не более 50 Ом·м для отдельных участков трубопроводов небольшой протяженности, не имеющих электрических контактов с другими сооружениями, при отсутствии опасности блуждающих токов или при наличии опасности блуждающих токов, если вызываемое ими среднее смещение потенциала от стационарного не превышает +0,3 В (с применением вентильных устройств); для участков трубопроводов, электрически отсеченных от общей сети изолирующими соединениями, а также в случаях, когда расчетные защитные токи относительно малы (например,  1 А), или как дополнительное средство, когда действующие катодные станции не обеспечивают защиту отдельных участков-трубопроводов;

- для защиты трубопроводов сжиженного газа.

4.3.15 Основные требования к преобразователям для катодной защиты и электродренажам:

1. Неавтоматические преобразователи для катодной и дренажной защиты должны иметь ручное плавное или ступенчатое регулирование выходных параметров по напряжению и току от 10 до 100% номинальных значений.

2. Автоматические преобразователи для катодной и дренажной защиты должны обеспечивать стабильные потенциалы трубопроводов или токи защиты с погрешностью, не превышающей 2,5% от заданного значения.

3. Коэффициент полезного действия преобразователей и усиленных электродренажей в номинальном режиме должен быть не менее 70%.

4. Коэффициент мощности преобразователей и усиленных электродренажей в номинальном режиме должен быть не менее 0,7.

5. Уровень шума, создаваемый средствами катодной и электродренажной защиты, применяемых в городах и населенных пунктах, на всех частотах не должен превышать 60 дБ.

6. Технический ресурс преобразователей, усиленных и поляризованных электродренажей должен быть не менее 50000 ч.

7. Все новые средства ЭХЗ (преобразователи, усиленные и поляризованные дренажи) должны быть подвергнуты эксплуатационным испытаниям не менее одного года на соответствие вышеприведенным требованиям независимой экспертной комиссией по программам, согласованным с потребителем.

8. Коэффициент пульсации выходного напряжения преобразователей и усиленных дренажей определяется требованиями потребителя.

4.3.16 В качестве анодных заземлителей установок катодной защиты применяют железокремнистые, углеграфитовые, стальные и чугунные электроды, помещенные в большинстве случаев в коксовую засыпку.

Технико-экономический расчет анодных заземлений заключается в определении оптимальных конструктивных параметров и числа анодных заземлителей, обеспечивающих минимальные приведенные суммарные затраты (отнесенные к одному году эксплуатации).

Анодные заземлители следует размещать на максимально возможном удалении от защищаемого трубопровода и в грунтах с минимальным удельным электрическим сопротивлением ниже уровня их промерзания.

4.3.17 Для гальванической защиты подземных сооружений рекомендуется использовать магниевые аноды (протекторы), обладающие наиболее отрицательным потенциалом (см. табл.4.3.1).
Таблица 4.3.1
Технические данные магниевых гальванических анодов, упакованных с активатором

Типанода	Габаритные размеры, мм		Масса(округленно), кг
	диаметр	длина
ПМ-5У	165	580	16
ПМ-10У	200	700	30
ПМ-20У	270	710	60

Следует применять аноды, упакованные с активатором, который предохраняет анод от пассивации, обеспечивает равномерное распределение защитного тока и более равномерное растворение анодов.

Располагать гальванические аноды рекомендуется на расстоянии не менее 4-5 м от трубопровода.

4.3.18 В проектах ЭХЗ прямые нерегулируемые перемычки предусматриваются только для соединения металлических коммуникаций одинакового назначения.

В случае прокладки трубопроводов в одной траншее или в разных траншеях с разносом не более 5 м допускается предусматривать электроперемычки из изолированных стальных полос (с изоляцией не хуже изоляции газопровода). Разъемные соединения должны быть выведены под люк.

В случае расстояния между трубопроводами свыше 5 м электроперемычки следует предусматривать кабелем, имеющим общее сечение жил не менее 50 мм² по меди. Присоединение кабелей к трубопроводам выполняется через контактные устройства.

Примечание:

При установке электроизолирующих соединений (ЭИС) на надземных участках газопроводов у ГРС, ГРП, ШРП следует устанавливать обводные электроперемычки, присоединяя их перед ЭИС на входе газопровода и после ЭИС на выходе газопровода. Сечение электроперемычек должно быть не менее 50 мм² по меди (400 мм² по стали). Если газопровод после ГРП (ШРП) выполняется надземным (по стенам, опорам, эстакадам), обводная электроперемычка не предусматривается.

