Praktické využití výpo velikosti vad v izola ních povlacích potrubí.

Transkript

1 Praktické využití výpo velikosti vad v izola ních povlacích potrubí. Úvod. František Mí ko Vyhledávání vad v izola ním povlaku potrubí má zna ný význam p i posuzování innosti protikorozní ochrany. ím kvalitn jší bude izola ní povlak potrubí, tím v tší bude mít produktovod užitnou hodnotu, vyšší provozuschopnost a p i p eprav ho lavých médií i vyšší bezpe nost [1]. A již použijeme kteroukoli metodu k vyhledávání vad, je velice d ležité stanovit tvar, velikost a polohu nalezené vady na p edm tném potrubí. Tento požadavek roste s nar stající dimenzí potrubí. U menších dimenzí starších potrubí sta í nalezení vady a její rozm r. Dosud správci potrubí a potrubních sítí nevyžadovali po žádném dodavateli pr zkumných m ení souvisejícími s vyhledáváním vad v izola ním povlaku, mimo vytý ení a odhadu závažnosti nalezené vady, rozm r její plochy eventuáln její polohu, krom potrubí tších dimenzí k p eprav ropy a plynu. Snaha, získat solidní podklady k výpo m velikosti nalezených vad, se datuje již k šedesátým lét m minulého století. I když v té dob nebyla oficiáln uzav ena spolupráce mezi eskoslovenskými a n meckými výzkumníky, p esto docházelo k neformální spolupráci, z níž m ly ob strany užitek. V sou asné dob, kdy ve výrob ocelových potrubí jednozna dominují plastové izolace, je požadavek výpo tu velikosti nalezených vad nejen správný, ale velice d ležitý. P i rostoucí kvalit izola ního povlaku roste i nebezpe í vyšší hustoty proudu edevším v místech nalezených vad. Vzorce pro výpo ty velikosti vad Definice rozm ru nalezené vady v izola ním povlaku zahrnutého potrubí má mimo ádný význam []. Nejen, že nás informuje o hrozícím nebezpe í v p ípad napadení potrubí korozí, ale umož uje toto nebezpe í p esn ji specifikovat, zd vodnit zp soby jeho ošet ení atd. V šedesátých létech minulého století n mecký v dec prof. Dr. W. Schwenk vycházel z poznatku, že v oblasti existence stejnosm rného proudového pole v p se toto pole v místech s vadnou izolací zhuš uje, což se nad osou potrubí projeví rozdílem potenciálu mezi místem s narušenou a nenarušenou izolací. Nad místem s vadnou izolací potrubí vzniká potenciální trychtý, jehož velikost je úm rná velikosti narušení izolace a hustot proudového pole v okolní p. Metoda je zavedena jak v N mecku, tak u nás. U nás bylo vypracováno n kolik postup zásluhou soust ed ného výzkumu v ÚVP chovicích v létech 1971 až 1974 pod názvem Výzkum rozložení proudového pole a vodivosti izolace trub v oblasti bludných proud, což byla jednou z mnoha etap výzkumu elektrické protikorozní ochrany úložných kovových za ízení státního úkolu Výzkum protikorozní ochrany kovových úložných za ízení P [3]. Dodate ným studiem tehdejších poznatk bylo zjišt no, že nalezené postupy a vzorce odpovídají praktickým zkušenostem pro potrubí opat enými staršími asfaltovými izolacemi v rozmezí od DN 50 po DN 500. Pro potrubí v tších pr, zvlášt pak s kvalitn jšími plastovými izola ními povlaky je nutné použít výpo ty respektující velké zm ny tvaru poškození od kruhového tvaru po pásek. Pro tato potrubí je vhodn jší použít upravených výpo, ku p íkladu podle [5]. Vycházíme z p edpokladu, že nalezená vada m že mít tvar 1

