ВСЕСОЮЗНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ПО СТРОИТЕЛЬСТВУ МАГИСТРАЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ

ВНИИСТ

РЕКОМЕНДАЦИИ

ПО РАСЧЕТУ ДРЕНАЖНОЙ ЗАЩИТЫ МАГИСТРАЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ

Отдел научно-технической информации

Москва 1967

ВВЕДЕНИЕ

Широкое развитие подземных коммуникаций /трубопроводов, кабелей свкзи и т.д./_у а такие сети электрифицированных железных дорог и трамвая выгнало необходимость разработки рациональных и эффективных мер защиты от коррозии блуждапцями токами,

Б настоящее время вся система защиты от коррозии блуждающий токами строится в основном на принципе комплексного использования защитных мероприятий, при котором применяются одновременно различные средства /изоляционные покрытия и средства электрозащиты, дренажи, катодные установки, протекторы и т.д./. Это дает возможность наиболее рационально защитить одиночные сооружения и при минимальных затратах добиться наибольшего эффекта.

Однако если защита осуществляется только на одном из нескольких рядом расположенных подземных металлических сооружений, то это приводит к нежелательному вредному воздействию на незащищенные подземные сооружения. При этом значительно усложняется обслуживание и увеличивается стоимость осуществления защитных мероприятий, так как на каждом сооружении защита оборудуется самостоятельно.

3

31. Для определения' величины сопрогявления перемычки предварительно измеряют разность потенциалов между трубопроводами в предполагаемой течке монтажа перемычки U& и потенциал незащищенного трубопровода в предполагаемой точке монтажа перемычки.

Кроме того, определяют общий ток утечки из незащищенного трубопровода на всем участке, подлежащем защите, коэффициент затухания оС , среднюю величину разности потенциалов мезду трубопроводами на всем участке, подлежащем защите Ц_Ср , общую величину переходного сопротивления защищаемого участка трубопровода, а также среднее значение потенциала участка незащищенного трубопровода, подлежащего защите.

32. Общий ток утечки определяется по формуле:

( I)

где ДVj и ДУ_г - падение напряжения соответственно на участках трубопровода, расположенных непосредственно перед и после защищаемой зоны;

R_f и к_г “ сопротивления участков трубопровода, на которых измерялось падение напряжения.

33. Средняя величина разности потенциалов между трубопроводами определяется по формуле;

U:

где Uj, - разность потенциалов между трубопроводами в точках измерения в пределах защищаемой зоны;

ft - количество измерений.

При' определении средней величины разности потенциалов между трубопроводами необходимо учитывать замеренные величины только одного знака, характеризующие протекание тока из незащищенного трубопровода в

13

защищенный» так как обратный знак величины разности потенциалов свидетельствует и об обратном направлении тока.

34. Общая величина переходного сопротивления защищаемого трубопровода определяется по формуле:

/?л*._г =    О"    >    О)

где R_ny, ~ величина удельного переходного сопротивления незащищенного трубопровода;

Е - общая протяженность защищаемого участка.

35. Средний потенциал участка незащищенного трубо

провода, подлежащего защите»

л/    ^п    ’

где V₄ - потенциал незащищенного трубопровода в точках измерения в пределах защищаемой зоны;

П. - количество измерений.

При определении величины среднего значения потенциала защищаемого участка необходимо учитывать замеренные величины потенциалов только одного знака -положительные» которые характеризуют утечку тока ив незащищенного трубопровода.

36. Коэффициент усреднения в предполагаемой точке перемычки определяется величиной среднего значения потенциала защищаемого трубопровода:

⁽⁵⁾

37. Окончательно величина сопротивления перемычки в первом приближении с учетом определенных параметров трубопроводов определяется по формуле:

_ ^UiKy-Rna>-г___.Мш. (6)

14

38. В том случае, когда необходимо потенциал в точке перемычки по абсолютной величине поднять выше чем - 0,85 в (минимально допустимый защитный потенциал), в расчетную формулу сопротивления перемычки шесто величины (    V^=-0,85)    подставляют    требуемую

величину потенциала. При этом учитывается только абсолютная величина потенциала, так как отрицательный знак его ухе учтен в формуле.

