Способ совместной катодной защиты от электрохимической коррозии смежных подземных стальных сооружений, находящихся в агрессивной окружающей среде Российский патент 2017 года по МПК C23F13/02 

Настоящее изобретение относится к области электрохимической защиты подземных металлических сооружений трубопроводов из углеродистых и низколегированных сталей от наружной коррозии, вызываемой агрессивностью окружающей среды, биокоррозии и коррозии, вызываемой блуждающими постоянными токами, источником которых в городах служит электрифицированный транспорт, переменными токами промышленной частоты.

Автором проанализированы порядка 150 коррозионных разрушений, произошедших в г. Нижний Новгород на защищаемых газопроводах, которые находились под действием катодной защиты. Измерения потенциалов в местах коррозионных повреждений, как правило, показывали наличие на газопроводе более отрицательных величин потенциалов по отношению к стационарному (естественному) потенциалу, а в 80% случаях коррозионные повреждения произошли при наличии защитных потенциалов на защищенном газопроводе. Здесь же необходимо отметить, что коррозия на защищаемых газопроводах протекала до момента обнаружения и вскрытия поврежденных участков газопровода. В течение наблюдаемого периода зафиксирована повторяемость коррозионных повреждений через 2-3 года на одних и тех же участках газопроводов. Выводы основаны на результатах анализа выявленных причин коррозионных разрушений и экспериментов. Коррозионные процессы протекают на определенных участках подземного металлического сооружения, находящегося под катодной защитой, т.е. при определенных режимах работы электрохимической системы защиты применяемая катодная защита способствует развитию коррозионных процессов.

Основными факторами, влияющими на коррозионную ситуацию, принято считать коррозионную и биокоррозионную агрессивность окружающей среды (грунта), блуждающие постоянные токи, источником которых в городах служит электрифицированный транспорт, переменные токи промышленной частоты. Воздействие каждого или их сочетание сокращает срок службы подземного сооружения и может привести к преждевременной перекладке морально не устаревших трубопроводов и кабелей. Проектный срок эксплуатации подземного газопровода в условиях применения противокоррозионной защиты 40 лет, на практике этот срок значительно короче. Ряд исследователей и данные публикаций Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору свидетельствуют о наличии коррозионных разрушений подземных стальных трубопроводов, находящихся под катодной защитой. Подобные явления, например, описаны в диссертации: Песин А.С. «Влияние катодной защиты магистральных газопроводов на процесс развития коррозионных трещин под напряжением», 2005, г. Тюмень.

Известные в данной области технические решения, касающиеся способа защиты стальных подземных сооружений от электрохимической коррозии, и методы контроля за эффективностью применяемой защиты воплощены в Межгосударственном стандарте ГОСТ 9.602-2005 «Единая система защиты от коррозии и старения. Сооружения подземные» (разработан ГУП Академия коммунального хозяйства им. К.Д. Памфилова, ГУП ВНИИ железнодорожного транспорта, ФГУП «ВНИИстандарт» (далее ГОСТ 9.602-2005), который введен в действие приказом Федерального агенства по техническому регулированию и метрологии от 25.10.2005 г. №262-ст.), в рабочей документации РД 153-39.4-091-01 «Инструкция по защите городских подземных трубопроводов от коррозии» (утвержденный Министерством энергетики РФ 29.12.2001 г.). В настоящее время применение этих нормативных документов носит обязательный характер в связи с отнесением защищаемых объектов к опасным производственным объектам.

Известен способ защиты подземного сооружения путем применения изоляционного покрытия подземного трубопровода и путем катодной поляризации.

Применяемые конструкции изоляционного покрытия и требования к ним определены в соответствующих отраслевых нормативных документах для каждого вида подземного сооружения (газопровод, нефтепровод, водопровод, теплопровод). В качестве основных материалов для формирования защитных покрытий используются: полиэтилен, полиэтиленовые липкие ленты, термоусаживающиеся полиэтиленовые ленты, битумные и битумно-полимерные мастики, наплавляемые битумно-полимерные материалы, рулонные мастично-ленточные материалы, композиции на основе хлорсульфированного полиэтилена, полиэфирных смол и полиуретанов. Вновь разрабатываемые материалы для защитных покрытий и их конструкции вводятся в практику строительства и ремонта трубопроводов в соответствии с требованиями нормативно-технической документации, согласованной с головной организацией по защите от коррозии подземных металлических сооружений разработчиком ГОСТ 9.602-2005.

