Определение блуждающих токов: 11 604 измерения и карта поля площадки

Специалисты ЮЖУРАЛПРОЕКТ выполнили определение наличия блуждающих токов в земле на площадке проектируемого строительства промышленного объекта в Оренбургской области. За 54 часа непрерывных наблюдений собрано 11 604 измерения, построена карта электрического поля грунта и определён участок, где подземное металлическое оборудование прослужит дольше всего.

Блуждающие токи — это постоянные токи, растекающиеся в грунте от рельсового транспорта, тяговых подстанций, установок электрохимической защиты соседних объектов и сварочного оборудования. Попадая на подземный стальной трубопровод или резервуар, ток входит в металл в одном месте и выходит в другом. Там, где он выходит, металл уносится вместе с током: на этом участке за несколько лет появляются свищи и сквозная коррозия. Именно поэтому ГОСТ 9.602-2016 требует определять наличие блуждающих токов до начала проектирования подземных сооружений.

Что было сделано на площадке

Обследована площадка размерами 60×60 метров. Работы выполнялись в два этапа с интервалом в неделю — это позволило не только снять картину поля, но и проверить её независимым способом.

На первом этапе выполнена градиентная съёмка по сети из девяти точек с шагом 30 метров — 11 независимых измерений разности потенциалов по двум взаимно перпендикулярным направлениям. На втором этапе в двух перпендикулярных створах длиной по 50 метров велась непрерывная автоматическая регистрация с интервалом 10 секунд: 19 часов 19 минут по створу «север — юг» и 10 часов 28 минут по створу «восток — запад».

Результат: карта поля вместо одной цифры

Главное отличие такой работы от формальной проверки — на выходе заказчик получает не строчку «токи не обнаружены», а карту распределения потенциала по всей площадке. По ней видно, что условия на участке различаются более чем вдвое.

Поле монотонно убывает по диагонали с юго-запада на северо-восток: от +88 мВ в точке т3 до −29 мВ в точке т7. Общий перепад — 117 мВ на 85 метрах, модуль вектора градиента — 1,70 мВ/м. Источник поля находится за пределами площадки, за её юго-западным углом; ток в грунте течёт на восток-северо-восток.

По критериям ГОСТ 9.602-2016 блуждающие токи на площадке не зарегистрированы — ни по абсолютной величине разности потенциалов, ни по размаху колебаний во времени:

Дополнительно зафиксирована слабая переменная составляющая поля эпизодического характера: в интервале 07:00–10:00 регистрировались знакопеременные колебания с размахом до 21 мВ. По шкале, применяемой в международной практике защиты от коррозии, это соответствует диапазону обнаруживаемой, но не требующей защитных мероприятий интерференции. В ночные часы и в течение большей части дня поле стабильно — колебания не превышают 2 мВ на базе 50 метров.

Как измерения помогают выбрать место для промышленных установок

Здесь и начинается практическая ценность работы. Электропроводное сооружение, помещённое в поле грунта, выравнивает свой потенциал по длине — и относительно окружающего грунта его концы смещаются тем сильнее, чем длиннее сооружение и чем выше напряжённость поля. Конец, смещённый в положительную сторону, становится анодным: именно там металл уносится током.

Из этого выводится критическая протяжённость — длина, при которой смещение потенциала достигает критериальных 0,04 В по приложению Д ГОСТ 9.602-2016. И она напрямую зависит от того, в какой части площадки проложено сооружение:

Разница принципиальная: один и тот же трубопровод длиной 60 метров в западной полосе площадки попадает в зону риска, а в юго-восточной четверти — нет. Поэтому по результатам измерений выданы конкретные проектные рекомендации:

• Размещение. Заглублённые металлические конструкции, резервуарное оборудование и узлы подземных коммуникаций — в границах восточной половины площадки, оптимально в юго-восточной четверти 30×30 м. Западной полосы шириной около 30 метров следует избегать: там напряжённость поля максимальна, а за контуром в этом направлении расположен источник.
• Ориентация трасс. В рекомендуемой зоне основной перепад приходится на направление «север — юг», а в направлении «запад — восток» поле практически плоское (0,20–0,27 мВ/м). Протяжённые коммуникации здесь трассируют вдоль линий равного потенциала — «запад — восток», и продольная разность потенциалов вдоль сооружения оказывается минимальной.
• Защита там, где она нужна. Для сооружений длиннее критической протяжённости — усиленная изоляция и контрольно-измерительные пункты. Там, где градиент вдвое ниже, дорогостоящие мероприятия можно обоснованно не закладывать.

Фактически измерения выполняют роль планировочного инструмента: они позволяют разложить объекты генплана по площадке так, чтобы самое уязвимое оборудование стояло в самой спокойной зоне.

Почему результату можно доверять

Достоверность подтверждена двумя независимыми способами — и это то, что отличает полноценное исследование от формальной отписки.

Внутренняя сходимость. Измерительные контуры сети замыкаются: сумма приростов потенциала вдоль любого замкнутого пути должна быть нулевой. По 11 независимым измерениям максимальная невязка составила 4 мВ.

Внешний контроль. Разность потенциалов между крайними точками, полученная по длительным записям 15–16 августа, составила +103,6 мВ, а вычисленная по карте съёмки от 10 августа — +102,1 мВ. Две серии, выполненные разными схемами наблюдений с интервалом в неделю, разошлись на 1,5 мВ.

Кроме того, учтена собственная разность потенциалов пары электродов сравнения: она определена контрольным измерением, уточнена методом наименьших квадратов по условию замыкания контуров и вычтена из всех результатов. Требование п. Г.3 ГОСТ 9.602-2016 об учёте различия потенциалов между электродами выполнено.

Приборы и допуски

Измерения выполняются собственными силами — у компании есть всё необходимое оборудование и метрологическое обеспечение, привлекать субподряд не требуется.

• Измеритель разности потенциалов ИР-1 «Менделеевец» с автоматической регистрацией показаний. Входное сопротивление свыше 1 МОм — соответствует п. Г.1 ГОСТ 9.602-2016. Приборы проходят поверку в установленном порядке.
• Неполяризующиеся медно-сульфатные электроды сравнения — обязательное условие корректных измерений «земля — земля»; применяются исключительно пары одноимённых электродов с контролем собственной разности потенциалов в начале и в конце смены.
• Заключение о состоянии измерений в лаборатории № 2396 от 23.11.2023 ФБУ «Государственный региональный центр стандартизации, метрологии и испытаний в Оренбургской области».
• Свидетельства СРО партнёрства инженеров-изыскателей «ГЕОБАЛТ» № СРО-И-038-25122012 и СРО «ОсноваПроект» № СРО-П-176-19102012.
• Сертификат ГОСТ ISO 9001-2015 на систему менеджмента качества применительно к инженерным изысканиям и разработке проектной документации.

Что получает заказчик

• Заключение по форме, пригодной для включения в раздел проектной документации и прохождения экспертизы.
• Карту распределения потенциала грунта по площадке с выделением зон, благоприятных и неблагоприятных для размещения подземных сооружений.
• Ведомость результатов всех измерений с оценкой сходимости и контролем достоверности.
• Графики длительной регистрации с выявлением суточных окон активности внешних источников.
• Расчёт критической протяжённости сооружений по участкам площадки.
• Проектные рекомендации: размещение, ориентация трасс, тип изоляции, расстановка контрольно-измерительных пунктов, необходимость ЭХЗ.

Частые вопросы

Смежные услуги: строительная лаборатория, инженерные изыскания, инженерно-геологические изыскания, инженерно-экологические изыскания.