Коррозионные изыскания (ч.2)

Лекция №7. Коррозионные изыскания (ч.2) Уведомление о Правах: Этот документ и его переводы могут быть скопированы и предоставлены только в образовательных целях, и только в данном университете. Производные работы, которые комментируют или иным образом объясняют его, могут быть подготовлены, скопированы, опубликованы и распространены, полностью или частично, без каких-либо ограничений. Однако этот документ не может быть изменен каким-либо образом, за исключением необходимости улучшения. Определение опасности коррозии блуждающими токами при помощи электрических измерений  Для получения качественной оценки опасности кор­розии блуждающими токами измеряют разность потен­циалов между подземным металлическим сооружением и окружающей средой, подземными металлическими сооружениями и рельсами, а также между обследуемыми и рядом расположенными, подземными металлическими сооружениями. Если необходимо определить количественную сторону опасности коррозии блуждающими токами, дополнительно измеряют силу тока, теку­щего по подземному сооружению, и плотность тока утечки на участках, имеющих положительный потенциал по отношению к земле (в анодных зонах). 2 Определение наличия блуждающих токов в земле  Наличие блуждающих токов в земле на трассе про­ектируемого подземного металлического сооружения ре­комендуется определять по результатам измерений раз­ности потенциалов между проложенными в данном районе подземными металлическими сооружениями и землей. При отсутствии подземных металлических соору­жений наличие блуждающих токов в земле на трассе проектируемого сооружения целесообразно определять измерением разности потенциалов между двумя точками земли через каждые 1000 м по двум взаимно перпен­ дикулярным направлениям при разносе измерительных электродов на 100 м. При проведении измерений долж­ны применяться вольтметры, имеющие внутреннее со­противление не менее 20 000 Ом на 1 В шкалы с пре­делами измерений 75—0—75 мВ; 0,5—0—0,5 В; 1—0— 1 В; 5—0 —5 В или с другими, близкими к ука­занным пределам. 3 Определение наличия блуждающих токов в земле  Контакт с грунтом должен осуществляться с помо­щью медносульфатных электродов. Показания вольт­метра рекомендуется отмечать через каждые 5— 10 с в течение 10— 15 мин в каждой точке. Если измеряемая разность потенциалов изменяется по величине и знаку или только по величине, это указывает на наличие в земле блуждающих токов. Если измеряемая разность потенциалов имеет устойчивый характер, то это сви­детельствует о наличии в земле токов почвенного про­исхождения или токов от линий электропередачи посто­ янного тока по системе «провод — грунт», если таковые имеются в данном районе. 4 Измерение разности потенциалов между трубопроводом и землей  Разность потенциалов определяют контактным мето­дом с помощью высокоомных показывающих и самопи­шущих вольтметров, имеющих внутреннее сопротивление не менее 20 000 Ом на 1 В шкалы. Измерения реко­мендуется выполнять в контрольно-измерительных пунк­тах, колодцах, камерах или шурфах.  Медно-сульфатный электрод сравнения применяют в тех случаях, когда амплитуда колебаний измеряемой разности потенциалов не превышает 1 В. При больших амплитудах могут быть использованы стальные элек­троды. Электроды сравнения устанавливают на мини­мальном расстоянии от трубопровода, над его осью. При использовании стального электрода сравнения для исключения ошибок, связанных со стабилизацией потен­циала электрода во времени, необходимо выполнять сле­дующие условия: измерения следует начинать не ранее чем через 10 мин после установки электрода в грунт; для обеспечения достаточной площади контакта стали с грунтом глубина забивки электрода в грунт должна быть не менее 20 см. 5 Измерение силы тока и его направления в подземном сооружении   Силу тока и его направление в подземном сооруже­нии рекомендуется измерять по падению напряжения милливольтметром с пределами измерений 1- 0 - 1 и 10 – 0 - 10 мВ. О направлении тока в сооружении судят по отклонению стрелки