close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

845

код для вставкиСкачать
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Казанский государственный технологический университет»
Р.А. Кайдриков, Б.Л. Журавлев
ИНЖЕНЕРНЫЕ РАСЧЕТЫ СИСТЕМ
ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ЗАЩИТЫ
Учебное пособие
Казань 2006
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
УДК 620.193
Инженерные расчеты систем электрохимической защиты:
Учебное пособие/ Р.А. Кайдриков, Б.Л. Журавлев; Казан. гос. технол.
ун-т. Казань, 2006. 149с.
ISBN 978-5-7882-0310-4
Предлагаемое учебное пособие содержит описание инженерных
методов расчета систем электрохимической защиты и структурированные
варианты нормативно-технической документации. Оно содержит
примеры расчетов и варианты заданий для самостоятельной работы
студентов.
Учебное пособие предназначено для студентов специальности
240302 «Технология электрохимических производств», а также
магистров, обучающихся по программе 550806 «Коррозия и защита
металлов».
Печатается по решению редакционно-издательского совета
Казанского государственного технологического университета
Рецензенты: зав.кафедрой химии КГСХА, проф. И.Г.Хабибуллин
ст. науч. сотрудник ОАО НИИ «Нефтепромхим»,
канд. хим. наук О.В. Угрюмов
 Казанский государственный
технологический университет, 2006 г.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1. Катодная защита трубопроводов
1.1. Особенности катодной защиты
1.2. Расчет катодной защиты
1.2.1. Основные расчетные формулы
1.2.2. Алгоритмы расчетов
1.2.3. Примеры расчетов
2. Катодная защита аппаратов
2.1. Основные расчетные формулы
2.2. Пример расчета
3. Протекторная защита трубопроводов
3.1. Особенности протекторной защиты
3.2. Расчет протекторной защиты
3.2.1. Алгоритмы расчетов
3.2.2. Примеры расчетов
4. Протекторная защита нефтяных резервуаров
4.1. Общая характеристика резервуаров и особенности их защиты
от внутренней коррозии
4.2. Расчет протекторной защиты горизонтальных резервуаров
4.2.1. Алгоритм расчета
4.2.2. Пример расчета
4.3. Протекторная защита вертикальных резервуаров
4.4. Расчет протекторной защиты вертикальных резервуаров с низким
уровнем водной фазы
4.4.1. Алгоритм расчета
4.4.2. Пример расчета
4.5. Расчет протекторной защиты вертикальных резервуаров с высоким
уровнем водной фазы
4.5.1. Алгоритм расчета
4.5.2. Пример расчета
4.6. Расчет протекторной защиты днищ резервуаров
4.6.1. Особенности протекторной защиты днищ резервуаров
4.6.2. Алгоритм расчета
4.6.3. Пример расчета
5. Задания для расчета
5.1. Катодная защита трубопроводов
5.2. Катодная защита аппаратов
5.3. Протекторная защита трубопроводов
5.4. Протекторная защита нефтяных резервуаров
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
4
5
5
11
11
18
24
32
32
33
37
37
46
46
54
61
61
71
71
79
84
87
87
92
98
98
107
117
117
122
127
133
133
134
136
138
148
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ВВЕДЕНИЕ
Борьба с коррозией металлов является одной из важнейших
проблем современной техники.
В настоящее время имеются эффективные экспериментальные
методы, позволяющие оценивать коррозионную стойкость металлов и
сплавов в тех или иных конкретных условиях, исследовать механизм и
особенности разнообразных коррозионных процессов.
Разработаны расчетные методы, которые дают возможность
объективной количественной оценки скорости коррозии не только
существующих, но и проектируемых металлических сооружений. На базе
расчетных методов создана нормативно-техническая документация,
которая используется для решения практических коррозионных проблем.
Однако научная литература, посвященная приложению
современных математических методов к решению задач коррозии и
защиты металлов, как правило, по своему содержанию трудна для
понимания и не содержит примеров численных расчетов. Нормативнотехническая документация позволяет проводить расчеты, но в то же
время логика решения задачи в этих документах трудно прослеживается.
В результате появилась необходимость создания учебного
пособия, содержащего доступное описание расчетных методов и
структурированные варианты нормативно-технической документации,
которое должно обеспечить студентам понимание сути коррозионных
расчетов и логики построения нормативно-технической документации.
4
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
1. КАТОДНАЯ ЗАЩИТА ТРУБОПРОВОДОВ
1.1. Особенности катодной защиты
Схема катодной защиты трубопровода представлена на рис.1.1.
Электрическая энергия, необходимая для электрохимической
защиты, поступает из сети переменного тока в преобразователь 1, где
напряжение переменного тока сначала снижается до необходимого
уровня, затем выпрямляется и далее используется для создания
регулируемого по величине тока защиты.
1
220 В
4
4
5
3
2
Рис.1.1.Схема станции катодной защиты:
1 - преобразователь переменного тока в постоянный;
2 - анодный заземлитель; 3 - защищаемый трубопровод; 4 контактные устройства; 5 - кабельная линия.
Выпрямленный ток от «+» источника 1 поступает на анодный
заземлитель 2, затем по земле натекает на трубопровод 3, выполняя
тем самым свои защитные функции, после чего возвращается на «-»
источника. Контактные устройства 4 предназначены для подключения
кабельной линии 5.
5
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Для защиты магистральных трубопроводов используются
катодные станции мощностью до 10 кВт, а для защиты трубопроводов
городов применяются маломощные катодные станции.
Технические характеристики ряда преобразователей приведены в
табл.1.1 и табл.1.2.
Таблица 1.1
Преобразователи катодной защиты фирмы «Дон»
Наименование
параметров и
типоразмеров
Номинальная
выходная мощность,
кВт
Номинальное
выпрямленное
напряжение, В,
режим 1 / режим 2
Номинальный
выпрямленный
ток, А,
режим 1 / режим 2
КПД
Масса, кг
Габариты, мм
ОПЕ0,03
ОПЕ0,3
ОПЕ0,6
ОПЕ1,2
ОПЕ3,0
ОПЕ5,0
0,03
0,3
0,6
1,2
3,0
5,0
21/-
12/25
24/48
24/48
48/96
48/96
1/-
25/12
25/12
50/25
64/32
100/50
70
5
35
52
125х235х85
6
52
65
70
345х590х370
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таблица 1.2
Преобразователи катодной защиты радиозавода «Сигнал»
Наименование
параметров и
типоразмеров
Номинальная
выходная
мощность,
кВт
Номинальный
выходной
ток, А
Номинальное
выходное
напряжение,В
КПД
Масса, кг
Габариты, мм
В-ОПЕ
ДМ
25-24
0,6
В-ОПЕ
ДМ
45-24
1,0
В-ОПЕ
ДМ
42-48
2,0
В-ОПЕ
ДМ
63-48
3,0
25
42
42
63
24
24
48
48
70
68
71
82
515х385х660 515х420х660
75
108
600х420х825
Основными параметрами, определяющими эффективность
действия анодного заземлителя, являются: сопротивление растеканию и
стабильность его во времени, растворимость под действием анодного
тока, величина площади, занимаемая заземлителем, и стоимость.
Заземлители могут быть трёх типов - горизонтальными,
вертикальными и комбинированными. Чаще всего применяются
комбинированные заземлители.
Сопротивление растеканию зависит от удельного сопротивления,
размеров, формы заземлителя и его положения по отношению к земной
поверхности.
7
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Основное требование, предъявляемое к материалу заземлителя, малая скорость анодного растворения. В соответствии с законом Фарадея
1 ампер анодного тока за 1 год растворяет около 10 кг железа. Поэтому
был создан ряд материалов, специально предназначенных для
изготовления слаборастворимых анодов катодных станций (табл. 1.3).
Таблица 1.3
Скорости растворения анодных материалов
Анодный материал
Сталь
Чугун
Графит, графитопласт, уголь
Ферросилид
Магнетит
Скорость растворения, q, кг/(А год)
10
4…5
0,8…1,5
0,1…0,3
0,002
Для снижения скорости растворения стального электрода
применяют обсыпку заземлителей коксовой крошкой. Растворение имеет
место при контакте сталь-вода и кокс-вода. Слой из коксовой крошки
уменьшает долю тока, непосредственно стекающего со стальной
поверхности в электролит. Большая часть тока, перетекая с электрода на
контактирующие с ним зерна кокса, стекает в электролит уже не со
стальной поверхности, а с поверхности зерен кокса, что и является
причиной увеличения срока службы анодного заземлителя.
Например, заземлитель типа АК-1 состоит из стального стержня
диаметром 50 мм, длиной 1500 мм, массой 21 кг, опрессованного
коксовым наполнителем, который помещен в кожух из жести. Диаметр
электрода в кожухе -185 мм, длина -1420 мм, масса - 60 кг.
Увеличение стоимости анодного заземлителя при применении
коксовой засыпки компенсируется увеличением срока службы как за счет
уменьшения скорости растворения, так и за счет повышения
работоспособности заземлителя.
Коксовая засыпка в паре с графитовыми или угольными
электродами проявляет еще одно свое важное свойство: способствует
отводу газообразных продуктов коррозии. Если их не отводить
организованно, то могут возникнуть пазухи, пустоты, приводящие к
неравномерности растворения электрода, увеличению его сопротивления
и даже к прекращению работы.
8
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Отечественной
промышленностью
выпускаются
графитопластовые электроды марки ЭГТ, которые выполняются в виде
трубы с внешним диаметром 115 мм, внутренним - 90 мм, длиной от 1,5
до 3 м. Средний вес 3-х метрового электрода составляет 22 кг.
Графитопласт имеет удельное электрическое сопротивление, несколько
большее, чем у графитовых электродов и невысокую предельную
плотность тока 4,5 А/м2, в то время как графитовые электроды допускают
плотность тока 20 А/м2 и более.
Основной
недостаток
графитовых
и,
особенно,
графитопластовых электродов - хрупкость. Образующиеся при
монтаже трещины и повреждения в графитопластовой трубе
проявляются затем как очаги механических разрушений и локальной
коррозии.
Широкое
распространение
получили
заземлители
из
железокремнистых
(ферросилидовых)
электродов.
В
состав
железокремнистых сплавов С14...С17 входит 14...17% кремния,
вследствие чего они очень хрупки и трудно поддаются механической
обработке резанием. Анодные заземлители серии «Менделеевец»
рассчитаны на срок службы не менее 30 лет (табл. 1.4).
Таблица 1.4
Характеристики заземлителей
Наименование параметров
и марка заземлителя
Снимаемая токовая
нагрузка, А
Масса, кг
Габаритная длина, мм
Габаритный диаметр или
поперечник, мм
ММ
МК
МГ
2
5
25
22
1500
50
70
1600
210
200
6200
190
Изделия из магнетита отливают при высокой температуре или
напыляют на инертную металлическую основу. Расход материала
чрезвычайно мал и составляет 1...2 г / (А·год), т.е. в 1000 раз меньше,
чем у графита и в 10000 раз меньше, чем у железа. Рабочая плотность
тока - 90...200 А/м2.
9
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Ставропольский радиозавод «Сигнал» изготавливает титановые
анодные заземлители с плазменнонапыленным магнетитом под
названием «Оксидный железо-титановый анодный заземлитель». Анод
имеет форму пластины размерами 1000x125x2 мм, толщина слоя
магнетита - 0,3 мм.
В отечественной практике нашли применение анодные
заземлители серии ЭР, изготовленные из материала на основе каучука с
добавлением графита или сажи. Это гибкие протяженные электроды,
имеющие вид кабеля диаметром 22...47 мм (табл. 1.5). Скорость анодного
растворения материала не более 0,3 кг/(А год), однако поскольку
растворение частичек сажи идет послойно, с образованием тонких пор в
теле анода, это приводит к увеличению переходного сопротивления.
Таблица 1.5
Характеристики заземлителей
Наименование параметров
и марки электродов
Габаритная длина, мм
Диаметр, мм
Номинальная плотность тока,
без засыпки / в коксовой
засыпке, А/п м
Срок службы номинальный, год
ЭР-1
ЭР-2
ЭР-5
ЭР-6
1,5
47
0,2/0,5
600
22
0,02/0,1
50
47
0,3/0,5
600
32
0,05/0,25
10
Анодный
заземлитель
и
трубопровод
соединяют
с
преобразователем дренажной линией, обеспечивающей работу цепи
постоянного тока. Преобразователь с источником переменного тока
соединяет питающая линия. Сечение дренажного кабеля для катодной
станции можно выбирать из табл.1.6, где даны параметры
трехжильного кабеля с алюминиевыми жилами.
10
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таблица 1.6
Параметры трехжильного кабеля
Ток катодной станции, А
Площадь сечения жилы кабеля,
мм2
0…12
4
12…18
6
18…25
10
25…35
16
35…50
25
50…100
35
Обычно станция катодной защиты располагается посредине
защищаемого участка и на равных расстояниях от трубопровода и
заземлителя.
Дренажная и питающая линии могут выполняться как подземными
кабелями, так и надземными проводами.
1.2. Расчет катодной защиты
1.2.1. Основные расчетные формулы
Если на линии трубопровода расположена одна установка
катодной защиты и участок, подлежащий защите, не отсоединён
электрически от остальной линии, то распределение разности
потенциалов труба - земля вдоль трубопровода подчиняется
экспоненциальному закону:
U(L) =U(0)e-αL ,
(1.1)
где L - координата исследуемой точки вдоль оси трубопровода с началом
отсчета в точке подключения токовой нагрузки; U(L) - разность
потенциалов труба-земля в исследуемой точке; U(0) - разность
потенциалов в начале координатной оси (точка дренажа); α коэффициент затухания.
11
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Коэффициент затухания α рассчитывается по формуле:
α = Rпр / Rпер
,
(1.2)
где Rпр - удельное продольное сопротивление трубопровода, Ом/м; Rпер удельное переходное сопротивление трубопровода (при наличии
покрытия удельное электрическое сопротивление изолирующего
защитного покрытия на 1м трубопровода), Ом·м;
Отношение
Rпр
Rпер
называют постоянной распределения тока.
Удельное
продольное
рассчитывается по уравнению:
Rпр =
ρ ТР
S
сопротивление
трубопровода
, Ом/м,
(1.3)
где Rпр - электрическое сопротивление металла трубопровода длиной 1 м,
Ом/м; ρтр - удельное сопротивление металла трубопровода, Ом.мм2/м;
S = 0,785 ⋅ DH2 − DВ2 - площадь поперечного сечения металла трубы,
мм2; Dн - наружный диаметр трубы в мм, Dв - внутренний диаметр трубы,
мм.
Формула для расчета удельного электрического сопротивления
изолирующего защитного покрытия Rпер, Ом·м, имеет вид:
(
)
′
Rпер = Rпер
1000
, Ом·м,
πDН
где R´пер - сопротивление изоляции 1м2 поверхности трубы, Ом.м2;
(1.4)
1000
πDН
- длина окружности трубы, м; Dн - наружный диаметр трубы, мм.
Значение катодной поляризации, снижаясь от максимального
значения U0 (точка дренажа) до минимальной защитной разности
потенциалов Uзащ.min, продолжает уменьшаться и далее за пределами
защищённого участка (рис 1.2), приближаясь асимптотически к нулевому
значению и достигая его теоретически в бесконечно удалённых точках.
12
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
U0
U
U=f(L)
Lзащ
Lзащ
Uзащ.min
Труба
Защищённая зона
I
СКЗ
Рис. 1.2. Распределение разности потенциалов труба-земля
U(L); Lзащ - плечо защиты катодной станции;Uзащ.minминимальная защитная разность потенциалов.
Если на защищаемой линии трубопровода расположено
несколько установок катодной защиты, каждая из которых влияет на
распределение потенциала соседней станции, то распределение разности
потенциалов труба - земля вдоль трубопровода имеет вид, показанный на
рис.1.3.
13
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
U
U0
U´=f(L)
Lза
2L´за
2L´защ
Станция 2
Станция 1
Uзащ.min
Lзащ
Станция 3
Защищённая зона
Рис.1.3. Распределение разности потенциалов труба-земля U′(L)
в случае нескольких катодных станций.
Значение катодной поляризации, снижаясь от максимального
значения U0 (у точек дренажа) до минимального защитного значения
Uзащ.min, вновь повышается до максимального значения у точки дренажа
соседней станции. Так как часть тока как бы «отжимается» обратно током
соседней станции, то зона защиты получается значительно длиннее (L´защ
> Lзащ).
В случае одной станции защиты сила тока в металле
трубопровода на расстоянии L от точки дренажа определяется
уравнением:
I = I0 ⋅ e
−L
Rпр
Rпер
, А,
(1.5)
где I0 - сила тока в точке дренажа, равная половине силы тока источника,
поскольку ток источника распределен на два плеча защиты, А; L расстояние от точки дренажа, м.
В этом случае разность потенциалов труба - земля U(L) на
расстоянии L от точки дренажа, рассчитывается по аналогичному
уравнению:
14
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
U = U0 ⋅ e
Rпр
−L
Rпер
(1.6)
, В,
где U0 - разность потенциалов в точке дренажа, В.
Из этого уравнения при заданной длине плеча защищаемого
участка трубопровода Lзащ, может быть определена необходимая разность
потенциалов труба - земля в точке дренажа:
U 0 = U защ.min ⋅ e
Rпр
Lзащ
Rпер
, В,
(1.7)
где Uзащ.min - минимальная защитная разность потенциалов, В; Lзащ половина длины защищаемого участка трубопровода.
Разность потенциалов труба - земля и сила тока в точке дренажа
связаны законом Ома:
I0 =
U0
R
, А,
(1.8)
где R - эффективное сопротивление участка трубопровода (одной
стороны), рассчитываемое по уравнению:
R = Rпр Rпер
, Ом,
Эффективное сопротивление
сторон) Rтр определяется по формуле:
RТР =
участка
R
, Ом,
2
(1.9)
трубопровода
(обеих
(1.10)
Можно решить и обратную задачу - по силе тока источника
станции катодной защиты, приходящейся на одно плечо, рассчитать
границу защитного действия:
L защ
 I 0 R пр R пер
ln 
 U защ . min

