18
Март
–
апрель
2015
www.tdworld.com, www.tdwr.ru
СТРУКТУРНЫЕ
Элементы
Эта
ржавеющая
оцинкованная
сталь
проявляет
продукты
коррозии
красного
цвета
из
-
за
коррозионной
активности
по
-
чвы
,
хлорид
-
ионов
и
гальванического
эффекта
.
Худшая
коррозия
происходит
в
местах
,
где
на
поверхности
не
осталось
цинка
.
Микроснимок
поперечного
сечения
зоны
коррозии
показывает
,
что
защитный
цинковый
слой
всё
ещё
присутствует
.
Не хороните свои проблемы
Dawson Power применяет систему катодной защиты
для борьбы с ускоренной коррозией оцинкованных
стальных конструкций
Скотт Фагот (Scott Fagot),
Dawson Public Power District,
М. Заманзаде (M. Zamanzadeh) и
Джордж Бауер (George Bayer),
Matco Services Inc.
К
огда
энергетический
район
Доусон
в
Лексинг
-
тоне
,
Небраска
,
США
,
зафиксировал
ускорен
-
ную
коррозию
на
нескольких
из
принадлежа
-
щих
ему
стальных
оцинкованных
опорах
линии
электропередачи
,
предприятие
провело
полевые
и
ла
-
бораторные
исследования
для
установления
причин
коррозии
.
Результатами
исследования
было
установ
-
лено
,
что
причинами
,
вызывающими
коррозию
,
явля
-
ются
коррозийная
активность
грунтов
и
гальваниче
-
ское
действие
,
связанное
с
заземлением
меди
.
Оцинкованная
сталь
является
одним
из
наиболее
часто
применяемых
материалов
для
сооружения
одно
-
стоечных
и
решётчатых
опор
,
а
также
других
часто
используемых
объектов
передачи
и
распределения
электроэнергии
.
Это
наиболее
свойственно
линии
электропередачи
высокого
напряжения
и
оборудова
-
нию
подстанций
.
Старая
оцинкованная
сталь
склонна
к
разрушению
из
-
за
ускоренной
коррозии
,
которую
она
претерпева
-
ет
в
коррозионной
почве
. Dawson Power
использовала
некоторые
методы
для
исследования
опор
из
оцин
-
кованной
стали
:
сведения
о
раскопках
и
фотографии
,
детальные
измерения
местного
электрохимического
потенциала
,
металлургическая
характеристика
под
-
вергшейся
коррозии
оцинкованной
стали
,
определе
-
ние
степени
коррозии
опор
из
оцинкованной
стали
,
непрерывное
тестирование
и
лабораторные
исследо
-
вания
почвы
.
Усиленный
коррозионный
эффект
от
свойств
почвы
зависит
от
малого
удельного
сопротивления
почвы
,
присутствия
коррозионно
-
активных
ионов
и
воздей
-
ствия
грунтовых
вод
,
а
также
иных
источников
влаги
на
стальную
конструкцию
.
Анализ
световым
микроскопом
и
энергодисперсионный
микроанализ
на
растровом
электронном
спектроскопе
выявил
11
конструкций
с
наивысшим
уровнем
коррозии
,
которые
всё
ещё
имели
слой
цинка
,
защищающий
внутреннюю
стальную
под
-
ложку
.
Это
означает
,
что
не
весь
цинк
подвергся
корро
-
зии
и
что
наличествовала
некоторая
защита
.
19
Март
–
апрель
2015
www.tdworld.com, www.tdwr.ru
СТРУКТУРНЫЕ
Элементы
Типичные
случаи
преждевременной
коррозии
оцинкованных
стальных
опор
,
врытых
напрямую
.
Срок
службы
На
срок
службы
врытых
в
землю
стальных
опор
влияют
несколько
факторов
:
•
условия
эксплуатации
,
включая
тип
почвы
и
корро
-
зионную
активность
грунтовых
вод
;
•
внешние
воздействия
,
включая
эффекты
заземле
-
ния
,
блуждающие
коррозионные
токи
и
погодные
факторы
;
•
возраст
конструкции
;
•
присутствие
или
отсутствие
покрытия
и
катодной
защиты
.
Некоторые
напрямую
врытые
стальные
опоры
и
столбы
быстро
подвергаются
коррозии
в
результате
природного
и
антропогенного
воздействия
окружаю
-
щей
среды
.
В
основном
это
происходит
из
-
за
коррози
-
онно
активной
почвы
и
гальванического
эффекта
или
разнородной
коррозии
металла
.
Полевые
проверки
и
исследования
привели
к
ин
-
тересным
наблюдениям
коррозионной
активности
.
Во
-
первых
,
медь
,
используемая
для
заземления
на
подстанциях
,
может
подвергаться
коррозии
.
Это
се
-
рьёзная
проблема
безопасности
.
Оцинкованные
опоры
и
анкеры
ржавеют
вследствие
гальванических
эффек
-
тов
.
Экранированные
провода
делают
цепи
электриче
-
ски
непрерывными
.