от нулевого положения, исходя из того, что она отклоняется в сторону зажима, имею­щего более положительный потенциал (за направление тока принимают направление от «+» или «-». Среднее значение силы тока Icр (в A), протекающего по подземному сооружению, при измерении по этому методу определяется по формуле 6 Измерение силы тока и его направления в подземном сооружении   где — среднее значение измеренного падения на­пряжения на участке подземного сооружения, В; RT — сопротивление 1 м подземного сооружения, Ом/м; L — расстояние между точками измерения, м. Расстояние между точками подключения милли­вольтметра к трубопроводу зависит от наличия на дан­ном участке контрольных пунктов, колодцев и т. д. и обычно не превышает 400—200 м. При измерении исполь­зуются длинные проводники (150—200 м), имеющие хорошую изоляцию. 7 Определение линейной плотности тока утечки с подземного сооружения     Для этого используют результаты измерений силы тока и направления его в подземном сооружении. Если измеренные токи в точках А и Б равны соответственно IA и IБ , то линейная плотность тока утечки определя­ется следующим образом: Токи одного направления где L - расстояние между точками А и Б; Токи направлены навстречу друг другу 8 Обработка результатов измерений  Обработка результатов измерений потенциалов и силы токов заключается в определении средних, мак­симальных и минимальных значений их за время изме­рения. Если измерения выполнены показывающими при­борами с использованием стального электрода сравне­ния в зонах влияния блуждающих токов электротранс­порта, то среднее положительное Nср(+) и среднее отри­цательное Ncр(-) значения измеренного параметра (по­тенциала или силы тока) определяют по формулам 9 Обработка результатов измерений    где n — общее число отсчетов; l, m — число отсчетов соответственно положительного и отрицательного знаков; сумма мгновенных значений измеряемых величин положительного знака; то же, отрицательного знака. Средние величины потенциалов Ucp, измеренных с помощью медносульфатного электрода сравнения, подсчитывают: а) для всех мгновенных значений измеренных величин положительного знака и мгновенных значений изме­ренных величин отрицательного знака, меньших по абсо­лютной величине, чем значение стационарного, т. е. без внешней поляризации потенциала сооружения Uс в грунте 10 Обработка результатов измерений  где сумма всех мгновенных значений положительного или отрицательного знака, меньших по абсо­лютной величине, чем значение Uc; l — число таких от­счетов;  б) для всех мгновенных значений измеренных вели­чин отрицательного знака, превышающих по абсолют­ной величине значение стационарного потенциала  где сумма всех мгновенных значений отрицательного знака, превышающих по абсолютной величине значение Uc; m — число таких отсчетов. 11 Обработка результатов измерений   При регистрации потенциалов самопишущим при­бором среднее значение положительных и отрицатель­ных потенциалов определяется следующим образом: где S(+) — суммарная площадь положительных импуль­сов за время измерения; S(-) — то же, отрицательных импульсов; τ — общая продолжительность измерения. 12 Обработка результатов измерений  Перед планиметрированием на ленту записи наносит­ся линия стационарного потенциала, смещенная по от­ношению к нулю шкалы на величину Uc в отрицатель­ную сторону. При планиметрировании площадей анод­ных ( + ) и катодных (— ) импульсов за нулевую линию принимается линия стационарного потенциала. Среднее значение стационарного потенциала Uc (в В) может быть принято для стали — 0,55, свинца — 0,48, алюми­ния — 0,7.  Полученные данные используются для построения потенциальных диаграмм, изображающих изменение разности потенциалов «сооружение — грунт» вдоль подземного сооружения. Для этого на план трассы наносят пункты измерений. Средние величины потенциалов в каждом пункте откладывают в масштабе в виде прямых отрезков перпендикулярно изображению трассы. Вверх откладывают положительные значения потенциалов, вниз — отрицательные. Концы отрезков соединяют меж­ду собой прямыми линиями, а пространство между от­резками закрашивают красным цветом в анодной зоне (средние положительные значения) и синим — в катод­ной (средние отрицательные значения). Пример пост­роения потенциальной диаграммы для анодных и ка­тодных зон трубопровода показан на рис. 22. 