{"id":3740,"date":"2026-08-26T12:04:17","date_gmt":"2026-08-26T12:04:17","guid":{"rendered":"https:\/\/gwits.pl\/?p=3740"},"modified":"2026-09-07T11:28:14","modified_gmt":"2026-09-07T11:28:14","slug":"1065545gwits20260702","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/gwits.pl\/en\/1065545gwits20260702\/","title":{"rendered":"Wykorzystanie parametru jednostkowej rezystancji przej\u015bcia (rCO) w diagnostyce stanu technicznego izolacji ruroci\u0105g\u00f3w o wysokiej szczelno\u015bci dielektrycznej \/ Using the unit coating resistance (rCO) for evaluating the technical condition ofhigh-integrity pipeline insulation"},"content":{"rendered":"\n
\n\n\n\n

Krzysztof Wzorek\"ORCID<\/a>1*<\/sup>, Krzysztof \u017bakowski<\/a>\"ORCID<\/a>2<\/sup> , Aneta Korda-Burza\"ORCID<\/a>3<\/sup><\/em><\/p>\n\n\n\n

Afiliacja<\/summary>\n

1<\/sup> Operator Gazoci\u0105g\u00f3w Przesy\u0142owych GAZ-SYSTEM S.A., Oddzia\u0142 w Tarnowie, Szko\u0142a Doktorska Wdro\u017ceniowa, Politechnika Gda\u0144ska
2<\/sup> Wydzia\u0142 Chemiczny, Politechnika Gda\u0144ska
3<\/sup> Operator Gazoci\u0105g\u00f3w Przesy\u0142owych GAZ-SYSTEM S.A, Pion Badan i Laboratori\u00f3w
* Kontakt \/ Correspondence: krzysztof.wzorek@gaz-system.pl<\/a><\/p>\n<\/details>\n\n\n\n


DOI: 10.65545\/GWITS.2026.07.02<\/strong>, GWiTS 7\/2026, lipice 2026<\/p>\n\n\n\n

Pobierz PDF<\/a> (Open Access)<\/p>\n\n\n\n

\n\n\n\n

Streszczenie:<\/strong>
Artyku\u0142 prezentuje diagnostyk\u0119 pow\u0142ok izolacyjnych ruroci\u0105g\u00f3w przesy\u0142owych o wysokiej szczelno\u015bci. Celem bada\u0144 by\u0142a ocena integralno\u015bci izolacji 28-kilometrowego odcinka gazoci\u0105gu poprzez wyznaczenie jednostkowej rezystancji przej\u015bcia (rCO<\/sub>). Na podstawie modelu linii d\u0142ugiej o parametrach roz\u0142o\u017conych zebrano dane metod\u0105 Current Span w 12 punktach kontrolnych przy obni\u017conym potencjale ochrony. Wyniki pozwoli\u0142y zidentyfikowa\u0107 sekcje o r\u00f3\u017cnej szczelno\u015bci, wykry\u0107 lokalne anomalie oraz oceni\u0107 wp\u0142yw \u015brodowiska. Metodologia ta stanowi bezodkrywkowe narz\u0119dzie do obiektywnej oceny starzenia si\u0119 pow\u0142ok i wczesnego wykrywania uszkodze\u0144.<\/p>\n\n\n\n

S\u0142owa kluczowe:<\/strong> <\/em>ochrona katodowa, jednostkowa rezystancja przej\u015bcia (rCO<\/sub>), ruroci\u0105gi przesy\u0142owe, pow\u0142oki izolacyjne, model linii d\u0142ugiej, metoda Current Span, diagnostyka bezodkrywkowa, korozja<\/p>\n\n\n\n

Abstract:
<\/strong>This article presents the diagnostics of insulating coatings on high-integrity transmission pipelines. The study aimed to evaluate the insulation integrity of a 28-kilometer gas pipeline section by determining the unit coating resistance (rCO<\/sub>). Based on a distributed-parameter transmission line model, data was collected using the Current Span method at
12 test stations under a reduced protection potential. The results enabled the identification of sections with varying tightness, the detection of local anomalies, and the assessment of environmental impacts. This methodology serves as a non-invasive tool for the objective evaluation of coating aging and early defect detection.<\/p>\n\n\n\n

Keywords:<\/strong> <\/em>cathodic protection, unit coating resistance (rCO<\/sub>), transmission pipelines, insulation coatings, long line model, current span method, non-destructive testing, corrosion<\/p>\n\n\n\n

\n\n\n\n

1. Wprowadzenie <\/h3>\n\n\n\n

1.1. Reaktywno\u015b\u0107 \u017celaza<\/h5>\n\n\n\n

\u017belazo jest aktywnym chemicznie metalem o stosunkowo niskim potencjale standardowym (w odniesieniu do elektrody wodorowej (SHE) to \u20130,44 V [1]), co sprawia, \u017ce w \u015brodowisku naturalnym niezwykle \u0142atwo wchodzi w reakcje z utleniaczami, d\u0105\u017c\u0105c do osi\u0105gni\u0119cia trwa\u0142ego energetycznie stanu utlenienia Fe2+<\/sup> lub Fe3+<\/sup> [1]. Kluczowym aspektem jego destrukcji jest fakt, \u017ce w obecno\u015bci wody i tlenu proces ten przybiera charakter elektrochemiczny, tworz\u0105c na powierzchni metalu mikroogniwa [2], w kt\u00f3rych \u017celazo pe\u0142ni rol\u0119 anody i ulega nieustannemu roztwarzaniu. W przeciwie\u0144stwie do metali takich jak aluminium czy chrom, produkty utleniania \u017celaza, czyli uwodnione tlenki \u017celaza (III), nie wykazuj\u0105 w\u0142a\u015bciwo\u015bci pasywuj\u0105cych \u2013 ich struktura jest lu\u017ana, nietrwa\u0142a i higroskopijna, co zamiast hamowa\u0107 korozj\u0119, wr\u0119cz j\u0105 stymuluje poprzez u\u0142atwianie transportu reagent\u00f3w w g\u0142\u0105b struktury krystalicznej metalu. Ta chemiczna bezbronno\u015b\u0107 produkt\u00f3w korozji powoduje, \u017ce raz zainicjowany proces utleniania post\u0119puje w spos\u00f3b ci\u0105g\u0142y i destrukcyjny, a\u017c do ca\u0142kowitego naruszenia integralno\u015bci mechanicznej elementu. To w\u0142a\u015bnie ta cecha czyni aktywno\u015b\u0107 chemiczn\u0105 \u017celaza g\u0142\u00f3wnym wyzwaniem dla trwa\u0142o\u015bci wsp\u00f3\u0142czesnej infrastruktury technicznej.<\/p>\n\n\n\n

1.2. Przeciwdzia\u0142anie korozji<\/h5>\n\n\n\n

Ta wysoka reaktywno\u015b\u0107 \u017celaza i nieszczelno\u015b\u0107 jego warstwy tlenkowej generuj\u0105 ogromne wyzwania gospodarcze oraz techniczne, wymuszaj\u0105c na in\u017cynierach prowadzenie nieustannych, kosztownych dzia\u0142a\u0144 prewencyjnych. Zalicza si\u0119 do nich systematyczn\u0105 konserwacj\u0119 pow\u0142ok malarskich, stosowanie zaawansowanych metod ochrony katodowej czy nak\u0142adanie warstw galwanicznych [3], gdy\u017c bez ci\u0105g\u0142ego monitoringu i aktywnego przeciwdzia\u0142ania naturalna d\u0105\u017cno\u015b\u0107 \u017celaza do powrotu do formy tlenkowej doprowadzi\u0142aby do degradacji kluczowej infrastruktury, od most\u00f3w i ruroci\u0105g\u00f3w po maszyny przemys\u0142owe i konstrukcje budowlane.<\/p>\n\n\n\n

1.3. Ochrona katodowa<\/h5>\n\n\n\n

W tym kontek\u015bcie za jedno z kluczowych i najbardziej zaawansowanych rozwi\u0105za\u0144 uznaje si\u0119 ochron\u0119 katodow\u0105, polegaj\u0105c\u0105 na celowym obni\u017ceniu potencja\u0142u elektrochemicznego chronionej konstrukcji [4]. W praktyce realizuje si\u0119 to za pomoc\u0105 stacji ochrony katodowej (wymuszony przep\u0142yw pr\u0105du z zewn\u0119trznego \u017ar\u00f3d\u0142a) lub poprzez zastosowanie protektor\u00f3w (anod galwanicznych). Takie dzia\u0142anie wymusza na \u017celazie rol\u0119 katody i niemal ca\u0142kowicie hamuje proces jego utleniania. Obecnie metoda ta stanowi niezb\u0119dny element zabezpieczania infrastruktury podziemnej, kad\u0142ub\u00f3w statk\u00f3w oraz zbiornik\u00f3w technicznych przed niszcz\u0105cym wp\u0142ywem \u015brodowiska.<\/p>\n\n\n\n

Przed ka\u017cd\u0105 seri\u0105 pomiarow\u0105 weryfikowano szczelno\u015b\u0107 bada-nego elementu oraz ca\u0142ego uk\u0142adu pomiarowego. Pomiary prowadzono przy ci\u015bnieniu przekraczaj\u0105cym 400 kPa; ka\u017cda pr\u00f3ba obejmowa\u0142a 4-godzinny okres stabilizacji oraz 24-godzinny okres rejestracji. Rejestrowano st\u0119\u017cenie wodoru w komorze po-miarowej oraz ci\u015bnienie i temperatur\u0119 w elemencie i w komorze.<\/p>\n\n\n\n

1.3.1. Metoda protektorowa <\/h5>\n\n\n\n

Metoda protektorowa rodzaj elektrochemicznej ochrony katodowej, kt\u00f3ra polega na wykorzystaniu naturalnej r\u00f3\u017cnicy potencja\u0142\u00f3w mi\u0119dzy metalami poprzez po\u0142\u0105czenie stali z metalem o znacznie wy\u017cszej aktywno\u015bci chemicznej, takim jak cynk, magnez czy aluminium [4]. W tak utworzonym ogniwie galwanicznym (rys. 1) metal bardziej aktywny staje si\u0119 anod\u0105 (protektorem) i to on przejmuje na siebie proces utleniania, ulegaj\u0105c stopniowemu roztwarzaniu, podczas gdy chroniona konstrukcja stalowa staje si\u0119 katod\u0105 i pozostaje nienaruszona. Jest to rozwi\u0105zanie skuteczne w \u015brodowiskach dobrze przewodz\u0105cych, jak woda morska czy wilgotna gleba, poniewa\u017c nie wymaga zewn\u0119trznego \u017ar\u00f3d\u0142a zasilania \u2013 protektor zu\u017cywa si\u0119 elektrochemicznie, a\u017c do momentu swojego ca\u0142kowitego roztworzenia, co czyni t\u0119 metod\u0119 stosunkowo prost\u0105 w monta\u017cu, cho\u0107 wymagaj\u0105c\u0105 okresowej wymiany element\u00f3w ochronnych.<\/p>\n\n\n\n

