Экзаменационный билет №3

Экзаменационный билет №3

1.Микро – и макрокоррозионные элементы на поверхности трубопровода.

На поверхности подземного металлического газопровода, находящегося в контакте с почвенным электролитом, возникают коррозионные микро- и макроэлементы. Коррозионные микроэлементы появляются за счет неоднородности микроструктуры поверхности стального газопровода: наличия микрочастиц различных металлов в сплаве (Fe, С, Mn, P, S и др.), микровключений окислов окалины, неметаллических микровключений (частиц пыли, нарушений микроструктуры поверхности газопровода), микроструктурной физико-химической неоднородности состава грунта (наличия микровключений различных плотностей, химического состава, концентрации).

При работе коррозионного микроэлемента на электродах происходят различные реакции:

на аноде – переход ионов металла в раствор и их гидратация

Fe Fe⁺⁺ + 2e;

Атом Электрон

Fe⁺⁺ + nH₂O Fe⁺⁺ nH₂O; (50)

Ион Гидратированный ион

на катоде – восстановление иона водорода в газообразный водород (водородная деполяризация)

H⁺nH₂O H⁺ + nH₂O;

Гидратированный ион Ион (51)

H⁺ + e H; H + H H₂;

восстановление кислорода с превращением его в ион гидроксила (кислородная деполяризация)

O₂ + 2H₂O + 4e 4OH^–. (52)

Рис. 37. Упрощенная модель коррозионного элемента: 1 – почвенный электролит; 2 – стенка газопровода; 3 – электрон. Пунктиром показано направление тока коррозии.

Ток между анодом и катодом протекает во внешней цепи (в металле) при движении электронов от анода к катоду и во внутренней цени (электролите) при движении катионов и анионов (Рис. 37).

Коррозионные макроэлементы возникают за счет неоднородности макроструктуры поверхности стального газопровода при наличии, макровключений, (окалин, царапин, вмятин, наклепа), а также поперечных и продольных сварных швов, (Рис. 38), макроструктурной неоднородности физико-химических свойств почв (состава, влажности, воздухопроницаемости). Для протяженных магистральных газопроводов последнее имеет наибольшее значение. Возникновение этих, элементов является следствием того, что газопровод, пересекая на глубине 0,8 – 2,2 м лесные массивы, пахотные земли, овраги, балки, болота, мелкие ручьи и крупные реки, находится, в почвах с различными условиями водяного и воздушного режима.

Коррозионные макроэлементы по окружности газопровода могут возникать из-за неравномерного доступа кислорода к верхней и нижней частям трубы (макроэлементы дифференциальной аэрации). При выходе подземного газопровода на поверхность образуется коррозионный макроэлемент, направленный по высоте сооружения. Неравномерный доступ кислорода, обусловливающий развитие коррозионных макроэлементов, направленных вдоль газопровода, связан с пересечением им неровностей микрорельефа трассы и искусственных сооружений.

При пересечении водных преград газопровод прокладывается в виде основной и резервных ниток. Коррозия подводных трубопроводов обусловливается воздухопроницаемостью, растворимостью воздуха и его диффузией через слой воды над газопроводом. Коррозионный макроэлемент может образоваться на переходе многониточного газопровода через водное препятствие при транспортировке горячего газа по основной нитке (горячий электрод) и выключенной резервной нитке (холодный электрод). Анодные участки образуются, на основной горячей нитке. Для устранения температурных причин коррозионного разрушения подводных переходов необходимо все нитки газопровода держать включенными в работу, что обеспечивает выравнивание температуры, между ними.

2.Устройства станции электродренажной защиты.

Принцип электродренажной защитызаключается в отводе блуждающих токов с газопровода в рельсовую часть цепи электротяги или на сборную шину отсасывающих кабелей тяговой подстанции железной дороги (Рис. 58). К газопроводу 1 подключают дренажное устройство 5 в точке дренажа 4 при помощи дренажного кабеля 8,который также подключают к рельсовой сети электрифицированного транспорта (или на сборную шину отсасывающих кабелей ТП). При создании положительной разности потенциалов между газопроводом и рельсами в цепи «газопровод–рельс» потечет ток I_др. Дренажная защита магистрального газопровода на устойчивых анодных участках действует непрерывно, на знакопеременных – периодически, при появлении на газопроводе положительных потенциалов.

Рис. 58. Принципиальная схема электродренажной защиты: 1 – газопровод; 2 – контакт катодного вывода; 3 – катодный вывод; 4 – точка дренажа на газопроводе; 5 – поляризованная электродренажная установка; 6 – контактное устройство с рельсовой сетью; 7 – рельсовая сеть; 8 – дренажный кабель.