=
R пр
R пер
15



 , м.
(1.11)
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Если на защищаемой линии трубопровода расположено
несколько установок катодной защиты, каждая из которых влияет на
распределение потенциала соседней станции, то необходимая катодная
поляризация в точке дренажа может быть рассчитана по уравнению:

Rпр
′
U 0′ = U защ . min ch Lзащ

Rпер

- минимальная
где Uзащ.min
chL =
e +e
2
L

 , В,


защитная
(1.12)
разность
потенциалов, В;
−L
- гиперболический косинус; L - расстояние от точки
дренажа, м; L´защ - половина длины защищаемого участка трубопровода,
м.
Эффективное
электрическое
сопротивление
участка
трубопровода (одного плеча) определяется следующим равнением:
R′ =
U 0′
=
I 0′
Rпр Rпер

Rпр
′
th Lзащ

Rпер





, Ом,
(1.13)
e L − e −L
где I´0 - сила тока в точке дренажа, А; thL = L
- гиперболический
e + e −L
тангенс.
Электрическое
трубопровода R´тр:
сопротивление
′ =
RТР
всего
защищаемого
R′
, Ом.
2
участка
(1.14)
Сила тока в точке дренажа рассчитывается по уравнению:
I 0′ =

Rпр
U 0′ U защ .min
′
=
sh Lзащ
R′
Rпер
Rпр Rпер 
e L − e−L
- гиперболический синус.
где shL =
2
16

 , А,


(1.15)
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Сила тока промежуточных станций защиты:
I ′защ = 2 ⋅ I 0′ , А.
(1.16)
Можно решить и обратную задачу - по силе тока источника
промежуточных станций катодной защиты рассчитать границу защитного
действия:
I 0′ R пр R пер
arcsh
U защ . min
, м.
(1.17)
′ =
L защ
R пр
R пер
Если крайние участки трубопровода, подлежащие защите, не
отсоединены электрически от остальной линии, то они рассчитываются
по формулам для одной станции защиты.
Сила тока источника крайних станций защиты:
′′ = I 0 + I 0′ , А,
I защ
(1.18)
где I0 - ток в точке дренажа для плеча, где есть еще станция защиты, А; I´0
- ток в точке дренажа для крайнего плеча, А.
Сопротивление
всего
крайнего
защищаемого
участка
трубопровода определяется по формуле:
′′ =
RТР
RR′
, Ом,
R + R′
(1.19)
где R - электрическое сопротивление крайнего плеча, Ом; R´ электрическое сопротивление внутреннего плеча, Ом.
Падение напряжения на сопротивлении растеканию анодного
заземлителя рассчитывается по уравнению:
U ан = I защ R ′заз , В,
(1.20)
где Iзащ - ток источника питания станции катодной защиты, А; R´заз суммарное сопротивление растеканию анодного заземлителя, Ом.
В соответствии с законом Фарадея формула для расчета
количества электродов по сроку службы анодного заземлителя имеет вид:
n = qIT / (G элη ) ,
(1.21)
где q - электрохимический эквивалент анодного материала, Gэл - масса
одного стержня заземлителя, кг/шт.; η - коэффициент полезного действия
17
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
или коэффициент неравномерности растворения заземлителя, равный
0,4...0,6.
Напряжение на выходе преобразователя уравновешивается
четырьмя составляющими:
Uн=Uан+Uк+Uт+∆Uз, В,
(1.22)
где Uн - номинальное выходное напряжение преобразователя
катодной станции, В; Uан - напряжение на сопротивлении растеканию
анодного заземлителя, В; Uк - потеря напряжения в дренажной линии, В;
Uт - напряжение на сопротивлении растеканию трубопровода, В; ∆Uз напряжение в земле как некоторая поправка, учитывающая
конфигурацию поля токов в земле, и которой можно пренебречь.
1.2.2. Алгоритмы расчетов
Расчет параметров катодной защиты при использовании одной
станции
Цель расчета параметров катодной защиты трубопроводов определение силы тока, напряжения и мощности источника питания.
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Исходные данные:
длина стального трубопровода L, км;
диаметр трубопровода Dн, мм;
толщина стенки трубопровода δ, мм;
электрическое сопротивление изоляции на площади 1 м2
поверхности трубы R´пер, Ом·м2;
удельное электрическое сопротивление почвы ρз, Ом·м;
удельное сопротивление металла проводов ρпр, Ом·мм2/м;
удельное сопротивление металла трубопровода ρтр, Ом.мм2/м;
плотность металла трубы анодного заземлителя γ, кг/м3;
наружный диаметр трубы анодного заземлителя dн, м;
глубина заложения труб анодного заземлителя до верха t, м;
минимальная защитная поляризация Uзащ.min, В.
Этап 1. Расчет силы тока источника станции защиты
Рассчитывается необходимая сила тока в точке дренажа:
18
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Rпр
U защ .min L
I0 =
e
Rпр Rпер
защ
Rпер
, А.
(1.23)
Плечо защиты участка стального трубопровода длиной L при
расположении станции посредине защищаемого участка составляет:
L
, м.
2
L защ =
(1.24)
Электрическое сопротивление металла трубопровода длиной 1 м
рассчитывается по уравнению (1.3):
Rпр =
ρ ТР
S
=
ρ ТР
(
0,785 DН2 − DВ2
) , Ом/м,
где ρтр - удельное сопротивление металла трубопровода, Ом.мм2/м;
S = 0,785 ⋅ DH2 − DВ2 - площадь поперечного сечения металла трубы,
мм2; Dн - наружный диаметр трубы в мм, Dв - внутренний диаметр трубы,
мм.
Электрическое
сопротивление
изолирующего
защитного
покрытия трубопровода длиной 1 м рассчитывается по уравнению (1.4):
(
)
'
Rпер = Rпер
1000
, Ом·м,
πDН
где R´пер - сопротивление изоляции 1м2 поверхности трубы, Ом.м2; Dн наружный диаметр трубы, мм.
Рассчитывается сила тока источника станции защиты по
уравнению:
(1.25)
I защ = 2I 0 , А.
Этап 2. Расчет сопротивлений в цепи
Рассчитывается эффективное электрическое сопротивление
участка трубопровода (одной стороны) по уравнению (1.9):
R = Rпр Rпер , Ом.
Сопротивление всего участка трубопровода по уравнению (1.10):
RТР =
19
R
, Ом.
2
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Требуемая масса металла анодного заземлителя:
g = kg i Т П I защ , кг,
(1.26)
где k – коэффициент запаса, gi – электрохимический эквивалент стали, Т –
срок работы.
Общая длина заготовки анодного заземления из труб:
La =
(
g
)
0,785 d Н2 − d В2 γ
,
(1.27)
где Lа - общая длина заготовки анодного заземлителя из труб, м; g - масса
металла анодного заземлителя, кг; dн - наружный диаметр трубы анодного
заземления, м; dв - внутренний диаметр трубы анодного заземления, м; γ плотность металла трубы, кг/м3.
Рассчитывается
сопротивление
растеканию
одиночного
вертикального анода:
RB =
ρз
ln
2πLc
2 Lc
dн
4t + 3Lc
4t + Lc
, Ом.
(1.28)
Общее сопротивление заземлителя, состоящего
вертикальных стержней R'в, рассчитывается по формуле:
RB/ = F
RB
, Ом,
n
из
n
(1.29)
где Rв - сопротивление отдельного стержня, Ом; F - коэффициент
экранирования или взаимовлияния, рассчитываемый по приближенной
формуле:
F = 1+ ρз
ln (0,66n )
,
πsRВ
где s - шаг размещения стержней.
Рассчитывается сопротивление
соединительного стержня:
L2c
ρ3
RГ =
ln
2πLc td н
растеканию
, Ом,
(1.30)
горизонтального
(1.31)
где Lс - длина стержня, м; t - глубина заложения до верха, м; dн наружный диаметр трубы анодного заземления, м; ρз - удельное
электрическое сопротивление почвы Ом·м.
20
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Сопротивление растеканию соединительного горизонтального
стержня вследствие экранирующего влияния вертикальных стержней
рассчитывается по формуле:
R Г′ =
RГ
ηГ
(1.32)
Ом,
где ηГ - коэффициент использования горизонтального стержня.
Суммарное сопротивление растеканию заземлителя катодной
защиты Rзаз,:
R заз =
1
1
1
+
RВ′ R ′Г
, Ом.
(1.33)
Электрическое сопротивление соединительных проводов (от
источника питания катодной защиты к трубопроводу и заземлению):
Rпров =
ρ пр l '
S
, Ом,
(1.34)
где ρпр - удельное сопротивление металла проводов, Ом·м; l´ - общая
длина соединительных проводов, м; S - площадь сечения проводов, мм2.
Общее электрическое сопротивление всей системы катодной
защиты:
Rобщ = RТР + R заз + Rпров , Ом,
(1.35)
где Rтр- эффективное сопротивление участка трубопровода (одной
стороны), Ом; Rзаз - суммарное сопротивление растеканию анодного
заземлителя, Ом; Rпров - сопротивление соединительных проводов, Ом.
Этап 3. Расчет напряжения источника тока
Рассчитывается необходимое напряжение
станции катодной защиты:
U н = I защ Rобщ , В,
источника
тока
(1.36)
где Iзащ - ток источника, А; Rобщ - общее электрическое сопротивление
всей системы катодной защиты, Ом.
Этап 4. Расчет мощности источника тока
Рассчитывается мощность источника питания:
W = I защU Н , Вт,
21
(1.37)
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
где Iзащ - ток источника, А; Uн - напряжение источника тока, В.
Расчет параметров катодной защиты при использовании
нескольких станций
Цель расчета параметров катодной защиты трубопроводов определение силы тока, напряжения и мощности источников питания.
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Исходные данные:
длина стального трубопровода L, км;
диаметр трубопровода Dн, мм;
толщина стенки трубопровода δ, мм;
электрическое сопротивление изоляции на площади 1 м2
поверхности трубы R´пер, Ом·м2;
удельное электрическое сопротивление почвы ρз, Ом·м;
удельное сопротивление металла проводов ρпр, Ом·м;
удельное сопротивление металла трубопровода ρтр, Ом.м;
плотность металла трубы анодного заземлителя γ, кг/м3;
наружный диаметром трубы анодного заземлителя dн, м;
глубина заложения труб анодного заземлителя до верха t, м;
минимальная защитная поляризация Uзащ.min, В.
Этап 1. Расчет силы тока
Рассчитывается сила тока в точке дренажа по уравнению (1.15):
I 0′ =
где shL =
U защ. min
Rпр Rпер

Rпр
′
sh Lзащ

Rпер


 , А,


e L − e−L
- гиперболический синус.
2
Ток источника станции защиты по уравнению (1.16):
I ′защ = 2 ⋅ I 0′ , А.
Этап 2. Расчет сопротивлений в цепи
Рассчитывается эффективное электрическое сопротивление
участка трубопровода (одной стороны) по уравнению (1.13):
22
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
R′ =
Rпр Rпер

