СПОСОБ ВЫПОЛНЕНИЯ АНОДНОГО ЗАЗЕМЛЕНИЯ
METHOD TO PROVIDE ANODE PROTECTION

Изобретение относится к области электрохимической защиты подземных сооружений от грунтовой коррозии и может использоваться с целью ресурсосбережения при устройстве и эксплуатации анодного заземления в составе установок катодной защиты газонефтепроводов и оборудования промышленных площадок.
Известно устройство горизонтального анодного заземления, включающее траншею, которую выполняют вдоль защищаемого сооружения, электроды анодного заземления, размещенные в траншее, контрольно-измерительные колонки для контроля эффективности электрохимической защиты, кабели для соединения электродов и токопроводящий раствор, покрывающий электроды (патент РФ №2407824, опубл. 27.12.2010 г.). Недостатком данного технического решения является трудоемкость его применения в составе установок катодной защиты от коррозии трубопроводов промышленных площадок с целью выравнивания распределения защитного потенциала при наличии влияния смежных систем, например, элементов системы защитного заземления, электрически связанных с катоднозащищаемыми трубопроводами.
Известен способ выполнения анодного заземления, включающий бурение скважины преимущественно горизонтально, вдоль подземного сооружения с выходом на дневную поверхность с обоих концов скважины, обсадку скважины и протягивание в нее электродов с установкой их в горизонтальной части скважины ниже уровня грунтовых вод и глубины промерзания грунта. Скважину обсаживают перфорированными неметаллическими трубами или электропроводными трубами из композиционного материала, а электроды подключают к кабелям, выходящим на дневную поверхность с обоих концов скважины (патент РФ №2521927, опубл. 10.07.2014 г.).
Недостатком способа является неравномерность распределения защитного потенциала по длине трубопровода, в частности наблюдается снижение разности потенциалов «сооружение-земля» при образовании дефектов изоляционного покрытия, при этом существенно повышается риск выхода величины защитного потенциала за пределы минимально допустимых значений (в соответствии с требованиями ГОСТ Р 51164-98) при экранировании токов катодной защиты контурами защитного заземления.
Известен также способ выполнения анодного заземления, взятый нами в качестве прототипа, заключающийся определении уровней грунтовых вод и промерзания грунта на участке выполнения анодного заземления, бурении ниже этих уровней скважины вдоль защищаемого сооружения, предварительном измерении переходного сопротивления изоляционного покрытия сооружения, в состав средств электрохимической защиты которого входит выполняемое анодное заземление, разбивке участка на интервалы, характеризуемые различным сопротивлением покрытия, выбором сопротивления труб из токопроводящего композита, соответствующего каждому интервалу, установкой труб из токопроводящего композита таким образом, чтобы после их размещения в скважине трубы с определенным сопротивлением располагались в соответствующем интервале (патент РФ №2695101, опубл. 19.07.2019 г.).
Однако, при наличии электрического соединения рассматриваемого участка трубопровода, находящегося под действием катодной защиты, с элементами системы защитного заземления и молниезащиты, возникает экранирование катодного тока, вызывающее опасность преждевременного выхода их строя анодных заземлителей, входящих в состав установки катодной защиты, по причине повышения скорости износа материала вследствие нерационального токораспределения в системе катодной защиты независимо от материала, из которого выполнены анодные заземлители, и его удельного электрического сопротивления, что является недостатком данного способа.
Технический результат заключается в повышении срока службы анодного заземления при наличии негативного влияния элементов системы защитного заземления и молниезащиты на параметры токораспределения в системе катодной защиты.
Задача изобретения заключается в повышении эффективности работы анодного заземления, входящего в состав установки катодной защиты от коррозии трубопроводов, электрически связанных с системой защитного заземления и молниезащиты оборудования промышленных площадок.
Поставленная задача решается путем реализации способа выполнения анодного заземления, включающего определение уровней грунтовых вод и промерзания грунта на участке выполнения анодного заземления, бурение ниже этих уровней скважины вдоль защищаемого сооружения, размещение в скважине труб из токопроводящего материала различного электрического сопротивления, размещение в трубах анодных электродов, подключение электродов к станции катодной защиты, при этом измеряют величину потенциала сооружение - земля относительно медно-сульфатного электрода сравнения, определяют интервалы влияния системы защитных заземлений и заземлений молниезащиты на параметры натекания катодного тока на защищаемое сооружение, на которых значение потенциала сооружение-земля снижено по абсолютной величине по причине экранирования тока катодной защиты элементами системы защитного заземления, электрически связанными с катоднозащищаемым сооружением, в пределах установленных интервалов влияния размещают трубы, выполненные в виде двух соединенных полуобечаек из материалов различного электрического сопротивления, при этом при установке труб поворачивают трубу таким образом, чтобы полуобечайка из материала с высоким электрическим сопротивлением была обращена к защитному заземлению.
