Определение коррозионной агрессивности грунтов

4.2.1Удельное электрическое сопротивление грунта определяют
для выявления участков трассы с высокой коррозионной агрессив­-
ностью грунта, в пределах которых необходима ЭХЗ стальных тру­-
бопроводов, а также для расчета параметров катодной и гальвани­-
ческой (протекторной) защиты.

Удельное электрическое сопротивление грунта определяется в полевых и лабораторных условиях.

4.2.2Удельное электрическое сопротивление грунта в полевых
условиях определяют непосредственно на местности по трассе под­-
земного трубопровода без отбора проб грунта. В качестве аппара-


РД 153-39.4-091-01

туры применяются измерители сопротивления типа Ф-416, М-416. Допускается применение других приборов.

В качестве электродов применяются стальные стержни длиной 250-350 мм и диаметром 15-20 мм. Конец электрода, забиваемый в землю, заточен конусом. На верхнем конце электрода предусматри­вается возможность подключения проводов, идущих к измеритель­ным приборам. Перед проведением измерений поверхность элек­тродов должна быть зачищена.

4.2.3Измерение электрического сопротивления грунта произво­-
дят по четырехэлектродной схеме (рис. 4.2.1). Электроды разме­-
щают на поверхности земли на одной прямой линии, которая для
проектируемого трубопровода должна совпадать с осью трассы, а
для уложенного в землю - проходить перпендикулярно или парал­-
лельно ему на расстоянии 2-4 м от оси трубы. Измерения выполня­-
ют через каждые 100-200 м в период, когда на глубине заложения
трубопровода отсутствует промерзание грунта.

Глубина забивки электродов в грунт не должна быть более 1/20 расстояния между электродами. Расстояние между электродами принимается равным глубине прокладки подземного трубопровода.

4.2.4Удельное электрическое сопротивление грунта р, Ом.м,
определяют по формуле: р = 27πRa,

где R - измеренное по прибору сопротивление, Ом;

а - расстояние между электродами, м.

Результаты измерений и расчетов заносят в протокол (Приложе­ние Е).

4.2.5Для определения удельного электрического сопротивления
грунта в лабораторных условиях необходимо произвести отбор и
обработку проб испытываемого грунта.

Пробы грунта отбирают в шурфах, скважинах и траншеях из слоев, расположенных на глубине прокладки сооружения, с интер­валами 50-200 м на расстоянии 0,5-0,7 м от боковой стенки трубы. Для пробы берут 1,5-2 кг грунта, удаляют твердые включения раз­мером более 3 мм. Отобранную пробу помещают в полиэтиленовый пакет и снабжают паспортом, в котором указываются номера объ­екта, пробы, место и глубина отбора пробы.

4.2.6Для определения коррозионной агрессивности грунта по
отношению к стали в лабораторных условиях рекомендуется поль-


РД 153-39.4-091-01

зоваться методиками, изложенными в приложениях 1 и 2 ГОСТ 9.602-89*, или использовать специальные устройства и приборы, например, УЛПК-1, АКГК.

Приборы снабжены инструкцией по эксплуатации, ячейками, электродами, предназначенными для определения удельного элек­трического сопротивления грунта и средней плотности катодного тока, необходимого для смещения потенциала стали в грунте на 100 мВ отрицательнее потенциала коррозии.

Рис. 4.2.1 Схема определения удельного сопротивления грунта

1 - электрод; 2 - прибор.

4.2.7 Определение удельного электрического сопротивления грунта в лабораторных условиях проводится по 4-х-электродной схеме. Сущность метода в том, что внешние электроды с одинаковой площадью рабочей поверхности S поляризуют током определенной силы J и измеряют падение напряжения U на двух внутренних элек­тродах при расстоянии I между ними. Сопротивление грунта R рас­считывают по формуле R = U/J. Удельное электрическое сопротив­ление грунта р, Ом. м, вычисляют по формуле р = R(S/I), где R - из­меренное сопротивление, Ом; S - площадь поверхности рабочего электрода, м2; 1 - расстояние между внутренними электродами, м.