Rпр
′
th Lзащ

Rпер





, Ом,
e L − e −L
где I´0 - сила тока в точке дренажа, А; thL = L
- гиперболический
e + e −L
тангенс.
Электрическое сопротивление всего защищаемого участка по
уравнению (1.14):
′ =
RТР
R′
, Ом.
2
Общее электрическое сопротивление всей системы катодной
защиты по уравнению (1.35):
′ = RТР
′ + Rзаз + Rпров , Ом,
Rобщ
где R´тр- эффективное сопротивление участка трубопровода (одной
стороны), Ом; Rзаз - суммарное сопротивление растеканию анодного
заземлителя, Ом; Rпров - сопротивление соединительных проводов, Ом.
Этап 3. Расчет напряжения источника тока
Рассчитывается необходимое напряжение
станции катодной защиты по уравнению (1.36):
′ Rобщ
′ , В,
U Н′ = I защ
источника
тока
где I´защ - ток источника, А; R´общ - общее электрическое сопротивление
всей системы катодной защиты, Ом.
Этап 4. Расчет мощности источника тока
Рассчитывается мощность источника питания по формуле (1.37):
′ U Н′ , Вт,
W ' = I защ
где I´защ - ток источника, А; U´н - напряжение источника тока.
23
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
1.2.3. Примеры расчетов
Пример 1.1
Рассчитать мощность источника постоянного тока одной станции
катодной защиты при следующих исходных данных:
• длина стального трубопровода L=10 км;
• диаметр трубопровода Dн=323 мм;
• толщина стенки трубопровода δ = 9 мм;
• электрическое сопротивление изоляции на площади 1 м2
поверхности трубы R´пер=1000 Ом·м2
• удельное электрическое сопротивление почвы ρз=10 Ом·м;
• удельное сопротивление металла проводов ρпр=0,135 Ом·мм2/м
(для железа);
• удельное сопротивление металла трубопровода ρтр= 0,135
Ом.мм2/м;
• плотность металла трубы анодного заземлителя γ = 7850 кг/м3;
• наружный диаметром трубы анодного заземления dн = 0,146 м,
толщина стенки 5 мм;
• глубина заложения вертикальных труб заземлителя ниже
поверхности земли 0,8 м;
• минимальная защитная поляризация Uзащ.min = 0,30 В;
Этап 1. Расчет силы тока источника станции защиты
Рассчитывается необходимая сила тока в точке дренажа по
уравнению (1.23):
I0 =
U защ . min
R пр R пер
L защ
e
R пр
R пер
.
Плечо защиты участка стального трубопровода длиной L=10км
при расположении станции посредине защищаемого участка составляет
по формуле (1.24):
Lзащ =
L
= 5000 м.
2
Электрическое сопротивление металла трубопровода длиной 1 м
определяется по уравнению (1.3):
24
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Rпр =
ρ ТР
=
S
ρ ТР
(
0,785 D − D
2
Н
2
В
)
=
0,135
= 1,52 ⋅ 10 −5
2
2
0,785 323 − 305
(
)
Ом/м.
Электрическое
сопротивление
изолирующего
защитного
покрытия трубопровода длиной 1 м рассчитывается по уравнению (1.4):
′
Rпер = Rпер
1000
1000
= 1000
= 986 Ом·м.
πDН
3,14 ⋅ 323
При этих условиях сила тока в точке дренажа составляет:
I0 =
0,30
1,52 ⋅10 −5 ⋅ 986
e 5000
1, 52⋅10 −5 986
= 4,57 А.
Рассчитывается сила тока источника станции защиты по
уравнению (1.25):
I защ = 2 I 0 = 2 ⋅ 4,57 = 9,14 А.
Этап 2. Расчет сопротивлений в цепи
Рассчитывается эффективное электрическое сопротивление
участка трубопровода (одной стороны) по уравнению (1.9):
R = Rпр Rпер = 1,52 ⋅ 10 −5 ⋅ 986 = 0,122 Ом.
Сопротивление всего участка трубопровода по уравнению (1.10):
R 0,122
=
= 0,061 Ом.
2
2
4000
2000
2800
700
RТР =
4000
4000
4000
16000
Рис. 1.4 Выбранная конструкция заземлителя.
25
4000
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рассчитывается требуемая масса металла анодного заземления
из стальных труб на срок работы 5 лет, при коэффициенте запаса равном
1.5, электрохимическом эквиваленте стали 9,1 кг/А·год, по формуле
(1.26):
g = kg i Т П I защ
g = 1,5 ⋅ 9,1 ⋅ 5 ⋅ 9,18 = 623,8 кг
Общая длина заготовки анодного заземлителя из стальных труб
рассчитывается по уравнению (1.27):
Lа =
(
g
)
0,785 d − d γ
2
Н
2
В
=
623,8
≈ 36 м.
0,785 0,146 2 − 0,136 2 7850
(
)
Выбирается комбинированное заземление из пяти вертикальных
труб длиной по 4 м, соединенных горизонтальным соединительным
стержнем длиной 16 м (рис.1.4).
Сопротивление растеканию одиночного вертикального анода
рассчитывается по формуле (1.28):
RB =
RВ =
ρз
ln
2πLc
10
ln
2 ⋅ 3,14 ⋅ 4
2 Lc
4t + 3Lc
dн
4t + Lc
2⋅4
4 ⋅ 2,8 + 3 ⋅ 4
0,146
4 ⋅ 2,8 + 4
;
= 1,63 Ом.
Сопротивление растеканию анодного заземлителя, состоящего из
пяти параллельно соединенных вертикальных труб по формуле (1.29):
R´в=FRв/n.
Коэффициент
экранирования
или
взаимовлияния
F,
рассчитывается по формуле (1.30):
F = 1+ ρз
ln (0,66n )
ln(0,66 ⋅ 5)
= 1,58 ;
; F = 1 + 10
πsR В
3,14 ⋅ 4 ⋅1,63
1,58 ⋅ 1,63
RВ′ =
= 0,52 Ом.
5
Сопротивление растеканию горизонтального соединительного
стержня по формуле (1.31):
26
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
RГ =
RГ =
L2
ρ3
ln c
2πLc td н
;
 16 2

10
 = 0,64 Ом.
ln
2 ⋅ 3,14 ⋅ 16  2,8 ⋅ 0,146 
Сопротивление растеканию соединительного горизонтального
стержня вследствие экранирующего влияния вертикальных стержней по
формуле (1.32):
R Г′ =
RГ
ηГ
=
0,64
= 0,86 Ом.
0,74
Суммарное сопротивление растеканию анодного заземления
станции защиты по формуле (1.33):
R заз =
1
1
1
+
Rв′ R ′Г
=
1
1
1
+
0,52 0,86
= 0,32 Ом.
Электрическое сопротивление соединительных железных
проводов при сечении 50 мм2 (принимаем расположение станции
посредине участка, в 25 м от трубопровода и в 25 м от заземления) по
формуле (1.34):
Rпров =
ρ пр l ′
S
=
0,135(25 + 25)
= 0,135 Ом.
50
Общее электрическое сопротивление всей системы катодной
защиты по формуле (1.35):
Rобщ = RТР + R заз + Rпров = 0,061 + 0,32 + 0,135 = 0,516 Ом.
Этап 3. Расчет напряжения источника тока
Рассчитывается необходимое напряжение
станции катодной защиты по формуле (1.36):
источника
тока
U Н = I защ Rобщ = 9,14 ⋅ 0,516 = 4,7 В.
Этап 4. Расчет мощности источника тока
Рассчитывается мощность источника питания по формуле (1.37):
27
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
W = I защU Н = 9,14 ⋅ 4,7 = 42,96 Вт.
Результаты расчета:
Мощность источника тока равна 43 Вт.
Пример 1.2
Рассчитать катодную защиту участка стального трубопровода по
условиям предыдущего примера, но при использовании нескольких
станций катодной защиты.
Исходные данные:
• длина стального трубопровода L=10 км;
• диаметр трубопровода Dн=323 мм;
• толщина стенки трубопровода δ = 9 мм;
• электрическое сопротивление изоляции на площади 1 м2
поверхности трубы R´пер=1000 Ом·м2
• удельное электрическое сопротивление почвы ρз=10 Ом·м;
• удельное сопротивление металла проводов ρпр=0,135 Ом·мм2/м
(для железа);
• удельное сопротивление металла трубопровода ρтр= 0,135
Ом.мм2/м;
• плотность металла трубы анодного заземлителя γ = 7850 кг/м3;
• наружный диаметром трубы анодного заземления dн = 0,146 м,
толщина стенки 5 мм;
• глубина заложения вертикальных труб заземления ниже
поверхности земли 0,8 м;
• минимальная защитная поляризация Uзащ.min = 0,30 В;
Этап 1. Расчет силы тока
Рассчитывается необходимая сила тока в точке дренажа по
уравнению (1.15):

Rпр  0,30 
U защ. min
1,52 ⋅ 10 −5 
=
I 0′ =
sh L′защ
sh 5000
= 1,62 А.
Rпер  0,122 
986 
Rпр Rпер 
Ток источника станции защиты по уравнению (1.16):
′ = 2 I 0′ = 2 ⋅ 1,62 = 3,24 А.
I защ
Этап 2. Расчет сопротивлений в цепи
28
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рассчитывается эффективное электрическое сопротивление
участка трубопровода (одной стороны) по уравнению (1.13):
R′ =
Rпр Rпер

Rпр
th L ′защ

Rпер





=
1,52 ⋅ 10 −5 ⋅ 986

1,52 ⋅ 10 −5
th 5000

986





= 0,221 Ом.
Электрическое сопротивление всего защищаемого участка по
уравнению (1.14):
′ =
RТР
R ′ 0,221
=
= 0,111 Ом.
2
2
Общее электрическое сопротивление всей системы катодной
защиты (при прежнем заземлении) по уравнению (1.35):
′ = RТР
′ + R заз + Rпров = 0,111 + 0,32 + 0,135 = 0,565 Ом.
Rобщ
Rзаз = 0,32 Ом и Rпров = 0,135 Ом - из предыдущего примера.
Этап 3. Расчет напряжения источника тока
Рассчитывается необходимое напряжение
станции катодной защиты по уравнению (1.36):
источника
тока
′ Rобщ
′ = 3,24 ⋅ 0,565 = 1,83 В.
U н′ = I защ
Этап 4. Расчет мощности источника тока
Рассчитывается мощность источника питания по формуле (1.37):
W ′ = I ′защU н′ = 3,24 ⋅ 1,83 = 5,92 Вт,
т.е. в 7 раз меньше, чем при участке с одной станцией, при том же
анодном заземлении Rзаз. Однако это заземление, рассчитанное в
предыдущем примере исходя из тока источника питания станции защиты
Iзащ = 9,14 А, для вновь полученного тока источника питания станции
защиты I´защ = 3,24 А, является слишком громоздким.
Рассчитывается требуемая масса металла анодного заземления из
стальных труб на срок работы 5 лет, при коэффициенте запаса равном 1,5,
электрохимическом эквиваленте стали 9,1 кг/А·год, по формуле (1.26):
'
g = kg i Т П I защ
= 1,5 ⋅ 9,1 ⋅ 5 ⋅ 3,24 = 221,1 кг.
29
4000
2000
2800
700
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
5000
Рис.1.5.
Анодное
заземление
станции
катодной
защиты
конечной длины.
Общая длина заготовки анодного заземления из стальных труб (γ
= 7850 кг/м3) с наружным диаметром dн = 146 мм и толщиной стенки 5 мм
рассчитывается по формуле (1.27):
Lа =
(
g
)
0,785 d − d γ
2
Н
2
В
=
221,1
≈ 13 м.
0,785 0,146 2 − 0,136 2 7850
(
)
Выбирается комбинированное заземление из двух вертикальных
труб длиной по 4 м, соединенных горизонтальным соединительным
стержнем длиной 5 м (рис.1.5).
Рассчитывается
сопротивление
растеканию
одиночного
вертикального анода при t = 2,8 м по формуле (1.28):
RB =
ρз
ln
2πLc
2 Lc
dн
4t + 3Lc
4t + Lc


10
2⋅4

RВ =
ln

2 ⋅ 3,14 ⋅ 4
 0,146 4 ⋅ 2,8 + 3 ⋅ 4

4 ⋅ 2,8 + 4

30
;



 = 1,63 Ом.



Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рассчитывается
сопротивление
растеканию
анодного
заземлителя, состоящего из двух параллельно соединенных вертикальных
труб по формуле (1.29):
RB/ = F
Коэффициент
экранирования
рассчитывается по формуле (1.30):
F = 1+ ρз
RB
,Ом.
n
или
взаимовлияния
F,
ln (0,66n )
ln (0,66 ⋅ 2 )
= 1 + 10
= 1,54 ;
πsRВ
3,14 ⋅ 1 ⋅ 1,63
1,54 ⋅ 1,63
RВ′ =
= 1,255 Ом.
2
Рассчитывается сопротивление растеканию
соединительного стержня по формуле (1.31):
горизонтального
L2c
ρ3


