Определение качества изоляции подземного стального трубопровода методом катодной поляризации

Контроль качества изоляционного покрытия участков магистральных нефтегазопроводов методом катодной поляризации должен осуществляться на стадии завершения строительства (в соответствии с проектом) перед врезкой в действующий трубопровод. Переходное сопротивление изоляции на законченных строительством участках магистральных нефтегазопроводов и подводных переходах должно соответствовать требованиям ГОСТ Р 51164-98 «Трубопроводы стальные магистральные. Общие требования к защите от коррозии».

Метод катодной поляризации обычно распространяются на участки линейной части подземных магистральных нефтгазопроводов и отводы от них, длина которых не менее 200 м и не более 4000 м, а также на подводные переходы, проложенные методом ННБ и траншейным способом, длиной не более 4000 м, на стадии завершения их капитального ремонта или реконструкции. Состояние изоляционного покрытия участков линейной части магистральных нефтегазопроводов менее 200 м оценивается по результатам пооперационного контроля. Контроль качества изоляции участков переходов через автомобильные и железные дороги, проложенных в кожухах, методом катодной поляризации не производится. На таких переходах производится проверка на наличие контакта между кожухом и трубопроводом в соответствие с Дополнениями к ВСН 009-88 «Электрохимическая защита кожухов на переходах трубопроводов под автомобильными и железными дорогами». Контроль качества изоляции трубопроводов методом катодной поляризации производится на подземных нефтепроводах, находящихся в грунте, глубина промерзания которого в период контроля изоляции не превышает 0,5 метра. При сдаче участка нефтепровода в период, когда глубина промерзания грунта превышает 0,5 м, контроль качества изоляционного покрытия методом катодной поляризации не проводится. Оценка состояния изоляции производится по результатам пооперационного контроля.

Контроль качества изоляции участков магистральных нефтегазопроводов методом катодной поляризации производится после завершения строительно-монтажных работ и приемки изолировочных работ, до принятия испытуемого участка в эксплуатацию.

В составе проекта на строительство участка нефтепровода должен быть предусмотрен проект контроля качества изоляции, замененного при ремонте, реконструкции участка нефтепровода.

В проекте контроля качества изоляции должны быть указаны:

• схема проведения испытаний с указанием точек подключения источника постоянного тока и временных анодных заземлений;

• требования к источнику тока и временным анодным заземлениям, применяемому оборудованию и приборам и пр.;

• значения параметров, при которых должен производиться замер (продольное сопротивление трубопровода, ток поляризации и др.);

• нормативные параметры, характеризующие соответствие изоляционного покрытия требованиям ГОСТ Р 51164 «Трубопроводы стальные магистральные. Общие требования к защите от коррозии» (требуемое сопротивление изоляции трубопровода).

Проект контроля качества изоляции, замененного при ремонте, реконструкции участка нефтегазопровода, как правило, разрабатывается организацией, которая выполнила проект участка капремонта (реконструкции) трубопровода.

По результатам контроля (положительного или отрицательного) составляется отчет и «Акт оценки состояния изоляции трубопровода методом катодной поляризации», которые подписываются представителями рабочей группы.

В случае неудовлетворительных результатов оценки состояния изоляции испытуемого участка трубопровод считается не выдержавшим испытание. Подключение и ввод участка эксплуатацию запрещено.

В этом случае необходимо определить места повреждения изоляции трубопровода, отремонтировать и повторить контроль.

Контролируемый участок нефтепровода на момент испытания не должен иметь контакта неизолированной поверхности трубы с грунтом или заземленными конструкциями, а также электрических и технологических перемычек с другими сооружениями и соседними участками трубопровода.

Подключение источника тока катодной поляризации и измерительного прибора в начале и в конце участка должно выполняться при помощи плашечного зажима (струбцина) или на участке должны быть установлены контрольно-измерительные пункты (КИПы).

В непосредственной близости от точки подключения источника поляризующего тока, в месте с возможно меньшим удельным сопротивлением грунта, монтируется временное заземление. Расстояние от испытуемого участка трубопровода до временного анодного заземления должно быть не менее 100, но не более 200 метров.

Сопротивление временного анодного заземления должно обеспечивать протекание тока поляризации требуемой величины. При использовании к качестве источника постоянного тока аккумуляторной батареи напряжением 12 В значение сопротивления временного заземления должно быть не более 30 Ом.

Для оборудования временного заземления используются заземлители представляющие собой стальной стержень диаметром не менее 18 мм, длиной 1,2-1,5 м с присоединенным в верхнему концу гибким медным проводником сечением не менее 6 мм². Свободный конец проводника должен быть оконцован наконечником для присоединения к источнику постоянного тока или другому заземлителю.

Допускается использовать в качестве временного анодного заземления анодный заземлитель, расположенных рядом действующих установок катодной защиты, отключенный от СКЗ.

Для проведения измерений аппаратуру и приборы подключают к контролируемому участку трубопровода по схеме, представленной на рис. 4.19.

«Минус» источника поляризующего тока, установленного в начале участка, подключают к трубопроводу, «плюс» - к анодному заземлению.

Если испытываемый участок трубопровода находится под катодной защитой (с помощью перемычек или другим способом), то эта защита должна быть отключена не менее чем за трое суток до измерения естественной разности потенциалов «труба-земля», а перемычки разомкнуты.

Рис. 4.19. Схема подключения аппаратуры и приборов при проведении контроля состояния изоляционного покрытия трубопроводов методом катодной поляризации

В качестве источника поляризующего тока используется аккумуляторная батарея напряжением 12 В или стабилизированный источник питания постоянного тока.

