Błędy projektowe spotykane w dokumentacjach dotyczących ochrony
przed korozją rurociągów podziemnych


Do najpoważniejszych błędów popełnianych na etapie projektowania stalowych gazociągów podziemnych można zaliczyć:

  • wytyczenie trasy rurociągu bez uwzględnienia agresywności otaczającego środowiska oraz bez dokładnej analizy terenowej,
  • niewłaściwie dobrane zabezpieczenie przeciwkorozyjne, np. nie stosowanie złączy i przekładek izolujących, nieprawidłowa lokalizacja stacji ochrony katodowej,
  • źle dobrana izolacja do techniki układki rurociągu,
  • nie uwzględnienie oddziaływań trakcji elektrycznej prądu stałego i oddziaływań indukcyjnych linii WN.

Poniżej przedstawiono przykłady błędów projektowych, które zostały zauważone podczas weryfikacji dokumentacji różnych projektantów. Autorami uwag są osoby opiniujące projekty ochrony przed korozją.

  1. W projektach wykonawczych ochrony przed korozją brak zestawienia czynników zagrożenia korozyjnego gazociągu i sposobów ochrony przed zagrożeniami. Do tych czynników zaliczają się między innymi oddziaływanie prądów błądzących, korozja powodowana przez prąd przemienny, korozja w rurach osłonowych i innych miejscach o ograniczonym dostępie prądu ochrony katodowej, korozja mikrobiologiczna, naprężeniową itd. Takie zestawienie jest wymagane w Instrukcji PE-DY-IO2 Gaz-System S.A. dotyczącej projektowania gazociągów przesyłowych.
  2. Brak analizy oddziaływań stożków anodowych istniejących uziomów anodowych na projektowany gazociąg, w odniesieniu do rezystywności gruntu, prądu ochrony katodowej i lokalizacji uziomów anodowych. Zgodnie z instrukcją PE-DY-IO2 na odcinkach gazociągu, które mogą się znaleźć w zasięgu stożków anodowych obcych uziomów należy przewidzieć izolację bezdefektową.
  3. Brak uzasadnienia dla projektowania uziomów głębokich jeżeli obliczeniowe zapotrzebowanie prądu ochrony wynosi kilkadziesiąt miliamperów, a wprzypadku spełnienia kryterium odbiorowego izolacji po zasypaniu (rzędu 107 Ωm2) wyniesie kilka mA.W takim przypadku wystarczające byłyby uziomy płytkie z anodami z żeliwa wysokokrzemowego, około 10 razy tańsze od uziomów głębokich. Ponadto wskazane byłoby zaprojektowanie alternatywnej, rezerwowej ochrony katodowej gazociągu za pomocą anod galwanicznych.
  4. W zestawieniach punktów pomiarowych często brakuje kilometrażu trasy gazociągu. Przez brak kilometrażu nie wiadomo jakie dobrano odległości pomiędzy sąsiednimi punktami PIs. Odległości te są potrzebne m.in. do obliczenia rezystancji wzdłużnej odcinków gazociągu a dalej do obliczania rezystancji przejścia poszczególnych odcinków pomiarowych.
  5. W zestawieniu punktów pomiarowych powinny być zamieszczone informacje o ich lokalizacji (np. skrzyżowanie z drogą, skrzyżowanie z rzeką, z torami kolejowymi).
  6. Na planach sytuacyjnych gazociągów, w miejscach lokalizacji punktów pomiarowych również brakuje oznaczenia kilometrażu oraz typu zaprojektowanych punktów pomiarowych.
  7. Słupki pomiarowe powinny być zlokalizowane w miejscu dostępnym dla ekip pomiarowych, co nie zawsze jest brane pod uwagę. Dotyczy to zwłaszcza sytuacji zaobserwowanych podczas projektowania przebudów gazociągów pod budowę nowych dróg szybkiego ruchu i autostrad.
  8. Na planach sytuacyjnych gazociągów brakuje zaznaczenia lokalizacji innych obiektów posiadających ochronę katodową (np. gazociągów, ropociągów, zbiorników), które skrzyżują się, mają przebiegi równoległe lub znajdują się w bliskiej odległości od projektowanego gazociągu.