Изоляционное покрытие трубопровода применяется независимо от коррозионной агрессивности грунта, где располагается металлическое сооружение и необходимости применения катодной защиты. Применение определенного вида изоляционного покрытия для соответствующего сооружения способствует выполнению функций эффективной электрохимической защиты, а при несоблюдении требований к выбору конструкции изоляционного покрытия - как метод защиты от коррозии не эффективен.

Аналогичный по назначению и имеющий сходные приемы и операции с заявляемым способом - это способ катодной поляризации с применением внешнего источника тока.

Техническая сущность известного способа электрохимической защиты смежных стальных подземных сооружений от электрохимической коррозии характеризуется следующими признаками, сходными с существенными признаками заявляемого способа:

- эффективность катодной поляризации (зона защиты) определяется величиной наведенного отрицательного защитного потенциала;

- применение одной электрозащитной установки с подключением дренажным кабелем через диодно-резисторный блок сопротивлений и контактное устройство на каждое сооружение обеспечивает одну зону защиты;

- расположение анодного заземления на расстоянии от защищаемого сооружения в любом месте.

Детально технические характеристики катодной поляризации следующие.

В качестве электрозащитной установки (далее ЭЗУ) применяется катодный преобразователь, являющийся внешним источником постоянного тока, и служит для наведения электрохимического потенциала. Отрицательный полюс ЭЗУ посредством дренажного кабеля через контактное устройство на трубопроводе соединяется с защищаемым трубопроводом, положительный полюс ЭЗУ посредством дренажного кабеля подключается к анодному заземлению.

В качестве анодного заземления обычно применяют заземлители, имеющие достаточную стойкость к электролитическому растворению, например заземлители из углеграфита, железокремния, чугуна. Анодное заземление предназначено для обеспечения сооружения катодным током. Расположение и конфигурация анодного заземления существенно влияют на распределение разности потенциалов «труба-земля» вдоль трубопровода, а следовательно, и на параметры электрозащитной установки: мощность и силу тока. Нормативным документам (СП 42-102-2004 «Проектирование и строительство газопроводов из металлических труб») рекомендовано размещать анодное заземление как можно дальше от защищаемого сооружения. Причиной удаления анодного заземления является стремление получить возможно большую длину защитной зоны. Для обеспечения эффективности катодной защиты рекомендовано выбирать участки для размещения анодного заземления, на которых между защищаемыми трубопроводами и анодным заземлением отсутствуют прокладки других подземных металлических сооружений, однако в условиях сложной системы городских коммуникаций и сгущенности зданий анодное заземление располагают по возможностям ситуационного плана.

Для получения одной зоны защиты на защищаемые сооружения подключается электрозащитная установка (ЭЗУ) через дополнительный блок сопротивления и контактное устройство отдельно на каждое смежное стальное сооружение. Точка дренирования ЭЗУ (место подключения ЭЗУ дренажным кабелем к защищаемому сооружению через контактное устройство), как правило, определяется при проектировании электрохимической защиты и располагается в середине длины проектной зоны защиты для каждого сооружения отдельно. При проведении пуско-наладочных работ системы электрохимической защиты во многих случаях и особенно в городских условиях с развитой системой подземных стальных сооружений, определяется истинная точка дренирования (т.е. точка, в которой определяется максимальная величина защитного потенциала). Как правило, истинная точка дренирования на защищаемом сооружении находится на ближайшем расстоянии от анодного заземления.

