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Corrosione ed interferenze
elettromagnetiche in corrente
alternata su tubazioni metalliche:
effetto del degrado del rivestimento
isolante
G.Lucca
SIRTI S.p.A - Milano
Interferenze elettromagnetiche in corrente
alternata a 50Hz prodotte da linee
elettriche o linee ferroviarie su tubazioni
metalliche interrate
Accoppiamento elettromagnetico che produce una
interferenza elettromagnetica; ovvero tensioni e correnti
indotte sul circuito tubazione-terra
INTERFERENZA ELETTROMAGNETICA a 50Hz su tubazioni
metalliche interrate: possibili effetti
PERICOLO per le persone
DANNI
agli impianti
•Tensioni indotte (sicurezza
elettrica)
•Perforazioni del
rivestimento isolante
• Malfunzionamento degli
apparati di protezione
catodica
CORROSIONE in corrente
alternata
Corrosione in corrispondenza di una falla nel
rivestimento isolante della tubazione
Corrente indotta per interferenza
elettromagnetica a 50Hz
Parete della tubazione
Rivestimento isolante
Falla nel rivestimento isolante
Corrosione localizzata
suolo
QUALI I SONO I LIVELLI DI INTERFERENZA
ACCETTABILI PER IL RISCHIO CORROSIONE IN
CORRENTE ALTERNATA?
Limiti in termini di tensione
alternata indotta
CEN/TS 15280 (2006)
4V se ρ<25Ωm
10V se ρ>25Ωm
NACE SP0177 (2007)
15V
VALUTAZIONE DELLA TENSIONE INDOTTA MEDIANTE
UN MODELLO ELETTRICO
Il circuito tubazione-terra viene studiato mediante una linea di
trasmissione equivalente formata da una catena di tante celle
elementari.
FFkk
II kk-1-1
VVkk
IIkk
ZZkk
YYkk
sskk
tubazione
tubazioneII
k+1
k+1
YYk+1
k+1
terra
terralontana
lontana
ss
k+1
cella di calcolo k-esima
k+1
VVk+1
k+1
Parametri elettrici
(legati alla
resistenza di
isolamento del tubo
rispetto alla terra).
Sono in stretta
relazione allo stato
del rivestimento
isolante il quale
subisce un naturale
degrado nel tempo
Fk
I k -1
Vk
Ik
Zk
Yk
sk
tubazione I
Yk+1
terra lontana
Tensioni e correnti indotte sulla tubazione, a parità di
altre condizioni, subiranno anch’esse una variazione
nel corso della vita dell’impianto
s
k+1
k+1
V k+1
Nell’ambito della protezione catodica si fa uso di due
parametri per descrivere lo stato del rivestimento
isolante
Efficienza del rivestimento
𝒔𝒖𝒑𝒆𝒓𝒇𝒊𝒄𝒊𝒆 𝒅𝒆𝒍 𝒓𝒊𝒗𝒆𝒔𝒕𝒊𝒎𝒆𝒏𝒕𝒐 𝒑𝒓𝒊𝒗𝒂 𝒅𝒊 𝒇𝒂𝒍𝒍𝒆
ξ=
𝒔𝒖𝒑𝒆𝒓𝒇𝒊𝒄𝒊𝒆 𝒕𝒐𝒕𝒂𝒍𝒆 𝒅𝒆𝒍 𝒓𝒊𝒗𝒆𝒔𝒕𝒊𝒎𝒆𝒏𝒕𝒐
Resistenza di isolamento Ris
Descrive il grado di isolamento elettrico della tubazione rispetto al
suolo
𝝆𝒔𝒓
𝑹𝒊𝒔 ≅
𝟏−ξ
Come degrada nel tempo l’efficienza del rivestimento
delle tubazioni interrate? A nostra conoscenza non
esistono indicazioni precise
COME SUGGERITO DA ALCUNE NORMATIVE
INTERNAZIONALI PER LE TUBAZIONI SOTTOMARINE
(DNV RP-B401, ISO 15589-2) SI POTREBBE
ASSUMERE UNA LEGGE EMPIRICA DI TIPO LINEARE
DEL TIPO:
ξ= −𝒂𝒕 + 𝒃
Sulla base di dati statistici riguardanti numero e
dimensione delle falle e di misure in campo di
