Пожалуйста укажите свой E-mail,
чтобы скачать буклет
чтобы скачать буклет
Ок
Спасибо, теперь вы можете скачать буклет компании здесь
На протяжении последних нескольких лет газораспределительные организации и производителей станций катодной защиты беспокоит вопрос: должна ли станция катодной защиты представлять собой средство измерения? Что и как она должна измерять?
Причины для беспокойства вполне понятны. Для производителей это дополнительные расходы на сертификацию, включение в реестр средств измерения и проведение первичной поверки, а для газораспределительных организаций — увеличение закупочной цены СКЗ и весьма немалые затраты на проведение периодических поверок метрологических характеристик, причем зачастую для проведения поверки требуется еще и осуществлять временный демонтаж СКЗ. Попробуем разобраться, почему и когда возникла эта проблема и как ее можно разрешить.
В 2008 году выходит федеральный закон № 102 об обеспечении единства измерений [1], который впоследствии подвергался нескольким редакциям. В ст. 1, п. 3, пп. 6 этого закона говорится, что сфера государственного регулирования обеспечения единства измерений распространяется на измерения, к которым установлены обязательные метрологические требования и которые выполняются при «осуществлении производственного контроля за соблюдением установленных законодательством Российской Федерации требований промышленной безопасности к эксплуатации опасного производственного объекта». Поскольку газопровод подпадает под определение промышленно опасного объекта, некоторые метрологи сочли необходимым отнести станции катодной защиты, устанавливаемые для защиты газопровода от коррозии, к средствам измерения.
Попытаемся разобраться, имеются ли для этого основания. В цитируемой выше ст. 1 ФЗ № 102 говорится о распространении сферы государственного регулирования обеспечения единства измерений на измерения, к которым установлены обязательные метрологические требования. В ст. 2 п. 14 ФЗ № 102 дается определение метрологических требований: «метрологические требования — требования к влияющим на результат и показатели точности измерений характеристикам (параметрам) измерений, эталонов единиц величин, стандартных образцов, средств измерений, а также к условиям, при которых эти характеристики (параметры) должны быть обеспечены».
Какие же требования, влияющие на результат и показатели точности измерений, дает нам основной документ с требованиями к защите от коррозии ГОСТ 9.602-2016 [2]? В п. 8.1.9 говорится, что «катодную поляризацию сооружений осуществляют таким образом, чтобы защитные потенциалы металла относительно насыщенного медно-сульфатного электрода сравнения находились между минимальным и максимальным (по абсолютному значению) значениями… Допускается применение других неполяризующихся электродов сравнения с приведением результатов измерения к насыщенному медно-сульфатному электроду сравнения». При этом сами значения защитных потенциалов приводятся даже без указания погрешности. Никаких требований к точности измерений ГОСТ не дает, а контролировать величину защитного потенциала вполне можно даже двухпороговым индикатором. Из этого следует, что говорить о том, что станции катодной защиты относятся к сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений, не приходится.
Рассмотрим более подробно, какие технические и метрологические требования могли бы быть применены к станциям катодной защиты. Начнем с процесса задания выходных параметров СКЗ. Для выбора параметров работы СКЗ производится измерение защитного потенциала в КИП (или на ковере), расположенном на границе зоны защиты, т.е. в точке с минимальным потенциалом. Замечу, что измерения проводятся приборами, включенными в реестр средств измерений с актуальной датой поверки. Устанавливают значение тока СКЗ или защитного потенциала в точке дренажа такими, при которых обеспечивается необходимый защитный потенциал на трубе в точке подключения КИП (точка А на рис. 1). Конкретное значение тока СКЗ или защитного потенциала в точке дренажа не имеет значения, если не превышается максимально допустимый потенциал в точке дренажа Д.
Рисунок 1
Например, точное значение тока СКЗ 5 А, а встроенный измеритель в СКЗ имеет большую систематическую ошибку и показывает значение 6 А. В случае поддержания заданных параметров СКЗ (т.е. крайне малого отклонения тока или потенциала от установленного в процессе задания выходных параметров СКЗ значения) при любой величине систематической ошибки измерения полностью выполняется задача по защите трубопровода от коррозии. Вывод: для СКЗ важна не точность измерения параметров СКЗ в точке дренажа, а стабильность и точность поддержания заданных параметров защиты, которые и должны нормироваться. В точке дренажа необходимо контролировать значение суммарного (не поляризационного) потенциала на предмет начала выделения водорода.
Заметим, что в метрологии различают средство измерения и средство воспроизведения (меру) [3]. Различие в определениях приведено в табл. 1.
Таблица 1. Виды средств измерений
| 6.2 средство измерений | Техническое средство, предназначенное для измерений и имеющее нормированные (установленные) метрологические характеристики |
| 6.11 мера (материальная) | Средство измерений, которое воспроизводит в процессе использования или постоянно хранит величины одного или более данных родов, с приписанными им значениями |
В нашем случае, если и предъявлять к СКЗ требование как к средству измерения, то только как к устройству воспроизведения тока или потенциала (мере).
