Методические указания

Для электрохимической защиты трубопроводов от коррозии применяют установки катодной, протекторной, электродренажной защиты, изолирующие фланцы, электрические перемычки и другие вспомогательные устройства, определяемые проектом с учетом конкретных условий трассы.

Станции катодной защиты (СКЗ) - комплекс сооружений для поляризации трубопровода внешним током, генерирующим постоянный ток или выпрямляющим переменный и образующим электрическую цепь между искусственно созданным анодом и катодно-защищаемым трубопроводом. В состав СКЗ входят источник постоянного (выпрямленного) тока, анодное заземление, катодный вывод трубопровода, электролинии (провода, кабель, шины).

В зависимости от вида источника тока СКЗ могут быть с питанием от ЛЭП с напряжением 0,4, 6 и 10 кВ или с собственным автономным электроснабжением.

Независимо от коррозионной активности грунтов трубопроводы и другие сооружения, за исключением надземных, необходимо обеспечить ЭХЗ от коррозии. В условиях повышенной коррозионной опасности: в солончаках с сопротивлением грунтов до 20 Ом-м, на участках, где не менее 6 месяцев в году уровень грунтовых вод находится выше нижней образующей трубопровода и на участках с температурой эксплуатации трубопроводов 40 °С и выше следует предусматривать, как правило, резервирование средств ЭХЗ.

Контуры защитных заземлений технологического оборудования, расположенного на компрессорных, газораспределительных, насосных станциях и других аналогичных площадках, не должны оказывать экранирующего влияния на систему электрохимзащиты коммуникации.

Установку анодных заземлений и протекторов следует предусматривать ниже глубины промерзания грунта в местах с минимальным удельным сопротивлением.

Для подземных и наземных трубопроводов, прокладываемых в районах распространения вечномерзлых грунтов, должна предусматриваться ЭХЗ независимо от коррозионной активности грунтов.

Катодную защиту следует применять для трубопроводов, вокруг которых грунт промерзает в зимний период («холодные» участки). При отсутствии источника электроэнергии на «холодных» участках допускается вместо катодных станций применять протяженные протекторы. Протекторную защиту, в том числе и протяженными протекторами, допускается применять на любых участках трубопровода, где грунт вокруг него находится в талом состоянии. В установках катодной защиты следует применять протяженные, свайные или глубинные анодные заземления.

В местах подключения дренажного кабеля к анодному заземлению должна быть предусмотрена установка опознавательного знака. На участках подземной прокладки соединительного кабеля в цепи анодное заземление – установка катодной защиты - трубопровод следует выполнять кабелем только с двухслойной полимерной изоляцией.

Электроснабжение установок катодной защиты трубопроводов должно осуществляться по II категории от существующих ЛЭП напряжением 0,4, 6, 10 кВ или ЛЭП, сооружаемых вдоль трассы, или автономных источников.

Показатели качества электроэнергии установок катодной защиты должны соответствовать требованиям ГОСТ 13109-67.

Устройство всех установок ЭХЗ и питающих линий, а также их включение и наладка должны быть полностью закончены к моменту сдачи трубопровода в эксплуатацию.

Устройства ЭХЗ в зонах блуждающего тока следует включать в работу в течение не более месяца после укладки трубопровода, а во всех остальных случаях - до начала работы рабочих приемочных комиссий.

При пуско-наладочных работах для каждой установки электрозащиты необходимо:

определить протяженность зоны защиты и потенциалы «труба - земля» в точке дренажа каждой катодной установки при силе тока в соответствии с данными проекта;

определить потенциалы «труба - земля» в точке дренажа и силу тока защитной установки при минимальном, максимальном и промежуточном режимах выходного напряжения установки

электрозащиты;

оценить влияние работы защитной установки на сложные подземные коммуникации и кабели связи при запроектированном режиме работы.

Фактическая протяженность защитной зоны каждой установки ЭХЗ, определенная в процессе выполнения пуско-наладочных работ для половины ее максимального выходного напряжения, должна быть не менее проектного значения. При этом потенциал «труба - земля» в точках дренажа должен соответствовать требованиям ГОСТ 9.015-74.