\"\"
Rys. 1. Schemat dzia\u0142ania ochrony galwanicznej (opracowanie w\u0142asne na podstawie [4])
Fig. 1. Schematic of galvanic cathodic protection (adapted from [4])<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n
1.3.2. Ochrona katodowa z zewn\u0119trznym \u017ar\u00f3d\u0142em zasilania<\/h5>\n\n\n\n

Ochrona katodowa pr\u0105dem zewn\u0119trznym (rys. 2) to zaawansowana metoda polegaj\u0105ca na wymuszeniu przep\u0142ywu pr\u0105du elektrycznego w kierunku chronionej konstrukcji za pomoc\u0105 zewn\u0119trznego zasilacza pr\u0105du sta\u0142ego. W tym uk\u0142adzie ujemny biegun zasilacza \u0142\u0105czy si\u0119 z konstrukcj\u0105 stalow\u0105, czyni\u0105c j\u0105 katod\u0105, natomiast biegun dodatni podpina si\u0119 do specjalnych, trudno roztwarzalnych anod polaryzacyjnych (cz\u0119sto wykonanych z \u017celiwa wysokokrzemowego, tytanu pokrytego platyn\u0105 lub grafitu) umieszczonych w tym samym \u015brodowisku elektrolitycznym.<\/p>\n\n\n\n

W przeciwie\u0144stwie do metody protektorowej, to rozwi\u0105zanie pozwala na precyzyjn\u0105 regulacj\u0119 nat\u0119\u017cenia pr\u0105du w zale\u017cno\u015bci od agresywno\u015bci korozyjnej otoczenia i powierzchni chronionego obiektu, co czyni j\u0105 idealn\u0105 do zabezpieczania ogromnych struktur o du\u017cym zapotrzebowaniu na pr\u0105d ochronny, takich jak d\u0142ugodystansowe ruroci\u0105gi, rozbudowane portowe konstrukcje stalowe czy dna du\u017cych zbiornik\u00f3w paliwowych. Cho\u0107 wymaga ona sta\u0142ego dost\u0119pu do energii elektrycznej i regularnego monitoringu sprawno\u015bci urz\u0105dze\u0144, oferuje znacznie d\u0142u\u017csz\u0105 \u017cywotno\u015b\u0107 i wy\u017csz\u0105 skuteczno\u015b\u0107 ni\u017c metoda z wykorzystaniem protektor\u00f3w o ni\u017cszym potencjale elektrochemicznym, szczeg\u00f3lnie w \u015brodowiskach o zr\u00f3\u017cnicowanej rezystywno\u015bci [5], gdzie naturalna r\u00f3\u017cnica potencja\u0142\u00f3w by\u0142aby niewystarczaj\u0105ca do powstrzymania korozji.<\/p>\n\n\n\n

\"\"
Rys. 2. Schemat dzia\u0142ania ochrony katodowej z zewn\u0119trznym \u017ar\u00f3d\u0142em zasilania (opracowanie w\u0142asne na podstawie [4])
Fig. 2. Schematic of impressed current cathodic protection (adapted from [4])<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n
2. Model elektryczny ruroci\u0105gu podziemnego z aktywn\u0105 ochron\u0105 katodow\u0105<\/h5>\n\n\n\n
2.1. Gazoci\u0105g jako elektryczna linia d\u0142uga<\/h5>\n\n\n\n

W uj\u0119ciu elektrotechnicznym ruroci\u0105g ze wzgl\u0119du na swoj\u0105 rozpi\u0119to\u015b\u0107 i ci\u0105g\u0142o\u015b\u0107 metaliczn\u0105 modeluje si\u0119 jako lini\u0119 d\u0142ug\u0105 o parametrach roz\u0142o\u017conych [6]. W uk\u0142adzie tym potencja\u0142 ochronny i nat\u0119\u017cenie pr\u0105du ulegaj\u0105 stopniowemu t\u0142umieniu, co wynika z pod\u0142u\u017cnej rezystancji metalu oraz poprzecznej przewodno\u015bci up\u0142ywu. Analiza linii d\u0142ugiej pozwala na dok\u0142adne obliczenie spadk\u00f3w napi\u0119\u0107 i optymalne rozmieszczenie stacji ochrony katodowej, gwarantuj\u0105c skuteczne hamowanie korozji w punktach najdalej oddalonych od zasilacza.<\/p>\n\n\n\n

W modelu tym uwzgl\u0119dnia si\u0119 r\u00f3wnie\u017c indukcyjno\u015b\u0107 szeregow\u0105 stali (istotn\u0105 w stanach nieustalonych i przy oddzia\u0142ywaniu p\u00f3l linii elektroenergetycznych wysokiego napi\u0119cia) oraz pojemno\u015b\u0107 r\u00f3wnoleg\u0142\u0105 na styku metal-grunt, gdzie izolacja pe\u0142ni rol\u0119 dielektryka [5]. Parametry te decyduj\u0105 o reaktancji uk\u0142adu, wp\u0142ywaj\u0105c na rozchodzenie si\u0119 pr\u0105du i reakcj\u0119 systemu na zewn\u0119trzne zak\u0142\u00f3cenia elektromagnetyczne.<\/p>\n\n\n\n

Elektryczny model segmentu ruroci\u0105gu przedstawia si\u0119 w formie klasycznego czw\u00f3rnika (rys. 3). Po\u0142\u0105czone szeregowo rezystancja i indukcyjno\u015b\u0107 metalu odpowiadaj\u0105 za spadki napi\u0119cia wzd\u0142u\u017c rury, natomiast r\u00f3wnoleg\u0142a pojemno\u015b\u0107 i rezystancja przej\u015bcia izolacji obrazuj\u0105 up\u0142yw pr\u0105du do otoczenia. Taki schemat pozwala na matematyczn\u0105 analiz\u0119 ruroci\u0105gu jako \u0142a\u0144cucha powtarzalnych ogniw, kluczow\u0105 dla wyznaczenia rozk\u0142adu potencja\u0142u.<\/p>\n\n\n\n

\"\"
Rys. 3. Pojedynczy segment ruroci\u0105gu (opracowanie w\u0142asne na podstawie [6])
Fig. 3. Single pipeline segment (adapted from [6])<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Opis parametr\u00f3w modelu elektrycznego odcinka ruroci\u0105gu:<\/p>\n\n\n\n

    \n
  • R\u0394x \u2013 rezystancja liniowa ruroci\u0105gu<\/li>\n\n\n\n
  • L\u0394x \u2013 indukcyjno\u015b\u0107 liniowa ruroci\u0105gu <\/li>\n\n\n\n
  • C\u0394x \u2013 pojemno\u015b\u0107 pow\u0142oki izolacyjnej <\/li>\n\n\n\n
  • G\u0394x \u2013 przewodno\u015b\u0107 pow\u0142oki izolacyjnej <\/li>\n\n\n\n
  • \u0394x \u2013 odcinek ruroci\u0105gu<\/li>\n\n\n\n
  • u \u2013 r\u00f3\u017cnica potencja\u0142\u00f3w gleba-ruroci\u0105g <\/li>\n\n\n\n
  • i \u2013 pr\u0105d ochrony katodowej<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n

    Ten schemat zast\u0119pczy (typu czw\u00f3rnik) pozwala na matematyczne modelowanie rozk\u0142adu potencja\u0142\u00f3w i pr\u0105d\u00f3w wzd\u0142u\u017c d\u0142ugich ruroci\u0105g\u00f3w przesy\u0142owych. Ponadto, w pe\u0142nym modelu elektrycznym takiego obwodu nale\u017cy uwzgl\u0119dni\u0107 z\u0142o\u017con\u0105 struktur\u0119 oporno\u015bci \u015brodowiska, w kt\u00f3rej kluczow\u0105 rol\u0119 odgrywaj\u0105 zar\u00f3wno rezystancje gruntu wzd\u0142u\u017c ruroci\u0105gu, jak i rezystancje przej\u015bcia do uk\u0142adu anodowego. Zmienna rezystywno\u015b\u0107 gruntu na trasie przebiegu konstrukcji powoduje, \u017ce pr\u0105d ochronny napotyka na niejednorodny op\u00f3r, co bezpo\u015brednio wp\u0142ywa na efektywno\u015b\u0107 polaryzacji poszczeg\u00f3lnych odcink\u00f3w rury. Jednocze\u015bnie rezystancja doziemna uk\u0142adu anodowego okre\u015bla sprawno\u015b\u0107, z jak\u0105 pr\u0105d z zasilacza jest w stanie \u201ewyp\u0142yn\u0105\u0107\u201d z uziomu anodowego do gruntu i zamkn\u0105\u0107 obw\u00f3d przez konstrukcj\u0119. Oba te parametry rezystancyjne musz\u0105 by\u0107 precyzyjnie oszacowane, aby poprawnie zaprojektowa\u0107 moc zasilaczy i zapewni\u0107 r\u00f3wnomierny rozk\u0142ad potencja\u0142u ochronnego na ca\u0142ej d\u0142ugo\u015bci ruroci\u0105gu, nawet w trudnych i zmiennych warunkach geologicznych. Ide\u0119 t\u0105 przedstawia rys. 4.<\/p>\n\n\n\n

    \"\"
    Rys. 4. Ruroci\u0105g jako linia d\u0142uga (opracowanie w\u0142asne)
    Fig. 4. Pipeline as a long line (own elaboration)<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

    2.2. Elektryczny schemat zast\u0119pczy ruroci\u0105gu chronionego katodowo<\/h3>\n\n\n\n

    Na rys. 5 przedstawiono sformalizowany schemat zast\u0119pczy ruroci\u0105gu podziemnego, kt\u00f3ry w stosunku do klasycznych modeli elektroizolacyjnych zosta\u0142 rozbudowany o rzeczywiste parametry uk\u0142adu ochrony katodowej oraz charakterystyk\u0119 elektrochemiczn\u0105 granicy faz metal-grunt. Kluczowym elementem tej struktury jest wprowadzenie si\u0142y przeciwelektromotorycznej (EB<\/sub>, ang. Back EMF) [7], wyznaczanej jako r\u00f3\u017cnica pomi\u0119dzy potencja\u0142em wy\u0142\u0105czeniowym (EOff<\/sub>) a potencja\u0142em stacjonarnym\/ depolaryzacji (Erest<\/sub>). Si\u0142a ta bezpo\u015brednio reprezentuje stan spolaryzowania elektrochemicznego ruroci\u0105gu, odzwierciedlaj\u0105c procesy akumulacji \u0142adunku na pojemno\u015bci rura-ziemia (CS<\/sub>) oraz
    kinetyk\u0119 reakcji katodowych zachodz\u0105cych w warstwie przypowierzchniowej. Zastosowanie takiego podej\u015bcia pozwala na kompleksow\u0105, wielokryterialn\u0105 analiz\u0119 pracy systemu ochrony pr\u0105dem zewn\u0119trznym (ICCP). Prezentowany model w spos\u00f3b sformalizowany integruje parametry w\u0142asne konstrukcji (wzd\u0142u\u017cn\u0105 rezystancj\u0119 RL<\/sub> i indukcyjno\u015b\u0107 LL<\/sub>) z wielko\u015bciami opisuj\u0105cymi zewn\u0119trzn\u0105 stacj\u0119 ochrony katodowej (napi\u0119cie UCP<\/sub>, rezystancja wewn\u0119trzna RCP<\/sub>) oraz rezystancjami \u015brodowiskowymi, do kt\u00f3rych nale\u017c\u0105 rezystancja uziemienia bliskiego (RG<\/sub>) i rezystancja rura-grunt-anoda (RA<\/sub>). Dzi\u0119ki temu schemat stanowi podstaw\u0119 teoretyczn\u0105 do precyzyjnego wyznaczania parametr\u00f3w diagnostycznych pow\u0142oki, w tym rezystancji przej\u015bcia (RS<\/sub>, to\u017csamej z kluczowym parametrem RCO<\/sub>), umo\u017cliwiaj\u0105c m.in. eliminacj\u0119 sk\u0142adowej omowej (spadku napi\u0119cia IR<\/sub>) z pomiar\u00f3w potencja\u0142u za\u0142\u0105czeniowego (EON<\/sub>).<\/p>\n\n\n\n

