Як блукаючі струми пошкоджують критично важливу інфраструктуру

Ось, серед усієї метушні та криків таксистів у Нью-Йорку, відновити спокій 7 400 миль каналізації трубопроводи. У великих містах, таких як Велике Яблуко, існує безліч інфраструктурних систем, включаючи резервуари для зберігання, транспортні системи, інженерні мережі та промислові об'єкти. У всіх цих випадках ризик корозії часто залишається непоміченим. Коли змішуються волога, кисень, хімія ґрунту та старіючі матеріали, електрика має тенденцію текти туди, куди їй не слід.

Коли виникає блукаючий струмовий корозійний процес, він пошкоджує інфраструктуру. Замість того, щоб тривати десятиліттями, як звичайна корозія, блукаючий струмовий корозійний процес прискорює втрату металу. Ось чому деякі системи можуть вийти з ладу передчасно, навіть якщо вони виглядають добре доглянутими.

Для тих, хто займається такими питаннями, як муніципалітети або комунальні підприємства, надзвичайно важливо зменшити відповідальність та продовжити термін служби трубопроводів за допомогою катодного захисту. В іншому випадку ці блукаючі електричні струми можуть пошкодити значно більше, ніж невеликий відрізок металу.

Що таке блукаюча корозія?

Корозія зазвичай відбувається, коли метал втрачає матеріал через електрохімічну реакцію з навколишнім середовищем. Це нормально і може зайняти десятиліття, залежно від основного матеріалу, заходів захисту та місцевого середовища.

Корозія блукаючими струмами дещо відрізняється. Коли ненавмисний електричний струм залишає один шлях і проходить через сусідню металеву систему, він видаляє метал. Це відбувається, коли струм виходить з однієї металевої конструкції та знову входить в навколишнє середовище. Результатом є сотні до тисяч разів більше шкоди системам, ніж зі стандартною гальванічною або атмосферною корозією.

Один зі способів розглянути цю відмінність — це корозія. Традиційні ситуації, як правило, вражають ширшу частину інфраструктури більш рівномірно. Це легко відстежити та виміряти завдяки такій однорідності. Корозія від блукаючих струмів, як правило, більш концентрована, що призводить до сильного ямкового роз'їдання та втрати металу, які руйнуються швидше і їх складніше виміряти.

Чому блукаючі струми спричиняють все частіші корозії

П'ятдесят або більше років тому корозія від блукаючих струмів не була такою проблемою, як зараз. Навколо промислових об'єктів, установок відновлюваної енергетики, систем зберігання енергії, зарядних станцій для електромобілів та інженерних коридорів існує так багато взаємопов'язаних і паралельних систем, що ймовірність того, що струм “перескочить” на іншу без належного заземлення чи захисту, набагато вища.

Електричні системи можуть співіснувати з трубопроводами, резервуарами для зберігання, водопровідними системами та давно забутими похованими інфраструктурами. Будь-який неконтрольований електричний шлях змушує струми шукати альтернативні маршрути. Весь цей метал є ідеальним середовищем, оскільки він досить добре проводить струм, що призводить до корозійних пошкоджень.

Приклад із реального життя: транзитні системи та пошкодження трубопроводів

Гарний приклад того, чому Аналіз корозії та деградації ґрунтів необхідні для виявлення потенційної корозії від блукаючих струмів, забезпечуються електрифікованими залізничними системами. Такі компанії, як SEPTA у Філадельфії, Caltrain у Сан-Франциско, або CTA в Чикаго, є добрими прикладами.

Ці системи постійного струму покладаються на зворотні струми. Коли ці зворотні шляхи стають неефективними, електричний струм витікає в навколишній ґрунт та зариту інфраструктуру, яка десятиліцями розвивалася та будувалася. Досить часто плани “губляться” або не повністю відповідають вимогам при поданні до муніципалітетів.

Будь-які трубопровідні операції, розташовані поблизу залізничних коридорів, як-от ці міста, схильні до прискореної корозії від блукаючих струмів. Ось чому такі організації, як Національна асоціація інженерів з корозії (зараз AMPP) публікує рекомендації, дослідження та процеси для належного зменшення ризиків від корозії блукаючими струмами.

Незважаючи на те, що ці системи добре підтримуються та часто оновлюються, ризик є очевидним. Прилегла інфраструктура є надто привабливим шляхом для блукаючих струмів.