Внешние электроды представляют собой прямоугольные пла­стины (из углеродистой или нержавеющей стали) с ножкой, к кото­рой крепится или припаивается проводник-токоподвод. Размеры электродов 44x40 мм, где 40 - высота электрода. Одну сторону электродов, которая примыкает к торцевой поверхности ячейки, изолируют.

Внутренние электроды изготавливают из медной проволоки или стержня диаметром 1-3 мм и длиной более высоты ячейки.


РД 153-39.4-091-01

Ячейка прямоугольной формы из материала с диэлектрическими свойствами (стекло, фарфор, пластмасса). Внутренние размеры ячейки рекомендуются следующие: 100x45x45 мм.

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 шкуркой шлифовальной (ГОСТ 6456-82) зернистостью 40 и меньше, обезжиривают ацето­ном, промывают дистиллированной водой. Внешние электроды ус­танавливают вплотную к торцевым поверхностям внутри ячейки. В ячейку укладывают грунт, послойно утрамбовывая его, на высоту меньше высоты ячейки на 4 мм. Затем устанавливают внутренние электроды вертикально, опуская их до дна по центральной линии ячейки на расстоянии 50 мм друг от друга и 25 мм от торцевых сте­нок ячейки.

Измерения при определении удельного электрического сопро­тивления грунта производят в соответствии с инструкцией, прила­гаемой к прибору.

Результат заносится в протокол (Приложение Ж).

4.2.8При определении коррозионной агрессивности грунтов по отношению к стали по средней плотности катодного тока, необхо­димого для смещения потенциала стали в грунте на 100 мВ отрица­тельнее потенциала коррозии с помощью приборов по п. 4.2.6, пре­дусмотрено автоматическое смещение потенциала от потенциала коррозии и поддержание его на заданном уровне в течение опыта.

Для проведения замеров используют ячейку из материала, обла­дающего диэлектрическими свойствами (стекло, фарфор, пластмас­са и т.д.), объемом от 0,5 до 1,0 л высотой не менее 100 мм.

Рабочий электрод представляет собой прямоугольную пластину из стали Ст.З толщиной 1,5-2 мм, размером 50x20 мм и рабочей по­верхностью 10 см2. Вспомогательный электрод из стали Ст.З или любой углеродистой стали, формой и размером такой же, как рабо­чий электрод. Электрод сравнения - м.с.э., хлоридсеребряный, ка­ломельный.

Пробу грунта отбирают по пункту 4.2.5. Отобранную пробу за­гружают в ячейку, сохраняя естественную влажность грунта. Если


РД 153-39.4-091-01

при хранении проб после их отбора возможно изменение естест­венной влажности грунта, то необходимо определять влажность отобранной пробы по ГОСТ 5180-84. Для определения влажности грунта отбирают часть пробы (массой несколько единиц или десят­ков граммов), подготовленной по пункту 4.2.5, и взвешивают, на­ходя массу mi, затем ее высушивают при t < 105° С и снова взвеши­вают, находя массу т2. Влажность определяют по формуле: W = [(mi - ni2)/nii] • 100%. Перед проведением исследования вновь определяют влажность пробы грунта. Если влажность уменьши­лась, то ее доводят до естественной влажности с помощью дистил­лированной воды.

На дно ячейки насыпают на высоту 20 мм грунт и уплотняют. Устанавливают вертикально напротив друг друга рабочий и вспо­могательный электроды. Электроды должны быть обращены друг к другу рабочими поверхностями, расстояние между ними 2-3 см. Далее грунт укладывают в ячейку послойно (один-три слоя) с по­следовательным трамбованием слоев, добиваясь максимально воз­можного уплотнения. Расстояние от верхней кромки рабочего элек­трода до поверхности грунта должно составлять 55 мм. Электрод сравнения устанавливают сверху ячейки в грунт, заглубляя его на 1,0-1,5 см.

Одним и тем же грунтом заполняют три ячейки и параллельно выполняют три измерения силы катодного тока JK в каждой ячейке.