10
52
RГ =
ln
 = 1,75
=
ln
2πLc td н (2 ⋅ 3,14 ⋅ 5)  0,7 ⋅ 0,146 
Ом.
Сопротивление растеканию соединительного горизонтального
стержня вследствие экранирующего влияния вертикальных стержней по
формуле (1.32):
R Г′ =
RГ
ηГ
=
1,75
= 2,36 Ом.
0,74
Суммарное сопротивление растеканию анодного заземления
станции защиты по формуле (1.33):
′ =
R заз
1
1
=
= 0,82 Ом.
1
1
1
1
+
+
R В′ R Г′
1,255 2,36
Электрическое сопротивление соединительных железных
проводов при сечении 50 мм2 и при расположении станции посередине
участка, в 25 м от трубопровода и в 25 м от заземления, Rпров = 0,135 Ом
(из предыдущего примера).
Общее электрическое сопротивление всей системы катодной
защиты по формуле (1.35):
'
′ + R заз
′ + Rпров = 0,111 + 0,82 + 0,135 = 1,066 Ом.
Rобщ
= RТР
31
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рассчитывается необходимое напряжение
станции катодной защиты по формуле (1.36):
источника
тока
'
′ Rобщ
U Н′ = I защ
= 3,24 ⋅ 1,066 = 3,45 В.
Рассчитывается мощность источника питания по формуле (1.37):
′ U Н′ = 3,24 ⋅ 3,45 = 11,2 Вт
W ′ = I защ
Результаты расчета:
Мощность источника тока равна 11,2 Вт, т.е. в 3,8 раза меньше,
чем в первом примере.
2. КАТОДНАЯ ЗАЩИТА АППАРАТОВ
2.1. Основные расчетные формулы
Катодная защита применяется для предупреждения коррозии
заводской аппаратуры: конденсаторов, холодильников, теплообменников,
выпарных и других аппаратов. Катодная защита аппаратуры связана со
значительными трудностями: сравнительной сложностью конструкции, а
также во многих случаях с высокой агрессивностью среды. При расчете
катодной защиты зачастую удобнее исходить из необходимости
достижения определенной оптимальной величины плотности тока,
называемой минимальной защитной плотностью тока.
При расчете катодной защиты аппаратов сила тока, необходимая
для защиты, определяется по формуле
I защ = ηi з S , А,
(2.1)
где Iзащ - сила тока, которую должен давать в цепь защиты выбранный
источник постоянного тока, А; iз - минимальная защитная плотность тока,
А/м2; S - общая площадь защищаемой поверхности, м2; η - коэффициент
использования, применяемый для учета явлений экранирования.
Основными сопротивлениями цепи являются переходные
сопротивления анод - среда и среда - защищаемая поверхность. Если
удельное сопротивление среды оказывается значительным, то следует его
учитывать.
32
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Например,
сопротивление
растеканию
цилиндрического анода рассчитывается по формуле:
Ra =
вертикального
4l
ρ
ln , Ом.
2πl d
(2.2)
Сопротивление среда - защищаемая поверхность определяется
как отношение поляризационного сопротивления стали к площади
защищаемой поверхности:
Pc
, Ом,
S
(2.3)
ρl
, Ом,
2πdh
(2.4)
Rап =
где Pс - поляризационное сопротивление стали, Ом·м2; S - площадь
защищаемой поверхности, м2.
Сопротивление среды может быть приближенно рассчитано по
уравнению:
R=
где ρ - удельное сопротивление в Ом м; d - средний диаметр общего
сечения среды вокруг анода, м; h - высота сечения среды вокруг анода, м;
l - среднее расстояние между анодом и защищаемой поверхностью, м.
Сумма всех последовательно соединенных сопротивлений дает
общее сопротивление защиты:
Rобщ=R1+R2+R3+R4+…,
(2.5)
а сила тока в цепи Iзащ , умноженная на это общее сопротивление, дает
необходимое напряжение источника тока
2.2. Пример расчета
Рассчитать катодную защиту внешним током стального
водонапорного бака емкостью 50 м3, форма и размеры которого
приведены на рис.2.1. Удельное электрическое сопротивление воды ρ=20
Ом м, поляризационное сопротивление стали Pс=1 Ом·м2. Минимальную
защитную плотность тока принять iк=0,14 А/м2
Решение:
Внутренняя боковая поверхность обечайки резервуара
S1 = 3,14 ⋅ 4 ⋅ 3 = 37,68 м2;
внутренняя поверхность днища
33
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
S 2 = 3,14(2 2 + 1) = 15,70 м2;
3000
3000
суммарная поверхность
S=S1+S2=37,68+15,70=53,4м2;
поверхность водонапорной трубы
S 3 = 3,14 ⋅ 0,5 ⋅ 15 = 23,6 м2.
50
15000
1000
4000
500
Рис.2.1. Катодная защита стального водонапорного бака.
Для защиты обечайки и днища требуется ток
I защ = i к S = 0,14 ⋅ 53,4 = 7,476 А,
а для защиты водонапорной трубы
э
I защ
= i к S з = 0,14 ⋅ 23,6 = 3,304 А.
Расчет защиты резервуара и водонапорной трубы осуществляем
раздельно.
Требуемая масса металла анода для резервуара рассчитывается по
формуле (1.26):
В качестве анода берется круглый алюминиевый стержень,
расположенный в центре резервуара, работа которого рассчитывается на
34
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
5 лет; коэффициент запаса принимается равным 1,5, электрохимический
эквивалент алюминия равен 2,9 кг/А·год:
g = 1,5 ⋅ 2,9 ⋅ 5 ⋅ 7,476 = 129,2 кг.
Диаметр заготовки анода при общей ее длине 3м (плотность
алюминия ρAl=2700 кг/м3):
d =2
g
πlρ Al
=2
129,2
= 0,14 ≈ 0,15 м.
3,14 ⋅ 3 ⋅ 2700
Сопротивление растеканию анода рассчитывается по формуле
(2.2):
Ra =
4l 20 ⋅ 2,303 4 ⋅ 3
ρ
ln =
lg
= 4,65 Ом.
2πl d
2 ⋅ 3,14 ⋅ 3 0,15
Сопротивление среды по формуле (2.4):
R=
20 ⋅ 1,925
ρl
=
= 0,84 Ом.
2πdh 2 ⋅ 3,14 ⋅ 2,075 ⋅ 3,5
В данном случае сопротивлением среда - защищаемая
поверхность (вследствие малости ее площади) можно пренебречь.
Общее сопротивление защиты по формуле (2.5):
Rобщ=R1+R2+R3+R4+…;
Rобщ = 4,65 + 0,84 = 5,49 Ом.
Требуемое напряжение источника тока:
Еист ≈ I защ Rобщ = 7,476 ⋅ 5,49 = 42 В.
В качестве анода водонапорной трубы берем круглый
алюминиевый стержень, расположенный в центре трубы, длиной 15 м.
Требуемая масса металла анода водонапорной трубы
g ′ = kg i Т П I защ ;
g ′ = 1,5 ⋅ 2,9 ⋅ 5 ⋅ 3,304 = 71,9 кг.
Диаметр заготовки анода
d′ = 2
d′ = 2
g
;
πlγ
71,9
= 0,048 ≈ 0,05 м.
3,14 ⋅ 15 ⋅ 2700
35
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Сопротивление растеканию анода водонапорной трубы
Ra′ =
Rа′ =
4l
ρ
ln ;
2πl d
20 ⋅ 2,303 4 ⋅ 15
lg
= 1,51 Ом.
2 ⋅ 3,14 ⋅ 15 0,05
Сопротивление среды определяется по формуле (2.4)
R′ =
R′ =
ρl
;
2πdh
20 ⋅ 0,255
= 0,17 Ом.
2 ⋅ 3,14 ⋅ 0,275 ⋅ 15
Общее сопротивление защиты по формуле (2.5)
Rобщ=R1+R2+R3+R4+…;
'
Rобщ = 1,51 + 0,17 = 1,68 Ом.
При том же напряжении, которое необходимо для корпуса
резервуара, на водонапорную трубу требуется ток
′ =
I защ
Eист
42
=
= 25,0 А,
'
Rобщ 1,68
при этом плотность тока
i К′ =
25
= 1,06 А/м2.
23,6
Мощность установки
′ ) = 42(7,48 + 25) = 1364 Вт ≈ 1,4 кВт.
W = Eист (I защ + I защ
36
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
3. ПРОТЕКТОРНАЯ ЗАЩИТА ТРУБОПРОВОДОВ
3.1. Особенности протекторной защиты
Протекторная защита может быть осуществлена как для
изолированных, так и для неизолированных снаружи трубопроводов в
грунтах со средним удельным сопротивлением до 50 Ом·м.
Преимущество протекторной защиты трубопроводов перед
катодной электрохимической защитой становится определяющим в
следующих случаях:
• защищаемый трубопровод проложен в коридоре с
другими трубопроводами, не имеющими электрохимическую
защиту, или имеет с ними пересечения;
• подвод электроэнергии к предполагаемым местам
сооружения катодных станций требует значительных затрат;
• обслуживание и обеспечение сохранности системы
катодной защиты (анодных заземлителей, станций катодной
защиты, трансформаторных подстанций, кабельных дренажных
линий) требует значительных затрат из-за особых условий
местности.
Схема протекторной установки представлена на рис.3.1. Ток в
цепи «протектор-земля-трубопровод» в общем случае определяется
законом Ома.
3
2
Iпр
1
Uт
Uпр
Катод
Анод
Рис.3.1. Схема протекторной защиты: 1 - протектор; 2 трубопровод; 3 - соединительный провод, Uпр, UT - стационарные
потенциалы протектора и трубопровода.
37
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Разность потенциалов Uт-Unp, уравновешивается падением
напряжения на всех участках цепи.
Uт-Uпp=∆Uпр+∆Uзащ+∆Uзем
где Uт , Uпp - стационарные потенциалы трубопровода и протектора;
∆Uпр- потеря напряжения на поляризационном сопротивлении
протектора; ∆Uзащ - защитное смещение потенциала трубопровода; ∆Uзем потеря напряжения в земле (как правило пренебрегают).
Разность потенциалов труба-земля и протектор-земля после
включения защиты изменяются на величину потери напряжения на
поляризационном
сопротивлении
протектора
и
переходном
сопротивлении труба - земля:
Uт..защ=Uт -∆Uзащ;
Uпр.защ=Uпр+∆Uпр,
(3.1)
где Uт..защ , Uпр.защ - разность потенциалов труба-земля и протектор-земля
после включения защиты.
Если величина Uт..защ соответствует принятым критериям
электрохимической защиты (Uт..защ < Uзащ.min), то протектор выполняет
свои функции.
Для оценки эффективности протекторов используется термин:
токоотдача, определяемая как количество электричества, протекающего
в цепи протектора, в результате растворения единицы его массы
ТQT=8750/q;
Q=QT·η,
(3.2)
где Qт , Q - соответственно теоретическая, удовлетворяющая закону
Фарадея, и фактическая токоотдачи, А·ч/кг; η - коэффициент полезного
использования или коэффициент выхода по току; q - электрохимический
эквивалент или скорость растворения, кг/(А·год).
Фактическая токоотдача всегда меньше теоретической. Это связано,
прежде всего, с явлением саморастворения протектора, что и учтено
коэффициентом η.
Поскольку Q < Qт, то и продолжительность растворения протектора
также меньше теоретической продолжительности, соответствующей
закону Фарадея. Формула для вычисления фактического срока службы
протектора (Т, год) в зависимости от его массы (G, кг) и величины силы
тока (I, А) имеет вид
T=QGη/I.
(3.3)
Для изготовления протекторов используют специальные сплавы. По
конструктивному исполнению протекторы делятся на стержневые,
38
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
плоские и прутковые, хотя принципиальной трудности в отливке
протекторов любой другой формы нет. В маркировке протектора цифры
означают его массу (кг), буква М - магниевый, А - алюминиевый и Ц цинковый сплавы, другие буквы - конструктивное исполнение.
В табл.3.1 - табл.3.3 приводятся химические составы некоторых
протекторных сплавов соответственно на магниевой, алюминиевой и
цинковой основе.
Таблица 3.1
Магниевые сплавы
Марка
магниевого
сплава
Легирующие
элементы, %
Al
Zn
Мл16
7,5-9
2-3
Мл4вч
5-7
2-3
МП1
5-7
2-4
Примеси предельные, %
Mn
0,150,5
0,150,5
0,020,5
Fe
Cu
Ni
Si
Ti
0,03
0,15
0,01
0,2
-
0,003
0,004
0,001
0,05
-
0,003
0,004
0,001
0,04
0,0
4
Таблица 3.2
Алюминиевые сплавы
Марка
алюминиевого
сплава
АП2
АП3
АП4
Легирующие элементы, %
Zn
0,4-0,8
4-6
4-6
Mg
0,5-1,0
39
Sn
0,05-0,1
Zr
0,001-0,1
-
Примеси
предельные, %
Fe Cu
Si
0,1 0,01 0,1
0,1 0,01 0,1
0,1 0,01 0,1
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таблица 3.3
Цинковые сплавы
Марка
цинкового
сплава
Легирующие элементы,
%
Примеси предельные,
%
Аl
Mg
Mn
Ti
Si
Fe
Cu
Pb
ЦП1
0,40,001 0,001 0,005
0,8
ЦП2
0,5- 0,1- 0,10,004 0,001 0,005
0,7
0,3
0,3
ЦП3
0,20,005- 0,005- 0,004 0,001 0,005
0,6
0,1
0,1
Поскольку фактические значения токоотдачи и потенциала
существенно зависят от условий эксплуатации, то для приближенного
расчета обычно принимают некоторые средние значения параметров в
соответствии с табл.3.4.
Величина стационарного потенциала Uпр зависит от свойств
окружающей среды и, как показала практика, может изменяться на
величину порядка ±0,1 В относительно приведенных в табл.3.4 значений.
Таблица 3.4
Параметры протекторных сплавов
Протекторный
сплав
Магниевый
Алюминиевый
Цинковый
Расчетный
стационарный
потенциал,
Uпр, В
-1,5
-1,1
-1,1
Расчетная
токоотдача,
Q, А·ч/кг
1400
2600
790
Электрохимический
эквивалент,
q, кг/(А·год)
7,2
3,9
12,6
Выход
по
току,
η,%
60
85
95
Более подробно характеристики магниевых протекторов
представлены в таблице 3.5.
При использовании протекторов в грунтовых условиях можно
ожидать дополнительного уменьшения на 5...10% величины η, связанного
с неоднородностью растворения протектора.
40
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Протекторы при монтаже могут соединяться с защищаемым
сооружением или накоротко или через peгулируемое сопротивление,
которое в процессе наладки защиты обеспечивает нужную величину силы
тока. Включение регулируемого сопротивления имеет смысл при
высокой электропроводности грунта, когда ток слишком большой. В поле
блуждающих токов в цепь соединительного провода может включаться и
полупроводниковый вентиль, не препятствующий прямому току и
обеспечивающий запирание цепи для блуждающего тока, направленного
с трубопровода в землю.
Для обеспечения равномерности растворения протектора и
уменьшения сопротивления растеканию используют активатор. Составы
некоторых порошковых активаторов приводятся в табл. 3.6.
Таблица 3.5
Характеристики магниевых протекторов (в знаменателе - масса с
активатором и габаритные размеры упакованных протекторов)
ПотенТип
Масса
ДиаДлиМакс.
циал
Марка
протекпротекметр,
на,
По
КПД,
сплава
тора
тора, кг
мм
мм
%
МЭС,
В
1
2
3
4
5
6
7
ПМ5
МП- 1
5
100
0.5
-1.55
55
ПМ5У
МП- 1
5/16
100/165 0.5/0.6
-1.55
60
ПМ10
МП- 1
10
115
0.6
-1.55
55
ПМ10У
МП- 1
10/30
115/200 0.6/0.7
-1.55
60
ПМ20
МП- 1
20
140
0.8
-1.55
55
ПМ20У
МП- 1
20/60
140/240 0.8/0.9
-1.55
60
КМПО
МЛ 16
7-15
40-80
1.4-2.8
-1.6
45
КМПО
МЛ 15
7-15
40-80
1.4-2.8
-1.6
35
МП- 2, 3,
ПММ
7
40-120 0.6-2.8
-1.6
45
4
41
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таблица 3.6
Составы порошковых активаторов
Удельное
сопротивление
грунта, ρ,
Ом·м
<20
20…100
>100
Магниевые протекторы
Цинковые протекторы
Гипс,
%
Бентонит,
%
Трепел,
%
Na2SO4,
%
Гипс,
%
Бентонит,
%
Na2SO4,
%
65
25
15
75
15
5
25
50
75
45
5
5
70
75
65
25
10
20
10
50
75
75
20
20
5
-
-
-
5
10
15
25
15
10
На практике используют две схемы протекторной защиты:
1.
схема с распределенными протекторами (РП);
2.
схема с групповыми протекторами (ГП).
В случае схемы с распределенными протекторами, протекторы
размещают горизонтально в одной траншее с защищаемым
трубопроводом, с шагом кратным длине плети труб. Большинство
протекторов электрически соединяются с трубопроводом напрямую, а
контрольные протекторы - через контрольно - измерительные колонки
(КИК) (см. рис.3.2).
По схеме с групповыми протекторами, протекторы электрически
соединенные между собой в группу, горизонтально размещают в
отдельной траншее глубиной не менее 1,8 м и шириной не менее 0,15 м,
вырытой параллельно защищаемому трубопроводу на расстоянии 3-5 м
от него. Длина траншей и расстояние между ними определяется расчетом.
Посередине траншею для протектора соединяют с траншеей для
трубопровода. Все групповые протекторы электрически соединяют с
трубопроводом через контрольно - измерительные колонки (рис.3.3).
42
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис.3.2.
Технологическая
схема
протекторной
защиты
трубопровода с распределенными протекторами: 1 - трубопровод;
2 - протектор; 3 - изолирующие фланцы; 4 - технологическая
установка со сходящимися трубопроводами; 5 - контрольноизмерительная колонка; 6 - траншея; 7 - незащищенные
трубопроводы; 8 - место соединения с незащищенным
трубопроводом.
При схеме с распределенными протекторами они размещаются в
углу траншеи и электрически соединяются с трубопроводом путем
приварки армирующей проволоки протектора к трубопроводу в месте
стыка плетей (рис.3.4).
43
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
а
б
Рис.3.3. Технологические
схемы
протекторной защиты
трубопровода с групповыми протекторами: а - параллельное
размещение протекторов; б - перпендикулярное размещение
протекторов. 1 - трубопровод; 2 - траншея; 3 - протектор; 4 дренажная контрольно-измерительная колонка; 5 - дренажный
провод; 6 - контрольно-измерительная колонка.
Для контроля работоспособности часть протекторов соединяют с
трубопроводом через контрольно - измерительные колонки посредством
изолированных проводов, соединенных с протектором и трубопроводом.
44
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вил сверху
А-А
повернуто
Рис.3.4. Схема размещения протектора в траншее: 1 защищаемый трубопровод; 2 - траншея; 3 - протектор с
центральной армирующей стальной проволокой; 4 - стальная
проволока; 5 - место приварки проволоки к трубе.
При схеме с групповыми протекторами, протекторы соединяются
между собой в непрерывную сборку - группу - расчетной длины, путем
сварки выступающих концов армирующей проволоки каждого
протектора (рис.3.5).
45
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 3.5. Соединение протекторов между собой в групповом
протекторе и с трубопроводом: а)продольный разрез групповых
протекторов; б) поперечный разрез трубопроводов и групповых
протекторов в месте их соединения; 1 - траншея групповых
протекторов; 2 - траншея трубопровода; 3 - трубопровод; 4 протектор; 5 - контактный пруток протектора; 6 - дренажный
пруток; 7 - контрольно-измерительная колонка; 8 - место
соединения вывода с трубопроводом; 9 - место соединения
дренажного прутка с выводом от протектора; 10 - вывод от
протектора; 11 - вывод от трубопровода.
3.2. Расчет протекторной защиты
3.2.1. Алгоритмы расчетов
Цель расчета параметров протекторной защиты трубопроводов в
рассматриваемом случае - определение количества параллельно
46
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
устанавливаемых протяженных протекторов, обеспечивающих заданную
степень защиты трубопроводов и заданный срок службы протекторов.
Исходные данные:
•
длина Lт, диаметр dт, толщина стенки δ и
глубина прокладки hт защищаемого трубопровода;
•
распределение удельного электрического
сопротивления грунта вдоль трассы трубопровода ρi
(Ом·м) с шагом измерения не более 200 м;
•
сопротивление изоляции R´и (Ом·м2);
•
марка
и
геометрические
размеры
применяемых протекторов;
•
проектный срок службы протекторов Тп
(принимают не менее 15 лет);
•
расстояние между протекторами и
трубопроводом La:
-при схеме с распределенными протекторами принимают равным 0.5м;
-при схемы с групповыми протекторами принимают равным 3-5м;
• глубина траншей для размещения групповых протекторов
hп (принимают равной 1,8м).
Этап 1. Расчет сопротивления изоляции
Рассчитывается расчетное нормальное значение сопротивления
наружной изоляции трубопровода Rи:
RИ (0) = kRИ′ , Ом·м2,
(3.5)
2
где R´и - сопротивление изоляции трубопровода, Ом·м ; k - коэффициент
изменения сопротивления изоляции через год после засыпки
трубопровода (принимают k=0,5).
Сопротивление изоляции трубопровода R´и принимают равным:
а) при полиэтиленовой пленочной и битумо-резиновой изоляции
усиленного типа, прошедшей сплошной контроль и последующий ремонт
обнаруженных дефектов R´и=6000 Ом·м2, а для не прошедшей сплошной
контроль и последующий ремонт R´и=3000 Ом·м2;
б) для полиэтиленовой экструзионной изоляции, прошедшей сплошной
контроль и ремонт R´и=10000 Ом·м2, а для не прошедшей сплошной
контроль и ремонт R´и=5000 Ом·м2.
Рассчитывается сопротивление изоляции трубопровода на
конечный период эксплуатации Тп:
47
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
RИ = RИ (0)exp(− λTП ) , Ом·м2,
(3.6)
где λ - коэффициент «старения» изоляционного покрытия, принимаемый
равным 0,125 год-1.
Этап 2. Расчет переходного сопротивления трубопровода
Рассчитывается переходное сопротивление трубопровода R:
R=
RИ ρ
1
+ ln
, Ом·м,
πd Т π α hТ d Т
(3.7)
где Rи- расчетное нормальное значение сопротивления наружной
изоляции трубопровода, Ом·м2, dт - диаметр трубопровода, м, hт - глубина
прокладки защищаемого трубопровода, ρ - среднее удельное
сопротивление грунта, Ом·м, α- коэффициент распространения тока.
Среднее удельное сопротивление грунта по всей трассе ρ:
n