  9. Brakuje informacji o rodzaju materiału, z którego jest wykonana obca konstrukcja podziemna (stal, żeliwo, PCV, beton), określenia średnicy rurociągu, właściciela, informacji czy obiekt jest chroniony katodowo czy bez ochrony.
  10. Z uwagi na lokalizację elementów ochrony katodowej przeważnie na gruntach prywatnych właścicieli należy ograniczać ilość elementów nadziemnych do minimum. Jeżeli mamy do czynienia z kilkoma gazociągami równoległymi to wskazane jest projektowanie punktów pomiarowych zabudowanych we wspólnej obudowie (słupku/szafce pomiarowej).
  11. Brakuje lokalizacji linii WN, których przebieg powinien być zaznaczony w pasie o szerokości co najmniej 0,5 km, na prawo i na lewo od gazociągu.
  12. Brakuje określenia napięć linii WN oraz ich obciążenia, co stanowi istotną informację do oceny zagrożenia.
  13. Nie ma uzasadnienia dla ponoszenia kosztów zakupu i montażu dużej ilości stałych elektrod Cu/nas.CuSO4. Stałe elektrody odniesienia stosuje się przede wszystkim w punktach pomiarowych przy skrzyżowaniach z torami kolejowymi, w punktach drenażu stacji ochrony katodowej oraz w miejscach zdalnego monitoringu potencjału gazociągu. Pomiary potencjałów gazociągu o bardzo dobrej powłoce izolacyjnej, wykonywane w punktach pomiarowych na trasie gazociągu, mogą być z powodzeniem wykonywane względem elektrody przenośnej ustawianej na powierzchni ziemi nad gazociągiem.
  14. Nie ma potrzeby stosowania czujników korozymetrycznych i elektrod symulujących w każdym punkcie pomiarowym. Powinno się je stosować np. w miejscach, gdzie może wystąpić zagrożenie korozją wywoływaną przez prąd przemienny oraz korozją spowodowaną negatywnym oddziaływaniem prądów błądzących, na obiektach złożonych, na których nie można odłączyć obiektu od uziemień i żelbetów.
  15. Dobierając czujniki i elektrody symulujące należy pamiętać, że ocenę skuteczności ochrony katodowej przy pomocy czujnika korozymetrycznego/elektrody symulującej o danej powierzchni można odnieść tylko do defektów gazociągu znajdujących się w podobnych warunkach polaryzacji katodowej co czujnik czy też elektroda symulująca, w gruncie o podobnej rezystywności i dla defektówo powierzchniach nie większych niż powierzchnia stalowej próbki.
  16. Powinno się ograniczyć stosowanie elektrod symulujących o małych powierzchniach np. 1 cm2 w gruntach średnio- i wysokoomowych w warunkach działającej ochrony katodowej. Elektrody 1 cm2 w takim gruncie szybko staną się nieprzydatne wskutek pokrycia się nieprzewodzącymi alkalicznymi osadami katodowymi. Elektrody o powierzchni 1 cm2 powinny być stosowane głównie w miejscach oddziaływań prądów błądzących i prądu przemiennego w gruntach niskooporowych oraz w miejscach zagrożonych korozją galwaniczną w sytuacji braku ochrony katodowej.
  17. Nie wystarczy ograniczyć się do przypisania czujnika do danego punktu pomiarowego. Należy pokazać na rysunku usytuowanie czujnika względem obiektu do którego będzie przyłączony, określić głębokość posadowienia i sposób montażu.
  18. Nie ma uzasadnienia dla stosowania w punktach pomiarów elektrycznych typu PIs kabli o przekroju 16 mm2 do połączeń GD. Połączenia te są potrzebne tylko do skalowania odcinków pomiarowych spadku napięcia w rurociągu. Prąd skalowania jest rzędu amperów, do czego w pełni wystarczające są kable o przekroju 4 mm2.