Устройства воспроизведения — это средства измерения, для которых определены метрологические (точностные) характеристики воспроизведения определенного параметра. В противном случае оператор диспетчерского пункта будет получать результаты точных измерений со станции, которая ничего не поддерживает (не стабилизирует). Иллюстрация такого поведения суммарного потенциала в точке дренажа СКЗ приведена на рис. 2.
Рисунок 2
Рассмотрим метрологические и технические требования законодательства для контроля эффективности электрохимической защиты газопровода. Так, в ГОСТ 9.602-2016 [2] указывается, что «для контроля эффективности электрохимической защиты сооружения измеряют потенциалы на защищаемом сооружении в контрольно-измерительных пунктах, на вводах в здания и других элементах сооружения, доступных для проведения измерения.». В приложении Ц, описывающем методику измерения суммарного потенциала, приведены метрологические требования к средствам измерения:
— вольтметр постоянного тока любого типа, класса точности не ниже 1.5. с входным сопротивлением не менее 1 МОм (регистрирующий или показывающий);
— электрод сравнения медно-сульфатный стационарный или переносной.
Для вольтметра с диапазоном измерения 5 В абсолютная погрешность измерения суммарного потенциала составит 75 мВ.
Более жесткие требования к точности измерения предъявляют газораспределительные организации. СТО Газпром Газораспределение 2.12-2016 [7] в п. 18.6.4 определяет требование по точности измерений защитного потенциала в 0,01 В. Рассмотрим обоснованность этого требования.
Измерение потенциала сооружения (как суммарного, так и поляризационного) производится относительно неполяризующегося медно-сульфатного электрода сравнения в соответствии с требованиями ГОСТ 9.602-2016 [2]. Схема измерений поляризационного потенциала приведена на рис. 3.
Рисунок 3 1 — трубопровод; 2 — контрольные проводники; 3 — прибор со встроенным прерывателем тока поляризации датчика с клеммами: С — для подключения сооружения (трубопровода), И.Э — электрода сравнения, В.Э –датчика потенциала; 4 — стационарный медно-сульфатный электрод сравнения; 5 — датчик потенциала
Таким образом, при абсолютно точном измерителе потенциала абсолютная погрешность измерения потенциала защищаемого сооружения составит ±18 мВ. Добавив погрешность самого измерителя потенциала, на порядок меньшую, чем требования ГОСТ [2], получим абсолютную погрешность измерения потенциала защищаемого сооружения не менее ~±25,5 мВ в отличие от требуемого СТО 10 мВ. Требование СТО должно быть скорректировано.
Кроме того, непонятно, почему к электродам сравнения не предъявляются требования по включению их в реестр средств измерений — в нарушение ФЗ № 102 и требований СТО Газпром Газораспределение 2.12-2016. Для них точность воспроизведения потенциала нормируется ГОСТ [2], что вынуждает относить их к сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений [1].
Множество вопросов вызывает измерение поляризационного потенциала и возможность работы станции катодной защиты с режимом стабилизации поляризационного потенциала. ГОСТ 9.602-2016 [2] в п. 8.1.8 определяет три возможных способа измерения поляризационного потенциала:
— метод отключения тока поляризации датчика потенциала (вспомогательного электрода), имитирующего дефект в защитном покрытии;
— метод отключения тока защиты подземного сооружения;
— метод непосредственного измерения потенциала вспомогательного электрода через электролитический ключ, максимально приближенный к вспомогательному электроду.
Второй и третий способы для измерения поляризационного потенциала малопригодны, так как второй способ требует периодических синхронных (с погрешностью не более 1 мс) отключений всех СКЗ на защищаемом объекте, а третий способ, использующий зонд-модуль, в настоящее время является скорее лабораторным.
В соответствии с методикой проведения измерений поляризационного потенциала (ГОСТ 9.602-2016, приложение Х [2]) конкретное время от момента разрыва соединения вспомогательного электрода с трубой, через которое производится измерение, в ГОСТе не определено, а отдано на откуп производителю прибора.
Заметим, что значение поляризационного потенциала является функцией времени (от момента снятия защиты), времени и истории защиты, состава грунта и состава электрода. Спад поляризационного потенциала происходит в период от десятых долей секунд до нескольких часов. Поведение поляризационного потенциала иллюстрирует рис. 4 [8].
Рисунок 4
Это приводит к мысли, что предъявлять к СКЗ требование по стабилизации поляризационного потенциала нецелесообразно. Правильным будет осуществление контроля поляризационного потенциала в КИП на границе зоны защиты с периодической корректировкой уставок СКЗ в режимах стабилизации тока или суммарного потенциала.
Список литературы