l
ρ =  LT / ∑ i

ρi
i =1

2

 , Ом·м,


(3.8)
где li - длина участка трассы с удельным сопротивлением ρ, м; n количество участков с различными значениями удельного сопротивления;
Lт - общая длина трассы, м.
Рассчитывается коэффициент распространения тока α:
α = r/R,
где r- продольное сопротивление трубопровода, Ом·м.
Продольное сопротивление трубопровода r:
r=
2 ⋅ 10 −7
, Ом·м,
π (d T − δ )δ
(3.9)
(3.10)
где δ - толщина стенки трубопровода, dт - диаметр трубопровода, м.
Значение R находят методом последовательных приближений,
задаваясь в начале в качестве нулевого приближения R = RИ / πd Т .
Обычно 2-3 приближений бывает достаточно.
Этап 3. Расчет расстояния между протекторами L и длины
протекторов Lп
Задаются расстоянием L между протекторами или группами
протекторов:
48
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
• при схеме с групповыми протекторами L = 1000 м;
• при схеме с распределенными протекторами L = 66-1000
м.
Принятое значение L должно быть кратно длине одной плети
(около 33 м) с тем, чтобы точки дренажа совпали с полевыми сварочными
стыками плетей.
Задаются длиной Lп протектора или группы протекторов:
• при схеме с групповыми протекторами Lп ≥ 3 м;
• при схеме с распределенными протекторами Lп = 1-12 м.
Проверяют соответствие выбранной длины Lп группы
протекторов
требованию
обеспечения
минимальной
катодной
поляризации U, которую рассчитывают по формуле:
 n 1


U = αRI П ∑  M ( X 1 ) + M (Z 1 ) − M (Z 1 )

 i =1  n

L − LП LП
(i − 1)
X1 =
+
2
n
Z 1 = L(i − 1 / 2)
(3.11)
Z1 = 1 / 2 L
M( X ) = exp(−αX ) +

2αX
ρ 1
 + αX ln
+ lnαLa  при i ≤ m
πR  αX
αLa

 ρ

M( X ) = exp(−αX )1+ lnαLa 
 πR

m = 1/ 2αL
n ≥ 500
при i>m
Если в результате расчета при задаваемом значении Lп получится
U=(0,3±0,01) В, то это значение принимается. Если поляризация больше
(меньше) значений указанного интервала, то задаваемое значение Lп
уменьшают (увеличивают) на 10-15% и выполняют повторные расчеты.
Если в результате расчетов длина протекторов Lп получится
неудовлетворительно большой (малой), то уменьшают (увеличивают)
расстояние между протекторами L на 25-50% и расчеты повторяют.
49
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Процедуру
расчета,
уточняющую
расстояние
между
протекторами L и длину протекторов Lп можно упростить, если
воспользоваться результатами расчета для типичного случая, которые
можно корректировать с учетом особенностей рассматриваемой системы
протекторной защиты. При этом для схемы с групповыми протекторами
корректируют длину группы протекторов Lп, а для схемы с
распределенными протекторами корректируются как длина протекторов,
так и расстояние между ними.
В качестве типичного случая для схемы с групповыми
протекторами используются результаты расчета протекторной защиты
при следующих исходных параметрах: La= 3 м, hп = 1.8 м, φпт=0.95 В ,
φп=0.05 В, ρ= 20 Ом·м, Rпр=0 Ом, dп=0.04 м, L= 1000 м.Результаты расчета
длины группового протектора Lп приведены в таблице 3.7.
Таблица 3.7
Расчетные значения длины группового протектора Lп (в метрах на
1км трубы) при ρ =20 Ом·м
Диаметр
трубопровода, м
0.089
0.114
0.159
0.219
0.273
0.325
0.426
0.530
Сопротивление изоляции Rи, Ом·м2
250
350
500
700
1000
15
9
6
4
2.5
20
13
9
5
3
32
20
12
8
5
47
30
19
12
8
63
40
25
16
10
80
52
32
21
14
108
73
45
29
19
150
95
59
39
25
При существенно других (различие более 10%) значениях ρ длина
группового протектора корректируется по эмпирической формуле:
(3.12)
Lп=(0.038+0.006ρ)ρLп20,
20
где Lп - длина протектора при ρ=20 Ом·м (берется из табл.3.7).
При сопротивлениях изоляции, существенно (более чем на 10%)
отличающихся от приведенных в таблице 3.7 значений, но находящихся в
пределах
250-1000
Ом·м2,
величину
Lп
корректируют
по
интерполяционной формуле:
50
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
LП = LП (RИН ) − (RИ − RИН )
LП (RИН ) − LП (RИК )
,
RИК − RИН
(3.13)
где Rин и Rик -ближайшие значения сопротивления изоляции,
приведенные в табл.3.7, между которыми расчетное значение Rи, т.е. Rин<
Rи <Rик; Lп(Rин) и Lп(Rик) - табличные значения Lп, соответствующие Rин и
Rик, соответственно.
Если существенно отличаются от приведенных в табл.3.7
значений одновременно и ρ и Rи , то корректировка Lп производится
следующим образом:
1. корректируют значения Lп для двух ближайших
табличных значений Rи, т.е Rин и Rик, по заданному значению ρ;
2. по интерполяционной формуле рассчитывают Lп для
заданного значения Rи.
Таблица 3.8
Расстояние между протекторами L при схеме с распределенными
протекторами (в числителе - в метрах, в знаменателе - в плетях)
Диаметр
трубопровода
dт, м
0.089
0.114
0.159
0.219
0.273
0.325
0.426
0.530
Сопротивление изоляции Rи, Ом·м2
250
350
500
700
1000
264/8
198/6
165/5
132/4
99/3
66/2
66/2
66/2
363/11
297/9
231/7
198/6
132/4
99/3
99/3
99/3
528/16
429/13
330/10
264/8
198/6
132/4
132/4
132/4
726/22
594/18
462/14
363/11
264/8
198/6
198/6
198/6
1056/32
858/26
660/20
528/16
396/12
264/8
264/8
264/8
Схема с распределенными протекторами
Расстояние между протекторами L определяется на основании
данных о диаметре трубопровода и сопротивлении его изоляции по
данным таблицы 3.8. Длина протектора находится на основании данных о
диаметре трубопровода и среднем удельном сопротивлении грунта по
номограмме, представленной на рисунке 3.6.
51
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 3.6. Номограмма для определения длины протектора
(протекторной сборки) при схеме защиты с распределенным
протектором. Цифры у кривых - диаметры трубопроводов в мм.
Расстояние L при промежуточных значениях Rи находят из
табл.3.8 интерполяцией по формуле (3.13), аналогичной для Lп.
Расчетные значения Lп и L, приведенные в табл.3.7, 3.8 и рис.3.6,
справедливы для следующих пределов изменения исходных данных:
La=2,5 - 10м при групповых протекторах, La=0,3 – 0,7м при
распределенных проекторах, φпт - φп=0,85 – 0,95 В, dп=0,02 – 0,1м, hп=1,4
– 2,2 м, Rпр=0 – 0,1 Ом при групповых протекторах, Rпр =0 - 0.5 Ом при
распределенных проекторах.
Этап 4. Расчет количества и диаметра протекторных стержней
Расчет диаметра протекторных стержней производят методом
последовательных приближений. Сначала задаются в качестве первого
приближения dп=0,04 м. Рассчитывается сопротивление растеканию
протекторов Rп:
)
(
LП LП + L2П + 16hП2
ρ
RП =
ln
, Ом.
2πLП
2d П hП
52
(3.14)
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рассчитывается сила тока протекторов Iп:
IП =
ϕ ПТ − ϕ П
R П + R Пр + R / L
, А,
(3.15)
где φпт - разность стационарных потенциалов трубопровода и протектора
(принимают: для протекторов из МП-1 φпт=0,95 В; для протекторов из
Мл15, Мл16, МП-2, МП-3, МП-4 φпт=1.0 В); φп - анодная поляризация
протекторов при работе (для протекторов из указанных сплавов
принимают φп=0,05 В), сопротивление проводов Rпр принимаем равным
0,01 Ом.
Рассчитывается КПД протектора:

η = a − b ⋅ exp − c

IП
πd П L П

 ,

(3.16)
где a, b, c - коэффициенты, определяемые экспериментально из
зависимости η=η(Jп), где Jп - плотность анодного тока на поверхности
протектора, А/м2 ( J = I П / πd П LП ).
Для некоторых магниевых сплавов в глинистых пресных грунтах
значения коэффициентов приведены в таблице 3.9.
Таблица 3.9
Значение коэффициентов a, b, c для магниевых протекторов
Тип сплава
МП-1, МА8Цч, МА8ЦБ
Мл16, МП-2, 3, 4
Мл15 (КМПО)
а
0,5
0,45
0,35
b
0,375
0,37
0,26
c
7,3
6,3
5,4
Уточняется требуемый диаметр протекторных стержней dп с
учетом заданного срока службы протекторов Тп:
dП =
4 I П q П TП
πLП γ П k Иη
, м,
(3.17)
где Iп - сила тока протектора или группы протекторов, А; qптеоретическая скорость анодного растворения металла протектора; γпплотность металла протектора, кг/м3; kи- коэффициент использования
массы протектора (принимают kи= 0,75); η - КПД протектора.
53
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Уточняется сопротивление растеканию протектора с учетом
найденного диаметра, сила тока, КПД, диаметр протектора.
Процедуру повторяют до тех пор, пока значения двух последних
приближений dп не будут отличаться менее чем на 10%.
Если требуемый диаметр протекторов dп получается больше, чем
диаметр протекторных стержней, поставляемых заводом, то
протекторные стержни размещают в одной траншее несколькими
параллельными рядами.
Рассчитывается количество параллельных рядов протекторных
стержней N:
N = (d П / d с ) .
2
(3.18)
Полученная величина округляется до целого числа в большую
сторону, если дробная часть превышает 0,1.
3.2.2. Примеры расчетов
Пример 3.1
Определить параметры протекторной защиты нефтепровода по
схеме с распределенными протекторами при следующих исходных
данных:
• диаметр dт =0,159 м, толщина стенки δ= 0,005 м, длина
Lт= 4500 м, средняя глубина укладки hт=1,5 м;
• наружная изоляция - полиэтиленовая экструзионная
изоляции, не прошедшая сплошной контроль и ремонт R´и=5000
Ом·м2;
• распределение удельного сопротивления грунта вдоль
трассы, приведено в таблице:
Участки,
м
Длины
участков,
li, м
ρi , Ом·м
0-600
6001200
12002000
20002500
25003500
35004500
600
600
800
500
1000
1000
23
29
35
21
41
25
54
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
•
принять неупакованные магниевые протекторы
из сплава МП-3, диаметр магниевых стержней принять
dс=0,04, длина стержней Lс=1м;
•
проектный срок службы протекторов Тп=15 лет.
Этап 1. Расчет сопротивления изоляции
Принимаем сопротивление изоляции через 2 недели после
засыпки трубопровода R´и=5000 Ом·м2.
Рассчитывается начальное сопротивление изоляции (через 1 год
после засыпки) по формуле (3.5):
RИ (0) = kRИ′ = 0,5 ⋅ 5000 = 2500 Ом·м2.
Сопротивление изоляции на конечный срок эксплуатации Т=15
лет по уравнению (3.6):
RИ = RИ (0) exp(− λTП ) = 2500 ⋅ exp(− 0,125 ⋅ 15) = 383 Ом·м2.
Этап 2. Расчет переходного сопротивления трубопровода
Определяется среднее по трассе значение удельного
сопротивления грунта по формуле (3.8):
2
2
6


l 
 600 600 800 500 1000 1000 
 =
+
+
+
+
+
ρ =  LT / ∑ i  = 4500 / 


ρ
23
29
35
21
41
25
i =1



i


=29 Ом·м.
Продольное сопротивление нефтепровода по уравнению (3.10):
2 ⋅ 10 −7
2 ⋅ 10 −7
r=
=
= 8,6 ⋅ 10 −5 Ом/м.
π (d T − δ )δ 3,14(0,159 − 0,005)0,005
Переходное сопротивление нефтепровода по формуле (3.7), а
коэффициент распространения тока α по формуле (3.9):
R=
RИ
1
ρ
+ ln
πd T π α hT d T
;α
= r/R
.
Рассчитывается нулевое приближение:
R0 =
RИ
383
=
= 768
πd T 3,14 ⋅ 0,159
Ом·м.
Подставляется значение нулевого приближения в формулу (3.7),
находится первое приближение:
55
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
R1 =
383
29
1
+
ln
= 848 Ом·м.
3,14 ⋅ 0,159 3,14
1,5 ⋅ 0,159 ⋅ 8,6 ⋅ 10 −5 / 768
Подставляя это значение в (3.7) получаем второе приближение:
R2 =
383
29
1
+
ln
= 848 Ом·м.
3,14 ⋅ 0,159 3,14
1,5 ⋅ 0,159 ⋅ 8,6 ⋅ 10 −5 / 848
Поскольку значения двух последних приближений совпали, то
принимаем переходное сопротивление R=848Ом·м.
Этап 3. Расчет расстояния между протекторами L и длины
протекторов Lп
Значения расстояния между протекторами L определяется из
табл.3.8. Ближайшие к найденному значению сопротивления изоляции
(Rи=383) табличные значения составляют Rин=350, Rик=500 Ом·м2. Для
диаметра dт=0,159 находят L(350)=231 м, L(500)=330 м. По
интерполяционной формуле (3.13) определяется L:
L = L(RИН ) − (RИ − RИН )
L(RИН ) − L(RИК )
231 − 330
= 231 − (383 − 350)
=
RИК − RИН
500 − 350
=253 м,
в плетях это составит 253м/33м=8 плетей.
Длину каждого протектора находим по номограмме на рис.3.6,
при ρ=29 Ом·м, dт=0,159 м и Lп=6 м. При длине стержней Lс=1 м это 6
стержней.
Этап 4. Расчет количества и параметров протекторных стержней
Задается dп=0,04 м и рассчитывается сопротивление растеканию
протекторов по формуле (3.14):
ρ
RП =
ln
2πL П
(
=4,9 Ом.
Рассчитывается сила тока протекторов по формуле (3.15)
(сопротивление дренажного провода Rпр=0,01 Ом):
IП =
)
2
2
LП  LП + LП + 16hП 
6 6 + 6 2 + 16 ⋅ 1,8 2
29