    \"\"
    Rys. 5. Elektryczny schemat zast\u0119pczy ruroci\u0105gu podziemnego (opracowanie w\u0142asne)
    Fig. 5. Electrical equivalent circuit of a buried pipeline (own elaboration)<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n
    2.3. Redukcja modelu linii d\u0142ugiej do aspektu rezystancyjnego<\/h5>\n\n\n\n

    W dalszej cz\u0119\u015bci opracowania uwaga zostanie skupiona na analizie kontekstu rezystancyjnego oraz spadk\u00f3w zadanego pr\u0105du ochrony katodowej w odniesieniu do lokalizacji i identyfikacji defekt\u00f3w izolacji ruroci\u0105gu. Rozpatrywane b\u0119d\u0105 mechanizmy przep\u0142ywu pr\u0105du w obwodzie oraz zmiany rozk\u0142adu potencja\u0142u, kt\u00f3re stanowi\u0105 podstaw\u0119 diagnostyki szczelno\u015bci pow\u0142ok ochronnych. Poprzez badanie anomalii w rezystancji przej\u015bcia oraz zmian nat\u0119\u017cenia pr\u0105du wzd\u0142u\u017c konstrukcji, mo\u017cliwe b\u0119dzie precyzyjne wskazanie miejsc uszkodze\u0144 izolacji, w kt\u00f3rych dochodzi do nadmiarowego up\u0142ywu pr\u0105du do gruntu \u2013 aspekt rezystancyjny tego procesu na schemacie zast\u0119pczym ruroci\u0105gu podziemnego zilustrowano na rys. 6.<\/p>\n\n\n\n

    \"\"
    Rys. 6. Komponent rezystancyjny ruroci\u0105gu podziemnego (opracowanie w\u0142asne)
    Fig. 6. Resistive component of a buried pipeline (own elaboration)<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

    Przyj\u0119cie podej\u015bcia rezystancyjnego oraz analiza ruroci\u0105gu jako uk\u0142adu o parametrach roz\u0142o\u017conych prowadzi do sformu\u0142owania powy\u017cszego schematu zast\u0119pczego, gdzie:<\/p>\n\n\n\n

      \n
    • RL<\/sub> \u2013 odpowiadaj\u0105 rezystancji pod\u0142u\u017cnej samej rury stalowej<\/li>\n\n\n\n
    • RS<\/sub> \u2013 reprezentuj\u0105 rezystancj\u0119 przej\u015bcia sprawnej izolacji <\/li>\n\n\n\n
    • RD<\/sub> \u2013 (zaznaczona kolorem czerwonym) obrazuje gwa\u0142towny spadek rezystancji w miejscu wyst\u0105pienia defektu pow\u0142oki<\/li>\n\n\n\n
    • RG<\/sub> oraz RA<\/sub> \u2013 modeluj\u0105 rezystancj\u0119 gruntu oraz rezystancj\u0119 rura-grunt-anoda<\/li>\n\n\n\n
    • UCP<\/sub> wraz z RCP<\/sub> \u2013 stanowi\u0105 uk\u0142ad zasilania ochrony katodowej<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n

      Taki model pozwala na precyzyjne \u015bledzenie rozp\u0142ywu pr\u0105d\u00f3w ochronnych i identyfikacj\u0119 miejsc, w kt\u00f3rych pojawienie si\u0119 defektu (RD<\/sub>) powoduje lokalne zaburzenia potencja\u0142u, co jest kluczowe dla diagnostyki stanu technicznego izolacji bez konieczno\u015bci odkopywania ruroci\u0105gu.<\/p>\n\n\n\n

      2.4. Rezystancja przej\u015bcia odcinka ruroci\u0105gu<\/h5>\n\n\n\n

      Prezentowany model ruroci\u0105gu to sie\u0107 rezystancyjna (model drabinkowy), w kt\u00f3rej kluczowym parametrem diagnostycznym jest ca\u0142kowita rezystancja przej\u015bcia ruroci\u0105g-ziemia, oznaczona jako RCO<\/sub> [5]. Warto\u015b\u0107 t\u0119 wylicza si\u0119 jako odwrotno\u015b\u0107 sumy konduktancji wszystkich r\u00f3wnoleg\u0142ych \u015bcie\u017cek up\u0142ywu pr\u0105du. Taki spos\u00f3b oblicze\u0144 wynika bezpo\u015brednio z praw elektrotechniki dotycz\u0105cych po\u0142\u0105cze\u0144 r\u00f3wnoleg\u0142ych: pr\u0105d ochrony katodowej mo\u017ce wydostawa\u0107 si\u0119 z rury do otoczenia albo przez naturaln\u0105 porowato\u015b\u0107 \u201ezdrowej\u201d izolacji (RS<\/sub>), albo przez punktowe uszkodzenia mechaniczne, czyli defekty (RD<\/sub>). W analizie tej celowo pomija si\u0119 inne sk\u0142adowe widoczne na schemacie, takie jak rezystancja metalu rury (RL<\/sub>) czy rezystancja pod\u0142u\u017cna gruntu (RG<\/sub>). Rezystancja stali jest o wiele rz\u0119d\u00f3w wielko\u015bci mniejsza od rezystancji izolacji, przez co rura w danym przekroju traktowana jest jako punkt o sta\u0142ym potencjale, natomiast rezystancja gruntu jest parametrem zewn\u0119trznym, zale\u017cnym od warunk\u00f3w atmosferycznych, a nie od stanu technicznego samej pow\u0142oki. W analizie skupionej na diagnostyce izolacji ruroci\u0105gu, rezystancja przej\u015bcia do uk\u0142adu anodowego (RA<\/sub>) jest pomijana, poniewa\u017c z punktu widzenia lokalizacji defekt\u00f3w stanowi ona sta\u0142y parametr zewn\u0119trzny ca\u0142ego uk\u0142adu. Dzi\u0119ki takiemu podej\u015bciu parametr RCO<\/sub> staje si\u0119 precyzyjnym wska\u017anikiem jako\u015bci izolacji, w kt\u00f3rym nawet pojedynczy defekt o niskiej rezystancji drastycznie obni\u017ca warto\u015b\u0107 ca\u0142kowit\u0105, alarmuj\u0105c o konieczno\u015bci naprawy. W konsekwencji, relacj\u0119 t\u0119 opisuje zaproponowane na potrzeby niniejszego badania r\u00f3wnanie (1):<\/p>\n\n\n\n

      R<\/mi>C<\/mi>O<\/mi><\/mrow><\/msub>=<\/mo>(<\/mo>\u2211<\/mo>i<\/mi>=<\/mo>1<\/mn><\/mrow>n<\/mi><\/munderover><\/mrow>1<\/mn>\/<\/mi>R<\/mi>S<\/mi>i<\/mi><\/mrow><\/msub><\/mrow>+<\/mo>\u2211<\/mo>j<\/mi>=<\/mo>1<\/mn><\/mrow>m<\/mi><\/munderover><\/mrow>1<\/mn>\/<\/mi>R<\/mi>D<\/mi>j<\/mi><\/mrow><\/msub>)<\/mo><\/mrow>\u2212<\/mo>1<\/mn><\/mrow><\/msup><\/mspace>(<\/mo>1<\/mn>)<\/mo><\/mrow>R_{CO}= \\left( \u2211_{i=1}^n {1\/R_{Si}} + \u2211_{j=1}^m 1\/R_{Dj} \\right) ^{-1} \\quad (1)<\/annotation><\/semantics><\/math><\/div>\n\n\n\n

      gdzie:
      RCO<\/sub> \u2013 rezystancja przej\u015bcia odcinka ruroci\u0105gu, \u03a9
      RSi<\/sub> \u2013 cz\u0105stkowa rezystancja izolacji ruroci\u0105gu, \u03a9
      RDj<\/sub> \u2013 rezystancja pojedynczego defektu ruroci\u0105gu, \u03a9<\/p>\n\n\n\n

      Cz\u0142on pierwszy reprezentuje rezystancj\u0119 izolacji na n odcinakach, natomiast cz\u0142on drugi zidentyfikowanych defekt\u00f3w izolacji, kt\u00f3re zazwyczaj charakteryzuj\u0105 si\u0119 znacznie mniejsz\u0105 rezystancj\u0105, a tym samym dominuj\u0105 w ko\u0144cowej warto\u015bci RCO<\/sub>.<\/p>\n\n\n\n

      2.5. Jednostkowa rezystancja przej\u015bcia odcinka ruroci\u0105gu<\/h5>\n\n\n\n

      Jednostkowa rezystancja przej\u015bcia (rCO<\/sub>) [5] jest rezystancja przej\u015bcia dla powierzchni S = 1 m2<\/sup> co opisuje zale\u017cno\u015b\u0107 (2):<\/p>\n\n\n\n

      r<\/mi>C<\/mi>O<\/mi><\/mrow><\/msub>=<\/mo>R<\/mi>C<\/mi>O<\/mi><\/mrow><\/msub>\u22c5<\/mo>S<\/mi><\/mspace>(<\/mo>2<\/mn>)<\/mo><\/mrow>r_{CO} = R_{CO} \\cdot S \\quad (2)<\/annotation><\/semantics><\/math><\/div>\n\n\n\n

      gdzie:
      (rCO<\/sub>) \u2013 jednostkowa rezystancja przej\u015bcia odcinka ruroci\u0105gu, \u03a9
      RCO<\/sub> \u2013 rezystancja przej\u015bcia odcinka ruroci\u0105gu, \u03a9
      S \u2013 pole powierzchni zewn\u0119trznej ruroci\u0105gu, m2<\/sup><\/p>\n\n\n\n