Если в ходе измерений значение JK постоянно или уменьшается во времени, то длительность поляризации составляет 15 мин, в те­чение которых измеряют и записывают 3-4 значения JK. Если сила тока во времени растет, то измеряют и записывают JK 5 - 6 раз в те­чение 40 мин или в более короткий промежуток времени, если за период измерений сила тока превысит 2x10"4 А (200 мкА), что с учетом рабочей поверхности электрода 10 см2 характеризует высо­кую коррозионную агрессивность грунта.

Последнее значение силы тока в каждой ячейке берут для вы­числения среднего арифметического значения силы катодного тока JKcp и последующего определения плотности катодного тока jK. Ре­зультаты измерения заносят в протокол (Приложение 3).

Результаты определения коррозионной агрессивности грунтов заносятся в сводную ведомость (Приложение И).


РД 153-39.4-091-01

Определение наличия блуждающих постоянных токов в земле

4.2.9Определение наличия блуждающих постоянных токов по
трассе проектируемого трубопровода при отсутствии проложенных
подземных металлических сооружений следует проводить, измеряя
разность потенциалов между двумя точками земли через каждые
1000 м по двум взаимно перпендикулярным направлениям при раз­
носе измерительных электродов на 100 м. Схема измерений приве­
дена на рис 4.2.2

4.2.10При наличии подземных металлических сооружений, про­-
ложенных вблизи трассы проектируемого трубопровода на рас­-
стоянии не более 100 м, определение наличия блуждающих токов
осуществляется путем измерения разности потенциалов между су­-
ществующим сооружением и землей с шагом измерений не более
200 м.

4.2.11Для измерения напряжения и силы тока используют пока­-
зывающие и регистрирующие приборы классом точности не хуже
1,5. Следует применять вольтметры с внутренним сопротивлением
не менее 200 кОм на 1 В. Среди рекомендуемых приборов можно
указать: ЭВ 2234, мультиметр цифровой специализированный мо­-
дификации 43313.1, 43312.1, прибор для измерения параметров ус­-
тановок защиты от коррозии подземных металлических сооруже­-
ний ПКИ-02.

4.2.12При измерениях используют переносные медносульфат-
ные электроды сравнения, которые подбирают так, чтобы разность
потенциалов между двумя электродами по паспорту не превышала
10 мВ.

Переносный медносульфатный электрод сравнения (рис. 4.2.3) состоит из неметаллического полого корпуса с пористым дном и навинчивающейся крышкой с укрепленным в ней стержнем из красной меди. В корпус заливают насыщенный раствор медного купороса CuSO4 • 5Н2О.


РД 153-39.4-091-01

Рис. 4.2.2 Схема электрических измерений для обнаружения блуждающих токов в земле

1 - медносульфатные электроды сравнения; 2 - изолированные проводники; pV- вольтметр; / - расстояние между электродами сравнения.

При сборке переносных медносульфатных электродов необхо­димо:

- очистить медный стержень от загрязнений и окисных пленок
либо механически (наждачной бумагой), либо травлением азотной
кислотой. После травления стержень тщательно промыть дистил­-
лированной или кипяченой водой. Попадание кислот в сосуд элек­-
трода недопустимо;

- залить электрод насыщенным раствором чистого медного ку­-
пороса в дистиллированной или кипяченой воде с добавлением
кристаллов купороса. Заливать электроды следует за сутки до нача­-
ла измерений. После заливки все электроды установить в один со­-
суд (стеклянный или эмалированный) с насыщенным раствором
медного купороса так, чтобы пористое дно электродов было полно­-
стью погружено в раствор.

4.2.13 Измерения в каждом пункте должны проводиться не ме­нее 10 мин с непрерывной регистрацией или с ручной записью ре­зультатов через каждые 10 с.

В зоне влияния блуждающих токов трамвая с частотой движения 15-20 пар в 1 ч измерения необходимо производить в часы утрен­ней или вечерней пиковой нагрузки электротранспорта.