Сбалансированное
состояние
,
препятствующее
коррозии
,
может
быть
достигнуто
катодной
защитой
,
контролируемой
выпрямителем
.
Для
противодействия
коррозии
на
участке
максимальной
протяжённости
ка
-
тодная
защита
должна
быть
внедрена
на
всём
участке
от
подстанции
до
подстанции
.
Вследствие
своего
расследования
Dawson Power
пришла
к
следующим
заключениям
:
•
оцинкованные
анкеры
и
опоры
подвергаются
кор
-
розии
из
-
за
коррозионной
активности
почвы
,
мед
-
ного
заземления
и
блуждающих
токов
;
•
почвы
и
грунтовые
воды
коррозионно
активны
и
в
некоторых
местах
могут
вызывать
чрезмерно
уско
-
ренную
коррозию
;
•
медное
заземление
на
подстанциях
в
коррозионно
активных
почвах
увеличивает
коррозионный
потен
-
циал
поражённых
конструкций
и
снижает
их
срок
службы
;
•
полномасштабная
катодная
защита
может
устра
-
нить
неблагоприятное
влияние
коррозионно
актив
-
ной
почвы
и
медного
заземления
на
защищённые
конструкции
и
увеличивает
срок
службы
защи
-
щённой
линии
почти
без
технического
обслужи
-
вания
.
Коррозионная
защита
Подход
Dawson Power
к
защите
опорных
конструк
-
ций
из
оцинкованной
стали
включал
в
себя
повсемест
-
ное
задействование
коррозионной
защиты
с
упором
на
безопасность
и
защиту
активов
с
минимальными
затра
-
тами
.
Этот
подход
основан
на
способности
системы
от
-
слеживать
все
параметры
работы
в
реальном
времени
при
помощи
беспроводной
телеметрии
и
предоставле
-
нии
доступа
к
собранным
данным
через
Интернет
.
Ре
-
шение
,
использованное
для
защиты
конструкций
пере
-
дачи
и
распределения
из
оцинкованной
стали
на
уровне
подстанций
,
включает
в
себя
нейтрализацию
эффекта
меди
при
обеспечении
коррозионной
защиты
опор
,
ан
-
керов
и
медного
заземления
.
Инновационная
система
катодной
защиты
кратко
может
быть
описана
следующим
образом
:
•
по
периметру
вокруг
подстанции
устанавливаются
подземные
аноды
;
•
подземный
анодный
периметр
подключается
к
под
-
земной
сети
медного
заземления
подстанции
.
В
схему
входят
:
•
неизолированный
воздушный
провод
последова
-
тельно
подключается
к
каждой
стальной
опоре
от
одной
подстанции
к
другой
;
•
отдельные
кабели
соединяют
выпрямитель
как
с
системой
заземления
подстанции
,
так
и
с
анодным
периметром
;
•
выпрямитель
измеряет
разность
потенциалов
и
по
-
даёт
уравнительный
ток
в
систему
.
Важно
понять
критерии
различия
катодной
защиты
для
новых
и
старых
конструкций
.
Этот
аспект
часто
не
учитывается
;
таким
образом
,
измерения
потенци
-
ала
могут
быть
неверными
после
установки
системы
катодной
защиты
.
Цинк
и
интерметаллические
слои
оцинкованной
стали
проявляют
активный
потенциал
,
сравнимый
с
углеродистой
сталью
,
и
очень
большой
20
Март
–
апрель
2015
www.tdworld.com, www.tdwr.ru
Схема
системы
катодной
защиты
для
предохранения
сооружений
передачи
и
распределения
из
оцинкованной
стали
на
уровне
подстанций
.
Данные
катодной
защиты
для
трёх
подстанций
показывают
сдвиг
примерно
в
50
мВ
,
указывающий
на
увеличение
срока
службы
на
30—40
лет
в
зонах
с
низким
удельным
сопротивлением
почвы
(200
Ом
/
см
).
отрицательный
потенциал
(> -1,2
В
),
вызванный
катод
-
ной
защитой
,
может
вызвать
коррозию
слоя
цинка
на
совершенно
новой
оцинкованной
стали
.
Другой
важный
фактор
защиты
—
неэкранирован
-
ная
поверхность
.
Система
катодной
защиты
может
предохранять
всю
линию
на
протяжении
многих
лет
в
коррозионно
-
активной
почве
,
если
конструкции
це
-
ликом
или
частично
экранированы
или
если
между
подстанциями
установлены
дополнительные
зазем
-
лители
.
Испытания
защиты
Dawson Power
провела
испытания
катодной
защи
-
ты
на
трёх
подстанциях
.
Изначально
работы
включали
в
себя
исследования
проводящего
потенциала
на
под
-
станциях
и
столбах
между
подстанциями
.
Это
включа
-
ет
как
собственный
,
так
и
поляризованный
потенциал
.
