На главную страницу ICQ: 309870098
  









ЖУРНАЛ »  2005, Nº2 »  Анодные заземлители. Оценочные критерии и...

Анодные заземлители. Оценочные критерии и практика применения
Копытин В.Е. Ассоциация ООО "МТМ" - ЗАО "ЭХЗ"
ООО "МТМ"
440018, г. Пенза, ул. Бекешская, д.4/27
тел./факс (8412) 49-15-82 тел. (495) 776-95-71
e-mail: anod-ehz@tochka.ru
ЗАО "ЭХЗ"
300600, г. Тула, ул. Смидович, д.15
тел./факс (4872) 26-77-76 тел. (495) 998-45-71
e-mail: ehz@tula.net
www.anod-er.ru

Применение эластомерных электродов анодного заземления протяженного, модульного и глубинного типов серии ЭР в системах катодной защиты от коррозии линейных участков продуктопроводов и разветвленных инженерных коммуникаций различного рода промплощадок, проиллюстрированное выше несколькими примерами, имеет безусловную, доказанную двенадцатилетней практикой, целесообразность, полезность и обоснованность. Обеспечение высокой эффективности защиты от коррозии для протяженных эластомерных анодов обусловлено принципиально иным, чем для точечных анодных заземлений, способом формирования и управления полем защитного тока, позволяющим более равномерно распределить защитный потенциал на защищаемом объекте на минимально требуемом уровне. При этом, наибольшая эффективность применения протяженных анодных заземлений достигается при использовании электродов с заданными дифференциальными электрическими характеристиками, что позволяет учитывать состояние изоляционного покрытия объекта и изменения электропроводности коррозионной среды. Эффективность применения эластомерных электродов модульного и глубинного типов обусловлена 100% заводской готовностью изделий к непосредственному монтажу, исключающей проведение каких-либо электромонтажных работ в полевых условиях и применение некачественных материалов, что резко снижает вероятность преждевременного отказа анодного заземления по известной всем специалистам причине "контактных узлов".
Однако, среди всего многообразия объектов защиты от коррозии, есть объекты, где применение протяженных эластомерных анодов не только технически и экономически целесообразно по отношению к другим конструкциям заземлений, но и единственно возможный вариант противокоррозионной защиты. К таким объектам можно отнести новый газопровод "Находкинское месторождение - ГКС -1,2 "Ямбургская".
Территория района прохождения трассы газопровода расположена за Северным полярным кругом, в южной части Тазовского полуострова, частично - Гыданского полуострова и пересекает Тазовскую губу. Это зона тундры с повсеместным распространением мощной многолетней мерзлоты с удельным сопротивлением грунтов от 140 до 2400 Ом*м. Климат данной территории суров, с коротким летним периодом, и определяется влиянием Карского моря. Среднегодовая температура воздуха минус 9,3? С, абсолютный минимум температуры приходится на февраль - минус 60? С, абсолютный максимум - на июнь-июль - плюс 32? С. При этом, данный район относится к зоне избыточного увлажнения со средним годовым количеством осадков 394 мм. В пойменной части Тазовской губы преобладают плоские, сильно заболоченные равнины с абсолютными высотами не более 5,0 м над уровнем моря. В остальной части рельеф местности пересеченный с перепадом высот от 5,0 м до 40,0 м над уровнем моря. Гидрографию района прохождения трассы газопровода представляют многочисленные протоки Обского бассейна, большое число ручьев и сама Тазовская губа шириной более 8 км.
Длина основной нитки газопровода составляет 117,5 км., при этом, длина перехода через Тазовскую губу - 8,745 км., а длина затопляемой в летний период поймы - около 25,0 км. Кроме того, через указанный водный участок проложена трасса резервной нитки газопровода длиной 22,9 км.
Такая сложная картина по климатическим, гидрографическим, геологическим условиям, отсутствие развитой инфраструктуры данного района требовали нестандартных технических решений по коррозионной защите трубопровода, и разработанная и реализованная система защиты является не только первой в нашей стране, но и достаточно уникальной в мировой практике.