Эффективность электрохимической защиты определяют путем измерения разности потенциалов. Катодная поляризация обеспечивает защиту подземного сооружения при условии, если величина защитного потенциала металла (для стали) относительно насыщенного медно-сульфатного электрода сравнения находится между минимальным от минус 0,90 Вольт и максимальным до минус 2,5 Вольт значениями. Эффективность защищенности подземных сооружений фактически определяют после пуско-наладочных работ систем защиты и оценивают по длине зоны Защиты относительно выходных параметров электрохимической системы защиты, а именно, величина тока, напряжение, защитный потенциал на защищаемом сооружении.

Реальные условия, то есть наличие дефектов изоляционного покрытия, наличие блуждающих токов и электрических связей с другими подземными сооружениями при отсутствии изолирующих фланцевых соединений способствуют снижению эффективности катодной защиты. Существующая система катодной поляризации стальных подземных сооружений и методы контроля по величине защитного электрохимического потенциала при определенных условиях не позволяет получить эффективный технический результат, а именно, защиту стальных подземных сооружений от коррозии, который будет получен при использовании заявленного способа.

Недостатком известного способа электрохимической защиты и метода контроля за ее эффективностью является следующее:

- на определенных участках подземного сооружения и в пределах установленной зоны защиты возникает сдвиг отрицательного потенциала в анодную зону при наличии на подземном сооружение защитного потенциала, что приводит к развитию коррозионного процесса.

Этот недостаток обусловлен тем, что при определении на защищаемом сооружении одной зоны защиты от одной ЭЗУ по величине защитного потенциала не учитывается зависимость распределения катодного тока от точки дренирования ЭЗУ от соотношения величин продольного и переходного сопротивления сооружения, а также без учета расположения анодного заземления и мощности электрического поля анодного заземления относительно зоны защиты на защищаемом сооружении.

- способ совместной катодной защиты смежных подземных сооружений (газопровод, теплопровод, водовод) посредством применения одной электрозащитной установки, подключенной через дренажный кабель и блок сопротивлений на каждое смежное сооружение, не дает возможности при проектировании, пуско-наладочных работах и эксплуатации получить реальный защитный катодный ток и обеспечить защитную зону на смежных сооружениях.

Этот недостаток обусловлен тем, что смежные сооружения имеют различные конструкции изоляционного покрытия, что влияет на различия величин переходного сопротивления «труба-земля», значительные различия в диаметре и толщины стенки труб сооружений, что влияет на различия величин продольного сопротивления каждого из сооружений. Поэтому способ совместной защиты практически не применяют, а установка отдельной электрозащитной установки для каждого сооружения не всегда эффективна по экономическим и технологическим затратам, так как для каждой ЭЗУ требуется свое анодное заземление, что в стесненных условиях городской застройки не представляется возможным. Использование диодно-резисторного блока сопротивлений (БДР) для получения необходимой величины катодного тока на каждом смежном сооружении практически не дает технического результата, так как продольное и переходное сопротивление каждого из смежных сооружений отличается на порядок относительно установленных сопротивлений в блоке (БДР).

На фиг. 1 представлен график распределения разности потенциалов «труба-земля» вдоль подземного сооружения при катодной поляризации и размещении анодного заземления за пределами участка, где величина продольного сопротивления равна величине переходного сопротивления сооружения.

Возможность возникновения анодных зон внутри зоны защиты на защищаемом сооружении относительно соотношения продольного и переходного сопротивления сооружения, расположения и мощности анодного заземления подтверждается экспериментами №1, 2, 3. Данные эксперименты поставлены с учетом вышеуказанных характеристик и показывают, что в существующей зоне защиты на подземном стальном сооружении на электроде №2 возникают анодные зоны. Схема экспериментальной базовой системы «защищаемый газопровод-система катодной защиты» представлена на фиг. 2.