2 nejen kruhové elektrody, ale také tvar protáhlé elektrody ve tvaru pásku, takže výsledná plocha je limitována dv ma rozm ry. Proto vkládáme do výpo tu ješt další rozm ry. Tzv. index defektu F a geometrický faktor K 1 [4]. Tyto veli iny je možné využít i k orienta nímu výpo tu velikosti plochy vady v izola ním povlaku potrubí : P = 0, ( K 1 / F) [ m ] Mnohdy se jedná o velice složitá propojení n kolika vad projevujícími se zna širokým nap ovým trychtý em. Ur it, kterou ást takto nalezené vady za adit do prvého i druhého vzorce vyžaduje zna né zkušenosti a praxi korozního specialisty zabývajícím se touto innosti. V p ípadech nálezu n kolika vad vedle sebe, vytvá ejících rozsáhlý nap ový kráter, prakticky nelze výslednou obnaženou plochu t mito výpo ty stanovit. Obdobn to platí i v t ch p ípadech, kdy ást potrubí nebyla izolována, nap íklad v míst svaru. P íkladem že být doslova soubor vad vzniklých necitlivou manipulací s trubkami od jejich výroby, epravy, skladování, montáž, až po zához potrubí. P ijatelné výsledky pro aplikaci výpo tu obsaženého v doporu ení výzkumu [3] vykazují starší potrubí opat ené asfaltovými izolacemi do dimenze DN 500. Vzorce pro potrubí opat ené plastovými izolacemi stále ješt ov ujeme. V obou p ípadech je však možné použít metodiku popsanou v pramenech [4] a [5]. Soubor nalezených vad v izola ním povlaku potrubí Pro oba zp soby výpo velikosti vad v izola ním povlaku potrubí je nutné vycházet z potenciálových m ení nap ového gradientu vzniklého nap ového trychtý e nad vadou. M ení jsou v podstat jednoduchá. Sta í zm it E a E IR, x, t, a D a dosadit je do vzorce, kde znamenají: E [V] = potenciální rozdíl mezi dv ma p edem ocejchovanými Cu/CuSO 4 referen ními elektrodami ( E = E 1 - E ), z nichž je jedna umíst na nad osou potrubí a druhá v kolmé vzdálenosti 10 m (eventuáln jen 5 m, pokud nelze vzdálenost 10 m splnit), m eno p i r zných nastaveních stanice katodické ochrany (nebo i prozatímní SKAO),

3 E IR [V] = rozdíl potenciálu potrubí p da ( E IR = E on E off ) v epicentru nalezené vady v izola ním povlaku p i r zných nastaveních stanice katodické ochrany (nebo i prozatímní SKAO), x [m] = vzdálenost mezi ob ma Cu/CuSO 4 referen ními elektrodami b hem stanovení hodnoty E, t [m] = hloubka uložení osy potrubí, n = po et nalezených vad v izola ním povlaku ve zkoumaném míst, D [m] = pr r potrubí. S ohledem na provedené zm ny v základním názvosloví v souvislostech se zavád ním SN EN a dalších SN EN, byl p evzatý vzorec pozm n. Jsou v n m obsaženy jen sou asn platné zna ky a termíny. Takže vzorec má tvar: 1 E P = n EIR 4 D π,303 log x + t t P [m ] = celková plocha obnaženého potrubí bez izola ního povlaku. Pracovní postup uvedený v záv re né zpráv ÚVP z roku 1974, upravený na sou asný stav: 1. Nejprve stanovíme v míst nalezené vady zapínací E on a vypínací E off potenciály, z nichž ur íme ohmickou složku E IR ( E IR = E on - E off, v p vodním vzorci E ). Je velice d ležité uložit m nou referen ní elektrodu p esn nad místo epicentra vady. Nelze-li ohmickou složku stanovit z d vod neexistence katodické ochrany, i p i 3