      Wprowadzenie tego parametru jest niezb\u0119dne dla cel\u00f3w por\u00f3wnawczych, gdy\u017c pozwala na obiektywn\u0105 ocen\u0119 stanu pow\u0142oki izolacyjnej niezale\u017cnie od \u015brednicy rury czy d\u0142ugo\u015bci rozpatrywanego odcinka. Podczas gdy rezystancja ca\u0142kowita RCO<\/sub> maleje wraz ze wzrostem d\u0142ugo\u015bci gazoci\u0105gu (zgodnie z zasad\u0105 \u0142\u0105czenia r\u00f3wnoleg\u0142ego), warto\u015b\u0107 jednostkowa rCO<\/sub>
      powinna pozostawa\u0107 relatywnie sta\u0142a dla danego typu izolacji u\u0142o\u017conej w jednorodnych warunkach gruntowych. W praktyce in\u017cynierskiej parametr ten stanowi fundament klasyfikacji jako\u015bciowej izolacji. Wysokie warto\u015bci rCO<\/sub>, rz\u0119du 108<\/sup> \u00f7 109<\/sup> \u03a9\u22c5m2<\/sup>, \u015bwiadcz\u0105 o doskona\u0142ym stanie pow\u0142ok syntetycznych (np. polietylenowych), natomiast spadki poni\u017cej warto\u015bci krytycznych okre\u015blonych w normach [8] sygnalizuj\u0105 post\u0119puj\u0105c\u0105 degradacj\u0119 materia\u0142ow\u0105 lub obecno\u015b\u0107 rozproszonych wad mikroskopijnych. Dzi\u0119ki przeliczeniu rezystancji na jednostk\u0119 powierzchni, mo\u017cliwe jest zestawienie wynik\u00f3w z r\u00f3\u017cnych sekcji ruroci\u0105gu i precyzyjne wytypowanie tych fragment\u00f3w, kt\u00f3re wymagaj\u0105 intensyfikacji ochrony katodowej lub bezpo\u015bredniej naprawy izolacji.<\/p>\n\n\n\n

      2.6. Rozp\u0142yw pr\u0105d\u00f3w ochrony katodowej<\/h5>\n\n\n\n

      Analiza jednostkowej rezystancji przej\u015bcia (rCO<\/sub>) jest kluczowa dla zrozumienia zjawiska rozp\u0142ywu pr\u0105d\u00f3w ochrony katodowej wzd\u0142u\u017c ruroci\u0105gu, kt\u00f3rego og\u00f3lny mechanizm zilustrowano na rys. 7. Zgodnie z modelem drabinkowym, pr\u0105d wprowadzany do konstrukcji z uziomu anodowego nie rozk\u0142ada si\u0119 r\u00f3wnomiernie, lecz ulega t\u0142umieniu wraz ze wzrostem odleg\u0142o\u015bci od punktu drena\u017cu. Skala tego t\u0142umienia zale\u017cy bezpo\u015brednio od relacji mi\u0119dzy rezystancj\u0105 metalu rury a jednostkow\u0105 rezystancj\u0105 przej\u015bcia izolacji.<\/p>\n\n\n\n

      \"\"
      Rys. 7. Rozp\u0142yw pr\u0105d\u00f3w ochrony katodowej (opracowanie w\u0142asne)
      Fig. 7. Cathodic protection current distribution (own elaboration)<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

      W przypadku wysokiej warto\u015bci rCO<\/sub>, izolacja stanowi skuteczn\u0105 barier\u0119 dla pr\u0105du, co wymusza jego przep\u0142yw na znaczne odleg\u0142o\u015bci wzd\u0142u\u017c osi ruroci\u0105gu. Dzi\u0119ki temu pojedyncza stacja ochrony katodowej jest w stanie spolaryzowa\u0107 bardzo d\u0142ugi odcinek konstrukcji. Je\u015bli jednak jednostkowa rezystancja przej\u015bcia ulega obni\u017ceniu \u2013 czy to na skutek starzenia si\u0119 pow\u0142oki, czy obecno\u015bci defekt\u00f3w, powoduje to:<\/p>\n\n\n\n

        \n
      • Skr\u00f3cenie zasi\u0119gu ochrony. Wi\u0119kszo\u015b\u0107 pr\u0105du wyp\u0142ywa w pobli\u017cu \u017ar\u00f3d\u0142a, pozostawiaj\u0105c dalsze odcinki ruroci\u0105gu niedostatecznie spolaryzowane (niedochronione). <\/li>\n\n\n\n
      • Niejednorodno\u015b\u0107 potencja\u0142u. W miejscach o niskim rCO<\/sub> dochodzi do gwa\u0142townego wzrostu g\u0119sto\u015bci pr\u0105du, co mo\u017ce prowadzi\u0107 do zjawiska nadpolaryzacji i uszkodze\u0144 pow\u0142oki, takich jak jej odspojenie na skutek p\u0119cherzenia katodowego [9].<\/li>\n\n\n\n
      • Ekranowanie elektryczne. Lokalne anomalie w rozp\u0142ywie pr\u0105du mog\u0105 maskowa\u0107 mniejsze uszkodzenia izolacji znajduj\u0105ce si\u0119 w s\u0105siedztwie du\u017cych defekt\u00f3w.<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n

        Zale\u017cno\u015b\u0107 t\u0119 opisuje sta\u0142a propagacji ruroci\u0105gu, kt\u00f3ra wskazuje, \u017ce im wy\u017csza jednostkowa rezystancja przej\u015bcia (rCO<\/sub>), tym bardziej ekonomiczny i stabilny staje si\u0119 system ochrony katodowej, zapewniaj\u0105c bezpieczny rozk\u0142ad potencja\u0142\u00f3w na ca\u0142ej d\u0142ugo\u015bci obiektu.<\/p>\n\n\n\n

        Kluczowym elementem wyznaczania rezystancji przej\u015bcia analizowanej pow\u0142oki jest gradient pr\u0105du powrotnego do stacji ochrony katodowej (SOK\/CPS). Analiza spadku nat\u0119\u017cenia pr\u0105du pozwala na precyzyjne okre\u015blenie rezystancji badanego odcinka ruroci\u0105gu, co jest niezb\u0119dne do rzetelnej oceny stanu technicznego izolacji. Warto\u015bci pr\u0105du powracaj\u0105cego do SOK przedstawiono na rys. 8.<\/p>\n\n\n\n

        \"\"
        Rys. 8. Przyrost pr\u0105d\u00f3w ochrony katodowej powracaj\u0105cych do stacji SOK (opracowanie w\u0142asne)
        Fig. 8. Increase in cathodic protection currents returning to the CP Station (own elaboration)<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n
        2.7. Pomiary pr\u0105du metod\u0105 Current Span w badanym odcinku ruroci\u0105gu<\/h5>\n\n\n\n

        W technice ochrony katodowej pomiar nat\u0119\u017cenia pr\u0105du p\u0142yn\u0105cego wzd\u0142u\u017c ruroci\u0105gu jest kluczowy dla lokalizacji uszkodze\u0144 izolacji oraz oceny efektywno\u015bci systemu. Jedn\u0105 z najdok\u0142adniejszych metod jest wykorzystanie samego odcinka gazoci\u0105gu jako bocznika (rezystora pomiarowego), co okre\u015bla si\u0119 mianem odcinka pomiarowego spadku napi\u0119cia, tzw. PIs (ang. Current Span \u2013 CS).<\/p>\n\n\n\n

        Metoda ta opiera si\u0119 na prawie Ohma. Stalowy ruroci\u0105g posiada okre\u015blon\u0105, cho\u0107 bardzo nisk\u0105, rezystancj\u0119 wzd\u0142u\u017cn\u0105 (RL<\/sub>). Je\u015bli przez ruroci\u0105g p\u0142ynie pr\u0105d ochrony katodowej (I), to na mierzonym odcinku o d\u0142ugo\u015bci (L) powstaje niewielki spadek napi\u0119cia (\u0394U) [10]. Stosujemy wz\u00f3r (3):<\/p>\n\n\n\n

        I<\/mi>=<\/mo>\u0394<\/mi><\/mrow>U<\/mi>\/<\/mi>R<\/mi>L<\/mi><\/msub><\/mspace>(<\/mo>3<\/mn>)<\/mo><\/mrow>I= \u0394U\/R_L \\quad (3) <\/annotation><\/semantics><\/math><\/div>\n\n\n\n
        2.7.1. Uk\u0142ad pomiarowy<\/h5>\n\n\n\n

        Aby wykona\u0107 pomiar, niezb\u0119dne s\u0105 cztery wyprowadzenia kablowe zainstalowane na gazoci\u0105gu w dw\u00f3ch punktach oddalonych od siebie o okre\u015blon\u0105 odleg\u0142o\u015b\u0107. Konfiguracj\u0119 tego uk\u0142adu czteropunktowego, s\u0142u\u017c\u0105cego do wyznaczania sta\u0142ej kalibracji, przedstawiono na rys. 9. Para wewn\u0119trzna s\u0142u\u017cy do pomiaru spadku napi\u0119cia (\u0394U). Para zewn\u0119trzna s\u0142u\u017cy do kalibracji odcinka poprzez zadanie pr\u0105du kalibracji.<\/p>\n\n\n\n

        \"\"
        Rys. 9. Wyznaczenie sta\u0142ej kalibracji (opracowanie w\u0142asne na podstawie [10])
        Fig. 9. Determination of the calibration constant (adapted from [10])<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n
        2.7.2. Procedura pomiarowa<\/h5>\n\n\n\n

        Pomiar nat\u0119\u017cenia pr\u0105du ochrony katodowej odbywa si\u0119 w dw\u00f3ch etapach:<\/p>\n\n\n\n

          \n
        • Kalibracja (wyznaczenie rezystancji odcinka). Poniewa\u017c rezystancja stali zale\u017cy od gatunku rury, grubo\u015bci \u015bcianki i temperatury, nie wylicza si\u0119 jej tylko teoretycznie. Przez kable zewn\u0119trzne wymusza si\u0119 przep\u0142yw znanego pr\u0105du z zewn\u0119trznego \u017ar\u00f3d\u0142a i mierzy zmian\u0119 spadku napi\u0119cia na kablach wewn\u0119trznych. Dzi\u0119ki temu wyznacza si\u0119 wsp\u00f3\u0142czynnik kalibracji (sta\u0142a kalibracji K) (np. ile Amper\u00f3w odpowiada 1 \u03bcV spadku).<\/li>\n\n\n\n
        • Pomiar pr\u0105du naturalnego. Po skalibrowaniu odcinka, mierzy si\u0119 rzeczywisty spadek napi\u0119cia wywo\u0142any wy\u0142\u0105cznie przez system ochrony katodowej. Korzystaj\u0105c z wyznaczonego wcze\u015bniej wsp\u00f3\u0142czynnika, przelicza si\u0119 \u03bcV na rzeczywiste nat\u0119\u017cenie pr\u0105du p\u0142yn\u0105cego w rurze.<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n
          2.7.3. Sta\u0142a kalibracyjna (K)<\/h5>\n\n\n\n

          W metodzie spadku napi\u0119cia na odcinku ruroci\u0105gu (ang. Current Span), kluczowym parametrem jest sta\u0142a kalibracji (K). Okre\u015bla ona relacj\u0119 mi\u0119dzy mierzonym spadkiem napi\u0119cia a rzeczywistym nat\u0119\u017ceniem pr\u0105du p\u0142yn\u0105cego w rurze. Warto zauwa\u017cy\u0107, \u017ce sta\u0142a ta jest w istocie przewodno\u015bci\u0105 elektryczn\u0105 danego odcinka gazoci\u0105gu. Natomiast wz\u00f3r na jej wyznaczenie to:<\/p>\n\n\n\n