пришшшб

шж расчета сопротшшр

Необходимо защитить трубопровод, диаметр которого 520 ш, толщина стенки 10 мм и переходное сопротивление 500ом-м. Этот трубопровод протянут параллельно ранее уложенному трубопроводу, который защищен дренажной установкой 7ПДГ-57.

В результате измерений необходимых параметров получим сл едупцее:

1 • Потенциалы незащищенного трубопровода в предполагаемой зоне вредного влияния, расположенной против дренажной установки защищенного трубопровода, составят: V, = о, V, = + 0,2 В, V₃= + 0,65 в, 4= + 0,5 в, V_s- + 0,15 в, V, * 0, где индексы значений потенциалов обозначает номера контрольно-измерительных колонок.

2.    Падение напряжения вдоль незащищенного трубопровода равно А\^* 84 мв, Л\А_г* 252 мв.

Расстояния между контрольно-измерительными колонками составляют 500 м, следовательно, продольное сопротивление каждого такого отрезка равно 0,0042 ом.

3.    Разность потенциалов между трубопроводами равна: U_f= 0,5 в, U_z= 2,0 в, Uj* 5 в, U_s= 2,5 в,

U ₆ » 1,0 в.

16

Задача расчета ажехтрсдренажной защиты на стадия проектирования оводятся к определена) параметров дренажной цепи, условий обеспеченна защитного потенциала "®нащ" на заданном участке сооружения.

Предлагаемые радом авторов расчетные формулы пока что не могут быть использованы при проектировании дренажной защиты.

Рекомендации составлены на основании многолетней работы в области электрозащиты, выполненной ВНИИСТом, Гипротрубопроводом, Гипрогазом, Гипроспецгазом, Гипро-спецпронстроем, данных организаций, эксплуатирующих электрозащиту магистральных трубопроводов, а также использования литературных данных.

В Рекомендациях использованы следующие ранее разработанные инструктивные материалы:

"Правила защиты подземных металлических сооружений от коррозии", "Временная инструкция по осуществлению совместной дренажной защиты металлических оболочек кабелей блуждающими токами", "Инструкция по совместной дренажной защите параллельных магистральных трубопроводов", "Инструкция по совместной защите городских подземных сооружений от коррозии", "Правила производства и приемки работ”, "Руководство по защите магистральных трубопроводов от корроэии, вызываемой блуждающими токами" а также данные проектных организаций.

Рекомендации разработали: кандидаты технических наук В.И.Глазков, П.Г.Дорошенко и В.В.Притула.

1. При проектировании защиты трубопроводов от коррозии, вызываемой блуждающими токами,необходимо иметь данные о защитных мероприятиях на существующих подземных сооружениях, о коррозионных разрушениях до защиты и после ее применения, составить схемы расдо-

4

лажения дренажных я катодных установок в районе трассы проектируемого трубопровода, определить величину тока в цепях этих установок, а также выяснить протяженность защищаемых участков, влияние дренированных сооружений на недренированные и существование поперечных соединений между отдельными подземными сооружениями.

Кроме того, следует руководствоваться диаграммами распределения потенциалов на рельсовой сети по отношению к земле и диаграммами распределения потенциалов на соседних подземных сооружениях, а также данными о коррозионности грунтов.

2.    Общими исходными данными для разработки проектного задания (при проектировании в три стадии) являются сведения о трассе трубопровода - план, характеристика местности, сближение с электрическими железными дорогами, а также данные о грунтах и трубопроводе (временный дли постоянный, проектируемый или существующий, диаметр и толщина стенки)»

3.    При выборе трассы трубопроводов необходимо учитывать диаметр, ширину и глубину траншей, габариты колодцев и камер, взаимосвязь их с соседними подземными сооружениями, а также с зелеными насаждениями.

4.    Основным принципом проектирования является совместная защита различных подземных металлических сооружений, находящихся в непосредственной близости от источников блуждающего тока.

5.    Проектирование ведется так, чтобы исключить вредное влияние защищенных сооружений на незащищенные.

6.    Все защитные мероприятия на сооружениях выполняются комплексно.

