CS223406B1

CS223406B1 - Způsob stanovení průměrné vodivosti izolace pomocí měření zemního odporu potrubí

Info

Publication number: CS223406B1
Application number: CS888980A
Authority: CS
Inventors: Josef Polak; Pavel Veleta; Tomas Novotny
Original assignee: Josef Polak; Pavel Veleta; Tomas Novotny
Priority date: 1980-12-16
Filing date: 1980-12-16
Publication date: 1983-10-28

Abstract

Vynález se týká korozního průzkumu v terénu, tj. zjištění kvality izolačního povlaku podzemního potrubí pro účely katodické ochrany a řeší problém stanovení průměrné vodivosti izolace pomocí měření zemního odporu potrubí. Pracovní postup spočívá v tom, že se změří postupně zemní odpor po trubí ve vzdálenostech maximálně 2 km podél trasy v místech vybudovaných standardních měřicích objektů, načež se stanoví hodnota průměrné vodivosti izolace potrubí v měřeném úseku podle odvozeného vztahu. Vynález může být použit při kontrole kvality izolace po cca 2 až 6 měsících po po ložení potrubí do země, jakož i pro kontrolu stárnutí izolačního povlaku po delší době uložení potrubí v zemi. Získané výsledky slouží jednak pracovníkům provozu, dále pro účely projektování katodické ochrany, případně i pro pracovníky dodavatele pro hodnocení zvolené technologie nanášení izolačního povlaku na potrubí a zvoleného izolačního materiálu.

Description

Vynález se týká korozního průzkumu v terénu, tj. zjištění kvality izolačního povlaku podzemního potrubí pro účely katodické ochrany a řeší problém stanovení průměrné vodivosti izolace pomocí měření zemního odporu potrubí.

Účelem měřicích metod v terénu je poznat nebezpečí koroze a opatřit podklady pro správné provozování zařízení a k projektování vhodné ochrany proti korozi. Jednou z hlavních charakteristik kvality izolace potrubí je elektrický odpor této izolace vztažený na 1 m² plochy potrubí, tedy průměrný odpor izolace potrubí, resp. jeho reciproká hodnota, tj. průměrná vodivost izolace. V této souvislosti je důležitá otázka, na jakou hodnotu průměrné vodivosti izolace je třeba projektovat zařízení katodické ochrany a jakými měřicími metodami ověřovat předpoklady projektové dokumentace.

Základní metodou pro stanovení průměrné vodivosti izolace je metoda NACE. Předpokladem pro použití této metody je zjištění proudu vstupujícího v měřeném úseku do potrubí. K potrubí je připojena stanice katodické ochrany tak, aby uzemňovací anoda svým gradientem znatelně neovlivňovala potenciál potrubí—půda v měřeném úseku potrubí. Stanoví se změna proudu vstupujícího do měřeného úseku jako rozdíl proudu při zapnutém a vypnutém zdroji proudu —usměrňovače, například A li — A I2. Stanoví se změna potenciálu vůči referenční zemi v okamžiku „zapnuto“ a „vypnuto“. Tyto veličiny označujeme Δ Ui, Δ U2, Δ U3 atd. Určí se průměrná hodnota změny potenciálu v měřeném úseku. Aritmetický průměr dvou koncových hodnot, například

Δ Ui +A U2 2 je za určitých okolností dostatečně přesnou aproximací; existují však případy, kdy je použití tohoto prostého průměru hrubou chybou. Průměrný odpor izolace úseku 1—2 je dán výrazem:

Ti	= R_cl,₂.jr.d. (x₂ — xi)	[Ω m²]
kde
Kel,2	Δ U, + Δ U₂	[Ω.
2(ΔΙ,-ΔΙ₂) ’
kde	2(ΔΙ,— ΔΙ₂) ' (AU, + Δυ₂) .π. d.L	[S/m²]
kde

délka měřeného úseku L = x₂ — Xi [m] d je průměr potrubí [m]

AU změna potenciálu [V]