Для доказательства достоверности указанных причин возможного возникновения анодных зон в зоне защиты на существующих моделях систем электрохимической защиты, установленной на газопроводах в г. Нижний Новгород, включающих электрозащитную установку, анодное заземление, дренажные кабели, контактное устройство на газопроводе, проведены экспериментальные работы. Применяемые в эксперименте вспомогательные электроды (Э1, Э2, Э3), моделирующие экспериментальный участок подземного газопровода, использовались в целях контроля за коррозионным процессом. Соединенные вспомогательные электроды и существующие участки газопровода посредством дренажного кабеля позволили рассматривать смоделированную систему как единый газопровод. Для моделирования изменения продольного сопротивления использовалось нагрузочное сопротивление. Для регулировки продольного сопротивления использовался набор сопротивлений от 0 до 100 Ом, для изменения переходного сопротивления применялись электроды разной площади, для измерения катодного тока на вспомогательных электродах от существующей электрозащитной установки в цепь базовой экспериментальной системы включены амперметры.

В качестве оценки опасности коррозионного процесса применялся принцип наличия изменяющего по знаку и значению смещения потенциала подземного сооружения по отношению к его стационарному потенциалу (знакопеременная зона) или наличие только положительного смещения потенциала, как правило, изменяющего по значению (анодная зона).

Технические средства для измерения потенциалов и обработка данных суммарных потенциалов на вспомогательных электродах относительно анодных и катодных показателей осуществлялась согласно Межгосударственному стандарту ГОСТ 9.602-2005 «Единая система защиты от коррозии и старения».

ЭКСПЕРИМЕНТ №1

Цель эксперимента:

- выявление анодных зон на защищаемом сооружении, находящегося под действием электрического поля анодного заземления изменяющегося по мощности и с учетом места расположения анодного заземления относительно соотношения продольного и переходного сопротивления сооружения;

- выявление величины и скорости коррозионного процесса при измерений выходных параметров работы электрозащитной установки и анодного заземления.

Условия: система замкнута, ЭЗУ включена, нагрузочное сопротивление (R нагр.) постоянно, площадь вспомогательных участков трубопровода неизменна, выходные параметры анодного заземления изменяются.

Результаты измерений представлены в таблице №1.

Результаты, представленные в таблице, показывают, что при увеличении мощности электрического поля анодного заземления зафиксировано положительное смещение потенциала на электроде Э₂ и увеличение тока Δi, это означает, что при отключенной мощности электрического поля анодного заземления в экспериментальной цепи на втором электроде отсутствует показатель анодного процесса (анодный потенциал).

Таким образом, в рассматриваемой системе выявлены факторы коррозионного процесса.

ЭКСПЕРИМЕНТ №2

Цель эксперимента:

- определение соотношения продольного сопротивления газопровода к переходному сопротивлению;

- выявление закономерности изменения потенциала на вспомогательном участке газопровода в катодную или анодную зону по отношению к стационарному потенциалу. Условия: система замкнута, ЭЗУ включена, величина продольного сопротивления (R нагр.) изменяется, переходное сопротивление вспомогательных участков газопровода оставалось постоянным. Результаты измерений представлены в таблице №2.

Результаты измерений, представленные в табл. №2, показывают, что величина потенциала на втором вспомогательном участке газопровода полностью зависит от соотношения продольного и переходного сопротивления газопровода. С увеличением значения продольного сопротивления в экспериментальной системе величина потенциала на втором вспомогательном участке газопровода (Э₂) переходит из области отрицательных значений в область положительных значений относительно стационарного потенциала.

Анализируя полученные результаты, можно сделать вывод, что при изменении нагрузочного сопротивления (Rнагр.) на вспомогательном участке газопровода наступает критическое значение нагрузочного сопротивления, при котором потенциал на втором участке вспомогательного газопровода переходит в область положительных значений относительно стационарного потенциала, что является показателем анодного процесса на втором вспомогательном участке газопровода.

Величина тока между первым и вторым, вторым и третьим вспомогательными участками газопровода также изменяется при изменении соотношения продольного сопротивления к переходному сопротивлению (Rнагр). При увеличении продольного сопротивления газопровода увеличивается разность между токами на втором и третьем вспомогательных участках газопровода в рассматриваемой системе. Это является показателем того, что второй участок вспомогательного газопровода является анодом по отношению к третьему вспомогательному участку газопровода.

