8. Катодная защита

1. Презентация № 8. Катодная защита (КЗ)

Станция катодной защиты с внешним
источником постоянного тока
• Цель: подробно разобрать систему КЗ протяжённых
стальных газопроводов
• Значимость: защита от внешней коррозии —
сохранность стенки и герметичность
• Связь с безопасностью газоснабжения
1

2. Назначение катодной защиты

дефект
• Защищают подземные стальные участки в
контакте с грунтом
• Изоляция не идеальна: сквозные дефекты
неизбежны
• КЗ смещает потенциал металла в дефекте и
снижает скорость коррозии
изоляция
сталь трубы
защитный ток входит в дефект
без КЗ: потеря металла у
дефекта
грунт
2

3. Принцип действия

• Источник создаёт постоянный ток
Выпрямитель
• Грунт — электролитическая часть цепи
• Труба — катод, коррозия переносится на анод
кабель «+»
обратный кабель «−»
Анодное
заземление
Труба (катод)
ток через грунт к дефектам покрытия
грунт
3

4. Полярность и путь тока

• «+» источника — на анодное заземление
• «−» источника — на трубу
• Ток входит в трубу из грунта в местах контакта с
ним
+
Анодное
заземление
−
Труба
ВЫПРЯМИТЕЛЬ
выход
ток: «+» → анод → грунт → труба → «−»
Перепутана полярность → труба становится анодом
4

5. Основные элементы станции

• Силовой трансформатор или источник питания
• Выпрямитель
• Регулирование выходного U и I
• Защита от перегрузки, контрольные приборы
Питание
Трансформатор
Выпрямитель
Защита от перегрузки
Регулировка U
/I
Амперметр,
вольтметр
Выход: «+» к аноду, «−» к трубе
5

6. Анодное заземление

• Назначение — отдать ток в грунт
• Расположение, материал, кабельные соединения
к «+» станции
поверхность
• Сопротивление растеканию зависит от состояния
грунта
ток в грунт
коксовая засыпка
6

7. Контрольно-измерительные пункты

• Подключение к трубе и измерительные выводы
• Контроль потенциала «труба — грунт»
V
КИП
• Доступность для периодических обследований
электрод сравнения
вывод от трубы
Труба
7

8. Распределение защитного тока

• Ток распределяется неравномерно
• Влияют: длина участка, сопротивление
покрытия, контакты, грунт
• Старые участки с худшим покрытием забирают
больше тока
Спад защитного эффекта от станции, усл. ед.
120
100
80
60
40
20
0
0
2
Защитный потенциал
4
6
8
10 км
Минимально необходимый уровень
8

9. Подбор параметров защиты

• Ток зависит от площади дефектов и плотности
защитного тока
• Учитывают сопротивление цепи и возможности
станции
S — площадь дефектов
покрытия
× j — плотность защитного тока
• Расчёт — по проектным данным, без условных
нормативов
I — требуемый защитный ток
Сравнить: I и U = I·R цепи ≤ возможностей станции
9

10. Настройка станции

• Проверка полярности, кабелей, выходных
параметров и потенциалов
• Нельзя настраивать по принципу «чем больше
ток, тем лучше»
1 Полярность
2 Кабели и
соединения
3 Выходные U и I
Больше ток ≠ лучше
5 Корректировка
малыми шагами
4 Потенциалы по
трассе
10

11. Потенциал «труба — грунт»

• Измерение электродом сравнения
• Место установки электрода влияет на результат
• Необходимо учитывать падение напряжения IR
A
B
труба
A: у трубы — IR меньше
B: далеко — IR больше
11

12. Критерии достаточной защиты

• Критерий и методика — по действующим
документам
• Потенциал при включённой станции ≠
поляризационный потенциал
• Корректное измерение исключает IRсоставляющую
Что входит в измеренное значение (условно)
0
30
70
70
Станция включена
Мгновенное отключение
Поляризационная составляющая
IR-составляющая
12

13. Типовые неисправности

Симптом
Причина
Что проверить
Нет выходного тока
Питание, защита, обрыв цепи
Вход, предохранитель, кабели
Повышенный ток
Низкое сопротивление цепи
Кабели, анод, контакт с другими сооружениями
Нестабильный режим
Контакты, влажность и промерзание
Соединения, сезонные измерения
Обрыв кабеля
Механическое повреждение
Прозвонка, поиск места
Повреждение анода
Выработка, плохой контакт
Сопротивление растеканию
Ухудшение покрытия
Старение, повреждения
Потенциалы по трассе, обследование
13

14. Влияние на соседние коммуникации

• Интерференция с другими металлическими
сооружениями
• Блуждающие токи
• Нужны согласованные измерения с владельцами
чужое сооружение
ток уходит
Защищаемый газопровод
зона выхода — риск коррозии
Источник блуждающих токов (например, рельсовый транспорт) — отдельное
обследование
14

15. Практический разбор

Параметры на КИП изменились
• Станция работает, но на удалённом КИП
параметры отличаются
• Не повышать ток сразу
Проверить станцию: питание,
режим U/I
• Последовательность диагностики — на схеме
норма?
да
Измерить соседние КИП, учесть
сезон, пересечения, покрытие
нет → устранить неисправность станции или цепи
15

16. Итоги и вопросы

Оборудование
Путь тока
выпрямитель, анод, кабели, КИП
«+» → анод → грунт → труба → «−»
Подтверждение
Ограничения
потенциал с учётом IR и критерия
покрытие, интерференция, грунты
Вопрос: почему нельзя просто повысить ток станции?
16