13 Обработка результатов измерений  Оценка степени коррозионной опасности в знакопе­ременных зонах может быть произведена по величине коэффициента несимметричности блуждающих токов  Здесь используются данные измерения разности по­тенциалов «сооружение — грунт» самопишущими при­борами. 14 Обработка результатов измерений  При значительных объемах строительно-монтажных и пусконаладочных работ величиной коэффициента не­симметричности можно руководствоваться при состав­лении графика очередности ввода в эксплуатацию средств электрозащиты подземных сооружений. При γ ≥ 0,6 ввод установок осуществляется в первую оче­редь, при 0,3 < γ < 0,6 — во вторую и при γ ≤ 0,3 — в третью. 15 Измерение разности потенциалов между подземным трубопроводом и землей в зоне действия электротранспорта, работающего на переменном токе  Для выявления зон интенсивного влияния перемен­ного тока проводят замеры переменных потенциалов стальных трубопроводов относительно земли. При этом могут быть использованы ламповые вольтметры ВК-7-3 (АЧ-М2) или милливольтметр с транзисторным усили­телем типа Ф-431-2.  Величину смещения потенциала стальных трубопро­водов измеряют по схеме с компенсацией стационарного потенциала (рис. 23). При этом могут быть использова­ны микроамперметры М-109 и М-132 и ампервольтметры М-231. Величина стационарного потенциала стали относительно медно-сульфатного электрода компенсируется включением в измерительную цепь батареи 1,6ФМЦ-У- 3,2 с рабочим напряжением 1,6 В встречной эдс ис­точника постоянного тока. Расход компенсирующего тока до 5 мА. Д ля защиты измерительных устройств приборов от влияния переменного тока в измерительную цепь включают дроссель индуктивностью не менее 100 мГ. 16 Измерение разности потенциалов между подземным трубопроводом и землей в зоне действия электротранспорта, работающего на переменном токе  Для уточнения источника тока, вызывающего смеще­ние потенциала, а также для определения величины стационарного потенциала трубопровода проводят синхронные замеры переменного, потенциала трубопровода по отношению к земле и замеры смещения электродного потенциала. Если смещение электродного потенциала в отрицательную сторону на протяжении замеров неизмен­но совпадает с увеличением переменного потенциала трубопровода по отношению к земле, то оно связано с воздействием переменного тока и свидетельствует о наличии коррозионной опасности. 17 Измерительные электроды   Для измерения потенциалов подземных сооружений относительно земли применяют различные электроды сравнения. При проведении коррозионных электромет­рических работ используют два типа электродов сравне­ния — стальной и медно-сульфатный. Если для измерения потенциалов применять обычный стальной или любой металлический электрод, при про­хождении электрического тока он будет поляризоваться в различной степени в зависимости от свойств грунтов, что явится причиной ошибок в результатах замера. Ошибка, вносимая в результаты измерения при исполь­зовании обычного стального электрода, может достигать нескольких десятых вольта. Поэтому необходимо, чтобы потенциал электрода сравнения в течение измерений на любом участке трассы трубопровода оставался постоянным. 18 Измерительные электроды  Таким свойством обладают стандартные электроды сравнения, например, медно-сульфатный. Медно-суль­фатный электрод сравнения сохраняет свой потенциал при контакте с любым электролитом. Его постоянный скачок потенциала, возникающий на границе «медь — насыщенный раствор сульфата меди», сравнивается со скачком потенциала на границе защищаемого стального сооружения и окружающей поч­вы при помощи приборных изме­рений.  