          I<\/mi>=<\/mo>K<\/mi>\u2219<\/mo>\u0394<\/mi><\/mrow>U<\/mi><\/mspace>(<\/mo>4<\/mn>)<\/mo><\/mrow>I = K \u2219 \u0394U \\quad (4)<\/annotation><\/semantics><\/math><\/div>\n\n\n\n

          gdzie:
          I \u2013 nat\u0119\u017cenie pr\u0105du, A
          K \u2013 sta\u0142a kalibracji, S
          \u2206U \u2013 zmierzony spadek napi\u0119cia, V<\/p>\n\n\n\n

          Wyznaczenie sta\u0142ej w Siemensach pozwala na proste i szybkie przeliczanie wynik\u00f3w pomiarowych: wystarczy pomno\u017cy\u0107 odczyt z woltomierza przez sta\u0142\u0105 kalibracji, aby uzyska\u0107 dok\u0142adn\u0105 warto\u015b\u0107 pr\u0105du ochrony katodowej. Metodyk\u0119 wyznaczania sta\u0142ej kalibracji K przedstawion\u0105 na rys. 9 i opisuje wz\u00f3r (5). Czerwony gradient na schemacie ilustruje relacj\u0119 mi\u0119dzy pr\u0105dem ochrony a pr\u0105dem kalibracyjnym, pozwalaj\u0105c na wizualne por\u00f3wnanie ich wielko\u015bci.<\/p>\n\n\n\n

          K<\/mi>=<\/mo>I<\/mi>S<\/mi>K<\/mi>A<\/mi>L<\/mi><\/mrow><\/msub>\/<\/mi>U<\/mi>S<\/mi>K<\/mi>A<\/mi>L<\/mi><\/mrow><\/msub><\/mspace>(<\/mo>5<\/mn>)<\/mo><\/mrow>K=I_{SKAL}\/U_{SKAL} \\quad (5) <\/annotation><\/semantics><\/math><\/div>\n\n\n\n

          gdzie:
          K \u2013 sta\u0142a kalibracji, przewodno\u015b\u0107 mierzonego odcinka gazoci\u0105gu, S
          ISKAL<\/sub> \u2013 zadawany pr\u0105d skalowania o znanej warto\u015bci (np. 1 A ), A
          USKAL<\/sub> \u2013 zmierzony spadek napi\u0119cia dla odcinka ruroci\u0105gu, V<\/p>\n\n\n\n

          2.7.4. Pomiar nat\u0119\u017cenia pr\u0105du ochrony katodowej<\/h5>\n\n\n\n

          Pomiar nat\u0119\u017cenia pr\u0105du ochrony katodowej (IPIs<\/sub>) metod\u0105 spadku napi\u0119cia na odcinku ruroci\u0105gu (PIs<\/sub>) opiera si\u0119 na wykorzystaniu sta\u0142ej kalibracji. Jest to parametr indywidualny dla ka\u017cdego punktu pomiarowego, kt\u00f3ry uwzgl\u0119dnia geometri\u0119 rury oraz w\u0142a\u015bciwo\u015bci fizyczne stali. Spos\u00f3b wyznaczania pr\u0105du ochrony dla danego odcinka gazoci\u0105gu, wraz z odpowiednim wzorem matematycznym (6), przedstawiono na rys. 10.<\/p>\n\n\n\n

          I<\/mi>P<\/mi>I<\/mi>s<\/mi><\/mrow><\/msub>=<\/mo>\ud835\udc48<\/mi>P<\/mi>I<\/mi>s<\/mi><\/mrow><\/msub>\u22c5<\/mo>K<\/mi><\/mspace>(<\/mo>6<\/mn>)<\/mo><\/mrow>I_{PIs} = \ud835\udc48_{PIs} \\sdot K \\quad (6)<\/annotation><\/semantics><\/math><\/div>\n\n\n\n

          gdzie:
          IPIs<\/sub> \u2013 pr\u0105d mierzony w punkcie pomiarowym PIs, A
          UPIs<\/sub> \u2013 napi\u0119cie mierzone w punkcie pomiarowym PIs, V
          K \u2013 sta\u0142a kalibracji, S<\/p>\n\n\n\n

          \"\"
          Rys. 10. Pomiar spadku napi\u0119cia (opracowania w\u0142asne na podstawie [10])
          Fig. 10. Voltage drop measurement (adapted from [10])<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

          Rys. 10. Pomiar spadku napi\u0119cia (opracowania w\u0142asne na podstawie [10])
          Fig. 10. Voltage drop measurement (adapted from [10])<\/p>\n\n\n\n

          2.8. Obliczenie rezystancji przej\u015bcia<\/h5>\n\n\n\n
          2.8.1. Pomiar pr\u0105du ochrony katodowej pobieranego przez odcinek ruroci\u0105gu pomi\u0119dzy punktami PIs<\/h5>\n\n\n\n

          W celu okre\u015blenia ubytku pr\u0105du ochrony katodowej na wybranym odcinku ruroci\u0105gu, ograniczonym punktami pomiarowymi PIs (ang. CS), stosuje si\u0119 dwukierunkow\u0105 metod\u0119 pomiarow\u0105. Polega ona na jednoczesnej analizie nat\u0119\u017cenia pr\u0105du p\u0142yn\u0105cego od stacji ochrony katodowej (kierunek malej\u0105cy) oraz pr\u0105du powracaj\u0105cego (kierunek rosn\u0105cy). Wyznaczona r\u00f3\u017cnica reprezentuje ca\u0142kowity pr\u0105d pobierany przez analizowany odcinek i stanowi bezpo\u015bredni wska\u017anik kondycji pow\u0142oki izolacyjnej oraz jej ewentualnych defekt\u00f3w. Obliczenia wykonuje si\u0119 wed\u0142ug zale\u017cno\u015bci (7):<\/p>\n\n\n\n

          \u0394<\/mi><\/mrow>I<\/mi>=<\/mo>I<\/mi>P<\/mi>I<\/mi>s<\/mi>i<\/mi><\/msub><\/mrow>m<\/mi>a<\/mi>l<\/mi><\/mrow><\/msubsup>\u2212<\/mo>I<\/mi>P<\/mi>I<\/mi>s<\/mi>i<\/mi>\u2212<\/mo>1<\/mn><\/mrow><\/msub><\/mrow>r<\/mi>o<\/mi>s<\/mi><\/mrow><\/msubsup><\/mrow>\u0394I = I_{PIs_i}^{mal}- I_{PIs_{i-1}}^{ros}<\/annotation><\/semantics><\/math><\/div>\n\n\n\n

          gdzie:
          \u0394I \u2013 zmiana (r\u00f3\u017cnica) nat\u0119\u017cenia pr\u0105du, A
          IPIsi<\/sub>mal<\/sup> – nat\u0119\u017cenie pr\u0105du zmierzone w punkcie PIs w kierunku malej\u0105cym, A
          IPIsi<\/sub>ros<\/sup> \u2013 nat\u0119\u017cenie pr\u0105du zmierzone w punkcie PIs w kierunku rosn\u0105cym, A
          i \u2013 nr punktu pomiarowego<\/p>\n\n\n\n

          W celu uzyskania rzeczywistych warto\u015bci pr\u0105du ochrony katodowej, kluczowe jest wyeliminowanie sk\u0142adowych t\u0142a pomiarowego. Aby skompensowa\u0107 zjawisko Seebecka [11] (powstawanie si\u0142 termoelektrycznych na z\u0142\u0105czach r\u00f3\u017cnych metali przy r\u00f3\u017cnicy temperatur gruntu i otoczenia), a tak\u017ce wp\u0142yw zewn\u0119trznych pr\u0105d\u00f3w b\u0142\u0105dz\u0105cych [12], indukcji od r\u00f3wnoleg\u0142ych linii elektroenergetycznych AC oraz naturalnych pr\u0105d\u00f3w ogniw korozyjnych [2], nale\u017cy wyznaczy\u0107 czyst\u0105 sk\u0142adow\u0105 pr\u0105du ochrony. W tym celu od pr\u0105du mierzonego w stanie w\u0142\u0105czonym odejmuje si\u0119 pr\u0105d spoczynkowy, rejestrowany przy wy\u0142\u0105czonej stacji ochrony katodowej, zgodnie z zale\u017cno\u015bci\u0105 (8):<\/p>\n\n\n\n

          I<\/mi>P<\/mi>I<\/mi>s<\/mi><\/mrow><\/msub>=<\/mo>I<\/mi>O<\/mi>N<\/mi><\/mrow><\/msub>\u2212<\/mo>I<\/mi>O<\/mi>F<\/mi>F<\/mi><\/mrow><\/msub><\/mspace>(<\/mo>8<\/mn>)<\/mo><\/mrow>I_{PIs}=I_{ON} – I_{OFF} \\quad (8)<\/annotation><\/semantics><\/math><\/div>\n\n\n\n

          gdzie:
          IPIs<\/sub> \u2013 nat\u0119\u017cenie pr\u0105du zmierzone w punkcie PIs, A
          ION<\/sub> \u2013 nat\u0119\u017cenie pr\u0105du zmierzone przy w\u0142\u0105czonym pr\u0105dzie ochrony katodowej, A
          IOFF<\/sub> \u2013 nat\u0119\u017cenie pr\u0105du zmierzone po wy\u0142\u0105czeniu pr\u0105du ochrony katodowej, A<\/p>\n\n\n\n

          2.8.2. Wyznaczenie r\u00f3\u017cnicy potencja\u0142\u00f3w \u2206E<\/h5>\n\n\n\n

          W celu pe\u0142nej oceny parametr\u00f3w ochrony konieczne jest r\u00f3wnie\u017c okre\u015blenie skoku potencja\u0142u . Definiuje si\u0119 go jako warto\u015b\u0107 bezwzgl\u0119dn\u0105 r\u00f3\u017cnicy potencja\u0142\u00f3w za\u0142\u0105czeniowego i wy\u0142\u0105czeniowego, co opisuje zale\u017cno\u015b\u0107 (9):<\/p>\n\n\n\n

          \u2206<\/mtext>E<\/mi>=<\/mo>|<\/mi>E<\/mi>O<\/mi>N<\/mi>(<\/mo>s<\/mi>\u02ca<\/mo><\/mover>r<\/mi>)<\/mo><\/mrow><\/msub>\u2212<\/mo>E<\/mi>O<\/mi>F<\/mi>F<\/mi>(<\/mo>s<\/mi>\u02ca<\/mo><\/mover>r<\/mi>)<\/mo><\/mrow><\/msub>|<\/mi><\/mrow>\u2206E=|E_{ON(\u015br)} -E_{OFF(\u015br)} |<\/annotation><\/semantics><\/math><\/div>\n\n\n\n

          gdzie:
          \u0394E \u2013 r\u00f3\u017cnica potencja\u0142\u00f3w za\u0142\u0105czeniowy\/wy\u0142\u0105czeniowy, V
          EON(\u015br)<\/sub> \u2013 \u015bredni potencja\u0142 za\u0142\u0105czeniowy dla mierzonego odcinka, V
          EOFF(\u015br)<\/sub> \u2013 \u015bredni potencja\u0142 wy\u0142\u0105czeniowy dla mierzonego odcinka, V<\/p>\n\n\n\n