1
2
2
1
На фиг. 1 представлена схема установки протяженного анодного заземления 1, входящего в состав станции катодной защиты 2, подключенной к участку подземного трубопровода 3, электрически соединенного с вертикальным стержневым заземляющим электродом 4. В зоне сближения протяженного анодного заземления 1 с вертикальным заземляющим электродом 4 располагается вставка 5 в виде двух полуобечаек, соединенных между собой посредством сварки: одна полуобечайка выполнена из токопроводящего материала с удельным электрическим сопротивлением ρ, Ом⋅м, вторая полуобечайка выполнена из токопроводящего материала с удельным электрическим сопротивлением ρ, Ом⋅м, причем ρ>ρ.
Способ выполнения анодного заземления осуществляют следующим образом.
Выполняют анализ гидрогеологических характеристик грунта вдоль защищаемого сооружения. Методом наклонно-направленного либо горизонтально-направленного бурения бурят скважину, которая на участке действия анодного заземления параллельна защищаемому сооружению и проходит ниже уровня грунтовых вод и уровня промерзания грунта. Оба конца скважины выходят на дневную поверхность.
Измеряют величину потенциала сооружение-земля относительно медно-сульфатного электрода сравнения.
Разбивают участок выполнения анодного заземления на интервалы, характеризуемые различным защитным потенциалом. Определяют интервалы влияния защитных заземлений и заземлений молниезащиты на параметры натекания катодного тока на защищаемое сооружение, на которых значение потенциала сооружение-земля снижено по абсолютной величине по причине экранирования тока катодной защиты элементами системы защитного заземления, электрически связанными с катоднозащищаемым сооружением.
В пробуренной скважине на данном интервале устанавливают конструкцию из двух полуобечаек, соединенных между собой посредством сварки, причем материал полуобечаек выбирают таким образом, чтобы удельное электрическое сопротивление материала полуобечайки, расположенной со стороны зоны размещения системы защитного заземления, экранирующего ток катодной защиты, было больше величины удельного электрического сопротивления материала второй полуобечайки.
Конструкцию из двух полуобечаек, сваренных между собой, соединяют с трубами из токопроводящего материала, внутрь при помощи троса протягивают защитные электроды и закачивают электропроводящий раствор.
Пример
На территории газораспределительной станции расположен узел учета расхода газа, оборудование которого заземлено с использованием вертикальных заземляющих электродов длиной 1500 мм, установленных в грунт и соединенных заземляющей шиной, подключенной к общему контуру защитного заземления промышленной площадки. По результатам электрометрического обследования системы катодной защиты подземных технологических трубопроводов и оборудования установлено, что в зоне установки заземляющих электродов наблюдается локальное снижение величины защитного потенциала, что указывает на опасность возникновения и развития коррозии подземных трубопроводов по причине натекания катодного тока на элементы защитного заземления. С целью приведения потенциала «труба-земля» к нормируемому значению в соответствии с ГОСТ Р 51164-98 требуется вдоль рассматриваемого участка требуется установить протяженный анодный заземлитель.
По проектной документации определяют глубину заложения трубопровода, тип и характеристики грунтов, уровень грунтовых вод.
Для установки протяженного анодного заземления выбирают трубы, изготовленные из токопроводящего композита с удельным электрическим сопротивлением, равным 5000 Ом и 10000 Ом⋅м. Из двух полуобечаек, вырезанных из данных труб, например, путем выполнения сварного соединения по продольным швам собирают конструкцию, устанавливаемую в зоне натекания катодного тока на защитное заземление. Соединяют конструкцию из двух полуобечаек и с трубами из токопроводящего композита. При помощи оборудования для наклонно-направленного бурения бурят скважину диаметром 168 мм, которая проходит на глубине заложения нижней образующей трубопровода. В скважину протягивают конструкцию из труб внешним диаметром 120 мм из токопроводящего композиционного материала, поворачивая его таким образом, чтобы полуобечайка с удельным электрическим сопротивлением токопроводящего композита равным 10000 Ом⋅м располагалась со стороны участка, на котором расположены элементы контура защитного заземления, оказывающие экранирующее действие на протекание катодного тока.
В трубу из токопроводящего композита протаскивают протяженный гибкий анод типа ПВЕК по ТУ 3435-005-97598003-2011 длиной 1000 м с кабелями, выходящими на дневную поверхность из обоих концов скважины, и подключают их к станции катодной защиты.
Включают станцию катодной защиты и регулируют силу тока на выходе станции таким образом, чтобы разность потенциалов «сооружение-земля» находилась в пределах диапазона, соответствующего ГОСТ Р 51164-98. Устанавливают, что при силе тока на выходе станции катодной защиты равной 0,12 А разность потенциалов «сооружение-земля» на подводном переходе газопровода соответствует ГОСТ Р 51164-98.