Как блуждающий ток вызывает коррозию критически важной инфраструктуры

Подальше от всей этой суматохи и криков нью-йоркских таксистов, отдохните. 7 400 миль канализации трубопроводы. В крупных городах, таких как Большое Яблоко, существует бесчисленное множество инфраструктурных систем, включая резервуары для хранения, транспортные системы, инженерные сети и промышленные объекты. Во всех этих случаях риск коррозии часто остается незамеченным. Когда смешиваются влага, воздействие кислорода, химия почвы и стареющие материалы, электричество имеет тенденцию течь туда, куда ему не следует.

Когда возникает блуждающая токовая коррозия, она повреждает инфраструктуру. Вместо того чтобы занимать десятилетия при обычной коррозии, блуждающая токовая коррозия ускоряет потерю металла. Именно поэтому некоторые системы могут выйти из строя преждевременно, даже если они кажутся хорошо обслуженными.

Для тех, кто сталкивается с подобными проблемами, например, муниципалитетов или коммунальных служб, крайне важно снизить ответственность и продлить срок службы трубопроводов с помощью катодной защиты. В противном случае блуждающие электрические токи могут повредить гораздо больше, чем небольшой участок металла.

Коррозия блуждающими токами

Коррозия обычно происходит, когда металл теряет материал из-за электрохимической реакции в окружающей среде. Это нормально, и может занять десятилетия, в зависимости от основного материала, мер защиты и местной среды.

Коррозия блуждающими токами немного отличается. Когда непредусмотренный электрический ток покидает один путь и проходит через соседнюю металлическую систему, он разрушает металл. Это происходит, когда ток выходит из одной металлической конструкции и снова входит в окружающую среду. В результате сотни до тысячи раз больший ущерб системам, чем при обычной гальванической или атмосферной коррозии.

Один из способов взглянуть на это различие — через коррозию. Традиционные ситуации, как правило, затрагивают более широкий участок инфраструктуры более равномерно. Из-за этой равномерности их легко отследить и измерить. Коррозия блуждающими токами, как правило, более сконцентрирована, что приводит к сильной питтинговой коррозии и потере металла, которые разрушаются быстрее и их труднее измерить.

Почему блуждающие токи вызывают все более частую коррозию

Пятьдесят или более лет назад коррозия блуждающими токами не была такой большой проблемой, как сейчас. Существует так много взаимосвязанных и параллельных систем вокруг промышленных объектов, установок возобновляемой энергетики, систем хранения энергии на аккумуляторах, зарядки электромобилей и инженерных коридоров, что ток гораздо чаще “перескакивает” на другой без надлежащего заземления или защиты.

Электрические системы могут сосуществовать с трубопроводами, резервуарами для хранения, водопроводными системами и давно забытыми подземными коммуникациями. Любой неконтролируемый электрический путь заставляет токи искать альтернативные маршруты. Весь этот металл является идеальной средой, поскольку он достаточно проводящий, что приводит к коррозионным повреждениям.

Пример из реальной жизни: Транспортные системы и повреждение трубопроводов

Хороший пример того, почему анализ коррозии и деградации почв необходимы для обнаружения потенциальной коррозии блуждающими токами, обеспечиваемой электрифицированными рельсовыми системами. Такие места, как SEPTA в Филадельфии, Caltrain в Сан-Франциско или CTA в Чикаго, являются хорошими примерами.

Эти системы постоянного тока полагаются на обратные токи. Когда эти обратные пути становятся неэффективными, электрический ток уходит в окружающую почву и подземную инфраструктуру, накопленную за десятилетия развития и строительства. Довольно часто планы “теряются” или не полностью соответствуют требованиям при подаче в муниципалитеты.

Любые трубопроводные операции, расположенные рядом с железнодорожными коридорами, такие как эти города, как правило, подвергаются ускоренной коррозии от блуждающих токов. Вот почему такие организации, как Национальная ассоциация инженеров по коррозии (сейчас AMPP) публикует рекомендации, исследования и процедуры для надлежащего снижения риска коррозии от блуждающих токов.

Хотя эти системы хорошо обслуживаются и часто обновляются, риск очевиден. Ближайшая инфраструктура представляет собой слишком привлекательный путь для блуждающих токов.

