В. С. Петухов окончил физико-математический факультет Калужского Государственного педагогического института по специальности «физика». Научная специализация — квантовая радиофизика. В последние годы сфера научных интересов переместилась в область электрохимических методов защиты от коррозии импульсными токами. Основные научные результаты по этой тематике опубликованы в серии статей в журнале «Интеграл», сборнике трудов «Высокие технологии и фундаментальные исследования» (С – Пб, 2010, т. 3, с. 238 - 241). Некоторые вопросы практического применения импульсного метода при защите трубопроводов отражены в журнале «Коммунальный комплекс России» (М, №1, 2011, с. 70 – 72). Наиболее важные результаты были доложены на международных научных конференциях GTS – 2005, МНТК — 2012 и МНТК— 2014. Изобретения в области электрохимических методов защиты от коррозии импульсными токами защищены 6-ю патентами РФ. Изобретение по патенту №2223346 было удостоено большой золотой медали Женевской международной выставки изобретений.
ВВЕДЕНИЕ
В одном из недавних выпусков журнала [1] О. Н. Шпаков описал случай, произошедший в 1982 году на одной из газоперекачивающих станций «Куйбышевтрансгаза». По его словам «… на газоперекачивающей станции произошёл взрыв с разрывом трубопровода и воспламенением газа». На месте происшествия находился котлован «длиной около тридцати и шириной десяти метров», в котором «… виднелись рваные оплавившиеся края метрового трубопровода». Далее Шпаков приводит немаловажную деталь: «В сторону от большого котлована, поперёк него, был расположен котлован меньшего размера. На его откосе лежала труба с диаметром 500 мм и длиной около 10 м».
Эти цитаты необходимо было привести для того, чтобы оценить расположение трубопроводов с точки зрения их электрохимической защиты. По-видимому, анодный заземлитель располагался между трубопроводами большого и малого диаметров вблизи их пересечения (рис. 1), а измерительный электрод — на некотором удалении. При настройке системы электрохимической защиты обычно принимаются во внимание показания с этого удалённого измерительного электрода. Даже если поляризационный потенциал в месте установки измерительного электрода соответствует ГОСТу, в месте пересечения трубопроводов он будет гораздо больше, так как плотность тока здесь должна быть больше. При превышении плотности тока сверх нормативной на поверхности трубы происходит разложение воды, содержащейся в почве. Водород, образующийся при этом, проникает внутрь материала стенки трубы, накапливаясь в дефектах кристаллической решётки металла и создавая внутренние напряжения, меняющие прочностные свойства трубы. Таким образом, происходит водородное охрупчивание металла — так называемая «стресс-коррозия». Коварность стресс-коррозии заключается в том, что при внешнем осмотре она себя никак не обнаруживает: труба обычно серого цвета без следов ржавчины, иногда даже с металлическим блеском. Но стоит только вызвать её сотрясение (вот откуда пошло название «стресс-коррозия»), как труба лопается, будто стеклянная.
СЦЕНАРИЙ РАЗВИТИЯ АВАРИЙНОЙ СИТУАЦИИ
С учётом вышесказанного предпосылки аварийной ситуации следует искать не в дефектном обратном клапане, а в наладке системы электрохимической защиты трубопроводов газоперекачивающей станции. Наладчику следовало бы пройтись с переносным измерительным электродом вдоль всех трубопроводов и их ответвлений, найти участок с наибольшим потенциалом поляризации, установить защитный ток такой величины, чтобы потенциал поляризации на этом участке был равен максимально допустимому по ГОСТу с учётом проводимости грунта и типа изоляции трубопровода. При этом также нужно было бы определить показание стационарного измерительного электрода и, ориентируясь на это показание, отрегулировать схему автоматического поддержания потенциала поляризации станции катодной защиты. В этом случае наверняка на газоперекачивающей станции найдутся места с недостаточной катодной защитой, в которых с течением продолжительного времени разовьётся обычная коррозия. Однако в нужном месте и в нужное время такого наладчика не оказалось, поэтому место пересечения двух трубопроводов спустя годы насытилось водородом, да к тому же ещё «два аварийных останова», сопровождавшихся «большими колебаниями давления газа», стали тем роковым сочетанием неблагоприятных обстоятельств, приведших к стресс-коррозионному разрушению двух трубопроводов с ужасающими последствиями. Если бы не было превышения режима защиты по току, то в результате обычной коррозии в самом коррозионно-опасном месте образовался бы свищ, устранить который было бы намного проще, чем ликвидировать последствия взрыва и возгорания газа.
Мой опыт наладки систем электрохимической защиты на газоперекачивающих станциях показывает, что осуществить стопроцентную защиту от коррозии постоянным током на газоперекачивающих станциях невозможно из-за очень сложной конфигурации трубопроводов. Например, при конфигурации трубопроводов, изображённой на рис. 1, за пересечением с трубопроводом малого диаметра будет находиться зона недостаточной защиты, вследствие экранирования последним участка трубопровода большого диаметра, расположенного за пересечением (на рис. 1 — слева внизу), хотя до этого пересечения приборы покажут явную перезащиту. На газоперекачивающих станциях всегда найдутся (при желании) места, где защита недостаточна. Попытки же поднять уровень защиты простым увеличением защитного тока приводят к описанным выше результатам. По этой причине спустя несколько лет произошла авария на газоперекачивающей станции «Тума» в Рязанской области. Когда приехала комиссия для расследования данного происшествия, то на месте аварии оказался поляризационный потенциал трубы, почти в четыре раза превышающий нормативное значение. На закономерно возникший вопрос: «Почему регулятор силы тока выведен в крайнее максимальное положение?» ответственный работник газоперекачивающей станции ответил: «А мы думали, что чем больше, тем лучше». Однако, как справедливо заметил О. Н. Шпаков: «В Мингазпроме был накоплен солидный опыт составления аварийных актов». В аварийном акте, посвящённом
этому случаю, данный факт не нашёл отражения.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Из этой безвыходной, казалось бы, ситуации был найден выход: защита трубопроводов импульсными токами [2]. Суть метода состоит в том, что на трубопровод подаются импульсы отрицательной полярности и такой длительности, при которой при разложении воды на кислород и водород ионы этих веществ не удаляются друг от друга настолько далеко, что перестают притягиваться друг к другу. После окончания импульса они взаимодействуют, снова образуя молекулы воды. Поэтому при катодной защите импульсными токами наводораживания не происходит. Кроме того, при импульсной защите действует эффект растекания: после окончания импульса заряд, сообщённый металлической конструкции, растекается равномерно по всей её поверхности, какой бы сложной она ни была [3].
ЛИТЕРАТУРА:
1. Шпаков О. Н. Безударный клапан // Вестник арматуростроителя №7 (35). — 2016. — С.104–105.
2. Петухов В. С. Импульсная защита трубопроводов от коррозии // Интеграл №1 — 2001 — С. 14–16.
3. Патент РФ №2172887. М. кл.8 F16L58/00.
4. Петухов В. С., Сидоренко В. Г., Штин А. П. Защита трубопроводов от коррозии импульсными токами: физика и экономика // Интеграл №2 (28). — 2006 — С. 28–9.
Опубликовано в журнале "Вестник арматуростроителя" № 3 (38)
Размещено в номере: «Вестник арматуростроителя», №3 (38) 2017