7.    Защита от коррозии отдельного или нескольких подземных металлических сооружений осуществляется одновременно различными средствами.

5

8.    Ecu трубопроводы ве ухожены в землю к поблизости находятся здектрофицированнне железные дорога, то прх отсутствяи соовдввх подземных сооружений к основан работам по проектированию относятся: проведение изысканий, определяющих опасные в коррозионном отношении участки (на основании измерения удельного сопротивления и химического анализа грунта); проверка состояния рельсовой сети электрофицироваяной железной дороги; сбор данных об источниках постоянного тока, расположенных вдоль трассы проектируемого трубопровода, о схеме питания контактной сети с указанием ее напряжения, расположении тяговых подстанций, месте подключения отсасывающих фидеров и режиме работы тяговых подстанций. Кроме того, измеряют разность потенциалов "рельс-земля" и поля блуждающих токов.

9.    Непосредственно в разработку проекта входят: составление аланов рельсовой электрифицированной железной дорога я сети подземных трубопроводов; выбор н обоснование защитных мероприятий; составление схемы размещения защитных устройств на прокладываемом подземком трубопроводе; обоснование мер, ограждающих утечку токов о рельсов электрофицированной железной дорога.

10.    Если укладываемые в землю трубопроводы находятся поблизости от других подземных сооружений, то, помимо названных выше работ, необходимо: составить алан существующих подземных вооружений я рельсовых путей

элвитрифицированной железной дороги, а также график распределения потенциалов на рельсовой оетя и подземных сооружениях; определить величины блуждающих токов я токов, стекающих с трубопроводов в районе прокладки проектируемого трубопровода.

11.    При параллельной укладке газопроводов в одной траншее необходимо обеспечить электрический контакт между ними для выравнивания их потенциала.

6

12.    Расчет дренажной защиты включает:

выбор защитных установок и места их подключения к трубопроводу;

определение величины токов в дренажных установках;

определение сечения дренажного кабеля;

определение места установки перемычек на параллельных трубопроводах и их сечения.

Вийпп яашдтянт татяяпм» и    ^ит

чения к трубопровод?

13.    Выбор различных устройств защиты трубопроводов от корровии, вызываемой блуждапдими токами, основывается на определении анодных, катодных и знакопеременных зон на трубопроводах.

14.    Электрические дренажи устанавливают преимущественно в местах сближения железных дорог с трубопроводами, тад как при значительных расстояниях увеличиваются сечение и длина дренажного кабеля, что экономически нецелесообразно. Место подключения электрического дренажа выбирают так, чтобы обеспечить наиболее высокую эффективность его действия.

15.    При расположении трубопроводов вблизи тяговых подстанций (если контактный провод электрифицированной железной дороги соединен с плюсовой шиной тяговой подстанции) в проекте предусматривается установка поляризованных дренажей с подключением к минусовой шине тяговой подстанции.

16.    Катодные установки применяются: при наличии остаточных положительных потенциалов на трубопроводе после введения в эксплуатацию дренажей; при удалении трубопроводов от рельсовой сети и пунктов отсасывания, козда применение электрического дренажа экономически нецелесообразно, а также на участках, где дренажи работают с перерывами (для защиты от почвенной коррозии).

7

17.    Количество установок катодной защиты /УКЗ/ и их параметры намечаются в проекте ориентировочно (уточнение производится после укладки трубопроводов).

18.    Опытные УКВ монтируются в местах установки постоянных УКВ (намеченных проектом). Бели при включении опытных УКЗ выяснится, что постоянные УКВ не обеспечат полной защиты трубопровода, то их устанавливают дополнительно.

19* При наличии небольших по протяхеняости незащищенных зон используют протекторы. Они применяются в том случае, если на трубопроводе наблюдаются небольшие положительные потенциалы (0,2 - 0,5 в).

20.    Изолирующие флянцы устанавливаются в местах подключения защищаемого трубопровода к коммуникациям перекачивающих станций и компрессорных установок, на ответвлениях, вблизи источников блуждающих токов,

21.    Окончательно места установки изолирующих фланцев выбирают после электрических измерений (определения разности потенциалов между трубопроводом и землей

и распределения токов в трубопроводе).

