Не хороните свои проблемы

Page 1
background image

Page 2
background image

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

.


Page 3
background image

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

 


Page 4
background image

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


Page 5
background image

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


Читать онлайн

Dawson Power применяет систему катодной защиты для борьбы с ускоренной коррозией оцинкованных стальных конструкций.

Поделиться:

«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение»