Общие тенденции защиты газораспределительных сетей от электрохимической коррозии в Москве

Н. Ф. Гуриненко, главный инженер Управления по защите газовых сетей от коррозии

Первые подземные газораспределительные сети в России были построены в Санкт-Петербурге в 1839 году.

В ноябре 1865 года в Москве был введен в эксплуатацию газовый завод с разветвленной сетью подземных газопроводов, предназначенных для освещения улиц и площадей. До 1930 года газопроводы строились из чугунных труб (за исключением отводов).

В 1932 году протяженность стальных газопроводов составляла 9,8 % от общей протяженности газопроводов. С 1923 года началась электрификация железных дорог Московского узла с одновременным ростом протяженности трамвайных путей, что привело к появлению коррозионных повреждений стальных трубопроводов и кабелей связи. Так, количество повреждений оболочек кабелей связи в 1933–1935 годах в среднем составляет 1 350 в год. Ввиду того что газопроводы были построены из чугунных труб, коррозионных повреждений, вызываемых блуждающими токами, в довоенные годы в Москве почти не наблюдалось. Но с 1940 года газопроводы стали строить только из стальных труб.

В 1954 году была закончена электрификация всех железнодорожных направлений Московского узла. Протяженность трамвайных путей составляла 530 км, стальных газопроводов – 87 км.

В результате резко возросло опасное влияние блуждающих токов на подземные металлические сооружения. С увеличением протяженности стальных газопроводов стало увеличиваться число коррозионных повреждений на них.

Учитывая сложившуюся ситуацию, исполком Моссовета в решении от 03.08.1953 отметил участившиеся случаи коррозионных повреждений металлических сооружений от действия блуждающих токов и связанный с этими повреждениями ущерб, наносимый населению и городскому хозяйству, а также обязал московские организации, эксплуатирующие подземные сооружения организовать группы по контролю и защите от коррозии подземных металлических коммуникаций. Этим же решением предложили всем проектным организациям включать в проекты прокладки металлических подземных сооружений мероприятия по защите сооружений от почвенной коррозии и блуждающих токов. Одновременно на отдел подземных сооружений была возложена координация межведомственных вопросов, связанных с контролем и охраной подземных металлических сооружений Москвы от действия блуждающих токов и почвенной коррозии.

В сентябре 1954 года в тресте «Мосгаз» была организована группа защиты газопроводов от коррозии. С этого времени начались работы по электроизмерениям блуждающих токов на газопроводах, инструментальной проверке качества изоляционного покрытия вновь строящихся газопроводов, а также периодической проверке состояния изоляции труб действующей газовой сети.

В 1955 году в районе Симферопольского бульвара были построены две электродренажные установки. К моменту создания в 1962 году Управления по защите газовых сетей от коррозии силами треста «Мосгаз» было построено 32 защитных установки.

С 1969 по 1990 годы включительно силами подразделений Мосинжстроя велось массовое строительство электрозащитных установок (ЭЗУ) – в среднем 130–140 установок в год.

В 1990 году Управлением экс-плуатировалось 2 400 установок, из них 128 электродренажных.

В настоящее время в эксплуатации Управления находится 3 474 установок электрохимической защиты, в том числе:

- дренажных – 116 установок;

- протекторных – 132 установки;

- катодных – 3 226 установок.

Из 4 050 км подземных газопроводов, находящихся на балансе Мосгаза, установками электрохимической защиты оснащается 3 130 км подземных газопроводов. Кроме того, этими же установками защищается 720 км смежных с газопроводами подземных коммуникаций (водопровод, кабели связи).

Основным показателем эффективной работы ЭЗУ является обеспечение на газопроводе защитного потенциала согласно требованиям ГОСТа 9-602-89. Величина защитного потенциала напрямую зависит от качества изоляционного покрытия и величины защитного тока. К сожалению, состояние изоляционного покрытия газопроводов не всегда соответствует требованиям ГОСТа.

Подразделения ГУП «Мосгаз» за последние 25 лет проделали значительную работу по восстановлению повреждений изоляционного покрытия, имевших место как при строительстве газопроводов, так и при потере своих свойств в связи с длительным сроком эксплуатации (40 и более лет). Количество повреждений изоляции сократилось с 2 000 в 1980 году до 100 повреждений в год в настоящее время. Значительно снизилось количество коррозионных повреждений тела трубы. В 1980 году наблюдалось в среднем 55–60 повреждений, в 1990 году – 25–30 повреждений, в последние 3 года имели место 5–7 повреждений в год.

Как было сказано выше, величина защитного потенциала напрямую связана с величиной тока ЭЗУ. В среднем сила тока ЭЗУ в Москве равна 21 А, что объясняется наличием несанкционированных связей газопровода с другими подземными металлическими коммуникациями (водопровод, теплосеть) в подвалах, коллекторах, а также снижением физико-механических характеристик изоляционного покрытия.

В связи с увеличением Мосэнерго тарифов на электроэнергию значительно возросли затраты ГУП «Мосгаз» на потребление электроэнергии ЭЗУ. Если в 2000 году тариф составлял 42 коп. и Мосгаз платил 820 тыс. руб. в месяц, то в 2003 году тариф стал равен 1,088 руб. и оплата составила 1 837 тыс. руб. Учитывая, что тарифы будут повышаться и в дальнейшем, остро встал вопрос о снижении оплаты за пользование энергией.

При эксплуатации ЭЗУ экономию можно получить за счет следующих мероприятий:

- применения оборудования с более высоким КПД;

- снижения защитного тока;

- уменьшения сопротивления контура анодного заземления;

- повышения качества изоляционного покрытия.

В эксплуатации управления находятся катодные преобразователи с КПД 0,7 (70 %). С середины 1990 года начали вводиться в эксплуатацию преобразователи с КПД 0,8–0,85 (20 %). С 2001 года внедряются преобразователи с КПД 0,90.

До 2000 года применение преобразователей типа В-ОПЕ ставропольских заводов «Сигнал» и «Энергомера» было экономически невыгодно: тарифы на электроэнергию были низкие, а стоимость преобразователя на 60 % выше ранее применяемого типа ПТА. Но в связи с систематическим повышением тарифов на электрическую энергию (и в дальнейшем этот процесс, видимо, будет продолжаться), а также увеличением количества жалоб от пользователей персональных компьютеров на электромагнитные помехи от работы катодных станций, ГУП «Мосгаз» полностью перешел на использование преобразователей типа В-ОПЕ.

ГУП «Мосгаз» совместно с НПО «Вектор» в течение 2 лет проводит испытание принципиально новых преобразователей импульсных высокочастотных катодных станций «Элкон-3000». Данные станции имеют высокий КПД – 0,95, низкий уровень электромагнитных помех, малый вес, бесшумность в работе. Однако о массовом внедрении данного оборудования на объектах ГУП «Мосгаз» говорить еще преждевременно, т. к. первые образцы за время испытаний давали частые отказы в работе. (Аналогичные станции, правда других изготовителей, установленные на водопроводных сетях Мосводоканала, также дают частые сбои в работе.) В настоящий момент проходят испытания модернизированные образцы.

В качестве анодных заземлителей за последние 30 лет Управлением были опробованы практически все имеющиеся их виды: стальные трубы, чугунные, железокремниевые электроды, графитопластовые из рутинированного титана. При эксплуатации вышеуказанных электродов установлено следующее:

- Железокремниевые электроды работали не более 4 лет. Причина отказа: разрушение токоввода.

- Графитопластовые электроды работали от 2 до 4 лет. Причина отказа: разрушение электрода по всей длине.

- Рутинированный титан: срок службы – 2 года, затем значительное увеличение сопротивления растеканию. Причина: разрушение токоввода заводского изготовления.

- Чугунные трубы применяются для 6–12 м анодных заземлителей. Срок службы – 9–12 лет.

- Стальные трубы диаметром 219 мм для 20 м анодных заземлителей. Срок службы – 9–11 лет.

- Стальные трубы диаметром 273 мм для заземлителей от 30 до 50 м. Срок службы – от 10 до 20 лет.

Анализ эксплуатации анодных заземлителей показывает, что наиболее надежны в работе заземлители из стальных труб диаметром 273 мм; в стоимостном выражении они более дешевые. Чугунные трубы (длина – 6–12 м) применяются там, где разрез не позволяет применить стальные. В основном это два района: Красная Пресня и район Новозаводской улицы.

С целью увеличения сроков службы анодных заземлителей при разработке проектов проектировщики рассчитывают сопротивление не более 1 Ом.

Более 70 % ЭЗУ, эксплуатирующихся в ГУП «Мосгаз», имеют глубинные анодные заземлители от 30 до 50 м. Применение глубинных анодных заземлителей позволило также снизить потребление электроэнергии (из-за низкого сопротивления контура), особенно в первые 6–7 лет экс-плуатации.

Основным мероприятием по снижению потребления электроэнергии и повышению эффективности работы ЭЗУ (основная наша задача) является ликвидация несанкционированных электрических соединений газопровода с другими металлическими сооружениями (водопровод, теплосеть, токопроводящие конструкции зданий) путем установки электроизолирующих соединений. С начала массового строительства ЭЗУ (1969 год) электроизолирующие соединения устанавливались только на тупиковых газопроводах, идущих на промышленные предприятия. Установка электроизолирующих соединений на жилых домах в то время была технически невозможна из-за того, что газопроводы в основном имели подземные вводы и значительная часть прокладывалась в коллекторах, где имели электрическую связь с другими коммуникациями. Вместе с тем и необходимости в этой установке не было, т. к. до 1991 года все проекты выпускались с учетом совмест-ной защиты всех коммуникаций. Газопровод, водопровод, теплосеть и телефон подключались к станциям защиты независимо от их ведомственной принадлежности.

В настоящее время практически закончены работы по выносу газопроводов из подвалов и колекторов. Созданы условия для установки электроизолирующих соединений с целью снижения потребляемой электроэнергии, повышения эффективности ЭЗУ, расширения зон действия защитных установок, увеличения срока службы анодных заземлителей.

Начиная с 1999 года на вводах установлено 4 460 электроизолирующих соединений. При анализе результатов установки электроизолирующих соединений было выявлено, что практически на всех объектах достигнут положительный эффект.

На 120 установках в среднем на 30 % снижен защитный ток, увеличен защитный потенциал, а в ряде случаев расширена зона действия ЭЗУ на 24 комплексах (96 установках).

С целью определения оптимальных мест установки электроизолирующих соединений Управление проводило обследование газовой сети с помощью английского прибора РСМ (токовый топограф трубопровода). Обследование позволило определить величину утечки тока через вводы в дома, места контактов газопровода с другими коммуникациями.