Зв'язок між катодним захистом та корозією блукаючими струмами

Одним з найефективніших способів зниження ризику корозії блукаючими струмами є катодний захист. Це має вирішальне значення, оскільки прикладений струм для захисту трубопроводів та інших металевих активів забезпечує кращий шлях для подорожі блукаючого струму.

Хитрість полягає в тому, щоб забезпечити належне проектування, якісне обслуговування та адекватний моніторинг систем катодного захисту. Робота з досвідченою командою, як наша в Dreiym Engineering, дає вам цю впевненість, включно з регулярними перевірками технічного обслуговування та дистанційним моніторингом для подальшого зниження ризиків.

На додаток до проектування власної план катодного захисту, досвідчені інженери-криміналісти також можуть проводити аналізи корозії та деградації ґрунту. Це дозволяє краще прогнозувати, як струм буде проходити через різні ґрунти на основі:

• Питомий опір ґрунту
• Вміст вологи
• Хімічний склад
• Концентрація хлоридів
• Рівні сульфатів
• Сезонні зміни довкілля

Чим більше ви розумієте фактори вашого операційного середовища, тим краще ви можете захиститися від корозії блукаючими струмами.

Як інженери досліджують корозію від блукаючих струмів

Коли з'являються підозрілі патерни корозії, навіть якщо дві системи катодного захисту розташовані надто близько одна до одної, проводиться офіційне розслідування корозії. Нашу команду в Dreiym Engineering часто викликають для таких розслідувань після інцидентів.

Наша роль полягає у визначенні причин пошкодження, чи залишається система під ризиком, та хто несе відповідальність. Ми розглянемо кілька конкретних систем і факторів, включаючи, але не обмежуючись:

• Вимірювання електричного потенціалу
• Аналіз потоку струму
• Аналіз ґрунту
• Оцінка покриттів
• Обстеження трубопроводів
• Оцінка системи заземлення
• Огляди систем катодного захисту
• Аналіз історичних експлуатаційних даних

Метою є визначення поточних шляхів, виявлення точок втручання та встановлення, чи продовжуватимуть фактори навколишнього середовища сприяти погіршенню. Результат такого розслідування використовується для визначення майбутніх питань обслуговування та модернізації, аж до судових розглядів, що включають муніципальну відповідальність та виплати страхових відшкодувань за будь-які збитки.

Інженерія з розслідувань є важливою, коли виникають збої в інфраструктурі будь-якого типу. Вона виходить далеко за межі базових інспекцій, зосереджуючись на реконструкції причин, що призвели до пошкодження або збою. У випадках корозії від блукаючих струмів, така експертиза часто виявляє неправильне заземлення, помилки проектування, взаємодію комунікацій або раніше невідомі джерела прихованого впливу.

Захист критичної інфраструктури від майбутніх пошкоджень

Хороша новина полягає в тому, що більшість територій Сполучених Штатів можуть запобігти корозії від блукаючих струмів, якщо її виявити на ранній стадії. Використання кращих програм моніторингу, електричних обстежень та оцінок катодного захисту промисловими підприємствами та комунальними службами допомагає. Планування регулярних оцінок ґрунту в різні пори року або після значних погодних явищ, таких як повінь або сильне танення снігу, також може бути корисним.

Незалежно від того, що, об'єкти, що використовують довгі трубопроводи, резервуари для зберігання або іншу металеву інфраструктуру, завжди повинні робити все можливе, щоб ідентифікувати сусідні залізничні системи, інженерні коридори, промислові об'єкти або системи високої напруги. EIA показує Найбільше зростання споживання електроенергії за останні чотири роки відбулося нещодавно, і, ймовірно, до 2030 року воно зросте на 25%, а до 2050 року — на 78%. Проста правда полягає в тому, що ризик корозії від блукаючих струмів буде лише зростати.

Робота з такими командами, як наша в Dreiym Engineering, значною мірою допомагає уникнути подібних пошкоджень. Ми пропонуємо понад 30 років досвіду, який охоплює все: від аналізу корозії та деградації ґрунту біля прибережних споруд до проєктування катодного захисту для місцевих систем, що залежать від трубопроводів. Ми маємо сертифікованих фахівців, які допоможуть вам отримати потрібні рішення, управління та профілактичну інформацію для підвищення загальної надійності.

Зверніться до Dreiym Engineering вже сьогодні, і давайте детальніше розглянемо ваші трубопроводи та інші металеві системи, щоб ви могли зменшити ризик корозії блукаючими струмами зараз і в майбутньому.