По мере строительной готовности отдельных установок ЭХЗ строительно-монтажная организация должна выполнить:

измерение сопротивления растеканию анодных и защитных заземлений сопротивления кабельных линий, которые не должны превышать проектные значения: измерение сопротивления изоляции кабеля, которое должно быть не менее проектных и паспортных значений;

проверку электрического контакта контрольно-измерительных пунктов;

испытание трансформаторного масла, которое должно соответствовать техническим условиям;

проверку стрел провеса проводов воздушных линий электропередач, которые не должны отличаться от проектных значений более чем на ±5 %.

Работы по сооружению системы ЭХЗ подземных трубопроводов осуществляют в два этапа:

первый этап - разметка трассы, подготовка участка, разработка грунта под монтаж оборудования и токопроводящих линий, прокладка подземных кабелей, монтаж катодных и контрольных электрических выводов от трубопровода, установка или закладка в фундаменты несущих опорных конструкций, подставок, рам для монтажа оборудования; этот перечень работ выполняется одновременно с производством основных строительных работ по технологической части трубопровода;

второй этап - установка оборудования, подключение к нему электрических кабелей, перемычек, проводов и индивидуальное опробование;

эти работы выполняются после окончания основных видов строительных работ одновременно со специализированными и пуско-наладочными работами.

Строительство и монтаж установок ЭХЗ, включающих новейшие устройства и материалы, необходимо выполнять в соответствии со специальными требованиями проекта и заводскими инструкциями по их монтажу.

Защита участков трубопровода в зоне действия блуждающих токов должна быть построена в полном объеме проекта. Строительство электрозащиты участков трубопроводов, подлежащих приемке рабочей комиссией, следует вести совместно со строительством трубопровода в следующей последовательности:

сооружение и монтаж отдельных защитных установок при одновременном строительстве участков трубопроводов, защищаемых этими установками;

промежуточная сдача - приемка отдельных установок и ввод их в действие при завершении строительства соответствующих этим установкам участков;

отключение защитных установок на участке строительства, подлежащих приемке рабочей комиссией и заварка стыков на концах зон защитных установок;

пуск и опробование средств защиты участка трубопровода, подлежащего приемке рабочей комиссией;

сдача защиты заказчику.

При сооружении установки катодной защиты необходимо выполнить следующие работы:

разработку грунта под оборудование, кабельной или воздушной электролинии с последующей прокладкой кабелей в грунте или воздушных токопроводов;

монтаж преобразователя; сооружение анодного заземления, защитного заземления и грозозащиты;

установку контрольно-измерительного пункта; монтаж катодного вывода, электрических цепей катодной установки, ограждения преобразователя катодной установки;

рекультивацию земли.

При сооружении воздушных линий электропитания для станций катодной защиты необходимо вести в следующей последовательности:

разбивка трассы с указанием места установки опор;

вырубка просек; вывозка опор;

разработка грунта (бурение скважин);

установка опор с монтажом арматуры и проводов;

выполнение спусков к устройству катодной защиты.

При сооружении защитного заземления необходимо выполнить следующие работы:

разработку траншеи;

установку в грунт вертикальных или укладку в траншею горизонтальных электродов - заземлителей;

укладку в траншею магистрального проводника;

соединение проводника с электродами - заземлителями и заземляемой конструкцией;

изоляцию мест сварных соединений; засыпку траншеи с последующим уплотнением;

покраску подземной части заземляющего проводника.

Монтаж анодного заземления.

Анодное заземление СКЗ предназначено для создания внутренней цепи СКЗ при наложении на трубопровод внешнего тока. Применяют анодные заземления следующих типов:

по применяемым материалам - стальные, ферросилидные, графитированные, угольные;

по размещению рабочих электродов - вертикальные, горизонтальные, комбинированные;

по конструкции рабочих электродов - трубчатые, стержневые, фасонные.

При установке стального анодного заземления в электропроводящий нейтральный заполнитель вводят коксовую, угольную (антрацитовую) мелочь или графитовую крошку, благодаря чему срок службы заземления увеличивается.

Анодные заземлители типа АК предназначены для устройства заземлений в установках катодной защиты трубопроводов, коммуникаций насосных и компрессорных станций.