  19. W projektach brakuje informacji o sposobach wykonania przekroczeń przeszkód terenowych w rurach osłonowych i w mikrotunelach, tj. czy rury osłonowe są stalowe, a jeżeli tak czy są jednostronnie czy dwustronnie zaizolowane, czy może są gołe, czy też są wykonane z tworzywa sztucznego albo są wypełnione masą izolacyjną.
  20. Jeżeli rury osłonowe blokują dopływ prądu ochrony do rurociągu to powinny być zaprojektowane rozwiązania zapewniające dopływ prądu ochrony katodowej do ewentualnych defektów powłoki rury przewodowej wewnątrz rury osłonowej.
  21. Stalowe płaskowniki projektowane wrurach osłonowych nieprzewodzących prąd ochrony katodowej powinny być połączone z uziomami doprowadzającymi prąd ochrony katodowej do wnętrza rury osłonowej poprzez nadziemne punkty pomiarowe. W innym przypadku brak jest możliwości kontroli natężenia prądu polaryzacji katodowej, czy też stwierdzenia obecności prądów z niepożądanych źródeł.
  22. Zdarza się, że projektuje się wypełnienie wszystkich przestrzeni międzyrurowych na przekroczeniach przeszkód terenowych masą izolacyjną. Nie ma ekonomicznego a także technicznego uzasadnienia dla takiego podejścia. Doświadczenia ostatnich lat pokazują, że mimo wypełnienia masą, do przestrzeni międzyrurowej może dostać się elektrolit wodno – glebowy w przypadku błędów popełnianych podczas realizacji.
  23. Często brak jest pomiarów i obliczeń oddziaływań linii wysokiego napięcia, natomiast dobiera się środki ograniczające oddziaływania bez uzasadnienia ich rodzaju i lokalizacji.
  24. Brakuje opisów metodyki obliczeń przewidywanych oddziaływań prądów przemiennych. Brakuje obliczeniowych elektrycznych schematów zastępczych gazociągu poddanego indukcyjnemu oddziaływaniu linii. Ograniczenie się do podania wzorów na impedancję wzdłużną i admitancję poprzeczną gazociągu bez komentarza jest niewystarczające.
  25. Nie przedstawia się metodyki wykonania pomiarów sił elektromotorycznych indukowanych w przewodzie ułożonym wzdłuż trasy projektowanego gazociągu (aparatura pomiarowa, czasy trwania pomiarów). Nie zamieszcza się danych dotyczących prądów obciążenia linii podczas wykonywania pomiarów oraz maksymalnych możliwych prądówo bciążenia.
  26. Błędem jest uwzględnianie rezystywności gruntu w rejonie skrzyżowania/zbliżenia z linią WN. Do analizy należy przyjmować rezystywność w miejscach, gdzie spodziewamy się największych gęstościprądu AC. W sytuacji, gdy powłoka izolacyjna gazociągu ma być wysokiej jakości(rco rzędu 107 – 108 Ωm2), napięcia przemienne będące efektem indukowania się SEM na odcinkach zbliżeń gazociągu z liniami będą wynoszone na znaczne odległości od odcinków zbliżeń, praktycznie na całe odcinki ograniczone monoblokami, przy czym będą największe przy monoblokach.
  27. Dobór odgraniczników stosowanych do odprowadzenia prądu przemiennego oraz wielkość rezystancji uziomu odprowadzającego prąd przemienny powinien być poprzedzony pomiarem rezystancji gazociągu. Gazociągi w słabej izolacji bitumicznej mogą mieć bardzo małą rezystancję i zaprojektowany uziom nie będzie w pełni skuteczny.
  28. Prądy upływu odgraniczników PL-Pro są, według specyfikacji Leutrona, mniejsze lub równe 1 mA. Jest to dużo w&ngsp;sytuacji, gdy gazociąg jest chroniony prądem kilku mA. Dlatego dla bardzo dobrze izolowanych rurociągów&ngsp;odgraniczniki PL-Pro nie są dobrym rozwiązaniem. Powinny być zaprojektowane układy kondensatorów. Odgraniczniki PL-Pro sprawdzają się w przypadku gazociągów o większym zapotrzebowaniu prądowym.