Методы
поляризации
использовались
для
анализа
влияния
катодной
защиты
на
снижение
коррозионного
тока
и
увеличения
срока
службы
оцинкованных
стол
-
бов
в
коррозионно
-
активной
почве
.
Для
мониторинга
системы
контрольной
защиты
ис
-
пользовались
беспроводные
эта
-
лонные
коррозионные
электроды
.
Важным
аспектом
этого
проекта
яв
-
ляется
то
,
что
Dawson Power
была
одной
из
первых
в
электроэнерге
-
тике
,
кто
ввёл
беспроводной
мони
-
торинг
коррозии
.
Система
собирает
и
анализирует
данные
коррозии
от
датчиков
или
оборудования
катод
-
ной
защиты
на
месте
и
автоматиче
-
ски
передаёт
их
на
сетевой
сервер
данных
.
Информация
превращается
в
предупреждающие
сообщения
,
по
-
казывающие
изменения
условий
на
месте
,
наряду
с
регулярными
заме
-
рами
для
архивации
повсеместной
производительности
системы
катод
-
ной
защиты
.
В
результате
пользова
-
тели
могут
получить
доступ
к
истории
коррозии
и
увидеть
графические
изо
-
бражения
коррозионной
активности
.
СТРУКТУРНЫЕ
Элементы
21
Март
–
апрель
2015
www.tdworld.com, www.tdwr.ru
Катодная
защита
Катодная
защита
—
метод
,
при
котором
достаточное
количество
постоянного
электрического
тока
непрерывно
подаётся
на
погру
-
жённые
или
закопанные
металлические
конструкции
для
смягчения
,
замедления
или
временной
остановки
естественных
коррозионных
процессов
.
Системы
катодной
защиты
накачивают
электроны
в
кон
-
струкцию
,
тем
самым
защищая
её
.
Есть
два
способа
подачи
постоянного
тока
для
защиты
конструк
-
ции
катодным
методом
:
гальваническая
система
защиты
,
или
систе
-
ма
защиты
расходуемым
анодом
,
и
система
электрохимической
за
-
щиты
с
наложенным
током
.
Эти
проекты
основаны
на
эмпирической
модели
,
которая
может
учитывать
ток
и
распределение
потенциалов
.
Неверные
токи
и
положения
анодов
могут
стать
причиной
появления
зон
с
отсутствующей
или
сниженной
защитой
.
Полезным
инструмен
-
том
для
анализа
таких
ситуаций
стали
методы
оптимизации
вкупе
с
методом
граничных
элементов
.
Система
катодной
защиты
предохраняет
как
медное
заземление
на
подстанции
,
так
и
оцинкованные
опоры
ЛЭП
в
коррозионно
-
активных
почвах
поблизости
.
При
анализе
должно
учитываться
следующее
:
•
нельзя
игнорировать
бетонную
оболочку
в
отношении
смешанного
потенциала
,
результатом
чего
становится
из
-
менение
текущей
нагрузки
;
•
возможна
окалина
покрытия
конструкционной
стали
под
каркасом
из
-
за
коррозии
,
так
как
она
может
быть
пропор
-
ционально
выше
,
поскольку
окалина
ещё
более
электроположительна
,
чем
медное
заземление
;
•
на
подземной
конструкции
,
которая
оцинкована
,
но
не
экранирована
,
разница
потенциалов
между
окалиной
и
цин
-
ком
выше
;
•
многие
конструкции
вообще
не
имеют
защитного
покрытия
;
•
в
случае
почвы
с
высоким
сопротивлением
лишь
некоторые
варианты
поддаются
эффективной
катодной
защите
данным
способом
;
•
показатели
защищённости
оцинкованной
и
углеродистой
стали
различаются
.
Структурная
геометрия
,
свойства
почвы
,
параметры
окружающей
среды
и
покрытие
конструкции
являются
важны
-
ми
факторами
,
которые
должны
учитываться
в
конструкции
любого
устройства
катодной
защиты
.
Система
катодной
защиты
защищает
медь
за
-
земления
подстанции
,
а
также
оцинкованные
опоры
в
агрессивных
почвах
На
основе
своих
испытаний
Dawson Power
отмети
-
ла
увеличившийся
срок
службы
своих
оцинкованных
конструкций
благодаря
катодной
защите
.
Если
опоры
не
покрыты
органическим
покрытием
,
для
обеспече
-
ния
полной
защиты
опор
,
удалённых
от
подстанций
,
может
потребоваться
дополнительная
катодная
защи
-
та
между
подстанциями
.
Благодарности
Авторы
хотели
бы
поблагодарить
Dawson Power
за
спонсирование
этого
проекта
,
а
также
инженеров
и
техников
Matco
за
содействие
на
разных
этапах
проек
-
та
,
в
том
числе
Kevin Groll, Geoff Rhodes, Heather Groll,
Dr. Zee
и
Debra Riley.
СТРУКТУРНЫЕ
Элементы
Оригинал статьи: Не хороните свои проблемы
Dawson Power применяет систему катодной защиты для борьбы с ускоренной коррозией оцинкованных стальных конструкций.