Техническое задание на проектирование противокоррозионной защиты, разработанное ОАО "ВНИИСТ" и реализованное в рабочем проекте ОАО "Гипротюменнефтегаз", предусматривало использование труб с заводским изоляционным покрытием усиленного типа и катодную защиту с применением эластомерных электродов анодного заземления протяженного типа с дифференциальными электрическими характеристиками ЭР-2.1/2 ТУ 4834-005-24014768-99 производства Ассоциации ООО "МТМ"-ЗАО "ЭХЗ", уложенных в одну траншею с трубой на всем ее протяжении. Электроды анодного заземления должны были иметь переходное сопротивление 1000 - 1300 Ом*м., величину постоянной растекания тока вдоль трубопровода не более 5*10-4 (1/м), обеспечивая при этом нормируемую техническими условиями на их изготовление токоотдачу в течение 15 лет. Технически такие характеристики реализуются в двухслойной конструкции протяженного электрода, где первый, прилегающий к токопроводу слой электропроводного эластомера задает электрические характеристики работы анода, а второй, основной слой электропроводного эластомера, содержит нужное количество расходуемого в анодной реакции материала в расчете на 15 лет эксплуатации.
Как известно, при параллельном размещении относительно трубопровода анодного заземления протяженного типа основной электрической характеристикой системы "трубопровод-анод", определяющей длину зоны защиты в заданном интервале величины защитного потенциала, входное сопротивление системы, и, соответственно, режимы работы катодной станции, является постоянная распространения тока в этой системе. Чем меньше ее значение, тем больше длина зоны защиты одной установки катодной защиты и меньше энергии, требуемой на обеспечение этой защиты. Величина же этой постоянной распространения тока в системе "трубопровод-анод" определяется величинами постоянных распространения трубопровода и анода и для данного случая составила 1,32*10-4 (1/м), что обеспечило длину защитной зоны, равную 23 км. А это, в свою очередь, обусловило применение 8 катодных станций (с учетом резервной нитки и перспективы развития). При этом, расчетный ток защиты единичной станции катодной защиты на конечный период для указанной зоны защиты составляет 5,0 А., рабочее напряжение - 2,0 В., а линейная рабочая плотность токоотдачи протяженного анодного заземления - 0,25 мА / пог. м. В таком режиме токоотдачи примененный электрод анодного заземления типа ЭР-2.1/2, для которого нормативной линейной плотностью тока является величина 50 мА / пог. м., может эксплуатироваться в течение времени, сопоставимого с временем службы самого трубопровода. Его срок "жизни" безусловно должен превысить запроектированный срок в 15 лет и может быть ограничен только естественной деструкцией самого эластомера, срок которой составляет не менее 30 лет. Одновременно, при неравномерности токораспределения вдоль трубопровода, не превышающей 10%, такой малый ток защиты обеспечивает большие гарантии сохранения изоляционного покрытия трубы и минимизацию затрат электроэнергии. Кроме того, с течением времени, по мере окисления рабочего материала электрода его переходное сопротивление будет увеличиваться, а, значит уменьшаться постоянная распространения тока (при параллельном протекании другого процесса - старении изоляции трубопровода и, соответственно, уменьшении переходного сопротивления трубопровода). В результате, для системы "трубопровод - анод" постоянная распространения защитного тока не будет увеличиваться со скоростью протекания процесса старения изоляции трубопровода, как это происходит при применении точечных анодных заземлений (глубинных или модульных), а это позволяет, как минимум, рассчитывать на сохранение заданной длины зоны защиты, обеспечиваемой единичной станцией катодной защиты в указанных режимах.
Природные условия района прохождения трассы газопровода предполагали проведение работ, связанных с монтажом анодного заземления, как в зимний, так и в летний период. Причем, укладка электродов анодного заземления производилась после укладки трубопровода, в одну траншею с ним, сверху, на расстоянии, не менее 0,25 метра. На основных участках трубопровода, не включающих в себя водный переход через Тазовскую губу, укладка анодного заземления производилась в зимний период. При этом, при понижении температуры воздуха ниже 30? С раскладка протяженного анода производилась после предварительного его разогрева в замкнутом объеме горячим воздухом. Предварительный разогрев анода требовался для предотвращения возможных нарушений рабочей эластомерной оболочки при низких температурах в процессе его монтажа. Прокладка же анода в подводную траншею на водном переходе через Тазовскую губу потребовала разработки специальной технологии. Сложность такой операции заключалась, прежде всего, в необходимости точной ориентации оси укладываемого анода под воду относительно уже уложенного трубопровода и его подачи непосредственно в подводную траншею. При этом, необходимо было учесть то, что единая строительная