  29. Niepotrzebnie oblicza się rozkład potencjałów wzdłuż projektowanego rurociągu (np. według zależności podanych w normie PN-EN 12474:2009 dotyczącej rurociągów podmorskich). Obliczenia te nie wnoszą nic do dokumentacji projektowej ochrony katodowej. Nawet dla jednostkowej rezystancji przejścia 106 Ωm2, stała tłumienia przebiegu potencjału jest rzędu 10-6 1/m, co skutkuje spadkiem napięcia w rurociągu rzędu mV na długości 30 - 40 km. Praktycznie oznacza to, że potencjał załączeniowy Eon = -1,30 V jest utrzymany na całym rurociągu. Zamiast przeprowadzać obliczenia rozkładu potencjału należy policzyć przewidywany spadek napięcia w rurociągu i na tym poprzestać.
  30. Jeżeli z pomiarów przedprojektowych oddziaływania prądów błądzących wynika, że można się spodziewać strefy katodowej na gazociągu, to niepotrzebnie projektuje się instalację drenażu polaryzowanego. Tym bardziej, że zgodnie z wytycznymi PE-DY-IO2 po obu stronach skrzyżowania mają być 500 metrowe odcinki w izolacji bezdefektowej.
  31. Nie rezygnujemy natomiast z wykonania stałego przyłącza kablowego do szyn, które jest jak najbardziej wskazane ze względu na bezpieczeństwo ekip pomiarowych. Stałe przyłącza kablowe do szyn trakcji elektrycznej kolejowej umożliwiają wykonanie dłuższych rejestracji potencjału gazociągu i napięcia gazociąg – szyna np. 24-godzinnych korelacji tych wartości.
  32. Należy zwracać uwagę na lokalizację prawidłową monobloków. Powinien być usytuowany w miejscu, do którego będzie łatwy dostęp. Nie może być na terenie utwardzonym lub pod ogrodzeniem, gdyż w przypadku wymiany uszkodzonego iskiernika dostanie się do monobloku jest trudnym i kosztownym przedsięwzięciem.
  33. Lokalizując monoblok projektant musi uwzględniać możliwość przyłączenia kabli drenażowych i pomiarowych, przyłączenie iskiernika, zapewniając prawidłowe odstępy między tymi przyłączami oraz odległościod spoin, co często jest ignorowane.
  34. W specyfikacjach technicznych nie podaje się niektórych parametrów technicznych zaprojektowanych urządzeń i elementów, które są niezbędne przy zamówieniu. Np. monobloki, które będą zlokalizowane na gazociągach poddanych badaniem za pomocą tłoków magnetycznych muszą mieć izolację wewnętrzną o grubości min 0,5 mm oraz odpowiednią długość zależną od średnicy monobloku (np. 2,5 m dla rur o średnicy > 700 mm) – zgodnie zinstrukcją PE-DY I02.
  35. Jeżeli projektuje się armaturę izolowaną fabrycznie trzeba określić jej typ, klasę, grubość w odniesieniu do właściwej normy oraz dla izolacji nadziemnych określić wymóg odporności na UV.
  36. Bardzo często w dokumentacji brak informacji o wymaganych badaniach odbiorowych. Nie tylko dotyczy to badania rezystancji przejścia izolacji gazociągu czy sprawdzenia sprawności monobloku, ale również rezystancji przejścia stałych elektrod odniesienia rezystancji czujników korozymetrycznych i elektrod symulujących. Wartość rezystancji przejścia w gruncie o znanej rezystywności jest informacją o prawidłowym montażu tych elementów. Jeżeli elektrody lub czujniki nie mają dobrego kontaktu zgruntem, to wyniki pomiarów potencjałów i prądów będą zafałszowane.
  37. Brak informacji o konieczności wykonania pomiaru różnicy napięcia między stałą elektrodą odniesienia i elektrodą przenośną, przed zakopaniem elektrody stałej w gruncie i po jej zakopaniu. Czasami różnica ta wynosi ponad 50 mV, co pomyłkowo może być interpretowane jako brak sprawności elektrody.