4.3.20 Объемы измерений, выполняемых при определении коррозионной агрессивности грунтов, наличия блуждающих постоянных токов и переменных токов и зон их опасного влияния, определяются в соответствии с разд.4.2, объем дополнительных данных - по п.п.4.3.4 настоящей Инструкции.

4.3.21 Параметры системы ЭХЗ определяются расчетным путем. При основных расчетах должны быть определены количество, параметры и места расположения катодных станций, электродренажных установок, гальванических анодов (протекторов) и анодных заземлителей.

4.3.22 Расчет ЭХЗ может проводиться по ведомственным и региональным методикам, основанным на статистическом материале (например, о защитных плотностях тока), собранном эксплуатационными и проектными организациями.

4.3.23. Расчет ЭХЗ при совместной защите сооружений различного назначения может проводиться по методике, приведенной в Приложении П. Методика основана на вычислении средней плотности защитного тока для всех сооружений на данной территории с учетом площади поверхности сооружений каждого типа, площади территории и среднего удельного сопротивления грунта и наиболее пригодна при низких или невысоких сопротивлениях изоляции и(или) значительных утечках защитного тока на посторонние (не защищенные) сооружения. При использовании данной методики радиус действия и ток одной установки вычисляют по формулам (13) и (11) Приложения П. В Приложении П приведен также конкретный пример расчета совместной ЭХЗ.

4.3.24 Расчет ЭХЗ сети трубопроводов может проводиться также на персональном компьютере по программе АРМ ЭХЗ-6П, основанной на решении общей математической задачи о распределении суммарного потенциала по трубам сети. Путем решения задачи "Оптимальная система ЭХЗ" при заданных характеристиках сети, количестве и размещении катодных станций, анодных заземлений и дренажей программа подбирает, в частности, оптимальные (минимальные) токи катодной защиты, обеспечивающие защитные суммарные потенциалы по всей сети. Путем решения задачи "Потенциал при заданных токах" программа при заданных характеристиках сети, количестве и заданных токах катодных станций, количестве и размещении анодных заземлителей и электродренажей программа вычисляет распределение суммарного потенциала по сети, которое может быть сопоставлено с необходимым - с последующим внесением нужных изменений в систему ЭХЗ. После решения указанных основных задач программа подбирает типы выпускаемых катодных станций и необходимые характеристики других устройств системы ЭХЗ. В число вводимых исходных данных входят для каждого участка сети значения удельного сопротивления грунта и принятые или экспериментально определенные значения сопротивления изоляции трубопровода.

Информация о программе АРМ ЭХЗ-6П, а также пример расчета по этой программе приведены в Приложении Р.

4.3.25 Расчет анодных заземлений системы ЭХЗ производят с учетом п.4.3.17, исходя из необходимого тока катодной защиты и геолого-геофизического разреза грунта на местности, полученного методом вертикального электрического зондирования и отражающего строение грунта, толщины и удельные сопротивления его слоев. Указанные характеристики грунта вместе с типом, размерами и количеством анодных заземлителей определяют сопротивление растеканию тока анодного заземления, а сила тока и характеристики самого заземления - срок его службы.

4.3.26 Расчет одиночных вертикальных и горизонтальных заземлителей в однородном и двухслойном грунте, однорядных групповых заземлений из вертикальных заземлителей в однородном грунте и (с определенными ограничениями) в двухслойном грунте можно производить на персональном компьютере по программе CAG. Информация о программе CAG и пример ее использования приведены в Приложении С.

4.3.27 Расчет одиночных вертикальных заземлителей (в первую очередь, глубинных) в многослойном грунте с числом слоев от 3 до 12 может производиться на персональном компьютере по программе MLG-2. Информация о программе MLG-2 и пример ее использования приведены в Приложении Т.

4.3.28 При использовании программы АРМ ЭХЗ-6П расчет анодного заземления из вертикальных или горизонтальных заземлителей в однородном грунте производится самой программой после расчета и выбора системы катодной защиты.

4.3.29 Расчет защиты гальваническими анодами (протекторами) может проводиться также по методике, приведенной в Приложении У. Расчет дренажной защиты может производиться по методике, приведенной в Приложении Ф.

4.3.30 Расчет гальванической (протекторной) защиты может быть также проведен на персональном компьютере по программе АРМ ЭХЗ-6П (Приложение Р). Если в процессе расчета катодной защиты необходимые защитные токи оказываются малыми (например, 0,2-0,5 А), программа сама предлагает проектировщику выбрать гальваническую (протекторную) защиту, и если такой выбор подтвержден, производит ее расчет.