Из выше сказанного следует, что между вторым и третьим вспомогательными участками газопровода образовалась гальваническая пара, поэтому величина отрицательного потенциала довольно высока на третьем вспомогательном участке, который находился в непосредственной близости от анодного заземления. Это является показателем происходящего коррозионного процесса на участке между вторым и третьим вспомогательными участками газопровода.

ЭКСПЕРИМЕНТ №3

Цель эксперимента:

- уточнение зависимости переходного сопротивления газопровода к продольному сопротивлению газопровода.

Условия: система замкнута, ЭЗУ включена, нагрузочное сопротивление (R нагр.) постоянно, переходное сопротивление вспомогательных участков газопровода изменялось путем изменения площади вспомогательных участков газопровода.

Для определения зависимости переходного сопротивления к продольному сопротивлению использовалась экспериментальная базовая система вспомогательных участков газопровода, представленная на фигуре 2, в которой использовались электроды различной площади.

Результаты измерений представлены в таблице №3

Результаты проведенного эксперимента подтверждают, что в рассматриваемой системе при уменьшении переходного сопротивления газопровода, т.е. при увеличении площади вспомогательных участков газопровода, при постоянной величине продольного сопротивления происходит увеличение тока, что является показателем коррозионного процесса на втором вспомогательном участке газопровода. В данном эксперименте использовалась дополнительная система вспомогательных участков газопровода.

Схематично коррозионный процесс, выявленный в результате проведенных экспериментов, можно проследить на графике «Распределение разности потенциалов «труба-земля» вдоль трубопровода при защите его катодной установкой с анодным заземлением, вынесенным за пределы участка, где R прод.=R перех.», который представлен на фигуре 1.

На графике (фиг. 1) видно, что если анодное заземление расположено за пределами участка, где переходное сопротивление защищаемого газопровода равно продольному сопротивлению, то на рассматриваемом участке образуется анодная зона. В практике применения катодной защиты очень часто встречаются случаи размещения анодного заземления за границей зоны защиты, особенно в городах с развитой инфраструктурой подземных коммуникаций и при отсутствии изолирующих фланцевых соединений. Таким образом, катодная установка не только выполняет функции катодной защиты газопровода, но при определенных условиях является непосредственным источником возникновения коррозионного процесса на защищаемых газопроводах.

Раскрытие изобретения

В основу изобретения положена задача создать способ совместной катодной защиты от электрохимической коррозии смежных стальных подземных сооружений, находящихся в агрессивной окружающей среде с созданием эффективной зоны защиты на каждом подземном сооружении, обеспечивающий достижение технического результата, заключающегося в исключении на защищаемых смежных подземных сооружениях анодных зон, приводящих к коррозионным разрушениям.

Так как описанные эксперименты показали, что при определенных условиях и при наличии отрицательного защитного потенциала в зоне защиты на стальном подземном сооружении возможно появление анодных зон (коррозионных разрушений), возникла задача определения дополнительного критерия защищенности сооружения, то есть не только по величине отрицательного защитного потенциала, как это определено в способе-прототипе. Кроме того, требуется выявить зависимость при каких условиях размещения средств электрохимической защиты и соблюдения критериев защищенности будет достигнут технический результат - эффективной защиты смежных подземных сооружений стального сооружения от электрохимической коррозии.

Таким образом, технический результат достигается при использовании способа совместной катодной защиты от электрохимической коррозии смежных подземных стальных сооружений, находящихся в агрессивной окружающей среде, характеризующегося следующими признаками:

- в электрическую цепь электрозащитной установки, содержащей источник постоянного тока, подключают дренажным кабелем дополнительные источники постоянного тока с точками дренирования к каждому смежному подземному сооружению с созданием на каждом из них зоны защиты;

- на каждом подземном сооружении определяют зону эффективной защиты по величине наведенного отрицательного потенциала от минус 0,90 В до минус 2,50 В от точки подключения дополнительного источника постоянного тока до точки на защищаемом сооружении, в которой величина продольного сопротивления сооружения будет равна величине переходного сопротивления «сооружение-земля;

- анодное заземление размещают на расстоянии от защищаемого сооружения в пределах эффективной защитной зоны.