длина протяженного анода по технологическим условиям его производства не могла превышать 2000 метров, а короткий, не более 2,5 месяцев, период отсутствия ледового покрова на губе насыщен многочисленными штормами. Кроме того, укладка одной строительной длины анода в подводную траншею должна была производиться за один цикл без перерыва из-за большой вероятности его разрыва при сильных волнениях моря. Практическая реализация укладки протяженного анода на водном переходе через Тазовскую губу была успешно выполнена в соответствии с технологической инструкцией, специально разработанной для этого случая производителем анода - Ассоциацией ООО "МТМ" - ЗАО "ЭХЗ", строительно-монтажной организацией - ОАО "Межрегионтрубопроводстрой" и проектным институтом - ОАО "Гипротюменнефтегаз". В разработанной и реализованной методике подводного монтажа протяженного анода использовались система спутниковой навигации, обеспечившая ориентацию анода относительно трубопровода, специальная технологическая оснастка для точной подачи анода непосредственно в подводную траншею с буксируемого транспортного катамарана и разработанные производителем анода муфты для соединений отдельных частей анода между собой и герметизации этих соединений, рассчитанные на рабочее внешнее давление до 6 кгс/см2. Для компенсации растягивающих усилий, провоцируемых волновым движением моря, анод был оснащен стальным тросом - кондуктором, закрепленным параллельно на поверхности электрода, а для фиксирования в подводной траншее до засыпки грунтом на теле анода в процессе его спуска устанавливались балластные грузы.
В обоих случаях монтаж анодного заземления из протяженных эластомерных электродов анодного заземления на суше и в воде был осуществлен в короткие сроки, т.к. сама конструкция протяженного анода, его физико-механические свойства и форма поставки строительными длинами от 600 до 2000 метров на кабельных барабанах позволили провести эту операцию полумеханизированным способом. А полная заводская комплектация изделиями и материалами для создания герметичных соединений отдельных частей электродов как в грунте, так и в воде обеспечила гарантированное качество выполнения электромонтажных работ в сложных условиях.
Целесообразность применения протяженных эластомерных анодов на магистральном трубопроводе на сухопутной части с точки зрения эффективности катодной защиты бесспорна и подтверждена практикой их эксплуатации на аналогичных объектах. Применение же протяженного анода на водном переходе через Тазовскую губу имеет, кроме тех же технических преимуществ, еще один положительный аспект. Замкнутое в малом объеме между трубопроводом и протяженным анодом электрическое поле защитного тока не блокирует своим электромагнитным воздействием все русло губы и не нарушает естественную миграцию рыб, включая нерест. Любой другой вариант, например, установка двух глубинных анодных заземлений на берегах губы, решил бы эту проблему не в пользу природы.
Суровость природных условий, диктующая сжатые сроки проведения работ по монтажу системы противокоррозионной защиты, сложная гидрография района и, особенно, наличие водного перехода через Тазовскую губу, требующие нестандартных решений по конструкции анодного заземления, которая бы обеспечила не только эффективность катодной защиты в таких резко гетерогенных средах, но и саму возможность монтажа заземления и соблюдение рыбоохранного законодательства, удобство и минимальный объем монтажных работ, производимых непосредственно на объекте, оптимальность электрических характеристик катодной защиты и обоснованный прогноз по сроку службы анодного заземления, превышающий требуемые 15 лет, - вот те, основные аргументы, обосновывающие пользу и исключительность применения протяженных эластомерных электродов серии ЭР.
Полученный опыт позволяет утверждать, что задача обеспечения эффективной противокоррозионной защиты объектов, в т.ч. магистральных трубопроводов, размещенных в резко гетерогенных средах, включая водные переходы, может быть решена с применением серийно производимых изделий - эластомерных электродов протяженного типа серии ЭР с дифференциальными электрическими характеристиками.



Тел./факс (812) 633-30-67
e-mail: info@s-ng.ru
ICQ: 309870098
Редакция "Сфера Нефтегаз"
192012, Санкт-Петербург,
Пр. Обуховской Обороны, 271, лит.А, офис 610
Свидетельство о регистрации
средства массовой информации
ПИ N ФС2-7409 от 18.02.2005 г.


Сводная статистика WWW.S-NG.RU

  За сегодня За 7 дней За 30 дней
хосты 581 3813 18860
 хиты 2340 12685 79738