Электроды типа ЭГТ состоят из углеграфитовой трубы, соединителя - токовода и кольца.

Глубинные анодные заземления устанавливают на тех участках трассы, где использование другого вида анодного заземления не обеспечивает необходимую эффективность защиты.

Катодный вывод трубопровода - контактное устройство, выведенное на поверхность земли при помощи изолированного провода, предназначен для электрических измерений на трассе и подключения к трубопроводу СКЗ.

Монтаж протекторной защиты.

Протекторные установки предназначены: для защиты от почвенной коррозии участков большой протяженности, удаленных от источников электроснабжения, где нецелесообразно применение катодной защиты внешним током;

на участках, защищенных СКЗ - в местах неполной защиты - для обеспечения защитного потенциала;

для защиты от почвенной коррозии патронов (кожухов) на переходах через железные и автомобильные дороги;

на участках блуждающих токов - в качестве земляных микродренажей.

Протекторы также устанавливают на изолирующих фланцах для снятия анодных зон, на электрических перемычках при совместной защите подземных сооружений для устранения электрохимического взаимодействия между ними, для защиты металлических подземных емкостей и др.

Протекторная защита может быть осуществлена одиночными или групповыми установками. Выбор типа и схемы расстановки протекторов осуществляется с учетом конкретных условий прокладки трубопровода.

При сооружении протекторной защиты необходимо:

в случае горизонтальной укладки протекторов - разработка траншеи с последующей укладкой протекторов и кабеля; соединение проводников протектора с магистральным кабелем;

изоляция мест соединения; установка контрольно-измерительного пункта с подсоединением кабеля; заливка кабелей битумной мастикой;

заливка протекторов жидким грунтовым раствором; засыпка траншеи с послойным' уплотнением;

в случае вертикальной установки протекторов - разработки траншеи под укладку кабеля;

бурение скважин под установку протекторов; установка протекторов с центровкой и фиксацией;

укладка кабеля; подсоединение проводников от протекторов к магистральному кабелю с изоляцией мест соединения;

установка контрольно-измерительного пункта и подсоединение к нему кабеля;

заливка кабеля битумной мастикой;

заливка скважины с протекторами жидким грунтовым раствором;

засыпка скважины и траншеи с послойным уплотнением.

При строительстве и монтаже контрольно-измерительных пунктов необходимо:

отрыть котлован; протянуть кабели или провода в полость стойки пункта;

установить стойку в котлован и засыпать его с послойным уплотнением;

подсоединить кабели, или провода к клеммам панели; выполнить маркировку кабелей (проводов) и клемм, соответствующую схеме соединения;

масляной краской нанести порядковый номер пункта;

закрепить грунт вокруг пунктов в радиусе 1 м.

Монтаж электрических дренажей.

Станции дренажной защиты предназначены для отвода (дренажа) блуждающих токов с трубопровода в рельсовую часть цепи электротяги или на сборную шину отсасывающих кабелей тяговой подстанции. Состав станции: электродренажная установка, катодный вывод трубопровода, контактное устройство с рельсовой цепью, соединительные электролинии (дренажные кабели, шины, провода).

При сооружении установок дренажной защиты необходимо выполнить следующие виды строительно-монтажных работ:

разработку грунта под оборудование и кабельную линию;

прокладку кабеля или воздушной линии;

монтаж дренажного устройства и защитного заземления; установку контрольно - измерительного пункта и кабельной стойки;

монтаж катодного вывода, электрических цепей дренажной установки, устройств грозозащиты, ограждения дренажного устройства;

рекультивацию земель.

Монтаж кон­трольно-измерительных пунктов.

Контрольно-измерительные пункты по трассе трубопровода должны быть смонтированы и опробованы строительной организацией до проверки изоляционного покрытия методом катодной поляризации.

Присоединение перемычек и проводов контрольно-измерительных пунктов к другим сооружениям, присоединение дренажного кабеля к токоведущим частям электрифицированного рельсового транспорта (электрифицированных железных дорог, трамвая) необходимо производить с разрешения и в присутствии представителя соответствующей эксплуатирующей организации.

В соответствии с проектной документацией строительная организация должна дать маркировку кабелей и проводов, вводимых в установки электрохимической защиты, контрольно - измерительные пункты и другие электрические приборы.