Каждый дополнительный источник тока, подключенный к основной электрозащитной установке, обеспечивает свою эффективную зону защиты одного из смежных сооружений при наличии отрицательного защитного потенциала на подземном сооружении от точки дренирования дополнительного источника тока до точки, где величина переходного сопротивления сооружения равна величине продольного сопротивления сооружения. При этом анодное заземление может располагаться на удаленном расстоянии от подземного сооружения, но в пределах эффективной зоны защиты, т.е. от точки дренирования до точки, где величина переходного сопротивления сооружения равна величине продольного сопротивления сооружения. Диодно-резисторный блок сопротивлений в заявленном способе не используется, так как продольное и переходное сопротивление каждого из смежных сооружений отличаются, что не позволяет обеспечить сооружения необходимой величиной защитного тока.

Для осуществления заявленного способа следует выполнить следующие приемы.

При выполнении электрической схемы электрохимической защиты выполнить следующую последовательность: положительную шину электрозащитной установки (4) соединить дренажным кабелем (6) с анодным заземлением (5), отрицательную шину электрозащитной установки (4) соединить дренажным кабелем (6) с положительной шиной одного или нескольких дополнительных источников постоянного тока (26), отрицательную шину каждого дополнительного источника постоянного тока (26) соединить дренажным кабелем (6) через контактное устройство (27) соответственно с подземным сооружением (31; 32; 33).

Анодное заземление (5) расположить на расстоянии от защищаемого сооружения в пределах любой эффективной зоны (36; 37; 38), полученной от дополнительного источника постоянного тока (26), соблюдая при этом границы от точки дренирования дополнительного источника постоянного тока до точки, где величина переходного сопротивления сооружения равна величине продольного сопротивления сооружения.

Эффективную зону защиты от каждого дополнительного источника постоянного тока определять от точки дренирования каждого дополнительного источника (27) до точки, где величина переходного сопротивления сооружения равна величине продольного сопротивления сооружения (35), при этом величина отрицательного защитного потенциала в каждой зоне должна находиться в пределах от минус 0,90 Вольт до минус 2,5 Вольт. Для измерения величины защитного потенциала применять контрольно-измерительный пункты (34), которые разработаны и применяются в настоящее время при проектировании систем газоснабжения.

В качестве основной электрозащитной установки (4) использовать источник постоянного тока - катодный преобразователь выходной мощностью от 2,0 кВт до 5кВт. Требуемая выходная мощность основной электрозащитной установки рассчитывается в соответствие с суммарной мощностью дополнительных источников (26), а также с учетом необходимой защитной величины катодного тока для каждой гарантийной зоны защиты.

В качестве дополнительного источника постоянного тока использовать катодный преобразователь с меньшей выходной мощностью от 0,3 кВт до 0,6 кВт. Количество дополнительных источников постоянного тока определять в зависимости от следующих параметров: длина защищаемого стального сооружения, диаметр стальной трубы, толщина стенки трубы, величины переходного сопротивления конструкции изоляционного покрытия, указанного в протоколе испытаний, на основании которого оформляется сертификат соответствия данного вида конструкции изоляционного покрытия.

График зависимости величин продольного, переходного сопротивления защищаемого сооружения и длина зоны защиты представлена на фиг. 4.

Анодное заземление (5) выполнить из электродов, изготовленных из материала стойкого к электролитическому растворению. Количество электродов определить исходя из величины переходного сопротивления анодного заземления и требуемой величины катодного тока для защиты сооружения соответствующей длины.

Марка и сечение дренажного кабеля для соединения элементов системы (ЭЗУ и дополнительные источники постоянного тока) выбрать относительно выходных параметров катодного тока, для соединения с анодным заземлением - относительно общей величины катодного тока.

Контактные устройства (27) для подключения электрохимической системы к подземным сооружениям применять согласно действующим типовым чертежам, используемые при проектировании известного способа электрохимической защиты.

