Коррозией называется постепенное поверхностное разрушение металла в результате химического и электрохимического взаимодействия его с внешней средой. Так, коррозия внешних поверхностей стальных трубопроводов происходит под действием химических соединений, имеющихся в почве, и блуждающих электрических токов. Иногда при транспортировке газов, содержащих повышенные количества кислорода или углекислого газа, а также те или иные кислые соединения, приходится сталкиваться и с коррозией внутренних поверхностей труб. В этом случае борьба с коррозией обычно заключается в удалении из газа корродирующих веществ, в его очистке и повышении требований к качеству транспортируемого газа. Различают почвенную (электрохимическую) коррозию и коррозию блуждающими токами.
Основные факторы, определяющие интенсивность почвенной коррозии: тип грунта, состав и концентрация растворимых в нем веществ; влажность, характер проникновения воздуха; структура; наличие бактерий, активизирующих развитие процессов коррозии; температура и удельное сопротивление грунта. Опасность почвенной коррозии подземных металлических сооружений определяется коррозионной активностью грунтов по отношению к металлу, из которого эти сооружения сделаны. Коррозионную активностью грунтов (КАГ) по отношению к углеродистой стали подземных металлических сооружений оценивают по трем показателям: удельному электрическому сопротивлению фунтов, потере массы образцов и плотности поляризующего тока.
Критерием опасности коррозии, вызываемой блуждающими токами, является наличие положительной или знакопеременной разности потенциалов между трубопроводом и землей (анодные и знакопеременные зоны).
Источниками блуждающих токов в городах являются рельсовые пути электрифицированного транспорта (трамваев, метро, электропоездов) и промышленные предприятия, использующие или вырабатывающие постоянный или переменный ток.
Все подземные стальные газопроводы должны быть защищены от коррозии почвенной и вызываемой блуждающими токами. Защиту от коррозии следует проектировать в соответствии с требованиями СНиП 42-102--2004 «Проектирование и строительство газопроводов из металлических труб».
Мероприятия по защите трубопроводов от коррозии должны быть предусмотрены проектом защиты, который разрабатывается одновременно с проектом строительства или реконструкции. В соответствии с ГОСТ 9.602 все виды защиты от коррозии, предусмотренные проектом, должны быть введены в действие до сдачи подземных трубопроводов в эксплуатацию.
Мероприятия по защите от коррозии стоящихся подземных газопроводов, предусмотренные проектом, включают в себя электрохимическую защиту. Средства защиты от почвенной коррозии выбирают исходя из условий прокладки газопровода и данных о коррозионной активности среды (грунтов и фунтовых вод) по отношению к металлу трубопровода с учетом технико-экономических расчетов.
Защита газопроводов от коррозии разделяется на изолирование их от прилегающих грунтов и ограничение проникновения через изоляционные покрытия блуждающих токов (пассивная защита), а также на создание защитного потенциала на газопроводе по отношению к окружающей среде (ограничение, подавление или отвод электрических токов -- активная защита). Мероприятия по защите газопроводов от коррозии, как правило, осуществляют организации и предприятия, являющиеся владельцами газопроводов и смежных подземных сооружений.
8.2 Виды защиты газопровода от коррозии пассивная и активная
Пассивный способ заключается в изоляции газопровода от контакта с грунтом.
В качестве защитных используют битумно-резиновые, битумно-полимерные, битумно-минеральные и эмале-этиленовые с использованием армирующих обверток из стекловолокнистых материалов, а также покрытия из полимерных материалов, наносимых в виде лент или в порошкообразном состоянии.
Противокоррозионные защитные покрытия должны быть диэлектрическими, сплошными, химически стойкими, не вызывать коррозию металла, иметь необходимую механическую прочность и применяемость к металлу, быть эластичными и водонепроницаемыми. На все материалы, применяемые для изоляции газопроводов, должны иметь сертификаты или другие документы, подтверждающие их качество.
Наибольшее распространение получили битумно-минеральные (смесь битума с хорошо измельченными асфальтовыми известняками, асбестом или обогащенным каолином) и битумно-резиновые (смесь битума с резиновой крошкой) мастики. Для усиления изоляции применяют армирующие обвертки из гидроизола, бризола или стекловолокна.
Гидроизол - лист асбеста с добавлением 15 - 20% целлюлозы и пропитанный нефтяным битумом.