          2.8.3. Obliczenie rezystancji przej\u015bcia RCO<\/h5>\n\n\n\n

          Aby wyznaczy\u0107 warto\u015b\u0107 rezystancji przej\u015bcia RCO<\/sub> skorzystano ze zale\u017cno\u015bci prawa Ohma wg wzoru (10):<\/p>\n\n\n\n

          R<\/mi>C<\/mi>O<\/mi><\/mrow><\/msub>=<\/mo>\u0394<\/mi><\/mrow>E<\/mi>\/<\/mi>\u0394<\/mi><\/mrow>I<\/mi><\/mspace>(<\/mo>10<\/mn>)<\/mo><\/mrow>R_{CO}=\u0394E\/\u0394I \\quad (10)<\/annotation><\/semantics><\/math><\/div>\n\n\n\n

          gdzie:
          RCO<\/sub> \u2013 rezystancja przej\u015bcia, \u03a9
          \u0394E \u2013 r\u00f3\u017cnica potencja\u0142\u00f3w za\u0142\u0105czeniowy\/wy\u0142\u0105czeniowy, V
          \u0394I \u2013 zmiana (r\u00f3\u017cnica) nat\u0119\u017cenia pr\u0105du, A<\/p>\n\n\n\n

          2.8.4. Wynik ko\u0144cowy \u2013 obliczenie jednostkowej rezystancji przej\u015bcia rco<\/h5>\n\n\n\n

          Kolejnym etapem jest wyznaczenie rezystancji przej\u015bcia w przeliczeniu na 1 m2<\/sup>. W tym celu nale\u017cy wyznaczy\u0107 pole powierzchni zewn\u0119trznej ruroci\u0105gu:<\/p>\n\n\n\n

          S<\/mi>=<\/mo>\u03c0<\/mi>\u2219<\/mo>d<\/mi>\u2219<\/mo>l<\/mi><\/mspace>(<\/mo>11<\/mn>)<\/mo><\/mrow>S=\u03c0\u2219d\u2219l \\quad (11)<\/annotation><\/semantics><\/math><\/div>\n\n\n\n

          gdzie:
          S \u2013 pole powierzchni zewn\u0119trznej ruroci\u0105gu, m2<\/sup>
          d \u2013 \u015brednica zewn\u0119trzna ruroci\u0105gu, m
          l \u2013 d\u0142ugo\u015b\u0107 odcinka ruroci\u0105gu, m<\/p>\n\n\n\n

          Rezystancja przej\u015bcia rCO<\/sub> dla 1 m2<\/sup> jest to iloczyn rezystancji przej\u015bcia RCO<\/sub> i pola powierzchni zewn\u0119trznej ruroci\u0105gu, dla przypomnienia, obliczenia bazuj\u0105 na wzorze (2). Tak obliczona rezystancja jednostkowa rCO<\/sub> wyra\u017cona jest w Ohmach (\u03a9).<\/p>\n\n\n\n

          3. Metodyka wykonania pomiar\u00f3w<\/h3>\n\n\n\n

          3.1. Punkt pomiaru nat\u0119\u017cenia pr\u0105du (PIs)<\/h5>\n\n\n\n

          Na rys. 11 przedstawiono rzeczywisty punkt pomiarowy typu PIs zainstalowany na gazoci\u0105gu wysokiego ci\u015bnienia DN1000. Punkt umo\u017cliwia pomiar metod\u0105 czteropunktow\u0105 (uk\u0142ad Kelvina) [13], co eliminuje wp\u0142yw rezystancji przewod\u00f3w pomiarowych. GD-1 oraz GD70<\/sub>-4 (czerwone) to zaciski pr\u0105dowe (zewn\u0119trzne). S\u0142u\u017c\u0105 do pod\u0142\u0105czenia zewn\u0119trznego \u017ar\u00f3d\u0142a pr\u0105du podczas kalibracji odcinka pomiarowego (wyznaczania sta\u0142ej K). GP-2 oraz GP70<\/sub>-3 (czarne) to zaciski napi\u0119ciowe (wewn\u0119trzne). S\u0142u\u017c\u0105 do pomiaru spadku napi\u0119cia \u2206U wywo\u0142anego przep\u0142ywem pr\u0105du ochrony lub pr\u0105du kalibracyjnego. Indeks \u201e70\u201d oznacza odleg\u0142o\u015b\u0107 70 metr\u00f3w mi\u0119dzy punktami pomiarowymi. Eo-5 to punkt pod\u0142\u0105czenia elektrody odniesienia (Cu\/CuSO4), s\u0142u\u017c\u0105cy do pomiaru potencja\u0142u ruroci\u0105gu wzgl\u0119dem ziemi.<\/p>\n\n\n\n

          \"\"
          Rys. 11. Pomiar spadku napi\u0119cia (materia\u0142y GAZ-SYSTEM)
          Fig. 11. Voltage drop measurement (GAZ-SYSTEM materials)<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n
          3.2. Organizacja punkt\u00f3w PIs <\/h5>\n\n\n\n

          Schemat (rys. 12) ilustruje system monitoringu ochrony katodowej ruroci\u0105gu, oparty na 12 punktach pomiarowych typu PIs (CS). Zastosowanie odpowiednio g\u0119stej sieci punkt\u00f3w pozwala na stworzenie pe\u0142nego profilu pr\u0105dowego ruroci\u0105gu, co umo\u017cliwia precyzyjne monitorowanie efektywno\u015bci ochrony oraz szybkie reagowanie na pojawiaj\u0105ce si\u0119 ogniska korozji.<\/p>\n\n\n\n

          \"\"
          Rys. 12. Organizacja punkt\u00f3w PIs (opracowanie w\u0142asne)
          Fig. 12. Arrangement of CS measurement points (own elaboration)<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n
          3.3. Aparatura pomiarowa dla punkt\u00f3w PIs (CS) <\/h5>\n\n\n\n

          Do precyzyjnego wyznaczania nat\u0119\u017cenia pr\u0105du ochrony katodowej oraz kalibracji polowej stosuje si\u0119 wielokana\u0142owe rejestratory wsp\u00f3\u0142pracuj\u0105ce z przystawkami wymuszaj\u0105cymi stabilny pr\u0105d testowy. Kluczowe dla dok\u0142adno\u015bci pomiaru tak niskich spadk\u00f3w napi\u0119cia jest zastosowanie aparatury o bardzo wysokiej impedancji wej\u015bciowej, co minimalizuje obci\u0105\u017cenie mierzonego obwodu, oraz przetwornik\u00f3w analogowo-cyfrowych (A\/C) o wysokiej rozdzielczo\u015bci. Zapewnia to stabiln\u0105 rejestracj\u0119 danych w \u015brodowisku o silnych zak\u0142\u00f3ceniach, w tym w obecno\u015bci zewn\u0119trznych pr\u0105d\u00f3w b\u0142\u0105dz\u0105cych. Na podstawie wygenerowanego impulsu pr\u0105dowego i zmierzonej zmiany potencja\u0142u uk\u0142adu, wyznaczana jest rzeczywista przewodno\u015b\u0107 mierzonego odcinka gazoci\u0105gu, stanowi\u0105ca jego sta\u0142\u0105 kalibracji.<\/p>\n\n\n\n

          Proces ten wspiera dedykowane oprogramowanie in\u017cynierskie, s\u0142u\u017c\u0105ce do komputerowej analizy i automatyzacji oblicze\u0144. Aplikacja wyznacza sta\u0142\u0105 kalibracji w Siemensach [S] poprzez zaawansowan\u0105 analiz\u0119 regresji, koreluj\u0105c wymuszony pr\u0105d testowy ze zmierzonym spadkiem napi\u0119cia na ruroci\u0105gu. Wbudowane algorytmy skutecznie eliminuj\u0105 szumy t\u0142a, a na podstawie wbudowanych wzor\u00f3w przeliczaj\u0105 warto\u015bci miliwoltowe na rzeczywiste nat\u0119\u017cenie pr\u0105du p\u0142yn\u0105cego w rurze. System zarz\u0105dza baz\u0105 punkt\u00f3w PIs i archiwizuje dane, u\u0142atwiaj\u0105c monitorowanie trend\u00f3w i ocen\u0119 stabilno\u015bci parametr\u00f3w elektrycznych, co jest niezb\u0119dne do rzetelnej oceny stanu technicznego pow\u0142ok wysokiej szczelno\u015bci (high-integrity coatings). Zaprezentowana analiza opiera si\u0119 na danych z punktu PIs (CS) i ilustruje korelacj\u0119 mi\u0119dzy nat\u0119\u017ceniem pr\u0105du ochrony katodowej a spadkiem napi\u0119cia na mierzonym odcinku (rys. 13). Wykorzystuj\u0105c wyznaczon\u0105 wcze\u015bniej sta\u0142\u0105 kalibracji, program automatycznie przelicza zarejestrowane warto\u015bci napi\u0119ciowe na rzeczywisty pr\u0105d p\u0142yn\u0105cy w konstrukcji.<\/p>\n\n\n\n

          \"\"
          Rys. 13. Zwi\u0105zek mi\u0119dzy nat\u0119\u017ceniem pr\u0105du ochrony katodowej (kolor czerwony) i spadkiem napi\u0119cia (kolor zielony) – zrzut z ekranu
          Fig. 13. Relationship between cathodic protection current (red) and voltage drop (green) \u2013 screenshot<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

          4. Wyniki pomiar\u00f3w <\/h3>\n\n\n\n

          W tabeli 1 zestawiono dane pomiarowe z 2025 roku oraz wyniki oblicze\u0144 dla badanego odcinka gazoci\u0105gu o d\u0142ugo\u015bci ponad 28 km. Dane te s\u0142u\u017c\u0105 do oceny stanu pow\u0142oki izolacyjnej oraz efektywno\u015bci ochrony katodowej. Parametry wej\u015bciowe: potencja\u0142y i pr\u0105dy w trybie za\u0142\u0105czeniowym (EON<\/sub>, ION<\/sub>) oraz wy\u0142\u0105czeniowym (EOFF<\/sub>, IOFF<\/sub>). Warto\u015bci obliczone: r\u00f3\u017cnice (\u0394E, \u0394I), sta\u0142a skalowania (K) oraz jednostkowa rezystancja pow\u0142oki (rCO<\/sub>). Warunki pomiaru: badanie zrealizowano przy celowo obni\u017conym potencjale ochrony. Pozwoli\u0142o to uzyska\u0107 wy\u017csze g\u0119sto\u015bci pr\u0105dowe, co zwi\u0119kszy\u0142o precyzj\u0119 oblicze\u0144 i u\u0142atwi\u0142o wykrywanie drobnych uszkodze\u0144 izolacji.<\/p>\n\n\n\n

          Tabela 1. Wyniki pomiar\u00f3w w roku 2025 (opracowanie w\u0142asne na podstawie danych GAZ-SYSTEM)
          Table 1. Measurement results in 2025 (own elaboration based on GAZ-SYSTEM data)<\/p>\n\n\n\n