Определение велидиц тюса в дренажных установках

22. Величина тока в дренажной цепи определяется из расчета, что ток утечки ив рельсов электрифицированной железной дороги в трубопровод составляет не более 20% от токов нагрузки тяговой подстанции, т.е.

, где Jg, - расчетный ток дренажной установки, а; _а - ток нагрузки тяговой подстанции определяется по следущяк формулам:

1    ^    Зх.сит    .

‘'m.rvcp.ey/n 24    '

В расчетах значение *1 принимается среднемесяч-

^w ПТ. Л

ное.

23, При определении величины тока в дренажной установке необходимо учитывать значение коэффициентов, при

веденных в табл. 1, 2, 3, 4. Значения коэффициента К^сы.

в таблД Таблица 1

Расстояние между трубопроводом и электрифицированной железной дорогой, м 1- 1 Расстояние нейду трубопроводом и электрифицированной железной дорогой, н К1 До 100 1.0 1000 0,55 200 0,95 1500 0,35 300 0,90 2000 0,25 500 0,75 3000 0,15 800 0,65 -J

Значения коэффициента Kg даны в табл.2.

Таблица 2

Расстояние от трубопровода до тяговой подстанции, м «2 Расстояние от трубопровода до тяговой подстанции, м «2 До ЮС 1.0 2000 0,25 500 0,75 3G00 0,15 1000 0,40 6000 0,10

Значения коэффициентов Kg и К₄ см.в табл.З.

Таблица 3

Тип изоляционного покрытия	Время укладки	кз	к4
Нормальное	Более 5 лет	1,0	1,0
Усиленное	Через 3 года	0,9 J	0,9
Весьма усиленное	Через 6 месяцев	1 0,6 |	| 0,75 9

Значения коэффициента К5 приведены в табл.4.

Таблица 4

Количество трубопроводов (примерно одного диаметра)	%	Количество трубопроводов (примерно одного диаметра)	*5
1	0,8С	3	0,95
2	0,90	4 и более	1,00

24.    Максимальная величина тока в дренажной цепи определяется по формуле:

^ ^в 0/2 $т.п    >

где К-| - коэффициент, учитыващий расстояние между трубопроводом и электрифицированной железной дорогой;

Kg - коэффициент, учитывающий расстояние от места пересечения трубопроводом электрифицированной железной дороги и тяговой подстанции;

К3 - коэффициент, учитывающий изоляционное покрытие трубопроводов;

К₄ - коэффициент, учитывающий время укладки трубопроводов;

- коэффициент, учитывающий количество параллельно уложенных трубопроводов.

Определение оечендя ипеяямого mrtiyg

25.    При монтаже дренажной защиты дренажный кабель подключается либо непосредственно к минусовой шине тяговой подстанции, либо к рельсам электрифицированной железной дороги через путевые дроссели.

26.    При подключении дренажного кабеля непосредственно к минусовой шине тяговой подстанции сечение

10

его подсчитывается по формуле:

где - ток дренажной установки, a AUy, - допустимое падение напряжения в дренажной цепи, определяемое ив выражения:

AUa “ ALLtp 4- Al/^ 5 где A Up- падение'напряжения в отсасывающем фидере;

АЦ*- допустимое падение напряжения в дренажном кабеле;

J0 - удельное сопротивление материала кабеля,

оы*щ2

ы *

<£ - длина дренажного кабеля, м.

Значение ДЦд, находят по табл. 5.

27. При подключении дренажного кабеля к рельсам черев среднюю точку путевых дросселей сечение кабеля подсчитывается по приведенной выше формуле, в которой величина допустимого падения напряжения кабеля берется из табл.6.

Таблица 5    Таблица    6

Расстояние между трубопроводом и точкой подключения его к э.ж.д., км Л|У Расстояние между трубопроводом и Э.Ж.Д. | БЗН AIV> 0,2 10 0,5 3 0,5 11 1,0 5 1,0 12 2,0 6 2,0 13 3,0 7 3,0 14

28. Сечение дренажного кабеля при применении усиленного дренажа определяется по следующей формуле:

II