Бризол - состоит из битума, асбеста, пластификатора и резиновой крошки. В качестве пластификатора применяют зеленое масло, осевое масло и полиизобутилен.
Изоляцию газопровода производят в последовательности. Трубу очищают щетками до металлического блеска и протирают. Затем наносят слой грунтовки. Грунтовка (праймер) это раствор битума в бензине в отношении 1:2 и 1:3, наносится при температуре 60 - 70. Когда грунтовка высохнет, на трубопровод накладывают горячую (160- 180 0С) битумную мастику (эмаль). Эмаль накладывают в несколько слоев в зависимости от требований к изоляции. Затем армирующая обвертка. Снаружи трубу обертывают крафт-бумагой, для защиты эмали от солнечной радиации. В зависимости от числа слоев различают типы изоляции: нормальную, усиленную и весьма усиленную.
Нормальная - грунтовка, 2 слоя эмали, крафт-бумага.
Усиленная - грунтовка 2 слоя эмали, усиливающая обвертка, 2 слоя эмали, крафт-бумага.
Весьма усиленная - грунтовка 2 слоя эмали, обвертка, 2слоя эмали, обвертка, 2 слоя эмали крафт-бумага.
При низкой активности грунта применяется нормальная изоляция, при средней - усиленная, в остальных случаях - весьма усиленная. В городах применяют весьма усиленную изоляцию.
Катодная защита.
Катодной защитой называется способ защиты газопроводов от коррозии за счет их катодной поляризации с помощью тока от внешнего источника.
На газопровод 1 от специального источника тока 2 (катодная станция) накладывают отрицательный потенциал. Таким образом, газопровод искусственно превращают в катодную зону. Анодную зону создают металлические предметы 3 (старые трубы, рельсы), которые подсоединяют к положительному полюсу источника постоянного тока через кабели 4. В этом случае движение тока идет от положительного полюса источника тока до анодного заземления 3, от него в грунт и через поврежденные участки газопровода попадает на газопровод. От газопровода ток течет по кабелю на отрицательный полюс источника питания. В результате происходит постепенное разрушение не газопровода, а вкопанных в землю старых труб или рельсов. В зависимости от качества изоляции одна установка может участок газопровода от 1 до 20 км.
1 - защищаемый газопровод; 2-источник постоянного тока; 3 - заземлитель-анод; 4 - соединительный кабель
Рисунок 4 - Схема катодной защиты
Этот способ защиты заключается в том, что катодная поляризация защищаемого газопровода достигается подключением к нему анодных заземлителей из металла, обладающего в грунтовой среде более отрицательный потенциал, чем сам газопровод. В результате защищаемый участок превращается в катод без постороннего источника тока.
8.3 Определение способа защиты газопровода от коррозии, расчет выбранной станции
В качестве анодного заземления установок катодной защиты применяют:
- железо-кремневые электроды;
- графитопластовые электроды;
- стальные электроды;
- чугунные электроды.
Тип анодного заземления выбирается в зависимости от удельного сопротивления, глубины промерзания грунта, расположения других подземных металлических конструкций.
В качестве протектора используется металл с более отрицательным потенциалом, чем у железа. При стекании тока с протектора, он будет разрушаться защищая газопровод. При элетродренажной защите ток подводится из анодной зоны газопровода к рельсе или к отрицательной шине.
Применяют 3 типа дренажа:
- прямой - характеризуется двух сторонней проводимостью при нарушении стыковых соединений на рельсах газопровода может возникнуть положительный потенциал;
- полиризованный - при появлении положительного потенциала на газопроводе дренажный кабель автоматически отключается;
- усиленный - применяют когда на газопроводе остается положительный потенциал, который устраняется включением дополнительных в цепь источника ЭДС позволяющего увеличить дренажный ток.
|
Параметры |
Катодная защита |
Протекторная защита |
Элетродренажная защита |
|
|
На чем основана защита |
На использовании внешних источников тока |
На использовании анодов и активных металлов |
На отводе токов к их источнику (рельсы и подстанции) |
|
|
Назначение |
Защита от электрохимической коррозии и от блуждающих токов |
Дополнение к катодной и дренажной защите |
Защита от блуждающих токов |
|
|
Радиус действия |
1000 м |
70 м |
5000 м |
|
|
Периодичность обслуживания |
1 раз в 14 дней |
1 раз в 7 дней |
1 раз в 6 месяцев |
Поверхность всех газопроводов Sг,м2 определяем по формуле
(53)
Диаметры d и длины l газопроводов берутся из таблиц гидравлического расчета сетей низкого и среднего давления.