=
ln
=
2d П h П
2 ⋅ 3,14 ⋅ 6
2 ⋅ 0,04 ⋅ 1,8
ϕ ПТ − ϕ П
R П + R Пр + R / L
=
1 − 0,05
= 0,115 А.
4,9 + 0,01 + 848 / 253
56
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рассчитывается требуемый диаметр протектора по формулам
(3.16-3.17):
dП =

4I П q П Т П
πγ ПηL П k И
;η = a − b exp − c

IП
πd П LП



.
Рассчитывается КПД протектора (значения коэффициентов для
МП-3 находят из таблицы 3.9: а=0,45; b=0,37; c=6,3):

η = 0,45 − 0,37 exp − 6,3

0,115

 = 0,31 или 31%
3,14 ⋅ 0,04 ⋅ 6 
Рассчитывается диаметр протектора:
dП =
4 ⋅ 0,115 ⋅ 4 ⋅ 15
= 0,056 м.
3,14 ⋅ 6 ⋅ 1980 ⋅ 0,75 ⋅ 0,31
Уточняется сопротивление растеканию протектора с учетом
найденного диаметра:
RП =
)
(
6 6 + 6 2 + 16 ⋅ 1,8 2
29
ln
= 2,9 Ом.
2 ⋅ 3,14 ⋅ 6
2 ⋅ 0,56 ⋅ 1,85
Уточняется сила тока:
IП =
1 − 0,05
= 0,15 А.
2,9 + 0,01 + 848 / 253
Уточняется КПД:

η = 0,45 − 0,37ехр − 6,3

0,15

 = 0,299
3,14 ⋅ 0,056 ⋅ 6 
Уточняется диаметр протектора:
dП =
4 ⋅ 0,15 ⋅ 4 ⋅ 15
= 0,06 м.
3,14 ⋅ 6 ⋅ 1980 ⋅ 0,75 ⋅ 0,299
Еще раз уточняются параметры с учетом этого диаметра: Rп=6,4
Ом, Iп=0,097 А, η=0,235, dп=0,06 м.
Значение двух последних приближений dп близки между собой
(разница менее 3%), поэтому принимается dп =0,06 м.
Рассчитывается количество параллельных рядов протекторных
стержней в каждой точке: N= (dп/dс)2=(0,06/0,04)2=2.
57
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Результаты расчета:
•
расстояние между протекторами L=253 м или 8
плетей;
•
длина протектора Lп=6 м;
•
диаметр стержней dс=0,04 м;
•
стержни общей длины по 6 м размещают в
каждой точке 2-мя параллельными рядами.
Пример 3.2
Определить параметры протекторной защиты нефтепровода по
схеме с групповыми протекторами при следующих исходных данных:
• диаметр dт=0,325 м, толщина стенки δ=0,007 м, длина
Lт=4500 м, средняя глубина укладки трубопровода hт=1,5 м;
• наружная изоляция - экструзионная полиэтиленовая,
прошедшая полный контроль;
• сопротивление изоляции, измеренное через 2 недели
после засыпки законченного участка методом катодной
поляризации, R´и=7000 Ом·м2;
• распределение удельного сопротивления - см. пример 3.1;
• применять магниевые протекторы из сплава МЛ 15
КМПО, диаметр стержней dс=0,04 м, длина стержней Lс=2,8 и
1,4 м;
• проектный срок службы протекторов принять Тп=20 лет.
Этап 1. Расчет сопротивления изоляции
Рассчитывается начальное сопротивление изоляции по формуле
(3.5):
RИ (0) = kRИ′ = 0,5 ⋅ 7000 = 3500 Ом·м2.
Сопротивление изоляции на конечный срок эксплуатации Т=20
лет по уравнению (3.6):
RИ = RИ (0) exp(λTП ) = 3500 ⋅ exp(− 0,125 ⋅ 20 ) = 287 Ом·м2.
Этап 2. Расчет переходного сопротивления трубопровода
Среднее удельное сопротивление вдоль трассы такое же, как в
случае расчета 3.1: ρ=29 Ом·м.
58
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рассчитывается продольное сопротивление нефтепровода по
формуле (3.10):
r=
2 ⋅ 10 −7
2 ⋅ 10 −7
=
= 2,9 ⋅ 10 −5 Ом/м.
π (d Τ − δ )δ 3,14(0,325 − 0,007 )0,007
Рассчитывается переходное сопротивление нефтепровода по
формуле (3.7), а коэффициент распространения тока α по формуле (3.9):
R=
RИ
1
ρ
+ ln
πd T π α hT d T
;α
= r/R
.
Находится нулевое приближение:
R 0 = RИ / πd Τ = 287 / 3,14 ⋅ 0,325 = 281 Ом·м.
Первое приближение:
R 1 = 281 +
15
1
ln
= 321 Ом·м.
3.14
1,5 ⋅ 0,325 ⋅ 2,9 ⋅ 10 −5 / 281
Второе приближение:
R 2 = 281 +
15
π
ln
1
1,5 ⋅ 0,325 ⋅ 2,9 ⋅ 10 −5 / 321
= 321 Ом·м.
Поскольку значения двух последних приближений совпали, то
принимаем переходное сопротивление R=321Ом·м.
Этап 3. Расчет расстояния между протекторами L и длины
протекторов Lп
Принимается расстояние между групповыми протекторами L=1000 м. Из
таблицы 3.7 находят два ближайших найденному (Rи=287) значение
сопротивления изоляции: Rин=250, Rик=350 Ом·м2. Определяем для них
длины групповых протекторов при удельном сопротивление грунта ρ=29
Ом·м по формуле (3.12, 3.13):
Lп(250)= (0,038+0,0006ρ)ρ Lп20 =(0,038+0,0006·29)·29·80=128 м;
Lп(350)=(0,038+0,0006·29)·29·52=83 м.
По интерполяционной формуле находят длину групповых
протекторов для Rи=287Ом·м2:
L (R ) − LП (RИК )
128 − 83
= 128 − (287 − 250)
=
LП = LП (RИН ) − (RИ − RИН ) П ИН
350 − 250
RИК − RИН
=41 м
59
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Этап 4. Расчет количества и параметров протекторных стержней
Рассчитывается сопротивление растеканию по формуле (3.14)
(принимают hп=1,8 м, dп=dс=0,04 м):
2
2
L П  LП + LП + 16hП 
41 41 + 412 + 16 ⋅ 1,8 2
29
ρ
=
RП =
ln 
ln
=
2πL П
2d П h П
2 ⋅ 3,14 ⋅ 41
2 ⋅ 0,04 ⋅ 1,8
=1,138 Ом
Сила тока групповых протекторов рассчитывается по формуле
(3.15) (для Мл 15 φ=1 В; сопротивление дренажного провода Rпр=0,06
Ом):
(
IП =
ϕ ПТ − ϕ П
R П + R ПР + R / L
=
)
1 − 0,05
= 0,625 А
1,138 + 0,06 + 321 / 1000
Рассчитывается требуемый диаметр групповых протекторов по
формулам (3.16-3.17):
dП =

4I П q П Т П
πγ ПηL П k И
;η = a − b exp − c

IП
πd П LП



.
КПД протектора (значения коэффициентов для Мл-5 находят из
таблицы 3.9: а=0,35; b=0,26; с=5,4):

η = 0,35 − 0,26 exp − 5,4

0,625

 = 0,215
3,14 ⋅ 41 ⋅ 0,04 
Уточняется диаметр протектора:
dΠ =
4 ⋅ 0,625 ⋅ 4 ⋅ 20
= 0,07 м.
3,14 ⋅ 41 ⋅ 1980 ⋅ 0,75 ⋅ 0,215
С учетом найденного диаметра уточняется сопротивление
протектора:
2
2
LП  LП + LП + 16hП 
ρ
 ;
RП =
ln 
2πL П
2 d П hП
RП =
)
(
41 41 + 412 + 16 ⋅ 1,8 2
29
ln
= 1,07 Ом.
2 ⋅ 3,14 ⋅ 41
2 ⋅ 0,07 ⋅ 1,8
Уточняется сила тока:
60
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
IП =
1 − 0,05
= 0,65 А.
1,07 + 0,06 + 321 / 1000
Уточняется КПД протектора:

η = 0,35 − 0,26 exp − 5,4

0,65

 = 0,17
3,14 ⋅ 41 ⋅ 0,07 
Еще раз уточняется диаметр протектора:
dП =
4 ⋅ 0,65 ⋅ 4 ⋅ 20
. = 0,07 м.
3,14 ⋅ 41 ⋅ 1980 ⋅ 0,75 ⋅ 0,17
Это значение dп совпадает с предыдущим, поэтому принимается
окончательное значение dп=0,07 м.
Определяется количество параллельно укладываемых в одной
траншее протекторных стержней по формуле (3.18): N= (0,07/0,04)2=3.
Результаты расчета:
• удаление протекторов от оси трубопровода 2-3 м;
• расстояние по трассе между групповыми протекторами
L=1000 м;
• глубина траншеи hп=1,8 м;
• длина групповых протекторов Lп=41м.
4. ПРОТЕКТОРНАЯ ЗАЩИТА НЕФТЯНЫХ РЕЗЕРВУАРОВ
4.1.Общая характеристика резервуаров и особенности их защиты от
внутренней коррозии
Добыча нефти требует сооружения парка резервуаров,
предназначенных для хранения нефти и нефтепродуктов, а также для
проведения некоторых технологических операций (отстаивание
нефтепродуктов от воды и механических примесей, смешение
нефтепродуктов и т.д.).
Резервуары изготавливают из углеродистой стали Ст.0, Ст.2, Ст.3,
Ст.3кп, 10, 20; иногда используют более качественные стали марок НЛ1,
НЛ2, МХГС, 19Г и др.
Наибольшее распространение получили вертикальные стальные
цилиндрические резервуары объёмом от 100 до 120000 м3 (рис.4.1).
61
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Каплевидные резервуары позволяют максимально использовать
возможности материала оболочки. Они предназначены для хранения
нефтепродуктов с высоким давлением насыщенных паров. Такие
резервуары разработаны объемом 2000, 3000, 5000 и 10000 м3 на
избыточное давление до 0,07 МПа. Сложность изготовления резервуаров
ограничила их использование (рис. 4.2).
Горизонтальные
стальные
цилиндрические
резервуары
выпускают объемом от 20 до 200 м3 и, в отличие от вертикальных,
изготавливают, как правило, на заводах и поставляют на место установки
в готовом виде.
1
2
А-А
3
4
118
45
5
22790
А
А
Рис.4.1. Стальной вертикальный цилиндрический резервуар со
щитовой кровлей объемом 5000 м3: 1 - корпус; 2 - покрытие; 3 опорная стойка; 4 - лестница; 5 - днище.
Извлекаемая из скважин продукция состоит из нефти,
эмульгированной в ней минерализованной воды, растворенных в нефти и
воде газов, а также различного рода твердых минеральных частиц. Эта
62
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
продукция в процессе добычи, сбора и подготовки разделяется на
товарную нефть, нефтяной газ, пластовую (подтоварную) воду.
Практика эксплуатации резервуаров показывает, что их
надежность и долговечность снижаются в основном в результате
коррозии внутренней поверхности, соприкасающейся с подтоварной
водой.
Схема действия протектора при защите днищ стальных
резервуаров от коррозии показана на рис.4.3.
Для полной защиты металла от коррозии его потенциал в
результате работы системы протекторной защиты должен достигнуть
равновесного значения. Однако такое большое смещение потенциала
экономически не целесообразно, т.к. идущее с большой скоростью
выделение водорода требует повышенного расхода металла - протектора.
Кроме того, выделяющийся водород способствует охрупчиванию металла
и отслоению защитных покрытий.
2
3
1
Рис.4.2. Каплевидный резервуар объемом 2000 м3: 1 - опорное
устройство; 2 - корпус резервуара; 3 - лестница.
63
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис.4.3. Схема действия протектора при защите днищ стальных
резервуаров от коррозии: 1 - нефть; 2 - подтоварная вода; 3 днище резервуара; 4 - протектор; 5 - соединение протектора с
днищем; 6 - изолирующий слой; 7 - силовые линии тока
протектора.
Катодное смещение потенциала защищаемого сооружения
выбирают в интервале от -0,1 до -0,3 В. При смещении потенциала на 0,1
В скорость коррозии уменьшается на порядок, что, как правило, является
достаточным. Большее смещение потенциала необходимо при локальном
характере коррозии.
На выбор значения защитного потенциала оказывает влияние
состояние поверхности металла, химический состав коррозионной среды,
температура, скорость движения среды и т.д.
Химический состав отечественных протекторных сплавов,
рекомендуемых для защиты резервуаров, приведен в табл.4.1.
64
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таблица 4.1
Химический состав отечественных протекторных сплавов
Вид
сплава
Марка
сплава
Магниевый
МП1
МП2
Алюминиевый
АП1
Цинковый
ЦП1
АП2
ЦП2
Основные компоненты,
%
Mg
Al
Zn
Mn
ос
5,02,1- 0,02таль7,0
4,0
0,5
ное
осталь5,02,0- 0,02ное
7,0
4,0
0,5
осталь- 4,0ное
6,0
осталь- 1,0ное
1,2
0,4-0,6
остальное
0,2-0,3 0,5-0,7
ос0,1таль0,3
ное
Примеси не более,
%
Fe
Cu
Ni
Si
0,003 0,004 0,001 0,04
0,03
0,15
0,008
0,25
0,10
0,01
-
0,10
0,10
0,01
-
-
0,001
0,001
-
-
0,004
0,001
-
-
Характеристики протекторных сплавов на основе алюминия
сведены в табл.4.2.
Вид выпускаемых промышленностью протекторов представлен
на рис. 4.4 - 4.6, а их типоразмеры приведены в табл.4.3.
Таблица 4.2
Усредненные характеристики сплавов на основе алюминия
Марка
сплава
АП-1
(АП-3)
АЦКМ
АЦ5Mr 5
В воде без сероводорода
ПотенКПД
Удельциал
%
ный
по
расход,
ХСЭ,
кг/А·год
В
-0,86
79
4,0
-0,95
-0,94
49
76
6,0
5,0
65
В воде с сероводородом
Потен- КПД,
Удельциал
%
ный
по
расход,
ХСЭ,
кг/А·год
В
-0,86
79
4,5
-0,83
-0,90
41
66
7,0
5,5
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
50
18
60
В1
10
Н1 Н
Н
Д
25
В
2
1
L
Рис.4.4. Протектор типа ПРМ
Рис.4.5. Протектор типа П-КОА:
1-стальная арматура; 2-протектор
66
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
B1
420
H
25
B
500
2
1
600
Рис. 4.6. Протектор типа П-КОЦ:1 - стальная арматура; 2 - протектор.
Таблица 4.3
Типоразмеры протекторов
Типоразмер
протектора
Марка
сплава
ПРМ-10
Размеры
протекторов, мм
Масса
протектора,
кг
Рабочая
поверхность,
м2
Д
В
В1
Н
Н1
L
МП1,
МП2
400
-
-
70
40
-
10
0,12
ПРМ-20
МП1,
МП2
400
-
-
140
80
-
20
0,16
П-КОА12
АП1,
АП2
-
240
130
120
-
310
12
0,11
П-КОА20
АП1,
АП2
-
280
160
140
-
350
20
0,15
67
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
П-КОЦ18
ЦП1,
ЦП2
-
100
85
60
-
600
18
0,15
П-КОЦ36
ЦП1,
ЦП2
-
130
110
90
-
600
36
0,21
Параметры протекторных стержней представлены в табл. 4.4.
Таблица 4.4
Параметры протекторных стержней из алюминиевых сплавов
Диаметр
протектора, м
0,04
0,05
0,06
0,08
Диаметр
стальной
армирующей
проволоки, м
0,005-0,006
0,005-0,006
0,006-0,008
0,008-0,01
Масса 1 м
протектора, кг/м
Длина
протекторного
стержня, м
3,6
5,6
8,0
14,0
1,2,3
1,2,3
1,2,3
1,2,3,6
Варианты крепления протекторов в резервуаре показаны на
рис.4.7 и 4.8.
Области применения протекторных сплавов зависят от физикохимических свойств подтоварной воды и условий эксплуатации
резервуаров.
68
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
4
6
5
9
10
11
3
2
7
1
8
б
а
Рис. 4.7. Узел крепления рабочего (а) и контрольного (б)
протекторов на днище резервуара: 1 - защищаемая поверхность; 2
- экранирующий материал; 3 - протектор; 4 - крепление; 5 изоляция; 6 - шайба контактная; 7 - шайба опорная; 8 кронштейн; 9 - шайба изоляционная; 10 - коммутационный
проводник; 11 - втулка изолирующая.
В электролитах с низкой щелочностью, не содержащих СО2 и
Н2S, могут использоваться все сплавы. Для подтоварных вод с
минерализацией более 15 г/л оптимальными являются алюминиевые
протекторные сплавы. Для подтоварных вод с низкой щелочностью цинковые сплавы. Магниевые сплавы могут использоваться в самом
широком спектре подтоварных вод, их применение ограничено только
низкими значениями коэффициента полезного действия.
В
подтоварных
водах,
насыщенных
СО2
и
Н2S,
электрохимические характеристики протекторных сплавов значительно
ухудшаются.
Значения удельного сопротивления подтоварной воды при
различной минерализации и температуре представлены в табл. 4.5.
Особенности расчета протекторной защиты резервуаров зависят
от типа резервуара, от вида применяемого протектора и от варианта
расположения протекторов внутри резервуара.
69
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
6
7
5
8
4
9
10
3
2
1
9
1
а
б
11
в
Рис. 4.8. Узлы крепления рабочих протекторов (а, б - одного,
в - двух) на цилиндрической поверхности резервуара: 1 защищаемая поверхность; 2 - консоль; 3 - экранирующий
материал; 4 - протектор; 5 - изоляция; 6 - крепление; 7 кронштейн контактный; 8 - шайба контактная; 9 - шайба опорная;
10 - сварка; 11 - подвеска контактная.
Таблица 4.5
Удельное электрическое сопротивление подтоварных вод, Ом·м
ТемпеМинерализация воды, г/л
рату-ра
воды,
0
С
5
10
20
30
40
50
60
80
100 150
10
1,5 0,8 0,4
0,3
0,25
0,2 0,15 0,12 0,1 0,08
20
1,2 0,6 0,3
0,2
0,18 0,14 0,12 0,09 0,08 0,06
30
1,0 0,5 0,25 0,18 0,15 0,12 0,1 0,08 0,06 0,05
40
0,8 0,4 0,22 0,15 0,120 0,1 0,08 0,07 0,05 0,04
70
200
0,06
0,05
0,04
0,03
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
4.2. Расчет протекторной защиты горизонтальных резервуаров
4.2.1. Алгоритм расчета
Один из вариантов протекторной защиты горизонтальных
резервуаров (булитов) заключается в использовании протяженного
протектора из алюминиевого сплава, который размещается в булите на
специально привариваемых распорках (рис.4.9).
.
8
hв
4
hп
7
1
5
3
2
6
a/2
a
a
a/2
Рис. 4.9. Схема протекторной защиты булита ( а - поперечный
разрез булита, б- вид в плане) 1 - булит; 2 - монтажные балки распорки или горизонтальные ребра треугольника жесткости
булита; 3 - протектор; 4 - узел замера потенциалов; 5 армирующий стержень протектора; 6 - место приварки
армирующего стержня к арматуре булита или монтажной балки; 7
- рабочий стальной электрод; 8 - сальниковое уплотнение.
Цель расчета параметров протекторной защиты горизонтальных
резервуаров
определение
количества
параллельно
71
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
устанавливаемых протяженных протекторов и их суммарной
массы, обеспечивающих заданную степень защиты резервуаров и
заданный срок службы протекторов.
Таблица 4.6
Давление,
усл
20
20
20
25
25
25
32
32
32
50
50
50
80
80
80
80
100
100
100
100
200
1,0
1,6
2,5
1,0
1,6
2,5
1,0
1,6
2,5
1,0
1,6
2,5
0,8
1,0
1,6
2,5
0,8
1,0
1,6
2,5
1,0
Dh
2000
2000
2000
2400
2400
2400
2400
2400
2400
2400
2400
2400
3000
3000
3000
3000
3000
3000
3000
3000
3400
Масса, кг
объем, м3
Параметры и размеры аппаратов
Размер, мм
S
8
12
16
10
14
20
10
14
20
10
14
20
10
12
16
22
10
12
16
22
12
S1
10
12
16
10
14
20
10
14
20
10
14
20
14
14
16
22
14
14
16
22
16
H
2775
2780
2790
3180
3185
3200
3180
3185
3200
3180
3185
3200
3785
3785
3800
3820
3790
3790
3800
3820
4195
H1
1210
1214
1218
1414
1418
1426
1414
1418
1426
1414
1418
1426
1720
1720
1720
1740
1720
1720
1720
1740
1925
L1
6590
6595
6640
5890
5940
5950
7390
7440
7450
11090
11110
11150
11540
11540
11545
11595
14035
14035
14045
14095
21740
72
L2
5400
5400
5400
4500
4500
4500
6000
6000
6000
9700
9700
9700
9800
9800
9800
9800
1230
1230
1230
1230
1980
L3
550
550
550
750
750
750
750
750
750
1500
1500
1500
1900
1900
1900
1900
2150
2150
2150
2150
3400
L4
4300
4300
4300
3000
3000
3000
4500
4500
4500
6700
6700
6700
6000
6000
6000
6000
8000
8000
8000
8000
13000
B
2400
2400
2400
2750
2750
2750
2750
2750
2750
2750
2750
2750
3400
3400
3400
3400
3400
3400
3400
3400
3800
3980
5370
6800
5100
6560
8960
6000
7820
10750
8500
11240
15520
11900
13350
16630
22600
13660
15600
19600
26700
29600
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Исходные данные
•
Диаметр буллита D, м; длина буллита Lб, м.
Внутренний диаметр и длина буллита зависят от объема резервуара и
выбираются, например, на основании рис.4.10. и данных табл.4.6, где
представлены параметры горизонтальных резервуаров, выпускаемых
ОАО «Рузхиммаш».
•
толщина
противокоррозионного
покрытия
внутренней поверхности булита δп, м.
Для ориентировочных расчетов используют заданное среднее
значение толщины покрытия.
•
коэффициент дефектности противокоррозионного
покрытия булита S0, м2/м2.
Для оценочных расчетов, значения коэффициентов дефектности
покрытий указаны в табл. 4.7.
Таблица 4.7
Значения коэффициентов дефектности покрытий
Возраст покрытия, год
0-2 2,1-4 более 4
Коэффициент оголенности днища, Sод
Коэффициент оголенности боковой стенки, Sоб
0,2
0,1
0,3
0,2
0,4
0,3
•
проектный срок службы протектора Тп, год;
•
степень защиты булита от коррозии Рз;
•
средний уровень водной фазы в булите hв,м;
•
значение удельного сопротивления воды в булите
ρв, Ом·м.
Если известна общая минерализация воды, то её удельное
сопротивление определяется по табл.4.5.
•
высота расположения протектора в булите hп, м.
Высота расположения протекторных стержней в булите зависит
от уровня водной фазы. Различают булиты с высоким и низким уровнями
водной фазы. Булитами с высоким уровнем водной фазы считают такие, в
которых минимальный уровень воды 1м, а булитами с низким уровнем
водной фазы такие, в которых минимальный уровень воды 0,4м.
Высота расположения протектора в булите hп в булитах с низким
уровнем водной фазы выбирается в диапазоне 0,25-0,3 м от нижней
образующей, а в булитах с высоким уровнем водной фазы в диапазоне
0,7-0,9 м.
73
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
•
диаметр протектора dп, м; масса 1 пог.м
протекторных стержней m0, кг/м.
П
В
М
Ж
Е
А
П
В
М
Е
Ж
А
Ю
К
Н
Ю
S
Н
Dв
Н
1
Н
К
Л
Л
Н
Д
L2
Г
Б
И
Д
Н1
И
L4
Г Е
L3
S
Н
L1
Рис.4.10. Резервуары горизонтальные, их параметры и размеры.
Параметры протекторных стержней указаны в табл. 4.8.
Коэффициент использования массы протектора Ки принимают равным
0,75.
Диаметр
протектора,
м
0,04
0,05
0,06
0,08
Таблица 4.8
Параметры протекторных стержней
Диаметр стальной
Масса
Длина
армирующей
1м протектора,
протекторного
проволоки,
кг/м
стержня,
м
м
0,005-0,006
3,6
1,2,3
0,005-0,006
5,6
1,2,3
0,006-0,008
8,0
1,2,3
0,008-0,01
14,0
1,2,3,6
в
•
одним из основных исходных параметров
расчетах является разность естественных
74
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
потенциалов протектора и булита ∆φе =φе - φп, В в
подтоварной воде.
В оценочных расчетах принимают ∆φе=0,26 В для АП-1 и АП-3,
∆φе= 0,23 В для АЦКМ и ∆φе=0,3 В для АЦ5Mr5.
•
скорость
анодного
растворения
протектора q, кг/А·год берут из табл.4.2 или
определяют экспериментально.
поляризационное сопротивление стали из которой изготовлен резервуар,
Рс и материала протектора Рп в подтоварной воде булита, Ом·м2
определяются экспериментально. Для оценочных расчетов принимают: Рс
= 1 Ом·м2, Рп = 0,1 Ом·м2 при отсутствии закачки ингибитора коррозии в
продукцию, поступающую в булит, и Рс = 1,5 Ом·м2, Рп = 0,15 Ом·м2 при
наличии ингибитора коррозии.
Этап 1. Расчет защитной катодной поляризации
∆ϕ = 0,08 lg(1 − Pз ) , В,
(4.1)
где Рз - степень защиты булита от коррозии, доли единицы (принимают Рз
= 0,95-0,99).
Этап 2. Расчет минимально необходимой защитной плотности
тока на поверхности булита (при наличии покрытия - в дефектах
покрытия)
j3 =
∆ϕ
Рс
, А/м2,
(4.2)
где Pc - поляризационное сопротивление стали.
Этап 3. Расчет площади внутренней поверхности булита,
соприкасающейся с водной фазой
При уровне водной фазы hв меньшей D/2 площадь внутренней
поверхности булита SБ рассчитывается по формуле:
ψ
 πD 2ψ D 2
ψ
ψ
SБ =
−
Sin Cos  , м2,
πDL Б + 1,3
360
2
2
 2 ⋅ 360 2
75
(4.3)
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
где Ψ - угол дуги окружности булита, смоченной водной фазой, градусы;
D - диаметр булита, м; LБ - длина цилиндрической части булита, м; 1,3коэффициент, учитывающий кривизну днища.
При уровне водной фазы hв большей D/2 площадь внутренней
поверхности булита SБ рассчитывается по формуле:
 πD 2ψ D 2
(360 −ψ ) Cos (360 −ψ )  2
πDLБ + 1,3
SБ =
+
Sin
, м
360
2
2
 2 ⋅ 360 2

ψ
(4.4)
При уровне водной фазы hв равной D/2 площадь внутренней
поверхности булита SБ рассчитывается по формуле:
SБ
1
π DL
=
2
Б
+ 1,3
πD
4
2
, м².
(4.5)
Угол дуги окружности булита, смоченной водной фазой Ψ,
градусы, рассчитывается по формулам (4.6-4.8):
ψ = 2 arccos
D − 2 hВ
D
ψ = 360 − 2 arccos
ψ = 180 0
при hв<D/2
2 hВ − D
D
при hв>D/2
при hв=D/2
(4.6)
(4.7)
(4.8)
Этап 4. Расчет площади защищаемой поверхности булита
SЗ = SБS0 , м2,
(4.9)
где SБ - площадь внутренней поверхности булита; S0 - коэффициент
дефектности защитного покрытия.
Этап 5. Расчет силы тока, необходимой для защиты внутренней
поверхности булита
IБ=jзSз, A.
(4.10)
Этап 6. Расчет силы тока, которую может обеспечить один ряд
протекторов
76
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
I=
m0 NLБ K И
, A,
TП q
(4.11)
где m0 - масса 1 пог.м протекторного стержня , кг/м (табл.4.7) ; N количество рядов протекторов (в данном случае один); LБ - длина булита,
м ; Kи - коэффициент использования массы протектора, принимают
Kи=0,75; Tп- проектный срок службы протекторов; q - скорость анодного
растворения протектора, кг/A·год.
Этап 7. Расчет количества рядов протекторов, обеспечивающих
требуемую силу тока защиты внутренней поверхности булита
(округляется до целого числа в большую сторону)
N=
IБ
.
I
(4.12)
Этап 8. Расчет общего сопротивления между протектором и
булитом, при рассчитанном количестве рядов протекторов N
R=
(
1  4(ρ Вδ П + Pc )
ρ
+ В ln A +

ψ  (2 LБ + D )DS 0
N
2h ( D − hП )
,
A= П
Dd П
)

A 2 − 1  , Ом;

(4.13)
(4.14)
где ψ - угол дуги окружности булита, смоченной водной фазой, рад; D и
LБ - диаметр и длина булита, м; hв - средний уровень водной фазы в
булите, м; ρв - удельное сопротивление воды в буллите, Ом·м; Рс и Рп поляризационное сопротивление стального электрода и протектора в
воде, Ом·м2; δп - толщина противокоррозионного покрытия внутренней
поверхности
булита,
м;
S0
коэффициент
дефектности
противокоррозионного покрытия, м2/м2; dп - диаметр протекторного
стержня, м; hп - высота расположения протектора в булите, м.
Этап 9. Расчет силы защитного тока булита при рассчитанном
количестве рядов протекторов N
77
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
I Б′ =
∆ϕ e − ∆ϕ П
, А,
PП
Rз +
πd П LБ N
(4.15)
где φп - потенциал протектора в воде булита относительно
хлорсеребряного электрода сравнения (ХСЭ), В; ∆φп - поляризация
протектора в реальных условиях работы за счет загрязнения его
поверхности (принимают ∆φп = 0,1 В); φе - потенциал булита в
естественных условиях эксплуатации до включения защиты, В; dп диаметр протекторного стержня, м; Pп - поляризационное сопротивление
материала протектора, Ом·м², Рз - степень защиты булита от коррозии.
Этап 10. Проверка достаточности массы рассчитанного
количества протекторов для обеспечения силы защитного тока I′Б в
течение проектного срока службы протекторов Tп
I Б′′ =
m0 NLБ K И
ТПq
, A.
(4.16)
Если I′′Б больше, чем I´Б, то массы рассчитанного количества
протекторов достаточно, если нет, то увеличивают диаметр протектора.
Этап 11. Расчет плотности защитного тока в нижней части булита
j=
4 I Б′ K T
, А/м2,
(2 LБ + D )DS 0ψ
(4.17)
где Кт - коэффициент неравномерности распределения плотности тока по
периметру обечайки булита:
Кт = 1,02 - 0,06lglgC
при λ= 0,05-0,15;
Кт = 1,04 - 0,12lglgC
при λ= 0,16-0,35;
Кт = 1,12 - 0,37lglgC
при λ= 0,36-0,7;
Кт = 1,5 - 1,3lglgC
при λ= 0,71-1,1
C=4πPc /ρвDψ S0; λ= (D−2hп)/D.
Если j/j3>0,8, то принимают рассчитанное количество рядов
протекторов N, устанавливаемых параллельно с максимально возможным
их разносом друг от друга. Если это условие не соблюдается, то
увеличивают N на единицу и проводят повторные расчеты.
78
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
4.2.2. Пример расчета
Рассчитать параметры протекторной защиты горизонтального
резервуара при следующих исходных данных:
•
диаметр булита D=3,4 м, длина булита
LБ=19,8 м;
•
толщина
противокоррозионного
покрытия
внутренней
поверхности
булита
δп=1,5·10-4 м;
•
коэффициент
дефектности
противокоррозионного
покрытия
булита
S0=0,1м2/м2;
•
проектный срок службы протектора Тп=5
лет;
•
степень защиты булита от коррозии
Рз=0,95;
•
средний уровень водной фазы в булите
hв=1,2 м;
•
удельное сопротивление воды в буллите
ρв=0,15 Ом·м;
•
высота расположения протектора в
булите hп=0,8 м;
•
диаметр протекторных стержней dп=0,04
м, масса 1 пог.м протекторных стержней m0=3,6
кг/м;
•
разность
естественных
потенциалов
протектора и буллита для АЦ5Mr5 ∆φе=0,3 В;
•
скорость
анодного
растворения
протектора q=5 кг/А·год;
•
поляризационное сопротивление стали из
которой изготовлен резервуар Рс= 1 Ом·м2;
поляризационное
сопротивление
материала
протектора Рп=0,15 Ом·м2.
Этап 1. Расчет защитной катодной поляризации по формуле (4.1):
∆ϕ = 0,08 lg(1 − PЗ ) , В;
79
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
∆ϕ = 0,08 lg(1 − 0,95) = −0,104 B.
Этап 2. Расчет минимально необходимой защитной плотности тока на
поверхности булита (при наличии покрытия - в дефектах покрытия) по
формуле (4.2):
j3 =
j3 =
∆ϕ
Рс
− 0,104
1
, А/м²;
= 0,104 А/м².
Этап 3. Расчет площади внутренней поверхности булита,
соприкасающейся с водной фазой
Рассчитывается угол дуги окружности буллита по формуле (4.6):
ψ = 2 arccos
ψ = 2 arccos
D − 2 hВ
, при hв< D/2;
D
3,4 − 2 ⋅ 1,2
= 145 0 .
3,4
Площадь внутренней поверхности булита SБ по формуле (4.3):
SБ =
SБ =
ψ
360
 πD 2ψ D 2
ψ
ψ
−
Sin Cos  , м2;
2
2
2
 2 ⋅ 360
πDLБ + 1,3
 3,14 ⋅ 3,4 2 ⋅ 145 5,78 2
145
145
145 
=
3,14 ⋅ 3,4 ⋅ 19,8 + 1,3
−
Sin
Cos
360
2 ⋅ 360
2
2
2 