ΔΙ změna proudu [A]

U této metody jsou nezbytné tzv. proudové měřicí vývody v měřených úsecích trasy potrubí pro měření spádu napětí v potrubí, dále zdroj stejnosměrného proudu a nízkoohmické uzemnění, obvykle v provedení prozatímní nebo stálé stanice katodické ochrany, jakož i automatiký přerušovač proudu (cyklovač na sekundární vedení stanice katodické ochrany). Aby se dosáhlo přijatelné přesnosti, je nutno provést dostatečný počet měření za použití stejných měřicích bodů u stejného zdroje stejnosměrného proudu pouze s malým časovým odstupem. Přesto v terénních podmínkách může při měření dojít k značným chybám zejména pak v oblastech s bludnými proudy. Relativní pracnost pracovního postupu není adekvátní získaným výsledkům, zejména co se týče přesnosti měření.

Výše uvedené nedostatky jsou odstraněny způsobem stanovení průměrné vodivosti izolace pomocí měření zemního odporu potrubí při použití běžných měřicích přístrojů 9 příslušenství, tj. měřiče zemního odporu— ohmmetru, dvou měřicích tyčí a spojovacích kabelů, podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že se změří postupně zemní odpor potrubí ve vzdálenosti maximálně L á 2 Lp podél trasy, načež se stanoví hodnota průměrné vodivosti izolace potrubí v měřeném úseku podle vztahu:

Gprůn. = (π . d . Lp . K . ——£ RJ-l, n 1 v němž G _Prúm je hledaná průměrná vodivost izolace v Siemensech na m², d je průměr potrubí v metrech, K je korekční činitel závislý na měrném odporu půdy a pohybuje se v mezích 0,5 až 1,0; n je počet měření po trase potrubí, R_z je zemní odpor úseku potrubí délky Lp v ohmech, Lp je délka dosahu měřicího proudu v metrech v závislosti především na frekvenci měřicího přístroje.

Při měření zemního odporu potrubí ohmmetrem, například přístrojem NORMA 666 teče proud z přístroje do potrubí a zemí se vrací zpět přes proudovou elektrodu, například zemní tyč, do měřicího přístroje. Z poměru napětí a proudu mezi potrubím a zemí lze na stupnici přístroje odečíst přímo zemní odpor v ohmech. Velikost zemního odporu závisí na elektrické vodivosti izolačního povlaku potrubí, zemním odporu půdy, jmenovité světlosti potrubí a dalších okolnostech. Praktickými zkouškami v terénu bylo ověřeno, že na velikosti zemního odporu potrubí má největší vliv vodivost izolace potrubí v daném horninovém prostředí* Tato závislost je dána vztahem jak je uvedeno shora.

Za délku Lp, která se uplatňuje při měření přístrojem, se bere délka, za kterou se signál utlumí na 90 %. Měřením v různých podmínkách bylo pomocí selektivního nanovoltmetru zjištěno, že tato vzdálenost u ohmmetru NORMA 666 — kmitočet přístroje je cca 130 Hz — je asi 1000 m na jednu stranu, celkem tedy 2000 m.

V terénních podmínkách se tato metoda ukazuje velice operativní. Nevyžaduje žádné speciální přístroje, využívá pracovní postupy, které jsou korozním technikům běžné, může ji použít i jediný pracovník i v oblastech s bludnými proudy.

Touto metodou lze zjistit průměrnou vodivost izolace i relativně krátkých úseků potrubí Lp = 1 až 3 km, což je závislé na rozmístění standardních měřicích objektů.

