Способ контроля изоляции трубопровода в условиях катодной защиты

Способ контроля изоляции трубопровода в условиях катодной защиты

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к защите подземных трубопроводов от коррозии, а именно к способам диагностики целостности изоляции трубопроводов, оборудованных установками катодной защиты.

Известен способ определения сопротивления изоляции трубопровода (а.с. №402587, C23F 13/00) путем измерения тока и потенциала «труба-земля» в двух точках трубопровода с катодной защитой. Способ контроля имеет погрешность измерений от сопротивления грунта и не обеспечивает надежного контроля за изоляцией трубопроводов, не имеющих непосредственного контакта с грунтом.

Наиболее близким техническим решением является способ определения технического состояния изоляционного покрытия подземного трубопровода (патент RU 2469238 C1, F16L 58/00). Способ включает измерение естественной разности потенциалов «труба-земля» на контролируемом участке, измерение силы тока станции катодной защиты, измерение смещения потенциала трубопровода и последующий расчет переходного сопротивления изоляционного покрытия, по значению которого судят о техническом состоянии изоляционного покрытия. Контролируемый участок ограничивают точками дренажа двух соседних действующих станций катодной защиты. Естественную разность потенциалов металла трубы относительно грунта измеряют в лабораторных условиях с учетом марки стали труб и типа грунта в месте прокладки трубопровода. Значение силы тока в расчете принимают равным полусумме значений измеренной силы тока на выходе станций катодной защиты.

Основным недостатком способа является необходимость проведения измерений в лабораторных условиях с учетом марки стали труб и типа грунта в месте прокладки трубопровода.

Задача изобретения заключается в упрощении контроля изоляции трубопроводов большой протяженности (до 100 км).

Для решения указанной задачи предложен способ контроля изоляции трубопровода в условиях катодной защиты, включающий измерение разности потенциалов «труба-земля» обследуемого участка трубопровода и определение переходного сопротивления изоляции трубопровода на участках между КИП. Согласно предложенному способу при работе в рабочем режиме всех установок катодной защиты (УКЗ), расположенных на обследуемом участке трубопровода, измеряют разность потенциалов «труба-земля» U_P на всех КИП обследуемого участка трубопровода, затем на одной УКЗ, расположенной в середине обследуемого участка трубопровода, кратковременно создают первое дополнительное смещение потенциала путем увеличения силы защитного тока, после стабилизации выбранного режима проводится замер разности потенциалов «труба-земля» U_Д на всех КИП обследуемого участка трубопровода, после чего определяют на каждом участке между КИП переходное сопротивление R_п, полученное по формуле:

,

где D_m - диаметр трубопровода (м);

R_m - продольное сопротивление трубопровода (Ом/м);

L - расстояние между КИП (м);

ΔU₁=U_Д1-U_Р1 - дополнительное смещение потенциала на первом из двух соседних КИП (мВ);

ΔU₂=U_Д2-U_P2 - дополнительное смещение потенциала на втором из двух соседних КИП (мВ);

U_Р1 и U_Р2 - разность потенциалов «труба-земля», измеренная в рабочем режиме УКЗ на первом и втором из двух соседних КИП соответственно (мВ);

U_Д1 и U_Д2 - разность потенциалов «труба-земля», измеренная при дополнительном смещении потенциала на первом и втором из двух соседних КИП соответственно (мВ).

Величину переходного сопротивления R_п для каждого участка между КИП сравнивают с допустимой, затем проверяют полученный результат, для чего кратковременно создают второе дополнительном смещение потенциала на обследуемом участке трубопровода, после стабилизации выбранного режима повторно проводят замер потенциала «труба-земля» U_д на всех КИП обследуемого участка трубопровода, определение переходного сопротивления R_п для каждого участка трубопровода между КИП и сравнение полученных значений с допустимыми, причем второе дополнительное смещение потенциала создают на другой УКЗ, ближайшей к участку трубопровода между КИП, на котором величина сопротивления изоляции меньше допустимой, а в случае соответствия полученных величин допустимым значениям смещение потенциалов создают на любой другой УКЗ обследуемого участка трубопровода.

