5 Бесшурфовое диагностирование

5.1 Метод определения удельного сопротивления грунта в лабораторных условиях

5.1.1 Условия проведения испытаний.

5.1.1.1 Для определения удельного электрического сопротивления грунта отбирают пробы грунта. Для пробы берут от 1,5 до 2 кг грунта, удаляют твёрдые включения размером более 3 мм. Отобранную пробу помещают в полиэтиленовый пакет и снабжают паспортом, в котором указывают номера объекта и пробы, место и глубину отбора пробы.

Коррозионная агрессивность грунта:

- низкая, если удельное сопротивление грунта свыше 50 Ом · м и плотность катодного тока менее 50 мА/м²;

- средняя - удельное сопротивление грунта от 20 до 50 Ом · м и плотность катодного тока от 50 до 200 мА/м²;

- высокая - удельное сопротивление грунта до 20 Ом · м и плотность катодного тока свыше 200 мА/м².

5.1.2 Приборы и оборудование

5.1.2.1 Источник постоянного или низкочастотного переменного любого типа тока.

5.1.2.2 Миллиамперметр любого типа класса, точности не ниже 1,5 с диапазоном 200 или 500 мА.

5.1.2.3 Вольтметр любого типа с внутренним сопротивлением не менее 1 МОм.

5.1.2.4 Ячейка прямоугольной формы внутренними размерами а = 100 мм;

b = 45 мм; h = 45 мм из диэлектрического материала (стекло, фарфор, пластмасса) или стали с внутренней футеровкой изоляционным материалом.

5.1.2.5 Электроды внешние (А, В) размером 44 х 40 мм (40 мм - высота электрода) в виде прямоугольных пластин (из углеродистой или нержавеющей стали) с ножкой, к которой крепят или припаивают проводник-токоподвод. Одну сторону каждой пластины, которая примыкает к торцовой поверхности ячейки, изолируют.

5.1.2.6 Электроды внутренние (М, N) из медной проволоки или стержня диаметром от 1 до 3 мм и длиной на 10 мм больше высоты ячейки.

5.1.2.7 Шкурка шлифовальная зернистостью 40 (или менее).

5.1.2.8 Вода дистиллированная.

5.1.2.9 Ацетон.

5.1.3 Подготовка к испытаниям

5.1.3.1 Отобранную пробу песчаных грунтов смачивают до полного влагонасыщения, а глинистых - до достижения мягкопластичного состояния. Если уровень грунтовых вод ниже уровня отбора проб, смачивание проводят дистиллированной водой, а если выше - грунтовой водой.

Электроды зачищают шлифовальной шкуркой, обезжиривают ацетоном и промывают дистиллированной водой. Внешние электроды устанавливают вплотную к внутренним торцовым поверхностям ячейки. При сборе ячейки пластины размещают друг к другу неизолированными сторонами. Затем в ячейку помещают грунт, послойно утрамбовывая его. Высота грунта должна быть на 4 мм менее высоты ячейки. Устанавливают внутренние электроды вертикально, опуская их до дна по центральной линии ячейки на расстоянии 50 мм друг от друга и 25 мм - от торцовых стенок ячейки.

5.1.4 Проведение испытаний

Удельное электрическое сопротивление грунта определяют по четырехэлектродной схеме на постоянном или низкочастотном переменном токе (рисунок А1 – приложение А). Внешние электроды с одинаковой площадью рабочей поверхности S поляризуют током определенной силы I и измеряют падение напряжения между двумя внутренними электродами при расстоянии l между ними.

5.1.5 Обработка результатов

5.1.5.1 Электрическое сопротивление грунта R, Ом, вычисляют по формуле

(1)

где U - падение напряжения между двумя внутренними электродами, В;

I - сила тока в ячейке, А.

5.1.5.2 Удельное электрическое сопротивление грунта ρ, Ом · м, вычисляют по формуле

(2)

где ρ_r - удельное электрическое сопротивление грунта Ом · м;

R_ср - электрическое сопротивление грунта, Ом;

S - площадь поверхности рабочего электрода, м²,

l - расстояние между внутренними электродами.

5.2 Метод проверки эффективности работы электрохимической защиты

5.2.1 Условия проведения испытаний

5.2.1.1 Методика применима при прокладках трубопроводов в грунтах с удельным электрическим сопротивлением не более 150 Ом∙м.

5.2.1.2 Поляризационный потенциал стальных трубопроводов измеряют на специальном оборудованном контрольно-измерительном пункте (рисунок Б1-приложение Б).

5.2.2 Приборы и оборудование

5.2.2.1 Измерение поляризационного потенциала проводят при помощи прерывателя тока ПТ-1 и вольтметра. Схема подключения прерывателя тока ПТ-1 и вольтметра к контрольно-измерительному пункту приведена на рисунке Б2 приложения Б.

5.2.3 Подготовка к испытаниям

5.2.3.1 Датчик электрохимического потенциала представляет собой стальную пластину размером 25×25 мм, изолированную с одной стороны и укрепленную этой стороной на электроде сравнения.

5.2.3.2 Электрод сравнения с датчиком устанавливают так, чтобы дно корпуса находилось на уровне нижней образующей трубопровода и на расстоянии 50 мм от его боковой поверхности, при этом плоскость датчика должна быть перпендикулярна оси трубопровода. Если трубопровод проложен выше уровня промерзания грунтов, то электрод устанавливают таким образом, чтобы дно корпуса электрода находилось на 100 - 150 мм ниже максимальной глубины промерзания грунтов.