Схема осуществления изобретения представлена на фиг. 5.

Описываемый способ поясняется иллюстрирующими материалами.

Фиг. 1. На фигуре представлен график распределения разности потенциалов «труба-земля» вдоль трубопровода при защите его катодной установкой с анодным заземлением, вынесенным за пределы участка, где величина продольного сопротивления (R прод.) равна величине переходного сопротивления (R перех.)

Фиг. 1 содержит следующие элементы:

1 - подземный стальной трубопровод (сооружение);

2 - точка дренирования (контактное устройство) на трубопроводе;

3 - истинная точка дренирования;

4 - электрозащитная установка (ЭЗУ);

5 - анодное заземление;

6 - дренажный кабель для соединения элементов катодной защиты;

7 - точка на трубопроводе, где величина продольного сопротивления равна величине переходного сопротивления, R прод.=R перех.;

8 - участок эффективной зоны защиты, где величина продольного сопротивления трубопровода меньше величины переходного сопротивления, R прод.<R перех.;

9 - анодная зона (коррозионный участок) на трубопроводе;

10 - коррозионное повреждение на трубопроводе;

11 - стационарный потенциал металла, U стац.;

12 - электрохимический потенциал трубопровода при катодной поляризации, -U;

13 - электрохимический потенциал анодного заземления.

Фиг. 2. На фигуре представлена схема экспериментальной базовой системы «защищаемый газопровод-система катодной защиты» при проведении экспериментов №1, №2, №3.

Фиг. 2 содержит следующие элементы.

2 - точка дренирования (контактное устройство) на трубопроводе;

4 - электрозащитная установка (ЭЗУ);

5 - анодное заземление;

6 - дренажный кабель для соединения элементов катодной защиты;

14 - уровень земли;

15 - ближний участок существующего газопровода, Г₁;

16 - вспомогательный электрод Э₁, экспериментальный моделированный участок газопровода №1;

17 - вспомогательный электрод Э₂, экспериментальный моделированный участок газопровода №2;

18 - вспомогательный электрод Э₃, экспериментальный моделированный участок газопровода №3;

19 - измерительный прибор амперметр A₁;

20 - измерительный прибор амперметр А₂;

21 - измерительный прибор амперметр А₃;

22 - нагрузочное сопротивление, R нагр.;

23 - ключ для замыкания системы;

24 - соединительный кабель.

Фиг. 3. На фигуре представлена схема соединения экспериментальной базовой системы «защищаемый газопровод-система катодной защиты» с использованием дополнительного источника постоянного тока для проведения эксперимента №4.

Фиг. 3 содержит следующие элементы.

2 - точка дренирования (контактное устройство) на трубопроводе;

4 - электрозащитная установка (ЭЗУ);

5 - анодное заземление;

6 - дренажный кабель для соединения элементов катодной защиты;

14 - уровень земли;

15 - ближний участок существующего газопровода, Г₁;

16 - вспомогательный электрод Э₁, экспериментальный моделированный участок газопровода №1;

17 - вспомогательный электрод Э₂, экспериментальный моделированный участок газопровода №2;

18 - вспомогательный электрод Э₃, экспериментальный моделированный участок газопровода №3;

19 - измерительный прибор амперметр A₁;

20 - измерительный прибор амперметр А₂;

21 - измерительный прибор амперметр А₃;

22 - нагрузочное сопротивление, R нагр.;

23 - ключ для замыкания системы;

24 - соединительный кабель.

25 - дальний участок существующего газопровода, Г₂;

26 - дополнительный источник постоянного тока;

27 - точка дренирования дополнительного источника постоянного тока (контактное устройство).