Техническим результатом предложенного способа является упрощение проведения контроля состояния изоляции трубопровода за счет отсутствия необходимости в измерении естественной/стационарной разности потенциалов «труба-земля», а также проведение измерений в условиях катодной защиты (без отключения УКЗ), в том числе и на труднодоступных участках, без применения дополнительного оборудования.

В предложенном способе контроль изоляции трубопровода на участке протяженностью до 100 км проводится без дополнительного оборудования путем кратковременного увеличения силы тока на одной из УКЗ без отключения остальных установок катодной защиты, работающих на обследуемом участке трубопровода. Соответственно, на всем контролируемом участке трубопровода во все время проведения измерений УКЗ не отключаются, а трубопровод не остается без катодной защиты.

Контроль состояния изоляции трубопровода проводится по величине разности потенциалов «труба-земля» для каждого контрольно-измерительного пункта до и в период кратковременной работы одной из установок катодной защиты с увеличенной силой тока.

Способ позволяет организовать посредством КИП трубопровода мониторинг состояния защитных покрытий трубопроводов, в том числе и на труднодоступных участках (болота, подводные переходы и др.). Способ не требует дополнительного оборудования, поскольку для увеличения силы тока на установке катодной защиты используется резерв мощности, который обязателен для таких установок.

Способ позволяет за один цикл измерений осуществлять контроль за изоляцией трубопроводов на участках большой протяженности (до 100 км), что существенно уменьшает затраты на проведение таких работ.

Оценку состояния изоляции производят путем сравнения полученной величины переходного сопротивления R_п с допустимыми значениями, указанными в таблице 1.

Контроль изоляции трубопровода в условиях катодной защиты осуществляется следующим образом.

Сначала производят измерение разности потенциалов «труба-земля» U_Р на всех КИП обследуемого участка трубопровода. Измерение проводят без предварительного отключения катодной защиты на рабочем режиме всех УКЗ, расположенных на обследуемом участке трубопровода.

Затем на одной из УКЗ, расположенной в середине обследуемого участка трубопровода, кратковременно создают первое дополнительное смещение потенциала путем увеличения силы защитного тока. Длительность воздействия (импульса) при дополнительном смещении потенциала должна превышать основную фазу переходного процесса дополнительной катодной поляризации объекта, которая в свою очередь зависит от типа и качества изоляционного покрытия, а также диаметра трубопровода. Необходимая/достаточная длительность импульса уточняется экспериментально, на начальном этапе исследований должна составлять не менее 30 мин (не более 3-4 ч).

Дополнительное смещение потенциала создается, например, путем увеличения силы тока выпрямительной установки на выбранной УКЗ за счет использования резерва мощности, который обязательно закладывается при проектировании УКЗ.

После стабилизации выбранного режима проводится повторный замер разности потенциалов «труба-земля» U_Д на всех КИП обследуемого участка трубопровода и переводят УКЗ на рабочий режим.

Используя полученные значения определяют на каждом участке между КИП переходное сопротивление R_п по формуле:

,

где D_m - диаметр трубопровода (м);

R_m - продольное сопротивление трубопровода (Ом/м);

L - расстояние между КИП (м);

ΔU₁=U_Д1-U_Р1 - дополнительное смещение потенциала на первом из двух соседних КИП (мВ);

ΔU₂=U_Д2-U_P2 - дополнительное смещение потенциала на втором из двух соседних КИП (мВ);

U_Р1 и U_Р2 - разность потенциалов «труба-земля», измеренная в рабочем режиме УКЗ на первом и втором из двух соседних КИП соответственно (мВ);

U_Д1 и U_Д2 - разность потенциалов «труба-земля», измеренная при дополнительном смещении потенциала на первом и втором из двух соседних КИП соответственно (мВ).