5.2.3.3 Прерыватель тока - обеспечивает попеременную коммутацию цепей «датчик-трубопровод» и «датчик-электрод сравнения». Продолжительность коммутации цепи «датчик - электрод сравнения» должна быть в пределах 0,2-0,5 мс,

продолжительность коммутации цепи «датчик - трубопровод» - в пределах 5-10 мс.

4. Проведение испытаний

5.2.4.1 Схема измерение поляризационного потенциала представлена в приложение В. Измерение поляризационного потенциала проводят следующим образом:

- размыкают контрольные проводники 2 от трубопровода 1 и датчика 6;

- к соответствующим выводам прерывателя тока 4 присоединяют контрольные проводники от трубопровода 1, датчика 6, электрода сравнения 5 и вольтметр, имеющий входное сопротивление не менее 20 кОм на 1 В шкалы и пределы измерений 1-0-1, 3-0-3 или другие, близкие к указанным;

- включают прерыватель тока;

- через 10 мин после включения прерывателя тока измеряют потенциалы через каждые 5 с.

По окончании измерений контрольные проводники от трубопровода и датчика следует замкнуть.

4. Обработка результатов

5.2.5.1 Среднее значение поляризационного потенциала φ_ср В определяется как среднее арифметическое измеренных мгновенных значений потенциала за весь период измерений

, (5)

где - сумма мгновенных значений потенциала за весь период измерений, В;

m - общее число измерений.

5.3 Метод проверки изоляционного покрытия

5.3.1 Условия проведения испытаний

5.3.1.1 Обследование участков газопроводов, находящихся на расстоянии менее 50 м от мест подключения к ним электрозащитных установок, следует производить только после отключения электрозащитных установок.

При обследовании изоляции аппаратура должна обслуживаться двумя операторами, которые перемещаются вдоль трассы газопровода

5.3.2 Приборы и оборудование

5.3.2.1 Проверка целостности изоляционного покрытия выполняется с помощью аппаратуры для нахождения мест повреждения изоляции газопроводов (АНПИ) или приборов типа ТПК-I или BTP-V.

5.3.2.2 Точность определения места повреждения изоляции газопровода, ± 0,5 м.

5.3.3 Подготовка к испытаниям

5.3.3.1 Проверка изоляционного покрытия газопровода АНПИ.

5.3.3.2 Определить места на газопроводе, где возможно соединение генератора с газопроводом (ввод, дрипп, смотровой колодец) и установить генератор вблизи места присоединения.

5.3.3.3 При каждом подключении генератора АНПИ к газопроводу необходимо:

- произвести проверку на соответствие частоты генератора и приемника;

- проверить чувствительность приёмника;

- согласовать напряжение генератора с нагрузкой;

- проверить напряжение источников питания.

5.3.3.4 Определить места заземления генератора и погрузить два заземляющих штырей в грунт на всю длину на расстоянии 5-10 м от трассы газопровода, расстояние между штырями 1,5 - 2 м;

5.3.3.5 Произвести визуально проверку качества заземления генератора. При необходимости, для получения лучшего согласования малого сопротивления растекания заземлителя, необходимо место заземления полить (пропитать) подсоленной водой, по возможности использовать различные металлические сооружения, имеющие надежный контакт с землей и малое сопротивление растеканию тока (шины заземлений и др.);

5.3.3.6 Пятиметровым проводом соединить выход генератора с газопроводом с помощью магнитного контакта. Для обеспечения надежного электрического контакта поверхность трубы необходимо зачистить напильником. В соответствии с паспортом проверить согласование генератора с нагрузкой.

5.3.3.7 Для создания контакта с грунтом следует использовать штыревые электроды. Каждый электрод погружается в грунт на глубину не менее 3 см при перемещении по трассе с интервалом измерения не более 1 м. При этом вдоль трассы газопровода перемещаются два оператора: первый с приемником и заземляющим штырем, соединенным комплектующими проводами с клеммой "Вход" приемника, второй оператор - со штырем, который соединен с клеммой "1" приемника.

5.3.4 Проведение испытаний

5.3.4.1 Для определения мест повреждений изоляционных покрытий с помощью АНПИ может быть принято как перпендикулярное, так и параллельное расположение электродов по отношению к подземному газопроводу В городских условиях рекомендуется применять параллельное расположение электродов, при котором повреждение находится по минимальному значению сигнала (рисунок В1 –приложение В).

5.3.4.2 Если прибором будет зафиксировано два максимума сигнала, между которыми нет чёткого минимума, то это указывает на возможность повреждения большого участка изоляции трубы или нескольких близко расположенных повре ждений и в этом случае местоположение дефектов следует уточнить при перпендикулярном расположении электродов (рисунок В2 – приложение В).

5.3.4.3 По характеру изменения сигнала можно дать ориентировочную оценку размера дефекта изоляционного покрытия подземного газопровода:

- при большом дефекте (когда повреждено более 10 см² изоляционного покрытия) при приближении к дефекту сигнал увеличивается более чем в 2 раза;

- при малом дефекте (когда повреждено менее 10 см² изоляционного покрытия) сигнал увеличивается незначительно.