          Punkt pomiarowy<\/td>Kilometra\u017c [m]<\/td>Kierunek<\/td>Sta\u0142a skalowania K<\/em> [S]<\/td>Eon<\/sub><\/em> [V]<\/td>Ion<\/sub><\/em> [mA]<\/td>Eoff<\/sub><\/em> [V]<\/td>Ioff<\/sub><\/em> [mA]<\/td>\u0394E<\/em> <\/sub>[V]<\/td>\u0394I<\/em> [mA]<\/td>Rco<\/sub><\/em> [\u03a9]<\/td>S<\/em> [m2<\/sup>]<\/td>rCO<\/sub><\/em> [\u03a9m2<\/sup>]<\/td><\/tr>
          PIs (CS) 12<\/td>28117<\/td>malej\u0105co<\/td>4459,36<\/td>-30,87<\/td>91,96<\/td>-1,24<\/td>-1,33<\/td>29,67<\/td>0,02<\/td>1483250,00<\/td>6099,74<\/td>9,05E+09<\/td><\/tr>
          PIs (CS) 11<\/td>26205<\/td>rosn\u0105co<\/td>4138,73<\/td>-30,93<\/td>92,08<\/td>-1,23<\/td>-1,19<\/td><\/tr>
          PIs (CS) 11<\/td>26205<\/td>malej\u0105co<\/td>4138,73<\/td>-30,88<\/td>98,85<\/td>-1,19<\/td>6,15<\/td>29,69<\/td>1,30<\/td>22834,62<\/td>9267,65<\/td>2,12E+08<\/td><\/tr>
          PIs (CS) 10<\/td>23300<\/td>rosn\u0105co<\/td>4102,47<\/td>-30,92<\/td>79,29<\/td>-1,24<\/td>-12,11<\/td><\/tr>
          PIs (CS) 10<\/td>23300<\/td>malej\u0105co<\/td>4102,47<\/td>-30,94<\/td>74,75<\/td>-1,27<\/td>-16,76<\/td>29,65<\/td>1,45<\/td>20444,83<\/td>9057,09<\/td>1,85E+08<\/td><\/tr>
          PIs (CS) 9<\/td>20461<\/td>rosn\u0105co<\/td>3980,97<\/td>-30,86<\/td>110,61<\/td>-1,24<\/td>20,55<\/td><\/tr>
          PIs (CS) 9<\/td>20461<\/td>malej\u0105co<\/td>3985,20<\/td>-30,73<\/td>142,81<\/td>-1,25<\/td>14,40<\/td>29,49<\/td>-1,23<\/td>23975,61<\/td>8173,39<\/td>1,96E+08<\/td><\/tr>
          PIs (CS) 8<\/td>17899<\/td>rosn\u0105co<\/td>4371,50<\/td>-30,75<\/td>102,99<\/td>-1,25<\/td>-26,65<\/td><\/tr>
          PIs (CS) 8<\/td>17899<\/td>malej\u0105co<\/td>4371,50<\/td>-30,73<\/td>111,53<\/td>-1,24<\/td>-16,84<\/td>29,49<\/td>4,10<\/td>7192,68<\/td>8505,18<\/td>6,12E+07<\/td><\/tr>
          PIs (CS) 7<\/td>15233<\/td>rosn\u0105co<\/td>2790,77<\/td>-30,73<\/td>115,18<\/td>-1,24<\/td>-9,09<\/td><\/tr>
          PIs (CS) 7<\/td>15233<\/td>malej\u0105co<\/td>2790,77<\/td>-30,89<\/td>115,99<\/td>-1,24<\/td>-8,21<\/td>29,65<\/td>0,43<\/td>68941,86<\/td>7158,90<\/td>4,94E+08<\/td><\/tr>
          PIs (CS) 6<\/td>12989<\/td>rosn\u0105co<\/td>3074,61<\/td>-30,96<\/td>112,98<\/td>-1,32<\/td>-10,79<\/td><\/tr>
          PIs (CS) 6<\/td>12989<\/td>malej\u0105co<\/td>3074,61<\/td>-30,92<\/td>122,88<\/td>-1,32<\/td>-1,15<\/td>29,51<\/td>1,28<\/td>23050,78<\/td>2612,81<\/td>6,02E+07<\/td><\/tr>
          PIs (CS) 5<\/td>12170<\/td>rosn\u0105co<\/td>4169,94<\/td>-30,67<\/td>121,42<\/td>-1,26<\/td>-1,33<\/td><\/tr>
          PIs (CS) 5<\/td>12170<\/td>malej\u0105co<\/td>4171,78<\/td>-30,83<\/td>86,16<\/td>-1,23<\/td>-28,23<\/td>29,50<\/td>92,89<\/td>317,58<\/td>8176,59<\/td>2,60E+06<\/td><\/tr>
          PIs (CS) 4<\/td>9607<\/td>rosn\u0105co<\/td>4160,07<\/td>-30,66<\/td>21,30<\/td>-1,26<\/td>-0,20<\/td><\/tr>
          PIs (CS) 4<\/td>9607<\/td>malej\u0105co<\/td>4160,07<\/td>-30,49<\/td>19,47<\/td>-1,26<\/td>-1,47<\/td>29,24<\/td>-0,52<\/td>56221,15<\/td>8690,21<\/td>4,89E+08<\/td><\/tr>
          PIs (CS) 3<\/td>6883<\/td>rosn\u0105co<\/td>4110,38<\/td>-30,48<\/td>21,17<\/td>-1,24<\/td>-0,29<\/td><\/tr>
          PIs (CS) 3<\/td>6883<\/td>malej\u0105co<\/td>4110,38<\/td>-30,40<\/td>19,32<\/td>-1,24<\/td>-1,37<\/td>29,03<\/td>0,17<\/td>170764,71<\/td>8307,38<\/td>1,42E+09<\/td><\/tr>
          PIs (CS) 2<\/td>4279<\/td>rosn\u0105co<\/td>3128,81<\/td>-30,33<\/td>17,98<\/td>-1,43<\/td>-2,54<\/td><\/tr>
          PIs (CS) 2<\/td>4279<\/td>malej\u0105co<\/td>3128,81<\/td>-30,53<\/td>15,27<\/td>-1,24<\/td>1,64<\/td>29,34<\/td>11,90<\/td>2465,55<\/td>13619,13<\/td>3,36E+07<\/td><\/tr>
          PIs (CS) 1<\/td>10<\/td>rosn\u0105co<\/td>4295,46<\/td>-30,60<\/td>0,85<\/td>-1,21<\/td>-0,88<\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure>\n\n\n\n

          5. Analiza wynik\u00f3w<\/h3>\n\n\n\n

          5.1. Ocena parametr\u00f3w ochrony i ci\u0105g\u0142o\u015bci pow\u0142oki izolacyjnej<\/h5>\n\n\n\n

          Analiza trasy ruroci\u0105gu Pls (CS) 1\u201312 wykazuje stabilne profile potencja\u0142\u00f3w (EON<\/sub>, EOFF<\/sub>) oraz wysok\u0105 szczelno\u015b\u0107 pow\u0142ok wysokiej szczelno\u015bci (high-integrity coatings) na wi\u0119kszo\u015bci badanych sekcji (rCO<\/sub> rz\u0119du 108<\/sup> \u03a9\u22c5m2<\/sup>). Zidentyfikowano jednak trzy istotne odchylenia:<\/p>\n\n\n\n

            \n
          • Krytyczny defekt Pls (CS) 4\u20135: skokowy, gwa\u0142towny pik poboru pr\u0105du (\u2206I = 92,89 mA) oraz drastyczny spadek rezystancji przej\u015bcia (rCO<\/sub> = 2,60\u22c5106 \u03a9\u22c5m2). Krytyczny stan izolacji w tym miejscu bezsprzecznie potwierdzaj\u0105 dane z tabeli oraz wykres na rys. 14.<\/li>\n\n\n\n
          • Potencjalna usterka Pls (CS) 1\u20132: niewielka anomalia (\u2206I = 10,90 mA, rCO<\/sub> = 3,36\u22c5107 \u03a9\u22c5m2<\/sup>), kt\u00f3ra mo\u017ce sugerowa\u0107 drobne uszkodzenie lub problem z monoblokiem (wymagana dodatkowa diagnostyka).<\/li>\n\n\n\n
          • Wp\u0142yw pr\u0105d\u00f3w b\u0142\u0105dz\u0105cych: zjawisko to jest prawdopodobn\u0105 przyczyn\u0105 ujemnych warto\u015bci spadku nat\u0119\u017cenia pr\u0105du na odcinkach Pls (CS) 8\u20139 oraz Pls (CS) 3\u20134.<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n

            Tabela 2. Zestawienie warto\u015bci nat\u0119\u017cenia pr\u0105du ochrony katodowej (\u0394I) (opracowanie w\u0142asne na podstawie danych GAZ-SYSTEM)
            Table 2. Cathodic protection current intensity (\u0394I) (own elaboration based on GAZ-SYSTEM data)<\/strong><\/p>\n\n\n\n

            Odcinek<\/td>\u2206I [mA]<\/td>Obserwacja<\/td><\/tr>
            CS 1-2<\/td>11,9<\/td>drobne uszkodzenie<\/td><\/tr>
            CS 2-3<\/td>0,17<\/td> <\/td><\/tr>
            CS 3-4<\/td>-0,52<\/td>wp\u0142yw pr\u0105d\u00f3w b\u0142\u0105dz\u0105cych (?)<\/td><\/tr>
            CS 4-5<\/td>92,89<\/td>krytyczny stan izolacji<\/td><\/tr>
            CS 5-6<\/td>1,28<\/td> <\/td><\/tr>
            CS 6-7<\/td>0,43<\/td> <\/td><\/tr>
            CS 7-8<\/td>4,1<\/td> <\/td><\/tr>
            CS 8-9<\/td>-1,23<\/td>wp\u0142yw pr\u0105d\u00f3w b\u0142\u0105dz\u0105cych (?)<\/td><\/tr>
            CS 9-10<\/td>1,45<\/td> <\/td><\/tr>
            CS 10-11<\/td>1,3<\/td> <\/td><\/tr>
            CS 11-12<\/td>0,02<\/td> <\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure>\n\n\n\n
            \"\"
            Rys. 14. Rozk\u0142ad nat\u0119\u017cenia pr\u0105du ochrony katodowej pobieranego na poszczeg\u00f3lnych odcinkach ruroci\u0105gu (opracowanie w\u0142asne na podstawie danych GAZ-SYSTEM)
            Fig. 14. Distribution of cathodic protection current drawn along individual pipeline sections (own elaboration based on GAZ-SYSTEM data)<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n
            5.2. Potwierdzenia uszkodzenia pow\u0142oki izolacyjnej <\/h5>\n\n\n\n

            W celu weryfikacji anomalii na odcinku Pls 4\u20135 (wzrost pr\u0105du do 92,89 mA), wykonano odkrywk\u0119 kontroln\u0105. Potwierdzi\u0142a ona powa\u017cne uszkodzenie mechaniczne pow\u0142oki, w postaci \u015bladu po \u015bwidrze, ods\u0142aniaj\u0105ce stalowy korpus rury, rysunek 15. Defekt powsta\u0142 na skutek bezwykopowego odwiertu horyzontalnego, zrealizowanego przez stron\u0119 trzeci\u0105. Rozleg\u0142y kontakt stali z gruntem wytworzy\u0142 ognisko korozyjne o bardzo niskiej rezystancji przej\u015bcia (rCO<\/sub> = 2,60 \u03a9\u00b7m\u00b2), co prze\u0142o\u017cy\u0142o si\u0119 na intensywny pob\u00f3r pr\u0105du. Sprawna lokalizacja usterki dowodzi wysokiej czu\u0142o\u015bci zastosowanej metody, kt\u00f3ra skutecznie zapobieg\u0142a rozwojowi g\u0142\u0119bokiej korozji w\u017cerowej. Przed zasypaniem wykopu wykonano renowacj\u0119 pow\u0142oki, a jej pe\u0142n\u0105 szczelno\u015b\u0107 zweryfikowano pomiarem DCVG (Direct Current Voltage Gradient).<\/p>\n\n\n\n

