СПОСОБ ЗАЩИТЫ ИНЖЕНЕРНЫХ СЕТЕЙ ОТ ЭЛЕКТРОКОРРОЗИИ Российский патент 2006 года по МПК C23F15/00 

Изобретение относится к способу защиты инженерных сетей от электрокоррозии и может быть использовано как в строительстве, так и в эксплуатации инженерных сетей: это трассы газо-нефте-бензо-водопровода и для всех трубопроводов, изготовленных из металла.

Внешние поверхности подземных металлических трубопроводов подвергаются электрохимической коррозии, которая в зависимости от условий может быть вызвана взаимодействием наружной поверхности металла с окружающей средой (почвенная коррозия) или воздействием на металл блуждающих токов (коррозия блуждающими токами) (1) стр.6.

Защита подземных стальных трубопроводов от почвенной коррозии и коррозии, вызванной блуждающими токами, может быть осуществлена путем изоляции трубопровода от контакта с окружающим грунтом и ограничения проникновения блуждающих токов в трубопровод из окружающей среды (рациональный выбор трасс прокладки трубопровода, применение различных типов изоляционных покрытий, использование специальных способов прокладки трубопроводов) и путем катодной поляризации металла трубопровода (2) стр.7.

В настоящее время существуют различные способы защиты инженерных сетей от электрокоррозии.

Известен способ защиты от электрокоррозии (3).

1. Изоляция:

1.1. Покраска

1.2. Покрытие битумом

1.3. Покрытие резиной

1.4. Покрытие изоляционной лентой

1.5. Покрытие органическими смолами и другими изоляционными материалами.

2. Электрохимическая защита

2.1. Катодная защита, когда устанавливается катодная станция и пускаются встречные токи, для компенсации возникающих напряжений.

2.2. Протекторная защита, когда труба покрывается металлом, обладающим большей активностью (например, магний), чем пропускная труба, и разрушение происходит на нанесенном слое.

3. Дренажная защита:

3.1. Дренажная защита производится путем погружения электродов на определенную глубину, с целью выравнивания напряжений.

Однако все перечисленные способы характеризуются недостаточной эффективностью и недолговечны.

Используемые способы не позволяют металлическим частям инженерных сооружений - сетей освободится от блуждающих токов, которые и наносят основной ущерб (коррозию) при эксплуатации сетей.

Наиболее близким к предложенному способу является известный способ дренажной защиты (4). Основной недостаток известного способа заключается в том, что он не обеспечивает эффективного выравнивания потенциалов, т.к. электроды устанавливаются и погружаются без снятия характеристик естественного импульсного электромагнитного поля земли и по расчетам составления карт этих характеристик. Следствием этого является низкий коэффициент использования погружных электродов и низкое качество защиты от электромагнитного поля земли.

Изобретение направлено на предупреждение аварий на трубопроводах, увеличение срока службы их и уменьшение затрат на аварийные работы, на повышение эффективности защиты, снижение трудозатрат при защите сетей. Это достигается тем, что площадка изучается методом регистрации естественного импульсного электромагнитного поля Земли, осуществляется расчет электросопротивляемости грунтов и производится погружение электродов на расчетную глубину в необходимом месте. По стержням-электродам электрические заряды, поступающие из глубины, выходят на поверхность, что выравнивает потенциалы Земли и грунта с подверженных аномалиям горизонтов и на трубопроводы влияния не оказывают. Известно, что Земля обладает электрическим полем, причем располагаемым не равномерно, а в зависимости от геологических напластований, распределенных так же неравномерно, как по простираемости, так и по глубине заложения. Дополнительно электрические заряды возникают при поломке кристаллических решеток от механических нагрузок вследствие эффекта Степанова - электризации зерен минералов - непьезоэлектриков при пластических течениях, разрыва капилляров, заполненных жидкостью, и резкой смены дзета-потенциала Гельмгольца и ряда других причин. Появляющаяся энергия за счет скин-эффекта устремляется на поверхность, проходя по пути построенные инженерные сети, вызывая при этом эмиссию металлов, из которых изготовлены магистральные сети.

Эмиссия металлов в основном происходит за счет:

1. В результате нагревания металла до достаточно высокой температуры (так называемая термоэлектронная эмиссия).

2. В результате приложения к металлу достаточного электрического поля (так называемое холодное вырывание электронов или холодная эмиссия).

3. В результате освещения металлов светом достаточно большой частоты (так называемый фотоэффект или эффект Столетова).

Учитывая, что магистральные сети проходят в Земле, то эмиссия металлов, с учетом протекторной и катодной защиты, может наступить только от тех электромагнитных полей, которые идут из Земли.