4 velkých potenciálových zm nách vyvolaných bludnými proudy, pom žeme si simulováním tzv. prozatímní stanicí KAO, (v etn pomocné uzem ovací anody, atd). Takto zjišt ný údaj zaznamenáme jako hodnotu E IR. Rozm r je ve V.. Do p dy uložíme dv, p edem ocejchované, m né referen ní elektrody tak, aby jedna z nich byla nad epicentrem nalezené vady a druhá ve vzdálenosti 10 m od ní (nejlépe v kolmém sm ru k potrubí). Pokud to situace neumožní, m že být druhá elektroda uložena v zemi ve stejné vzdálenosti i v jiném sm ru. Dokonce se mohou vzdálenosti zkrátit až na 5 m. Nejprve zaznamenáme hodnotu zm enou p i zapnutém zdroji katodické ochrany (nebo prozatímní stanice KAO) a ozna íme ji nap. E 1. Pak zdroj KAO vypneme a zm íme E. Požadovaný spád nap tí E vypo teme z rovnice: E = E 1 - E. Rozm r je ve V. Pro serióznost a také pro ov ení, že se skute jedná o vadu v izola ním povlaku potrubí, provedeme m ení ve ty ech sm rech nad epicentrem vady. Pro výpo et plochy defektu použijeme nejvyšší zm enou hodnotu - té musí v daném okamžiku odpovídat související hodnota E IR. V žádném p ípad nesmíme opomenout p ipo íst (nebo ode íst) k m eným hodnotám chyby m ných elektrod stanovené p i po áte ním cejchování. Tyto chyby nesmí ovlivnit výsledné hodnoty výpo tu! 3. Za x dosadíme hodnotu rozestupu referen ních elektrod. Je 10 nebo 5 m. Protože i ten má vliv na výslednou hodnotu výpo tu, zm íme ho co nejp esn ji. 4. Ov íme, zda hloubka t uložení potrubí je správná.u potrubí v tších rozm (nad DN 500) je nutné provést interpola ní korekce, aby nedošlo ke zkreslení výpo tu. Hodnota t vyzna uje hloubku t žišt. Pro výpo et musíme m it tuto hodnotu od st edu potrubí k povrchu terénu. Rozm r t je v metrech. 5. Uvede se po et nalezených vad n v daném míst. 6. Uvede se D (pr r) zkoumaného potrubí v m. Ke stanovení hodnoty zdánlivého m rného odporu p dy v míst nalezené vady je nutné provést m ení do k íže tak, aby byla postihnuta vrstva p dy obklopující potrubí v míst vady. Doporu uje se provést ješt t etí m ení, které zachytí ješt ást další p dní vrstvy. Na íklad do 3 m. íklad výpo tu: E [V] = 0,115 E IR [V] = 0,30 x [m] = 10 D [m] = 0,9 t [m] = 1,6 n = 1 P [m ] = 106 cm Vzorec, podle n hož byl p íklad výpo tu proveden, byl zpracován po íta ovým programem, který byl vytvo en ve vývojovém prost edí Visual Basic 008 Express Edition ení potrubí 1.0 revize: 1.3. V sou asné dob je ov ován v praktických podmínkách p i odkrývkách vad v izola ních povlacích potrubí. Je jen škoda, že desítky let ekal na den, kdy si ho n kdo všimne. U v tších dimenzí potrubí se doporu uje stanovit také hloubku t žišt nalezené vady v izola ním povlaku potrubí. Prakticky od DN 500 [4]. 4

5 Záv r Výpo ty velikosti nalezených vad v izola ním povlaku potrubí jakoukoli metodou, by m ly zcela automaticky pat it k požadavk m souvisejícími s kontrolami kvality pasivní ochrany každého potrubí uloženého v p. Spole s ostatními m eními kontrolního korozního pr zkumu velice spolehliv dopl ují technicky audit každé ásti kteréhokoli produktovodu. Mám za to, že vyhledávat vady v izola ním povlaku potrubí bez výpo tu plochy nalezené vady, neodpovídá sou asnému stavu techniky, zvlášt po té, kdy doporu ení k jejich využití p edala technické ve ejnosti oponentní rada ÚVP již p ed 35 léty. Vzácnou výjimkou jsou práce pana Ing.Josefa Poláka, CSc zve ejn né jak ve sborníku ATEKO [4], tak v asopisu Plyn [5], p ed více než 10 léty. Literatura [1] Mí ko,f.: N které otázky koroze bludnými proudy. VŠB Haví ov. Sborník Aktuální problémy ochrany proti korozi. [] Mí ko,f.: Efektivní posuzování ú innosti instalované katodické ochrany.konference OK 97.Hradec nad Moravicí. Sborník [3] Radomil, M.: Výzkum rozložení proudového pole a vodivosti izolace trub v oblasti bludných proud. Záv re ná zpráva. ÚVP B chovice [4] Polák, J.: Metodika m ení a stanovení velikosti vad v izolaci potrubí. ATEKO Ostrava, Sborník kurzu Protikorozní ochrana ocelových potrubí Uložených v zemi. Progresivní metody korozního pr zkumu. [5] Polák, J.: Stanovení velikosti defektu izolace potrubí uloženého v zemi, Plyn LXXIX, 1999, I. ást (str ), II. ást (str ) 5