В состав станции дренажной защиты (СДЗ) входят электродренажная установка, катодный вывод газопровода, контактное устройство с рельсовой цепью, соединительные электролинии (дренажные кабели, шины, провода). Защита осуществляется при помощи поляризованных или усиленных станций дренажной защиты. При устойчивой положительной разности потенциалов «труба–рельсы» (направление блуждающего тока с трубы в рельсы), что определяет возникновение на газопроводе устойчивого анодного участка, может применяться прямой дренаж, при знакопеременной разности потенциалов «труба–рельсы» (направление блуждающих токов меняется с трубы на рельсы и с рельсов на трубу) – поляризованный дренаж, обеспечивающий прохождение блуждающих токов с газопровода на рельсы и не допускающий или существенно ограничивающий его в обратном направлении. Для защиты газопровода, как на анодных, так и на знакопеременных участках применяют усиленный поляризованный дренаж, принцип работы которого аналогичен принципу работы СКЗ, в цепь которой вместо анодного заземления включена рельсовая сеть. При устойчивой отрицательной разности потенциалов «труба–рельсы» (направление блуждающих токов с рельсов на трубу), определяющей возникновение на газопроводе устойчивого катодного участка, электрический дренаж неприменим.

3.Измерения на изолирующих фланцах.

Измерения на изолирующих фланцах.Изолирующие фланцы предназначены для увеличения продольного омического сопротивления газопровода. На магистральных газопроводах фланцы применяют для электрической изоляции газопроводов-отводов, обладающих разными электрохимическими свойствами, от основной магистрали, изоляции газопроводов-отводов и газорегуляторных станций от газовых сетей городов и предприятий для предупреждения притока блуждающих токов из сетей потребителей газа. Контроль работы изолирующих фланцев включает в себя измерение их диэлектрических свойств, разности потенциалов на фланцах, силы тока, проходящего через шунтирующее сопротивление.

Разность потенциалов на фланцах измеряют, подключая к контрольным выводам высокоомный вольтметр или потенциометр (Рис. 69, а). При подключении к контрольным выводам многопредельного амперметра (миллиамперметра) измеряют силу и направление тока в газопроводе (Рис. 69, б). Изоляцию фланцев можно проверить при подключении аккумуляторной батареи (Рис. 69, в). При исправных фланцах амперметр покажет нуль. Эффективность действия фланцев определяют при синхронных замерах разности потенциалов «труба–земля» на контрольных выводах фланцев (Рис. 69, г). При исправных фланцах синхронный замер показывает «скачок» потенциала. Существуют и другие схемы определения эффективности работы изолирующих фланцев. На практике изолирующие свойства фланцев обычно определяют измерением сопротивления между его контрольными выводами. Исправные фланцы имеют сопротивление, равное «бесконечности».

Рис. 69. Принципиальные схемы измерений на изолирующих фланцах:

а – измерение разности потенциалов секций газопровода; б – измерение силы и направления тока в газопроводе; в – проверка изоляции фланцев при помощи внешнего источника тока; г – синхронные измерения разности потенциалов «труба–земля»; 1 – газопровод; 2 – изолирующие фланцы; 3 – вольтметр; 4 – измерительный провод; 5 – амперметр; 6 – аккумуляторная батарея; 7 – неполяризующийся медносульфатный электрод сравнения.

4.Обработка результатов электроизмерений и построение графиков.

Обработка результатов измерений и построение графиков.Измерение разности потенциалов «труба–земля» газопровода, находящегося под действием только почвенной коррозии, проводится путем отсчета по шкале прибора мгновенных значений измеряемых величин. При наличии блуждающих токов измерение разности потенциалов «труба–земля» в каждом измерительном пункте ведут в течение времени, за которое вблизи точки измерения пройдут не менее двух поездов в обоих направлениях. Отсчет проводят каждые 15 – 20 с. В зонах действия блуждающих токов измерения проводят не только обычными вольтметрами, но и самопишущими и интегрирующими приборами. Самописец Н-39 фиксирует измеряемый потенциал во времени по величине и знаку на специальной ленте. Интеграторы фиксируют и показывают средние значения отрицательных и положительных значений разности потенциалов «труба–земля» за время измерений.

Рис. 63. Графики разности потенциалов «труба–земля»: I – анодная зона; II – зона неполной защиты; III – катодная зона; IV, V –линии защитного потенциала соответственно минимального и максимального.

По данным электрических измерений, полученных в результате непосредственного отсчета по шкале прибора, по рассчитанным средним значениям или по данным, полученным в результате обработки диаграмм самопишущих приборов, строят графики измерений. По вертикали откладывают значения разности потенциалов «труба–земля»: плюсовые – вверх, минусовые – вниз от нулевой линии, а по горизонтали – пункты измерений, которые привязывают к плану трассы газопровода. Обычно эти пункты находятся в местах расположения контрольно-измерительных колонок, на крановых площадках, в местах выхода газопровода на поверхность земли и т.д. Полученные на графике точки условно соединяют между собой прямыми линиями (Рис. 63). Графики распределения потенциалов наглядно показывают коррозионное состояние газопроводов на различных участках.

Рис. 64. Схемы определения силы и направления тока в газопроводе: а – силы тока; б – направления тока; 1 – газопровод; 2 – катодный вывод; 3 – милливольтметр.

12 Следующая ⇒