Предложенный способ отличается тем, что:

1. Изучается площадка методом регистрации естественного импульсного электромагнитного поля Земли (ЕИЭМПЗ) с составлением карт:

- Интенсивности источников ЕИЭМПЗ, относительных динамических полей напряжений,

- Прогнозной - движения геодинамических процессов.

При необходимости проводятся инженерно-геологические работы.

2. Выполняются расчеты:

- по электросопротивляемости грунтов,

- по количеству, глубине и местоположению электродов.

На основании составленных карт выполняется проект

3. Погружение стержней-электродов на расчетную глубину и в рассчитанных местах.

При необходимости производство бурения лидерных скважин. По стержням-электродам электрические заряды поступают из глубины Земли на ее поверхность, что обеспечивает выравнивание потенциалов ниже лежащих грунтов и поверхности Земли.

Учитывая разницу в большей скорости движения электричества по стержню-электроду, чем прохождение по грунтовым напластованиям, эффективная мера защиты трубопроводов будет обеспечена.

Способ осуществляется следующим образом:

Изучается площадка методом регистрации естественного импульсного электромагнитного поля Земли (ЕИЭМПЗ) с составлением карт:

- Интенсивности источников ЕИЭМПЗ, относительных динамических полей напряжений,

- Прогнозной - движения геодинамических процессов,

При необходимости проводятся инженерно-геологические работы.

Выполняются расчеты:

- по электросопротивляемости грунтов,

- по количеству, глубине и местоположению электродов.

На основании составленных карт выполняется проект

Погружение стержней-электродов на расчетную глубину и в рассчитанных местах. При необходимости производство бурения лидерных скважин. По стержням-электродам электрические заряды поступают из глубины Земли на ее поверхность, что обеспечивает выравнивание потенциалов ниже лежащих грунтов и поверхности Земли. Учитывая разницу в большей скорости движения электричества по стержню-электроду, чем прохождение по грунтовым напластованиям, эффективная мера защиты трубопроводов будет обеспечена.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1.

На трассе водопровода в городе Архангельске случилась авария. После вскрытия водопровода и проведения изучения площадки, с составлением карт интенсивности источников ЕИЭМПЗ, относительных динамических полей напряжений и прогнозных карт движения геодинамических процессов, было выяснено, что электрокоррозия происходит именно в этих местах. После проведения работ, описанных в заявке, аварий не наблюдалось.

Пример 2.

При обследовании территории Соломбальского ЦБК с составлением карт интенсивности ЕИЭМПЗ, относительных динамических полей напряжений и прогнозных карт движения геодинамических процессов, были обнаружены места, где происходили аварии на подземных трубопроводах. После выполнения рекомендаций по защите трубопроводов, как описано в заявке, аварии на тех местах прекратились.

Как видно из представленных данных, изобретение позволяет осуществить высокоэффективную защиту инженерных сооружений, резко снизить затраты на защитные мероприятия, а также продлить срок службы инженерных сетей, защищенных предложенным способом.

Литература

1. Сборник руководящих материалов по защите городских подземных трубопроводов от коррозии. - Л.: Недра, 1987. - 408 с., стр.6

2. Сборник руководящих материалов по защите городских подземных трубопроводов от коррозии. - Л.: Недра, 1987. - 408 с., стр.7

3. ГОСТ 9.602-89. ЕСЗКС. Сооружения подземные. Общие требования к защите от коррозии.

4. СП 11-105-97. Инженерно-геологические изыскания для строительства.

Изобретение относится к строительству и эксплуатации инженерных коммуникаций. Технический результат - предотвращение аварий на трубопроводах различного назначения, а также увеличение срока службы сетей. Способ осуществляется путем изучения площадки строительства или существующей трассы методом регистрации естественного импульсного электромагнитного поля Земли, выполнение расчетов электросопротивляемости грунтов и погружение стержней-электродов на расчетную глубину в определенных по составленным картам местах, по которым электрические заряды поднимаются на поверхность Земли.

Способ защиты инженерных сетей от электрокоррозии, включающий размещение стержней по трассе, отличающийся тем, что площадку изучают методом регистрации естественного импульсного электромагнитного поля Земли (ЕИЭМПЗ) с составлением карты интенсивности источников ЕИЭМПЗ, карты относительных динамических полей напряжений, прогнозной карты движения геодинамических процессов, осуществляют расчет электросопротивляемости грунтов и производят погружение стержней-электродов на расчетную глубину в местах, определенных на составленных картах.