Блуждающие токи — это электрические токи, которые протекают в грунте и подземных металлических сооружениях по путям, не предусмотренным проектом, из‑за утечек от систем тягового питания, силовых кабелей, заземлений и других источников. Они вызывают электрохимическую коррозию: металл подземного трубопровода начинает разрушаться в местах выхода тока в грунт, что приводит к сквозным повреждениям стенки, утечкам газа/воды и авариям.​
Особенно уязвимы магистральные и распределительные трубопроводы в городах, где рядом проходят железнодорожные и трамвайные пути, трамвайные подстанции, высоковольтные кабели и другие источники токов утечки.​
Где и когда требуется определение блуждающих токов
Определение наличия блуждающих токов обязательно:

• При проектировании новых подземных трубопроводов в зоне действия электротранспорта и мощных подстанций.​
• При диагностике коррозионных повреждений действующих газопроводов, водопроводов и теплотрасс, особенно при повторяющихся утечках на ограниченных участках.​
• Перед выбором и расчётом систем катодной защиты и защитных покрытий, чтобы понять уровень воздействия блуждающих токов.​

Эти измерения выполняют специализированные лаборатории: коррозионные, электролаборатории и организации, занимающиеся катодной защитой трубопроводов.​
Принцип метода: измерение разности потенциалов
Классическая методика определения наличия блуждающих токов основана на измерении разности потенциалов между трубопроводом и землей, а также между двумя точками грунта.​
Основные идеи:

• Если в грунте протекают блуждающие токи, то вдоль трассы трубопровода возникают заметные колебания потенциала «труба–земля» и разности потенциалов «земля–земля».​
• Чем больше размах колебаний потенциала по длине трассы, тем выше вероятность наличия и интенсивности блуждающих токов.​

Для измерений используются высокоомные вольтметры (с большим внутренним сопротивлением) и неполяризующиеся медно‑сульфатные электроды сравнения, которые обеспечивают стабильный потенциал в грунте.​
Методика определения наличия блуждающих токов по «земля–земля»Схема измерений
Сущность метода: вдоль трассы будущего или существующего трубопровода измеряется разность потенциалов между двумя точками земли с помощью пары грунтовых электродов.​
Типичная схема, описанная в отраслевых методиках:

• По трассе через каждые 1000 м выполняют измерения разности потенциалов по двум взаимно перпендикулярным направлениям.​
• Расстояние между измерительными электродами принимают порядка 100 м; электроды устанавливаются в грунт и подключаются к высокоомному вольтметру.​
• В каждой точке последовательно выполняют серию измерений, фиксируя максимальные и минимальные значения разности потенциалов.​

Оценка результатов
При обработке данных определяют размах колебаний разности потенциалов (разность между наибольшим и наименьшим значениями). Если этот размах превышает установленный в методике порог (в нормативных документах фигурирует порог в несколько десятых вольта), это считается признаком наличия блуждающих токов в грунте.​
Таким образом, еще до строительства можно выявить участки трассы, где воздействие блуждающих токов будет критичным, и предусмотреть специальные меры защиты.​
Методика по потенциалу «труба–земля»
Для действующих трубопроводов часто применяют измерение потенциала «труба–земля» относительно медно‑сульфатного электрода сравнения.​
Основные шаги

• Медно‑сульфатный электрод сравнения устанавливают над осью трубопровода на поверхности грунта в точке измерения, обеспечивая хороший контакт с грунтом.​
• Один вход вольтметра подключают к трубопроводу (выводятся контрольные выводы или используются клеммы существующей катодной защиты), второй — к электроду сравнения.​
• После стабилизации потенциала (несколько минут) выполняют серию измерений в выбранном режиме: в спокойный период и при прохождении тяговых нагрузок (поездов) в случае пересечения с железной дорогой.​

Сравнивая полученные потенциалы вдоль трассы, можно построить диаграмму и выявить участки с аномальными колебаниями, связанными с воздействием блуждающих токов.​
Запись потенциалов во времени
Существуют схемы с использованием самопишущего вольтметра или регистрирующей аппаратуры, когда электрод сравнения ставится над трубопроводом, а прибор непрерывно записывает потенциал в течение 10–15 минут и более. Это позволяет оценить динамику воздействия блуждающих токов, особенно в районах пересечений с железной дорогой при проходе поездов.​
Оборудование, применяемое при измерениях
Для определения блуждающих токов применяют:

• Высокоомные вольтметры/измерительные комплексы для малых напряжений с входным сопротивлением десятки кОм на вольт и выше, либо цифровые приборы с входным сопротивлением порядка десятков МОм.​
• Медно‑сульфатные электроды сравнения (МЭС) — стандартные неполяризующиеся электроды для измерения потенциала подземных сооружений относительно грунта.​
• Вспомогательные электроды из меди, латуни или стали для работы в схемах «земля–земля».​

Специализированные компании и электролаборатории используют также самописцы, регистраторы, программные комплексы для построения потенциальных диаграмм и анализа данных.​
Как результаты измерений помогают в защите трубопроводов
Результаты определения блуждающих токов используются:

• Для выбора трассы трубопровода с минимальным попаданием в зону действия блуждающих токов, например, увеличения расстояния от тяговых путей.​
• Для расчета систем катодной защиты, которые создают защитный потенциал на трубопроводе и уменьшают токи, выходящие из металла в грунт.​
• Для решения о необходимости дополнительной изоляции, установки изолирующих муфт, секционирования трубопровода и отвода токов обратно к источнику (например, к рельсам).​

Комбинация качественного покрытия, катодной защиты и правильного трассирования позволяет существенно снизить риск коррозии от блуждающих токов и продлить срок службы трубопровода.​
Документы и протоколы по итогам измерений
Аккредитованные лаборатории по итогам измерения блуждающих токов оформляют:

• Протоколы измерений разности потенциалов по трассе с указанием схемы измерений, типа приборов, точек и значений.​
• Акт измерений потенциалов блуждающих токов, в котором делается вывод о наличии/отсутствии опасного воздействия и даются рекомендации по защите.​
• Технический отчет с потенциальными диаграммами, картами участков с высокой коррозионной опасностью и предложениями по катодной защите и изоляции.​

Такие документы принимаются надзорными и проектными организациями и используются при проектировании, реконструкции и эксплуатационном контроле подземных трубопроводов.​