Фиг. 4 На фигуре представлен график зависимости величин продольного сопротивления сооружения, переходного сопротивления «сооружение-земля» и длины зоны защиты. Фиг. 4 содержит следующие элементы:

2 - точка дренирования (контактное устройство) на трубопроводе, представляет точку подключения катодной защиты;

7 - точка на трубопроводе, где значение продольного сопротивления равно значению переходного сопротивления, R прод.=R перех.;

28 – R прод., значение продольного сопротивления трубопровода на участке от точки дренирования (контактного устройства) до точки, где значение продольного сопротивления равно значению переходного сопротивления;

29 - R перех., значение переходного сопротивления «трубопровод-земля» на участке от точки дренирования (контактного устройства) до точки, где значение продольного сопротивления равно значению переходного сопротивления;

30 - длина эффективной зоны защиты трубопровода на участке от точки дренирования (контактного устройства) до точки, где значение продольного сопротивления равно значению переходного сопротивления;

Оси координат: x(L) - длина защищаемого сооружения; y(R) - продольное сопротивление и переходное сопротивление «сооружение-земля».

Фиг. 5. На фигуре представлена схема осуществления изобретения: совместной катодной защиты от электрохимической коррозии смежных подземных стальных сооружений, находящихся в агрессивной окружающей среде. Фиг. 5 содержит следующие элементы:

4 - электрозащитная установка (ЭЗУ);

5 - анодное заземление;

6 - дренажный кабель для соединения элементов катодной защиты;

26 - дополнительный источник постоянного тока (условно для представления схемы определено три дополнительных источников: №1 - для газопровода, №2 - для водовода, №3 - для теплотрассы);

27 - точка дренирования дополнительных источников постоянного тока (контактное устройство);

31 - газопровод;

32 - водовод;

33 - теплотрасса;

34 - контрольно-измерительный пункт для измерения величины защитного потенциала;

35 - точка на трубопроводе, где продольное сопротивление трубопровода равно переходному сопротивлению при включенном дополнительном источнике постоянного тока соответственно: №1(R прод.₁=R перех.₁), №2(R прод.₂=R перех.₂), №3(R прод.₃=R перех.₃).

36 - эффективная зона защиты смежного сооружения (газопровод) при включенном дополнительном источнике постоянного тока №1;

37 - эффективная зона защиты смежного сооружения (водопровод) при включенном дополнительном источнике постоянного тока №2;

38 - эффективная зона защиты смежного сооружения (теплопровод) при включенном дополнительном источнике постоянного тока №3.

Изобретение относится к области электрохимической защиты подземных стальных сооружений от коррозии и может быть использовано в условиях агрессивной окружающей среды, вызываемых блуждающими постоянными токами и переменными токами промышленной частоты. Способ характеризуется тем, что в электрическую цепь электрозащитной установки, содержащей источник постоянного тока, подключают дренажным кабелем дополнительные источники постоянного тока с точками дренирования к каждому смежному подземному сооружению с созданием на каждом из них зоны защиты, при этом на каждом подземном сооружении определяют зону эффективной защиты по величине наведенного отрицательного потенциала от минус 0,90 В до минус 2,50 В от точки подключения дополнительного источника постоянного тока до точки на защищаемом сооружении, в которой величина продольного сопротивления сооружения будет равна величине переходного сопротивления «сооружение-земля», а анодное заземление размещают на расстоянии от защищаемого сооружения в пределах защитной зоны. Технический результат: исключение на защищаемых смежных сооружениях анодных зон, приводящих к коррозионным сооружениям. 5 ил., 3 табл.

Способ совместной катодной защиты от электрохимической коррозии смежных подземных стальных сооружений, находящихся в агрессивной окружающей среде, характеризующийся тем, что в электрическую цепь электрозащитной установки, содержащей источник постоянного тока, подключают дренажным кабелем дополнительные источники постоянного тока с точками дренирования к каждому смежному подземному сооружению с созданием на каждом из них зоны защиты, при этом на каждом подземном сооружении определяют зону эффективной защиты по величине наведенного отрицательного потенциала от минус 0,90 В до минус 2,50 В от точки подключения дополнительного источника постоянного тока до точки на защищаемом сооружении, в которой величина продольного сопротивления сооружения будет равна величине переходного сопротивления «сооружение-земля», а анодное заземление размещают на расстоянии от защищаемого сооружения в пределах защитной зоны.