Полученную величину сопротивления изоляции трубопровода для каждого участка между КИП сравнивают с допустимой (значения приведены в Таблице 1).

Пример результатов проведенных измерений на действующем трубопроводе и соответствующих вычислений приведен в Таблице 2. Дополнительное кратковременное (около 2 ч) смещение потенциала осуществлялось на УКЗ №49.

Анализ полученных значений показал, что состояние изоляционного покрытия преимущественно хорошее и удовлетворительное, при этом выявлено, что состояние изоляции трубопровода на участке между 49-48 УКЗ находится в плохом состоянии (неудовлетворительное).

Для уточнения полученных величин по истечении 2 ч после возвращения УКЗ №49 в рабочий режим кратковременно было создано второе дополнительное смещение потенциала на УКЗ №48 (на УКЗ, ближайшей к участку трубопровода между КИП, на котором величина сопротивления изоляции находится в плохом состоянии) продолжительностью около 2 ч.

В результате повторного измерения и вычисления для контролируемого участка трубопровода были получены данные сходные с приведенными в Таблице 2.

Полученные результаты были полностью подтверждены при сплошном обследовании трубопровода искателем повреждений изоляции с шагом 2-5 м.

Таким образом, подтверждено, что предложенный способа упрощает проведение контроля состояния изоляции трубопровода в условиях катодной защиты, в том числе и на труднодоступных участках, без применения дополнительного оборудования.

Способ контроля изоляции трубопровода в условиях катодной защиты, включающий измерение разности потенциалов «труба-земля» на всех контрольно-измерительных пунктах (КИП) обследуемого участка трубопровода и определение переходного сопротивления изоляции трубопровода на участках между КИП, отличающийся тем, что при работе в рабочем режиме всех установок катодной защиты (УКЗ), расположенных на обследуемом участке трубопровода, измеряют разность потенциалов «труба-земля» U_Р на всех КИП обследуемого участка трубопровода, затем на одной УКЗ, расположенной в середине обследуемого участка трубопровода, кратковременно создают первое дополнительное смещение потенциала (ДСП) путем увеличения силы защитного тока, после стабилизации выбранного режима проводится замер разности потенциалов «труба-земля» U_Д на всех КИП обследуемого участка трубопровода, после чего определяют на каждом участке между КИП переходное сопротивление R_п по формуле:

,

где D_m - диаметр трубопровода (м);

R_m - продольное сопротивление трубопровода (Ом/м);

L - расстояние между КИП (м);

ΔU₁=U_Д1-U_Р1 - дополнительное смещение потенциала на первом из двух соседних КИП (мВ);

ΔU₂=U_Д2-U_P2 - дополнительное смещение потенциала на втором из двух соседних КИП (мВ);

U_Р1 и U_Р2 - разность потенциалов «труба-земля», измеренная в рабочем режиме УКЗ на первом и втором из двух соседних КИП соответственно (мВ);

U_Д1 и U_Д2 - разность потенциалов «труба-земля», измеренная при дополнительном смещении потенциала на первом и втором из двух соседних КИП соответственно (мВ),

величину переходного сопротивления R_п для каждого участка между КИП сравнивают с допустимой, затем проверяют полученный результат, для чего кратковременно создают второе дополнительное смещение потенциала на обследуемом участке трубопровода, после стабилизации выбранного режима повторно проводят замер потенциала «труба-земля» U_д на всех КИП обследуемого участка трубопровода, определение переходного сопротивления R_п для каждого участка трубопровода между КИП и сравнение полученных значений с допустимыми, причем второе дополнительное смещение потенциала создают на другой УКЗ, ближайшей к участку трубопровода между КИП, на котором величина сопротивления изоляции меньше допустимой, а в случае соответствия полученных величин допустимым значениям смещение потенциалов создают на любой другой УКЗ обследуемого участка трубопровода.