110,7
86,14 м2
41,
Плотность поверхности газопроводов на 1 га защищаемой территории:
12.5.2 Плотность тока необходимая для защиты:
где -удельное сопротивление грунта,
Суммарный защитный ток с 30% запаса:
12.5.4 Количество катодных станций:
( 54)
где jк.с.- ток одной станции(25-30 А)
12.5.5 Радиус действия одной станции:
(55)
Обычно применяется кабель АВРБ 3*16.Сопротивление кабеля длиной 3 м составляет Rкаб=0,0646 Ом.
Сопротивление анодного заземления из чугунных труб(d=150 мм) составляет Rа.з=0,54Ом
Выходное напряжение катодной станции рассчитывается по формуле.
12.6 Тип станции подбирается по таблицам - по выходному напряжению, с запасом 50%.По моим расчетам выбираем ПСК 2.0 96/48 У1.
9. ТЕХНИКА БЕЗАПАСНОСТИ ПРИ МОНТАЖЕ ПОДЗЕМНОГО ГАЗАПРОВОДА
Безопасность технологического процесса является важным и актуальным разделом при разработке организации процесса строительства. Повышение безопасности и безвредности труда имеют большое экономическое значение, что положительно влияет на экономические результаты производства - производительность труда, качество и себестоимость создаваемой продукции. Улучшение условий труда и повышение его безопасности приводят к снижению производственного травматизма, профессиональных заболеваний, что сохраняет здоровье трудящихся и одновременно приводит к уменьшению затрат на оплату льгот и компенсаций за работу в неблагоприятных условиях труда.
Технология всего комплекса земляных работ, включая инженерную подготовку полосы строительства, для соблюдения требуемых размеров и профилей земляных сооружений, а также регламентируемых допусков при производстве земляных работ, должна выполняться в соответствии с Проектом, разработанным с учетом требований действующих нормативных документов:
«Магистральные трубопроводы» (СНиП III-42-80);
«Организация строительного производства» (СНиП 3.01.01-80);
СНиП РК 3.05-09-2001. “Технологическое оборудование и технологические трубопроводы”.
СНиП РК 2.02-05-2009. “Пожарная безопасность. Общие требования.ГОСТ 12.4.011-89 ССБТ. “Средства защиты работающих. Общие требования и классификация”.
ГОСТ Р 12.4.026-2002. “Цвета сигнальные, знаки безопасности и разметка сигнальная”.
ГОСТ 12.1.046-85. “Нормы освещения строительных площадок”.
Закон РФ об охране окружающей природной среды.
Детальная разработка технологии и организационных мероприятий осуществляется при составлении технологических карт и проектов производства работ на конкретные производственные процессы с учетом специфики рельефных и грунтовых условий каждого участка трассы трубопровода.
Организация стройплощадки для создания безопасных условий труда и предупреждения травматизма сводится к благоустройству и к инженерной подготовке территории строительства. Предварительно всю территорию площадки огораживают.
Рабочие места, проезды, проходы и складские территории, размещаемые на стройплощадке, в темное время суток должны освещаться.
Проезды, проходы и крановые пути на стройплощадке запрещается загромождать стройматериалами, деталями и конструкциями. Их необходимо регулярно очищать от мусора и производственных отходов.
Не допускается беспорядочное хранение материалов.
Все работы по монтажу газопроводов начинаются после приемки объекта под монтаж по акту и ведутся согласно СНиП 3-4-80-Т.Б. в строительстве и правил безопасности (ПБ)-12-245-98 в газовом хозяйстве.
К монтажу систем допускаются лица, достигшие 18 лет и имеющие допуск к газоопасным работам. Организация монтажной площади решает основные вопросы контроля труда, должны быть оборудованы санитарные узлы, бытовки, питьевая вода, освещение, на трассе выполнены проезжие мосты, пешеходные переходы шириной не менее 0.7м, установлены предупредительные знаки и запрещающие знаки.
До назначения на самостоятельную работу рабочие прошли обучение безопасности методам и приемам выполнения работ, а также сдали экзамен в установленном порядке, прошли вводный инструктаж по охране труда и технике безопасности, первичный на рабочем месте.