  38. W gazownictwie nie dopuszcza się łączenia kabli do ścianki rury metodą spawania termitowego. Dopuszczono łączenie kabli metodą automatycznego lutowana twardego (Pin Brazing) lub metodą przyspawania kołków stalowych (Stud Welding). Te ostatnie technologie uznano za bezpieczne, zwłaszcza w przypadku rur o małych średnicach i cienkich ściankach.
  39. W szafkach punktów pomiarowych należy pokazać sposób mocowania listew na płytach montażowych i rozmiar płyt montażowych oraz określić rodzaj materiału, z którego będą wykonane. Płyty muszą mieć odpowiednią grubość zapewniającą stabilność zamontowanym elementom.
  40. Zaciski montażowe na listwie powinny być zakończone stoperami. Należy przewidzieć podwójne zaciski z uwagi na możliwość łatwiejszego przyłączenia kabli i ich łączenia między sobą.
  41. Na przejściu kabli przez dno szafki należy przewidzieć dławiki kablowe, które trzeba dobrać do przekroju kabla.
  42. W ochronie katodowej nie zaleca się stosowania kabli jednodrutowych, gdyż w trakcie prowadzenia pomiarów, gdy jest konieczność wypinania kabli z zacisków, końce kabli ulegają złamaniu. Pojedynczy drut nie jest tak odporny na częste zginanie jak kabel wielodrutowy. Zaleca się stosować kable w izolacji z polietylenu sieciowanego (XLPE) i w powłoce zpolichlorku winylu np. YKOXs 1x4. Kable te charakteryzują się dużą wytrzymałością mechaniczną i odpornością na działanie otaczającego środowiska.
  43. Często nieprecyzyjnie określa się wymóg badania izolacji po nałożeniu poroskopem nie określając jakim napięciem należy te izolacje badać.
  44. W zestawieniu materiałów często nie ma informacji potrzebnych do zamówienia np. rodzaj i klasa izolacji, grubość powłoki zwłaszcza jeżeli stawiamy wymóg, że ma być grubsza niż normatywna.
  45. W projekcie często brak informacji o izolacji rury wewnątrz betonowych postumentów kolumn wentylacyjnych i wydmuchowych.
  46. Brak informacji o odizolowaniu armatury od betonowych postumentów za pomocą przekładek izolujących (płyty TSE od strony fundamentu, miękki polietylen od strony armatury).
  47. Podpory śluz powinny być tak zaprojektowane, żeby wyeliminować możliwość połączenia elektrycznego ze zbrojeniem fundamentu. Uziemienie śluz projektuje się najczęściej poprzez połączenie podpór z bednarką uziemiającą obiektu.
  48. Zgodnie z wymaganiami stacje katodowe powinny poprawnie pracować przy prądzie obciążenia wynikającym z obliczeniowego poziomu izolacji, jak przy prądzie wynikającym ze spełnienia kryteriów odbiorowych. Zgodnie z ST-IGG-0602 projektant powinien obliczyć prądy dla tych dwóch poziomów izolacji.
  49. Nie można stosować jednego kryterium potencjałowego ochrony katodowej -0,85 V wzgl. CSE na całym gazociągu. Środowisko na trasie jest zróżnicowane i na wielu odcinkach powinno to być -0,95 V, a w gruntach o większych rezystywnościach -0,75 lub -0,65 V wzgl. CSE.
  50. Dokumentacja powinna obejmować całokształt badań odbiorczych ochrony przeciwkorozyjnej, a nie tylko ochrony katodowej.
  51. Badania sprawności monobloków izolujących po montażu powinny uwzględniać dwa warianty: monoblok wyposażony w stanowisko pomiarowe prądowe i monoblok nie wyposażony w takie stanowisko.
  52. Należy uwzględnić badania odizolowania przewodu gazowego od rur osłonowych i innych konstrukcji, w tym od uziomów.
  53. Należy uwzględnić także pomiary potencjałów korozyjnych uziomów rur osłonowych i UZPP oraz punktów odgromnikowych w celu sprawdzenia, czy zostały użyte właściwe materiały, stal nieocynkowana w pierwszym przypadku i stal ocynkowana w pozostałych przypadkach.

Uwagi zebrała i opracowała
Hanna Matus
Włocławek, 24.10.2017