            \"\"
            Rys. 15. Defekt izolacji gazoci\u0105gu (materia\u0142y GAZ-SYSTEM)
            Fig. 15. Defect in a gas pipeline coating (GAZ-SYSTEM materials)<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

            6. Podsumowanie<\/h3>\n\n\n\n

            Przeprowadzone badania na 28-kilometrowym odcinku gazoci\u0105gu przesy\u0142owego udowadniaj\u0105, \u017ce analiza jednostkowej rezystancji przej\u015bcia (rCO<\/sub>) jest skutecznym i precyzyjnym narz\u0119dziem w diagnostyce stanu technicznego pow\u0142ok o wysokiej szczelno\u015bci (high-integrity coatings). Implementacja modelu elektrycznego ruroci\u0105gu jako linii d\u0142ugiej o parametrach roz\u0142o\u017conych, w po\u0142\u0105czeniu z empirycznymi pomiarami spadk\u00f3w napi\u0119cia metod\u0105 Current Span (Pls\/CS), umo\u017cliwi\u0142a rzeteln\u0105 ocen\u0119 rozk\u0142adu potencja\u0142\u00f3w i nat\u0119\u017cenia pr\u0105du ochrony katodowej bez konieczno\u015bci masowej ingerencji w struktur\u0119 gruntu.<\/p>\n\n\n\n

            Na podstawie zgromadzonych danych potwierdzono wysok\u0105 szczelno\u015b\u0107 dielektryczn\u0105 izolacji na wi\u0119kszo\u015bci analizowanej trasy, gdzie warto\u015bci rCO<\/sub> utrzymywa\u0142y si\u0119 na bezpiecznym poziomie powy\u017cej projektowanego 5,9\u00b7107 \u03a9\u00b7m2<\/sup> [14]. Najwa\u017cniejszym osi\u0105gni\u0119ciem weryfikuj\u0105cym opisan\u0105 metod\u0119 by\u0142o wytypowanie anomalii na odcinku pomiarowym Pls (CS) 4\u20135. Rejestracja gwa\u0142townego wzrostu poboru pr\u0105du ochrony (\u2206I) oraz drastyczny spadek jednostkowej rezystancji przej\u015bcia (rCO<\/sub>) bezsprzecznie wskaza\u0142y na powstanie defektu izolacji. Wykonana odkrywka kontrolna w pe\u0142ni potwierdzi\u0142a wskazania analityczne, ujawniaj\u0105c rozleg\u0142e uszkodzenie mechaniczne pow\u0142oki wywo\u0142ane przewiertem horyzontalnym zrealizowanym przez podmiot trzeci.<\/p>\n\n\n\n

            Zastosowane podej\u015bcie, opieraj\u0105ce si\u0119 na korelacyjnej analizie nat\u0119\u017cenia pr\u0105du ochrony katodowej p\u0142yn\u0105cego \u015bciank\u0105 ruroci\u0105gu oraz jednostkowej rezystancji pow\u0142oki wykazuje bardzo wysok\u0105 czu\u0142o\u015b\u0107 diagnostyczn\u0105. Metoda ta pozwala nie tylko na obiektywn\u0105 ocen\u0119 r\u00f3wnomiernego starzenia si\u0119 izolacji, ale przede wszystkim na natychmiastow\u0105 detekcj\u0119 krytycznych defekt\u00f3w strukturalnych. Wdro\u017cenie wyznaczania parametru rCO<\/sub> do zaawansowanych procedur monitoringu pozwala na lokalizacj\u0119 ognisk korozyjnych z du\u017c\u0105 dok\u0142adno\u015bci\u0105, co umo\u017cliwia podj\u0119cie prewencyjnych dzia\u0142a\u0144 naprawczych, zanim dojdzie do uszkodzenia infrastruktury.<\/p>\n\n\n\n

            7. Perspektywy rozwoju modeli diagnostycznych i analizy dynamiczne<\/h3>\n\n\n\n

            Obiecuj\u0105cym kierunkiem dalszego rozwoju przedstawionego modelu drabinkowo-r\u00f3\u017cniczkowego jest przej\u015bcie od statycznej analizy rezystancyjnej do badania dynamicznej odpowiedzi ruroci\u0105gu, traktowanego jako pe\u0142na linia d\u0142uga o charakterze RLC. Uwzgl\u0119dnienie parametr\u00f3w reaktywnych \u2013 wzd\u0142u\u017cnej indukcyjno\u015bci stali (L) oraz poprzecznej pojemno\u015bci granicy faz metal-grunt i samej pow\u0142oki (C) \u2013 otwiera zupe\u0142nie nowe mo\u017cliwo\u015bci diagnostyczne w stanach nieustalonych. Analiza dynamiczna, bazuj\u0105ca na odpowiedzi impulsowej uk\u0142adu lub metodach spektroskopii impedancyjnej w szerokim zakresie cz\u0119stotliwo\u015bci, pozwoli\u0142aby na precyzyjne odseparowanie czysto omowych spadk\u00f3w napi\u0119cia od proces\u00f3w relaksacji \u0142adunku na pojemno\u015bci rura-ziemia.<\/p>\n\n\n\n

            Rozw\u00f3j modeli w tym kierunku ma kluczowe znaczenie dla eliminacji zak\u0142\u00f3ce\u0144 wywo\u0142ywanych przez pr\u0105dy b\u0142\u0105dz\u0105ce oraz indukowane fale elektromagnetyczne, generowane przez s\u0105siaduj\u0105ce linie elektroenergetyczne wysokiego napi\u0119cia. Ponadto, wyznaczenie dynamicznej charakterystyki cz\u0119stotliwo\u015bciowej gazoci\u0105gu umo\u017cliwi\u0142oby opracowanie zaawansowanych algorytm\u00f3w numerycznych zdolnych do identyfikacji mikrouszkodze\u0144 izolacji 3LPE\/3LPP na podstawie analizy odbicia fali sygna\u0142owej (metoda reflektometrii czasowej TDR). Implementacja pe\u0142nego modelu RLC w systemach monitoringu pozwoli\u0142aby na bezprecedensowy wzrost dok\u0142adno\u015bci lokalizacji defekt\u00f3w bez konieczno\u015bci fizycznego pr\u00f3bkowania potencja\u0142\u00f3w w tak wielu punktach terenowych.<\/p>\n\n\n\n

            8. Literatura<\/h3>\n\n\n\n

            [1] Pourbaix, M. (1974). Atlas of Electrochemical Equilibria in Aqueous Solutions (2nd ed.). National Association of Corrosion Engineers.<\/p>\n\n\n\n

            [2] \u010c\u00edp, J., D\u011bdina, T., & M\u00ed\u010dko, F. (2020). Ochrona katodowa<\/p>\n\n\n\n

            w teorii i praktyce. Materia\u0142y ze szkolenia dla personelu ochrony katodowej zorganizowanego przez firm\u0119 ATEKO, Cha\u0142upki, 9\u201313 grudnia 2024 r.<\/p>\n\n\n\n

            [3] Miszczyk, A., Szoci\u0144ski, M., & Darowicki, K. (2022). Pow\u0142oki malarskie w ochronie przeciwkorozyjnej. Zasady stosowania i kontrola jako\u015bci. Wydawnictwo Politechniki Gda\u0144skiej<\/p>\n\n\n\n

            [4] \u017bakowski, K., & Darowicki, K. (2011). Ochrona katodowa. Wydawnictwo Politechniki Gda\u0144skiej.<\/p>\n\n\n\n

            [5] International Organization for Standardization. (2015). Petroleum, petrochemical and natural gas industries\u2014Cathodic protection of pipeline systems\u2014Part 1: On-land pipelines (ISO Standard No. 15589-1:2015). International Organization for Standardization<\/p>\n\n\n\n

            [6] Bolkowski, S. (2017). Teoria obwod\u00f3w elektrycznych. Wydawnictwo Naukowe PWN<\/p>\n\n\n\n

            [7] PKN. (2005). PN-EN 13509:2005. Metody pomiarowe w ochronie katodowej. Polski Komitet Normalizacyjny<\/p>\n\n\n\n

            [8] International Organization for Standardization. (2016). ISO 21809-3:2016. Petroleum and natural gas industries\u2014 External coatings for buried or submerged pipelines used in pipeline transportation systems\u2014Part 3: Field joint coatings. International Organization for Standardization<\/p>\n\n\n\n

            [9] Stochaj, P. (2012). Zastosowanie korozymetrii rezystancyjnej w odniesieniu do kryteri\u00f3w ochrony katodowej gazoci\u0105g\u00f3w. Nafta-Gaz, 68(5), 298-305<\/p>\n\n\n\n

            [10] Hanasz, M. (2009). POMIAR PR\u0104DU w ocenie pow\u0142oki ruroci\u0105gu. Ochrona przed Korozj\u0105, (8), 308-313<\/p>\n\n\n\n

            [11] Snyder, G. J., & Toberer, E. S. (2008). Complex thermoelectric materials. Nature Materials, 7(2), 105\u2013114. https:\/\/doi.org\/10.1038\/nmat2090<\/a><\/p>\n\n\n\n

            [12] Stochaj, P. (2013). Pr\u0105dy b\u0142\u0105dz\u0105ce jako \u017ar\u00f3d\u0142o zagro\u017cenia korozyjnego gazoci\u0105g\u00f3w stalowych. Nafta-Gaz, 69(9), 683689<\/p>\n\n\n\n

            [13] Schroder, D. K. (2006). Semiconductor material and device characterization (3rd ed.). Wiley-IEEE Press.<\/p>\n\n\n\n

            [14] GAZ-SYSTEM S.A. (2021). Standard bezpiecze\u0144stwa technicznego [Dokument wewn\u0119trzny, niepublikowany].<\/p>\n\n\n\n

            \n\n\n\n

            <\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

            Krzysztof Wzorek, Krzysztof \u017bakowski, Aneta Korda-Burza, GWITS 7\/2026<\/div>\n

            …<\/a><\/p>","protected":false},"author":3,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[17],"tags":[101],"class_list":["post-3740","post","type-post","status-publish","format-standard","category-wszystkie_artykuly","tag-7-2026"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/gwits.pl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/3740","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/gwits.pl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/gwits.pl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/gwits.pl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/users\/3"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/gwits.pl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=3740"}],"version-history":[{"count":37,"href":"https:\/\/gwits.pl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/3740\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":3894,"href":"https:\/\/gwits.pl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/3740\/revisions\/3894"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/gwits.pl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=3740"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/gwits.pl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=3740"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/gwits.pl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=3740"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}