Je možno snadno kontrolovat kvalitu prací dodavatelského závodu, co se týče izolačního; povlaku i v době, kdy nejsou ještě v provozu stanice katodické ochrany. Určitou nevýhodou je menší přesnost měření, vyplývající již ze samotné metody měření zemních odporů rozsáhlých zemničů; pro inspekční účely je však dosahovaná přesnost měření cca 30 až 50 % pln vyhovující. Na výslednou přesnost měření má především vliv změřený zemní odpor R_z. Proto je nutno předem vyloučit, že by se tyče pro měření zemního odporu umístily na cizí konstrukci nebo na uzemňovací síti apod. Dále je nutno vyloučit možnost, že kontrolní vývod má vadný spoj s potrubím. Tato okolnost se například projeví tak, že průměr naměřených hodnot R_zpo trase je kolem 2,0 Ω, přičemž jedna hodnota je například 10 Ω. Tuto hodnotu do průměru pak neuvažujeme.

Při praktickém stanovení průměrné vodivosti izolace metodou zemního odporu podle vynálezu je třeba zajistit základní podG prám = (π. 0,82.2.100.0,6. Σ R_ZJ

1

Způsobu podle vynálezu je výhodné použít při kontrole kvality izolace po cca 2 až 6 měsících po položení potrubí do země, jednak i pro kontrolu stárnutí izolačního povlaku po delší době uložení potrubí v zemi. Získané výsledky slouží jednak pracovmínky u potrubí jak pro ostatní měřicí metody, a sice především nutnost rozpojení propojovacích objektů, odpojení kondenzátorů (pro ochranu proti atmosférickým jevům] apod. Je třeba posoudit anomálie z hlediska hodnot zdánlivého zemního odporu půdy, tj. geologický zlom, a pro použití korekčního činitele pro p [ňm] měřeného do 2 metrů hloubky.

Κ = 1 pro p > 300 ňm

K = 0,8 pro p = 100 až 300 Ωπι

K = 0,7 pro p = 50 až 100 Ωπι

K = 0,6 pro p = 20 až 50 ňm

K = 0,5 pro p < 20 Ωιη .

Praktické použití způsobu podle vynálezu je zřejmé z následujícího příkladu.

Pro měření v terénu byl použit měřicí přístroj NORMA 666, 4 tyčové ocelové elektrody pro měření zdánlivého měrného odporu půdy, z toho dvě pro měření zemního odporu, dva kabely v délce 100 m a 160 m o· průměru měděného^ vodiče min. 1,5 m². Po trase potrubí Js 800 ve vzdálenostech maximálně po 2 km — v daném případě byla tato vzdálenost po 800 až 1000 m — na kontrolních měřicích vývodech byl změřen jednak zemní odpor potrubí R_z, jednak zdánlivý měrný odpor půdy do 2 m. Průměrná hodnoita p_z = 50 Ωπι a tedy K = 0,6. V úseku cca 5 km byly změřeny tyto hodnoty R_z = = 2,2, 2,57, 3,3, 2,8, 2,2 Ω, průměrná hodnota R_z = 2,60 Ω. Podle výše uvedeného vztahu

-i = 1,25 . 10“⁴ S/m² = 125 ^S/m² .

níkům provozu, dále pro účely projektování katodické ochrany, případně i pro pracovníky dodavatele pro hodnocení zvolené technologie a nanášení izolačního povlaku na potrubí a zvolení izolačního materiálu.

Claims

Způsob stanovení průměrné vodivosti izolace pomocí měření zemního odporu potrubí při použití měřiče zemního odporu, měřicích tyčí a spojovacích kabelů, vyznačený tím, že se změří postupně zemní odpor potrubí ve vzdálenostech maximálně L ž 2 Lp podél trasy, načež se stanoví hodnota průměrné vodivosti izolace potrubí v měřeném úseku podle vztahu:

1 ⁿ

Gprům — (jt . d . Lp . K vynalezu v němž Gpram (S . m^-2) je hledaná průměrná vodivost izolace potrubí, d (m) je průměr potrubí, K je korekční činitel závislý na měření odporu půdy a pohybuje se v rozmezí 0,5 až 1,0, n je počet měření po trase potrubí, R_z (Ω) je zemní odpor úseku potrubí délky Lp, Lp (mj je délka dosahu měřicího proudu v závislosti především na frekvenci měřicího přístroje.