Стальной электрод представ­ляет собой стержень длиной 30— 35 см и диаметром 15—20 мм. Конец электрода, забиваемый в землю, заточен на конус. На рас­стоянии 5—8 см от верхнего кон­ца электрод просверлен, и в отверстие запрессован болт с гай­кой или барашком для подклю­чения измерительных приборов. Перед проведением измерений поверхность металлических элек­тродов должна быть зачищена до металлического блеска. 19 Медно-сульфатный электрод  Медно-сульфатный электрод состоит из стержня красной меди, погруженного в водный насыщенный раствор медного купороса CuSO4, который заливают в специальный неметалли­ческий сосуд. Электропроводящий раствор, просачи­ваясь через пористое дно, смачивает его внешнюю по­верхность, создавая гальванический контакт между мед­ным электродом и грунтом, в который устанавливают сосуд (рис. 24). 20 Медно-сульфатный электрод  Перед проведением измерений медно-сульфатными электродами требуется:  очистить медный стержень от загрязнений и окисных пленок (обычно это достигается протравкой стержня в смеси серной и азотной кислот с добавлением поварен­ной соли; после протравки стержень следует тщательно промыть дистиллированной или кипяченой водой; попа­дание кислот в сосуд электрода недопустимо);  залить электрод насыщенным раствором чистого медного купороса в дистиллированной или кипяченой воде с добавлением кристаллов купороса (заливать электроды следует за день до начала проведения изме­рений; после заливки все электроды необходимо устано­вить в один сосуд, стеклянный или эмалированный, с на­сыщенным раствором медного купороса так, чтобы по­ ристые пробки были полностью погружены в раствор; верхние концы электродов необходимо соединить между собой проводом). 21 Техника безопасности при проведении коррозионных изысканий    При проведении измерений в шурфах или колодцах запрещается прикасаться к трубопроводу до выявления наличия на нем напряжения. При измерении разности потенциалов «сооружение — грунт» проводники сначала присоединяют к прибору, затем один проводник — к электроду сравнения и лишь после этого другой проводник — к сооружению. Опасные места, где возможно появление газа, а так­же колодцы и шурфы (перед спуском в них рабочих) необходимо тщательно проветрить, а в дальнейшем кон­тролировать состав воздуха с помощью газоанализато­ров. При неожиданном появлении газа работы должны быть немедленно прекращены, а рабочие выведены из опасной зоны. 22 Техника безопасности при проведении коррозионных изысканий  Для выполнения работ в колодцах, шурфах и емко­стях следует выделять не менее двух рабочих, из кото­рых один (страхующий) находится наверху и следит за безопасностью другого. Рабочий, находящийся внизу, должен иметь шахтерскую лампу и предохранительный пояс, свободный конец веревки от которого должен на­ходиться в руках у второго рабочего.  Работающие в местах, где возможно образование или появление газа, должны быть снабжены защитными противогазами, соответствующими химическому составу этого газа, кислородными изолирующими приборами (КИП) или шланговыми противогазами.  Измерения на контрольных пунктах, расположенных на проезжей части дороги, на рельсах трамвайной линии и электрифицированного железнодорожного транспорта должны проводить два человека, один из которых сле­дит за безопасностью работ, выполняемых вторым, устанавливает ограждения и ведет наблюдения за движе­нием транспорта. 23 Техника безопасности при проведении коррозионных изысканий   При зарядке медно-сульфатного электрода раство­ром медного купороса необходимо следить за тем, чтобы раствор не попал в пищу и на лицо. После окончания зарядки руки надо тщательно вымыть. При измерениях удельного электрического сопротив­ления грунта прибором МС-08 (или МС-07) необходимо помнить о том, что на токовых клеммах I1 и I2 создается высокое напряжение ( ≈ 1000 В), поэтому прикоснове­ние к оголенным проводам, подсоединенным к прибору, может привести к поражению током. Собирать или раз­бирать измерительную схему при вращении ручки гене­ратора запрещается. Схему следует выполнять изолиро­ванным проводом. 24