Связь между катодной защитой и коррозией блуждающими токами

Защита от блуждающих токов, один из наиболее эффективных способов снижения риска коррозии, осуществляется посредством катодной защиты. Она имеет решающее значение, поскольку приложенный ток, предназначенный для защиты трубопроводов и других металлических активов, обеспечивает блуждающим токам более благоприятный путь для перемещения.

Суть в том, чтобы обеспечить надлежащее проектирование, хорошее обслуживание и адекватный мониторинг систем катодной защиты. Работа с такой опытной командой, как наша в Dreiym Engineering, дает вам эту уверенность, включая регулярные проверки технического обслуживания и удаленный мониторинг для дальнейшего снижения рисков.

В дополнение к разработке индивидуального План катодной защиты, судмедэксперты с соответствующим опытом также могут проводить анализы коррозии и деградации почвы. Вот как лучше предсказать, как ток будет проходить через различные почвы на основе:

• Удельное сопротивление почвы
• Содержание влаги
• Химический состав
• Концентрация хлоридов
• Уровень сульфатов
• Сезонные изменения окружающей среды

Чем лучше вы понимаете факторы рабочей среды, тем лучше сможете защититься от коррозии блуждающими токами.

Как инженеры расследуют коррозию блуждающими токами

Когда появляются подозрительные коррозионные узоры, даже если две системы катодной защиты находятся слишком близко, проводится формальное расследование коррозии. Нашу команду в Dreiym Engineering часто приглашают для таких расследований после инцидента.

Наша роль заключается в том, чтобы определить, почему произошел ущерб, сохраняется ли риск для системы и кто несет ответственность. Мы рассмотрим несколько конкретных систем и факторов, включая, но не ограничиваясь:

• Измерения электрического потенциала
• Анализ потока тока
• Анализ почвы
• Оценка покрытий
• Эскер обследований
• Оценка системы заземления
• Обзоры систем катодной защиты
• Анализ исторических эксплуатационных данных

Цель — определить текущие пути, выявить точки вмешательства и определить, будут ли факторы окружающей среды продолжать способствовать ухудшению. Результат такого расследования используется для определения будущих задач по техническому обслуживанию и модернизации, вплоть до судебных разбирательств, связанных с муниципальной ответственностью и выплатой страховых возмещений за любой ущерб.

Судебно-инженерная экспертиза необходима во всех случаях отказа каких-либо объектов инфраструктуры. Она выходит далеко за рамки базовых инспекций, фокусируясь на реконструкции событий, приведших к повреждению или отказу. В случаях коррозии блуждающими токами такая экспертиза часто выявляет неправильное заземление, ошибки проектирования, взаимодействие с коммунальными сетями или ранее неизвестные источники подземного воздействия.

Защита критически важной инфраструктуры от будущих повреждений

Хорошая новость в том, что в большинстве районов Соединенных Штатов можно предотвратить коррозию блуждающими токами, если ее обнаружить на ранней стадии. Помогает, когда промышленные предприятия и поставщики коммунальных услуг используют улучшенные программы мониторинга, электрические обследования и оценки катодной защиты. Регулярное проведение почвенных обследований в разное время года или после крупных погодных явлений, таких как наводнение или сильное оттаивание, также может помочь.

Независимо от обстоятельств, объекты, использующие длинные трубопроводы, резервуары для хранения или другую металлическую инфраструктуру, всегда должны делать все возможное для идентификации близлежащих железнодорожных систем, инженерных коридоров, промышленных объектов или высоковольтных систем. EIA показывает Наиболее значительный рост спроса на электроэнергию за последние четыре года наблюдался совсем недавно, и, по всей вероятности, к 2030 году он увеличится на 25%, а к 2050 году — на 78%. Простая истина заключается в том, что риск коррозии под воздействием блуждающих токов будет только усиливаться.

Работа с такими командами, как наша команда в Dreiym Engineering, помогает избежать подобных повреждений. Мы предлагаем более чем 30-летний опыт, охватывающий все: от анализа коррозии и деградации почвы на прибрежных сооружениях до проектирования катодной защиты для местных систем, зависящих от трубопроводов. У нас есть лицензированные и сертифицированные эксперты, готовые помочь вам получить необходимые решения, информацию по управлению и профилактике для повышения общей надежности.

Свяжитесь с Dreiym Engineering сегодня, и давайте более подробно рассмотрим ваши трубопроводы и другие металлоемкие системы, чтобы вы могли снизить риск коррозии блуждающими токами сейчас и в будущем.