Приварку проводов установок ЭХЗ и контрольно-измерительных пунктов к трубопроводу следует производить:

термитной или электродуговой сваркой к поверхности трубопровода – для труб с нормативным временным сопротивлением разрыву менее 539 МПа;

только термитной сваркой с применением медного термита к поверхности трубопровода или электродуговой сваркой к продольным или кольцевым швам - для труб с нормативным временным сопротивлением разрыву 539 МПа и более.

При сооружении установок ЭХЗ допускаются следующие отклонения от мест их размещения и подключения, предусмотренные проектом:

для катодных станций, электродренажей и глубинных анодных заземлителей - в радиусе не более 0,5 м;

для протекторов и анодных заземлителей, а также мест подключения соединительного кабеля к трубопроводу и контрольно-измерительных пунктов - не более 0,2 м.

Места подключения соединительных проводов и дренажных кабелей к трубопроводу должны быть не ближе 6 м от мест подключения к нему ближайшего контрольно - измерительного пункта.

При установке заземлителей, протекторов и укладке соединительных кабелей и проводов в траншее допускается увеличение проектной глубины заложения не более 0,1 м, уменьшение проектной глубины заложения не допускается.

Приварка проводников к трубопроводу

Соединение проводов овальными соединителями, как правило, проводят методом скрутки с помощью приспособлений МИ-189А и МИ-230А.

Подготовка к монтажу проводов в овальном соединении методом скрутки должна быть осуществлена в такой последовательности:

очистка от грязи или защитной смазки овального соединения и соединяемых участков проводов и промывка их бензином;

нанесение на поверхность соединяемых участков проводов нейтрального вазелина;

удаление под слоем вазелина оксидной пленки металлической щеткой.

Подготовленные провода следует ввести в овальный соединитель (МИ-189А или МИ-230А) внахлест с двух сторон так, чтобы концы их выступали из соединения на 20-40мм.

Алюминиевые и сталеалюминиевые провода воздушных токопроводов, как правило, следует соединять методом термитно-муфельиой сварки со сдавливанием жил (с осадкой) термитными

патронами марки АС с применением сварочных клещей АТСП 50-185.

Сварные контактные соединения при монтаже воздушных токопроводов выполняют в такой последовательности:

провода выправляют, отторцовывают и зачищают стальной щеткой из кардоленты;

подготовленные к сварке провода вставляют в кокиль термитного патрона и устанавливают в зажим сварочных клещей; патрон подбирают в зависимости от сечения свариваемых проводов;

муфель термитного патрона зажигают термитной спичкой и одновременно закрывают защитный кожух на сварочных клеммах;

через 1-2 мин после зажигания термитного патрона клещи сжимают;

когда муфель термитного патрона потемнеет, удаляют со сварного соединения клещи, муфель термитного патрона и кокиль.

В процессе сварки клещи с установленными проводами должны находиться в горизонтальном положении.

При сварке токопроводов протекторных установок в зависимости от сечения свариваемых жил используют различные марки термитных патронов.

Контактные соединения алюминиевых кабелей с трубопроводом выполняют термитной сваркой. Катодные и дренажные выводы от труб приваривают электродами фтористо-кальциевого типа марок УОНИ диаметром 3 мм при силе тока не более 120 А. Между собой кабели соединяют методом опрессовки.

Так опрессовку применяют при соединении алюминиевых кабелей сечением 16-240 мм.

Работы по опробованию необходимо выполнять в два этапа:

индивидуальное опробование отдельных защитных установок;

комплексное опробование системы ЭХЗ от коррозии всего объекта в целом.

Индивидуальное опробование отдельных установок ЭХЗ выполняет строительно-монтажная организация в присутствии представителей заказчика и заинтересованных организаций в соответствии с требованиями завода-изготовителя и проекта не ранее чем через 8 дней после окончания монтажа анодного заземления. При этом проверке подлежит соответствие фактического значения сопротивления растеканию защитного и анодного заземлений проектным значениям и проводят испытание катодных установок в течение не менее 72 ч в максимальном режиме. После 72-часового испытания необходимо проверить состояние всех узлов и элементов защитной установки, оформить паспорт на каждую установку и составить акт приемки оборудования заказчиком. При опробовании совместной ЭХЗ двух и более объектов необходимо также составить акт на контрольные измерения по проверке отсутствия вредного влияния устройств защиты. Работы по комплексному опробованию системы ЭХЗ для определения готовности ее к вводу в эксплуатацию выполняет заказчик совместно со строительной и другими заинтересованными организациями.