resistenza di isolamento, è stato possibile fare una
stima dei parametri a e b per tubazioni con
rivestimento in polietilene (PE) o in bitume
Polietilene
Bitume
a
[10-7 anni-1, 10-6anni-1]
[10-6 anni-1, 10-5anni-1]
b
0.999999
0.99999
ESEMPIO DI DEGRADO DELL’EFFICIENZA
DEL RIVESTIMENTO NEL TEMPO
100
ξ%
PE
99.997
99.994
%PE ( t )
bitume
%bit ( t )
99.991
99.988
99.985
0
2
4
6
8
10
t
12
14
16
anni
18
20
ESEMPIO DI DEGRADO DELLA RESISTENZA
DI ISOLAMENTO NEL TEMPO
6
110
Resistenza di
isolamento
[Ωm2]
polietilene
5
110
bitume
Ris_PE( t )
Ris_bit ( t )
4
110
3
110
4
110
ρ=100Ωm
sr=3mm
3
110
0.01
0.1
1
10
t
anni
100
ESEMPIO DI CALCOLO DI INTERFERENZA 1
elettrodotto
metanodotto
• Elettrodotto 150kV-50Hz (fase 1: 142A
∠1800, fase 2: 142A ∠00, fase 3: 0A, fune di
guardia: 2.8A ∠370)
• Metanodotto 24km
ESEMPIO DI CALCOLO DI INTERFERENZA 1
10
-------- rivestimento ideale
Tensione indotta [V]
-------- 0 anni
8
-------- 1 anno
Vkp  1
-------- 5 anni
Vkp  2
Vkp  3
-------- 10 anni
6
-------- 20 anni
Vkp  4
Vkp  5
4
Vkp  6
2
0
0
2
4
6
8
10
12
14
skp
1000[km]
Progressiva
16
18
20
22
24
ESEMPIO DI CALCOLO DI INTERFERENZA 2
elettrodotto
metanodotto
• Elettrodotto 380kV-50Hz (fase 1: 630A ∠00, fase 2: 630A
∠1200, fase 3: 630A ∠2400, fune di guardia 1: 5A ∠700, fune
di guardia 2: 5A ∠-320).
• Metanodotto 28.5km
ESEMPIO DI CALCOLO DI INTERFERENZA 2
100
Tensione indotta [V]
-------- rivestimento ideale
Vkp  1
90
-------- 0 anni
80
-------- 1 anno
70
-------- 5 anni
Vkp  2
Vkp  3
-------- 10 anni
60
-------- 20 anni
Vkp  4 50
Vkp  5
40
Vkp  6
30
20
10
0
0
10
20
skp
Progressiva
[km]
1000
ESEMPIO DI CALCOLO DI INTERFERENZA 3
TUBAZIONE SOGGETTA AD UNA
INDUZIONE UNIFORME 5V/km
lunghezza 5km
1Ω
Tensione indotta [V]
ESEMPIO DI CALCOLO DI INTERFERENZA 3
-------- riv. ideale -------- 0 anni
-------- 1 anno
-------- 5 anni
-------- 10 anni
-------- 20 anni
Progressiva [km]
CONCLUSIONI
 Il degrado, nel tempo, del rivestimento isolante di una tubazione
interrata è senza dubbio un fattore di cui occorre tener conto per
le valutazione delle interferenze elettromagnetiche indotte lunga la
tubazione stessa e quindi anche del rischio di corrosione in corrente
alternata.
 In linea di massima e con le dovute eccezioni, si può affermare
che, a parità di altre condizioni, al progressivo degrado del
rivestimento corrisponde generalmente una diminuzione della
tensione indotta.
 Ai fini della valutazione delle interferenze elettromagnetiche
indotte sulla tubazione occorrerebbe conoscere, da misure in
campo, il valore il più possibile aggiornato della resistenza di
isolamento.
 Qualora tale informazione non fosse disponibile, si potrebbe
adottare come valore di resistenza di isolamento quello al momento
della posa della tubazione in campo e, considerando poi una sua
progressiva diminuzione nel tempo, valutare le corrispondenti
tensioni indotte