В цепь источника тока должен быть включен регулировочный резистор для обеспечения плавной регулировки поляризующего тока.

Измерение тока должно производиться поверенным миллиамперметром или микроамперметром с классом точности не ниже 1,0, соответствующего по пределу измерений расчетному току поляризации. Фиксируемое прибором значение тока поляризации при измерениях должно располагаться в рабочей части шкалы прибора.

Измерение естественной разности потенциалов и потенциалов при катодной поляризации трубопровода должно производиться мультиметром типа М43313.1 или другим аналогичным прибором с входным сопротивлением не менее 10 МОм относительно медно-сульфатного электрода сравнения. Электрод сравнения устанавливают на расстоянии не более 4 см от стенки трубопровода.

При расположении контролируемого участка в зоне действия блуждающих токов для измерения естественной разности потенциалов и разности потенциалов при катодной поляризации должны применяться самопишущие или регистрирующие приборы с внутренним сопротивлением не менее 10 МОм или измерения производятся мультиметром М43313.1 или аналогичным прибором с регистрацией показаний через 30-60 с.

При возникновении блуждающих токов, вызываемых электрифицированной железной дорогой, измерения должны проводиться в течение суток, который характеризуется наименее интенсивным графиком движения поездов или во время длительных перерывов в движении.

Контроль качества изоляционного покрытия замененных при ремонте, реконструкции участков магистральных нефтегазопроводов методом катодной поляризации проводят в следующем порядке:

• измеряют естественную разность потенциалов "труба-земля" в начале и в конце участка относительно медно-сульфатного электрода сравнения (источник постоянного тока отключен);

• включают источник постоянного тока, устанавливают требуемую силу тока и поддерживают ее постоянной в течение всего периода испытаний;

• по истечении 3-х часов поляризации измеряют разность потенциалов "труба-земля" в начале и в конце участка, заполняют акт испытаний (Приложение 1).

Определение необходимой силы тока катодной поляризации для соответствующего типа изоляционного покрытия производится по формуле:

, (2)

где: L - длина испытуемого участка трубопровода (подводного перехода), м; R_из - требуемое сопротивление изоляции, Ом^.м²; D - диаметр трубопровода, м; U_тз - требуемое смещение потенциала "труба-земля" с омической составляющей в конце участка, В.

Требуемое сопротивление изоляции R_из определяется в соответствии с ГОСТ Р 51164-98 «Трубопроводы стальные магистральные. Общие требования к защите от коррозии» и составляет:

• 310⁵ Омм² - для трех-, двухслойной заводской изоляции на основе термореактивных смол и полиолефина, а также полимерных покрытий на основе термоусаживающихся материалов,

• 110⁵ Омм² - для ленточных полимерных и комбинированных покрытий усиленного типа, кроме мастичных и полимерно-битумных;

• 510⁴ Омм² - для мастичных и полимерно-битумных покрытий.

Требуемое смещение потенциала "труба-земля" в конце испытуемого участка при длине трубопровода до 4 км устанавливается равным 0,7 В.

При контроле изоляционного покрытия методом катодной поляризации защитные потенциалы на трубопроводе в течение всего периода измерений не должны превышать минус 3,5 В относительно медно-сульфатного электрода сравнения.

Состояние изоляционного покрытия оценивается по смещению разности потенциалов «труба-земля» в конце контролируемого участка трубопровода при расчетном значении тока поляризации.

Состояние изоляционного покрытия замененных при ремонте, реконструкции участков магистральных нефтепроводов, подводных переходов МН считается удовлетворительным, если при установленном токе поляризации смещение разности потенциалов "труба-земля" в конце участка по абсолютной величине не меньше 0,7 В независимо от типа и конструкции изоляционного покрытия.

Состояние изоляционного покрытия замененных при ремонте, реконструкции участков магистральных нефтепроводов, подводных переходов МН оценивается как неудовлетворительное, если при установленном токе поляризации смещение разности потенциалов "труба-земля" в конце участка по абсолютной величине меньше 0,7 В или, если указанная величина смещения достигнута при токе поляризации превышающем расчетную величину.

При удовлетворительном состоянии изоляционного покрытия рассчитывается переходное сопротивление изоляции R_пер. по формуле:

, (3)

где: R_m- продольное сопротивление трубопровода, Ом/м (приложение 3); ΔU_1, ΔU₂ - смещение разности потенциалов "труба-земля" в точке подключения источника тока и в конце участка.

Смещение разности потенциалов "труба-земля" ΔU определяют по формуле:

ΔU = U_тзи - U_тзе, (4)

где: U_тзи – измеренная разность потенциалов "труба-земля" после включения катодной поляризации; U_тзе – естественная разность потенциалов "труба-земля" до включения катодной поляризации.

Если в результате контроля установлено неудовлетворительное состояние изоляционного покрытия, то переходное сопротивление изоляции не рассчитывается.

Поиск дефектов в изоляционном покрытии ведется подрядной организацией, осуществляющей строительство, ремонт или реконструкцию участка нефтепровода на всем его протяжении с помощью искателя повреждений изоляции. По результатам обследования составляется «Акт выявления дефектов изоляционного покрытия участка трубопровода». Акт составляется после вскрытия трубопровода и инструментального замера повреждений изоляции. Акт подписывается представителями рабочей группы по п.3.4 Регламента и утверждается главным инженером РНУ.

После устранения дефектов в изоляционном покрытии, подрядная организация предъявляет отремонтированный участок нефтепровода (подводного перехода) к повторному испытанию методом катодной поляризации.