РД 153-39.4-091-01

В зоне влияния блуждающих токов электрифицированных же­лезных дорог период измерения должен охватывать пусковые мо­менты и время прохождения электропоездов в обе стороны между двумя ближайшими станциями (платформами).

4.2.14 Если наибольший размах колебаний разности потенциа­-
лов (между наибольшим и наименьшим ее значениями) превышает
0,04 В, это характеризует наличие блуждающих токов (как в отсут­-
ствии, так и при наличии сооружений, проложенных вблизи трассы
проектируемого трубопровода).

4.2.15 При измерениях в зоне действия блуждающих токов и ам­-
плитуде колебаний разности потенциалов, превышающей 0,5 В, в
качестве электродов сравнения вместо м.с.э. могут быть использо­-
ваны стальные электроды, аналогичные описанным в п. 4.2.2.

Рис. 4.2.3 Переносной медносульфатный электрод сравнения

1 - корпус; 2 - стержень из красной меди; 3 - крышка для крепления стержня; 4 - наконечник проводника; 5 - контактный зажим; 6 - полость, заполняемая насыщенным раствором сульфата меди; 7 - нижняя крышка; 8 - пористое дно.


РД 153-39.4-091-01

Определение опасного влияния блуждающего постоянного тока

4.2.16Опасное влияние блуждающего постоянного тока выяв­-
ляют, определяя изменение потенциала трубопровода под действи­-
ем блуждающего тока по отношению к стационарному потенциалу
трубопровода. Измерения выполняются с шагом не более 200 м в
городах и не более 500 м на линейных участках межпоселковых га­-
зопроводов при отсутствии отводов.

4.2.17Измерения проводят в контрольно-измерительных пунк­-
тах, колодцах, шурфах или с поверхности земли. Переносные элек­-
троды сравнения устанавливают на дне колодца или шурфа или на
поверхности земли на минимально возможном расстоянии (в плане)
от трубопровода.

4.2.18Для измерений используют вольтметры в соответствии с
п. 4.2.11 Положительную клемму измерительного прибора присое­-
диняют к сооружению, отрицательную - к электроду сравнения.

4.2.19.Режим измерений должен соответствовать условиям, из­ложенным в п. 4.2.13.

Результаты ручной записи измерений заносят в протокол (При­ложение К).

В тех случаях, когда наибольший размах колебаний потенциала сооружения, измеряемого относительно м.с.э. (разность между наи­большим и наименьшим абсолютными значениями этого потенциа­ла), не превышает 0,04 В, колебания потенциала не характеризуют опасного влияния блуждающих токов.

4.2.20Стационарный потенциал трубопровода UCT следует опре­делять при выключенных средствах ЭХЗ путем непрерывного из­мерения и регистрации разности потенциалов между трубопрово­дом и электродом сравнения в течение достаточно длительного времени - вплоть до выявления практически не изменяющегося во времени (в пределах 0,04 В) значения потенциала, относящегося к периоду перерыва в движении электрифицированного транспорта, когда блуждающий ток отсутствует, как правило, в ночное время суток. За стационарный потенциал трубопровода принимается среднее значение потенциала при различии измерявшихся значений не более чем на 40 мВ.


РД 153-39.4-091-01

При отсутствии возможности измерить стационарный потенциал трубопровода его значение принимают равным - 0,7 В относитель­но м.с.э.

4.2.21Разность между измеренным потенциалом трубопровода и
его стационарным потенциалом определяется по формуле

где и„,м - наименее отрицательная или наиболее положительная за период измерений разность потенциалов между сооружением и м.с.э.

Результат вычисления заносят в протокол (Приложение К).

В грунтах высокой.коррозионной агрессивности влияние блуж­дающих токов признается опасным при наличии за период измере­ний положительного смещения потенциала; в грунтах средней и низкой коррозионной агрессивности опасным влияние блуждающе­го тока признается при суммарной продолжительности положи­тельных смещений потенциала относительно стационарного потен­циала за время измерений в пересчете на сутки более 4 мин/сутки.