После завершения комплексного опробования системы ЭХЗ от коррозии объекта в целом необходимо составить акт рабочей комиссии о приемке законченной строительством системы ЭХЗ в эксплуатацию с рекомендациями по режимам ее эксплуатации.

Оборудование для монтажа средств электрохимзащиты

Строительство всех запроектированных установок ЭХЗ ведет специализированная бригада, выполняющая все виды работ (земляные, сварочные, монтажные и наладочные).

Комплект машин и механизмов для сооружения средств ЭХЗ включает экскаватор цепной ЭТЦ-161, бурильно-крановую машину БКГМ-66, электростанцию ПЭС-15М, сварочный агрегат ПСО-ЗООА, одноосный прицеп ГАЗ-704, автокран ПК-2 (5-13), автомашину легковую специальную УАЗ-4521, автомашину бортовую ГАЗ-66, комплект приспособлений для термитной сварки, набор инструментов для пайки проводов, битумоплавильный котел ИСТ-ЗБ, вагон - домик, трактор-тягач К-700.

При использовании машины МЗК-2 (кабелеукладчика) из комплекта машин исключается: цепной экскаватор, электростанция и сварочный агрегат.

Контроль качества работ. Оформление документации

Сдача системы ЭХЗ заказчику допускается только после окончания опробования всех средств ЭХЗ. К работам по сдаче системы ЭХЗ комиссия приступает не позже чем через 3 рабочих дня после окончания опробования системы на данном участке. Эксплуатация оборудования на объекте, не принятом приемочной комиссией, не допускается.

Подрядчик предоставляет приемочной комиссии ряд документов (обязательных).

Объем проверки устанавливает председатель комиссии.

Объект включают под напряжение по распоряжению комиссии при наличии письменного уведомления от строительно-монтажной организации о выводе людей с объекта и о готовности к тому, чтобы поставить объект под напряжение.

После включения объекта под напряжение и бесперебойной работы его в течение 24 ч председатель приемочной комиссии обязан оформить акт сдачи-приемки объекта заказчику.

Система ЭХЗ данного участка может быть принята заказчиком при соблюдении следующих условий:

а) минимальная разность потенциалов трубопровод - земля на протяжении всего участка должна быть не ниже проектной величины;

б) запас мощности СКЗ и дренажных установок должен составлять не менее 35%;

в) исключено вредное влияние на другие сооружения.

Сдачу системы ЭХЗ оформляют актом о приемке системы ЭХЗ участка трубопровода.

К акту обязательно должны быть приложены следующие документы:

потенциальная диаграмма участка (в виде графика), на которой должно быть отражено распределение естественной и наложенной разности потенциалов труба - земля;

пусковые характеристики средств ЭХЗ.

Акт сдачи-приемки и все приложения к нему составляют в 4-х экземплярах, из которых:

первый экземпляр акта представляют на рассмотрение и утверждение в организацию, назначившую комиссию;

второй экземпляр оставляют у организации-заказчика (владельца объекта);

третий экземпляр передают строительно-монтажной организации;

четвертый экземпляр получает энергоснабжающая организация.

Акты сдачи-приемки рассматривает и утверждает организация, назначившая рабочую комиссию, не позднее чем в двухнедельный срок со дня представления на утверждение.

Вопросы для самоконтроля

1. Общие требования по монтажу ЭХЗ.

2. Монтаж СКЗ

3. Монтаж анодного заземления.

4. Монтаж протекторной защиты

5. Монтаж электрических дренажей

6. Монтаж кон­трольно-измерительных пунктов.

7. Приварка проводников к трубопроводу.

8. Ис­пытание оборудования.

9. Оборудование для монтажа средств электрохимзащиты.

10. Контроль качества работ.

11. Оформление документации.