Блукаючі струми, захист трубопроводу та газопроводу від блукаючих струмів пошук та перевірка
Електричні струми, час і місце появи яких поки не піддається попередньому прогнозу, називаються блукаючими. На відміну від тих електричних струмів, які діють стаціонарно і вплив яких на об'єкт можна компенсувати за допомогою тих чи інших заходів, блукаючи струми з'являються непередбачувано в непередбачуваному місці. Від їхнього напряму залежить який процес відбувається в об'єкті, через який протікає електричний струм. Якщо об'єкт має позитивний потенціал щодо іншого об'єкта або середовища, при контакті з яким виникають електричні струми, спостерігається корозія (окислення). Якщо об'єкт має негативний потенціал, то на ньому відбувається відновлення параметрів тієї речовини, яка є в рідині, що входить до складу середовища, через яке протікає електричний струм. Так як хімічна активність елементів, що знаходяться в контакті з рідким середовищем, що представляє електроліт, зазвичай невідома, то невідомий час і місце появи блукаючого струму. Як вважається зараз, наявність його призводить до корозії того об'єкта, який має позитивний потенціал щодо рідкого середовища, через яке протікає струм іонів.
Як основний захід, що забезпечує усунення корозії в протяжних трубопроводах, застосовують їх катодний захист. Для цього на трубу подається досить високе значення негативного потенціалу, який гарантує негативний потенціал на трубі за будь-яких значень параметрів, які викликають блукають струми в трубопроводах. У відомих технічних рішеннях на трубу подається потенціал 6 кВ. Вважається, що за будь-яких реальних значеннях середовища та електроліту в ланцюзі відсутня позитивний струм, який викликає корозію. Відбувається так званий захист трубопроводу від блукаючих струмів, який достатньоефективна, але має недолік: компоненти, що входять до складу середовища, що прокачується, осаджуються на її внутрішній поверхні. Це різні парафіни, які суттєво зменшують діаметр труби, що реально використовується, і збільшують витрати енергії, необхідної для перекачування одиниці продукту. Для відновлення вихідного внутрішнього діаметра труби (видалення відкладень парафіну) зазвичай застосовують механічні методи очищення за допомогою своєрідних «йоржів».
Єдиним ефективним заходом захисту труби від корозії блукаючими струмами є зведення до нульового значення струмів, які протікають по ній на різних ділянках. Для цього труба розбивається на ділянки, на які подаються напруги, що забезпечують «нульові» (малі) струми між трубою та навколишнім середовищем. «Зрівняльний» струм між ділянками протікатиме трубою, і не викликатиме корозію. Причому нульове значення струму між трубою та навколишнім середовищем можна підтримувати автоматично за допомогою спеціальних засобів аналогової електроніки. Значення вихідної напруги в операційних підсилювачів залежатиме від значень блукаючих струмів та відстані, на якій вони розміщені. При великій кількості джерел блукаючого струму, кількість ділянок між підсилювачами їх компенсації буде суттєво більшим і більшим за динамічний діапазон змін їх вихідних напруг. Підсилювачі повинні бути охоплені стовідсотковим негативним зворотним зв'язком і мати малий власний дрейф нуля. При динамічному діапазоні підсилювачів, вихідна напруга яких може досягати десятків вольт, можливий випадок, коли корозія від електричних струмів і осадження на стінку продукту, що перекачується, будуть практично відсутні (при використанні підсилювачів мало чутливих до синфазного сигналу). Зрівняльний струм міжділянками протікатиме по трубі і «землі», не викликаючи корозії у труби.
Рівень блукаючих струмів залежить:
- від електрохімічного потенціалу об'єктів, між якими протікає електричний струм;
- від складу середовища (електроліту) між об'єктами;
- від відстані, якою протікає електричний струм;
- від наявності електромагнітних полів, що пронизують об'єкти та електроліт, які можуть створювати виділення радіанної енергії (феномен Тесла).
Останнє – особливо небезпечно, якщо електромагнітні поля змінюються досить швидко.