=92,58 м².
Этап 4. Расчет площади защищаемой поверхности булита по
формуле (4.9):
SЗ = SБ ⋅ S0 , м2;
S З = 92 ,58 ⋅ 0,1 = 9, 258 м2.
Этап 5. Расчет силы тока, необходимой для защиты внутренней
поверхности булита по формуле (4.10):
80
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
IБ =jзSз, A;
IБ=0,104·9,258=0,963 A.
Этап 6. Расчет силы тока одного ряда протекторов по формуле
(4.11):
I=
I=
m0 NLБ K И
TП q
, A;
3,6 ⋅ 1 ⋅ 19,8 ⋅ 0,75
= 1,94 A.
5 ⋅ 5,5
Этап 7. Расчет количества рядов протекторов, обеспечивающих
требуемую силу тока защиты внутренней поверхности булита
(округляется до целого числа в большую сторону) по формуле (4.12):
N =
IБ
I
;
N=0,963/1,94=0,49.
Принимаем N=1.
Этап 8. Расчет общего сопротивления между протектором и
булитом, при N=1, по формулам (4.13-4.14):
R=
(
A=
R=
)

1  4(ρ В δ П + PС ) ρ В
+
ln A + A 2 − 1  , Ом;

ψ  (2 LБ + D )DS 0
N

(
2hП (D − hП )
;
Dd П
)
(
)

1  4 0,15 ⋅ 10 −4 + 1
0,15
+
ln 30,59 + 30,59 2 − 1  =

2,53  (2 ⋅ 19,8 + 3,4 )3,4 ⋅ 0,1
1

=0,352 Ом.
Этап 9. Расчет силы защитного тока булита по формуле (4.15):
81
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
∆ϕ e − ∆ϕ П
, A;
PП
Rз +
πd П LБ N
0,3 − 0,1
I Б′ =
= 0,513 A.
0,1
0,352 +
3,14 ⋅ 0,04 ⋅ 19,8 ⋅ 1
I Б′ =
Этап 10. Проверка достаточности массы рассчитанного
количества протекторов для обеспечения силы защитного тока I′Б в
течение проектного срока службы протекторов Tп по формуле (4.16):
I Б′′ =
I Б′′ =
m0 NLБ K И
ТПq
, A;
3,6 ⋅ 1 ⋅ 19,8 ⋅ 0,75
= 1,94 A.
5 ⋅ 5,5
Поскольку I′′Б больше, чем I′Б, то массы рассчитанного
количества протекторов достаточно.
Этап 11. Расчет плотности защитного тока в нижней части
буллита по формуле (4.17):
j=
4 I Б′ K T
, А/м2
(2 LБ + D )DS 0ψ
Кт = 1,02 - 0,06lglgC
при λ= 0,05-0,15;
Кт = 1,04 - 0,12lglgC
при λ= 0,16-0,35;
Кт = 1,12 - 0,37lglgC
при λ= 0,36-0,7;
Кт = 1,5 - 1,3lglgC
при λ= 0,71-1,1
C=4πPc /ρвDψ S0; λ= (D−2hп)/D
С=4·3,14·1/0,15·3,4·145·0,3=0,57; λ=(3,4-2·0,8)/3,4=0,53
КТ = 1,12-0,37lglgC
КТ=1,12-037lglg0,57=1
j=
4 ⋅ 0,513 ⋅ 1
= 0,056 А/м²;
(2 ⋅19,8 + 3,4)3,4 ⋅ 0,1 ⋅ 2,53
82
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
j/jз= 0,056/0,104 = 0,54.
Поскольку условия j/jз>0,8 не соблюдается, то увеличивают N на
единицу и проводят расчеты заново.
Рассчитывается общее сопротивление между протектором и
булитом, задаваясь N =2:
R=
(
)
)
(

1  4 0,15 ⋅ 10 −4 + 1
0,15
+
ln 30,59 + 30,59 2 − 1  =

2,53  (2 ⋅ 19,8 + 3, 4 )3,4 ⋅ 0,1
2

=0,283 Ом;
0,3 − 0,1
= 0,66 А;
0,1
0,283 +
3,14 ⋅ 0,04 ⋅ 19,8 ⋅ 1
4 ⋅ 0,66 ⋅ 1
j=
= 0,077 А/м²;
(2 ⋅19,8 + 3,4)3,4 ⋅ 0,1 ⋅ 2,53
j/jз = 0,077/0,104 = 0,743<0,8.
I Б′ =
Рассчитывается общее сопротивление между протектором и
булитом, задаваясь N =3:
R=
(
)
(
)

1  4 0,15 ⋅ 10 −4 + 1
0,15
+
ln 30,59 + 30,59 2 − 1  =
(
2,53  2 ⋅ 19,8 + 3,4 )3,4 ⋅ 0,1
3

=0,2493 Ом;
0 ,3 − 0,1
= 0 ,76 А;
0 ,1
0 ,2493 +
3,14 ⋅ 0,04 ⋅ 19 ,8 ⋅ 1
4 ⋅ 0 ,76 ⋅ 1
j=
= 0,082 А/м²;
(2 ⋅ 19,8 + 3,4)3,4 ⋅ 0,1 ⋅ 2,53
I Б′ =
j/jз = 0,082/0,104 = 0,788<0,8.
Рассчитывается общее сопротивление между протектором и
булитом, задаваясь N =4:
R=
(
)
(
)

1  4 0,15 ⋅ 10 −4 + 1
0,15
+
ln 30,59 + 30,59 2 − 1  =

2,53  (2 ⋅ 19,8 + 3,4 )3,4 ⋅ 0,1
4

=0,23 Ом;
83
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
0 ,3 − 0 ,1
= 0 ,833 А;
0 ,1
0 ,23 +
3,14 ⋅ 0 ,04 ⋅ 19 ,8 ⋅ 1
4 ⋅ 0 ,833 ⋅ 1
j=
= 0,09 А/м²;
(2 ⋅ 19,8 + 3,4)3,4 ⋅ 0,1 ⋅ 2,53
I Б′ =
j/jз = 0,09/0,104 = 0,87.
Условие j/jз = [0,8-1,0] выполняется.
Таким образом, 4-х рядов достаточно для обеспечения защитной
плотности тока на поверхности буллита. При длине протектора 3м, в один
ряд можно разместить 6 протекторов, поскольку длина буллита 19,8 м.
Общая масса протекторов составит m=m0·3·6·4=259 кг.
Результаты расчета:
•
количество рядов протекторов N =4
•
количество протекторов в ряду равно 6 (при
длине каждого протектора 3м)
•
общая масса протекторов составляет 259 кг
4.3. Протекторная защита вертикальных резервуаров
Протекторная защита внутренней поверхности нефтепромысловых
резервуаров типа РВС различного назначения от электрохимической
коррозии применяется при любом уровне водной фазы, удельное
электросопротивление которой составляет не более 0,7 Ом·м
(минерализация не менее 10 г/л).
В первом случае (см. рис.4.11) протекторы 1 размещают на днище
РВС концентричными кольцами, соединёнными между собой
последовательно. Электрический контакт протектора с корпусом РВС
осуществляют проводом 2 в распределительной коробке 3 размещённой
на крышке люка резервуара.
Во втором случае (см. рис.4.12) схема протекторной защиты
состоит из трёх групп протекторов.
Первую группу протекторов размещают вертикально на
центральной стойке на высоту водной фазы, вторую группу на днище и
84
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
третью группу вертикально на боковой стенке на высоту водной фазы,
причём протекторы третьей группы соединяются с внешним
Рис.4.11 и 4.12. Схемы протекторной защиты внутренней
поверхности резервуара с уровнем водной фазы до 2 м и более 2
м: 1-гальванический анод; 2- дренажный провод; 3распределительная коробка; 4-резисторы; 5,6-рабочие электроды;
7-узел замера потенциалов.
кольцом протектора, размещённого на днище. Каждую группу
соединяют проводом 2 с корпусом РВС в распределительной коробке 3.
Протекторы изолируют от поверхности РВС прокладками
(например, полиэтиленовыми кольцами, надетыми на протектор).
85
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Протектор представляет собой длинномерный цилиндрический
(АЦКМ) или трапециевидный (АЦ 5 Мг5) стержень диаметром 30-60 мм
и длиной до 6 м из специального алюминиевого сплава, по центру
которого проходит армирующая стальная проволока диаметром 5-8 мм.
Протекторы замыкают на корпус РВС через проволочные
резисторы 4, сопротивления которых рассчитывают для каждого
резервуара с целью ограничения максимального тока протектора.
Эффективность протекторной защиты определяют по величине
катодной поляризации (смещению потенциала резервуара), измеряемой
относительно рабочих стальных электродов 5 и 6 или с помощью узла
замера потенциала 7, смонтированного в нижней части боковой стенки
РВС.
Срок службы проекторов должен быть не менее 5 лет. Замену
протекторов совмещают с остановкой резервуара на профилактический
осмотр, очистку от донных отложений или ремонт. Анодные
характеристики алюминиевых сплавов приведены в табл.4.9.
Таблица 4.9
Анодные характеристики алюминиевых сплавов
Марка сплава
АКЦМ
АЦ 5Мг 5
АП-3
Скорость
анодного
растворения,
кг/А год
6,5
4,0
3,7
Удельное
сопротивление,
Ом·мм²/м
Потенциал
протектора по
ХСЭ, В
0,06
0,04
0,04
-0,9
-0,94
-0,96
Закрепляют протекторы на изолирующих прокладках и
производят соединение их между собой электросваркой армирующих
стержней, причём протекторы на вертикальной стенке соединяют с
внешним кольцом на днище. В качестве изолирующих прокладок
рекомендуется использовать кольца шириной 50 мм из полиэтиленовой
трубы диаметром не менее 70 мм.
Кольца протектора на днище (в резервуарах с уровнем водной
фазы более 2 м кроме внешнего кольца) соединяют последовательно
между собой стальной проволокой диаметром 6:8 мм, образуя, таким
образом, один длинномерный гальванический анод.
86
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Определяют
точки
подвода
дренажных
кабелей
к
гальваническому аноду на днище, используя параметр L (расстояние
между точками дренажа), при этом крайние точки дренажа размещают на
расстоянии L/2 от внутреннего и наружного концов анода. В случае
резервуаров с вертикальными протекторами отдельно подводят
дренажные кабели к протекторам на центральной стойке и наружному
кольцу на днище.
Дренажные кабели присоединяют в точках дренажа к протектору
болтом М8, приварённым к армирующим стержням. Место соединения
изолируется эпоксидной смолой или битумной мастикой.
Закрепляют рабочие стальные электроды рабочей поверхностью
вовнутрь резервуара на боковой стенке ниже монтажного люка на высоте
0,2-0,4м и на днище. В случае уровня водной фазы менее 0,5м электрод
устанавливается только на днище.
Протекторы на центральной стройке включаются в работу
примерно через 2-3 года эксплуатации протекторной защиты.
4.4 Расчет протекторной защиты вертикальных резервуаров с
низким уровнем водной фазы
4.4.1.Алгоритм расчета
Цель расчета параметров протекторной защиты резервуаров в
рассматриваемом случае - нахождение диаметров и длины витков
протектора на днище, массы протекторов, расстояния между точками
дренажа, величины сопротивлений, дополнительно включаемых в цепь
дренажных проводов.
Исходные данные:
•
диаметр РВС D, м;
•
средняя высота слоя воды hв, м;
•
удельное сопротивление воды ρв, Ом м;
•
коэффициент дефектности противокоррозионного покрытия
днища S0, в долях единицы;
•
поляризационное сопротивление стали Рс, Ом·м²;
•
задаваемая степень защиты от коррозии Рз, в долях единицы;
•
диаметр протектора dп, м;
•
удельное сопротивление металла протектора ρп, Ом·м;
•
удельный расход протектора под током q кг/А·год;
87
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
•
масса 1м протектора m0, кг/м;
задаваемый коэффициент использования массы протектора Ки
=0,65;
•
проектный срок службы протектора Тп, год;
•
потенциал протектора в пробе воды при наложении анодной
плотности тока 1 А/м², измеренный относительно электрода
сравнения φп,, В;
•
дополнительная поляризация протектора в реальных условиях
работы за счёт загрязнения его поверхности ∆φп, В
(принимают ∆φп = 0,1 В);
•
задаваемый коэффициент неравномерности утечки тока по
длине протектора К2;
•
стационарный потенциал стали в водной фазе РВС
относительно электрода сравнения φс, В;
•
Этап 1. Расчет защитной катодной поляризации
∆φ=0,08 ℓg (1 - Рз), В,
где Рз - задаваемая степень защиты от коррозии, в долях единицы
(Рз=0,9…0,95).
(4.18)
Этап 2. Расчет минимально необходимой защитной плотности
тока на поверхности резервуара
j3 =
∆ϕ
Pc
, А/м2,
(4.19)
где Рс - поляризационное сопротивление стали, Ом·м².
Этап 3. Расчет переходного сопротивления 1м2 днища резервуара
R=
Pс
, Oм м2,
S0
(4.20)
где Sο - коэффициент дефектности противокоррозионного покрытия
днища, в долях единицы.
Этап 4. Расчет расстояния между витками протектора на
днище
88
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рассчитывается коэффициент распространения тока между
витками протектора в слое водной фазы:
α =
ρ В / Rh В
, 1/м,
(4.21)
где ρв - удельное сопротивление воды, Ом·м; hв - средняя высота слоя
воды, м.
Рассчитывается коэффициент К1:
K1 =
m0 K И α ,
2 j3S0qTП K 2
(4.22)
где m0 - масса 1м протектора, кг/м; Ки - задаваемый коэффициент
использования массы протектора Ки = 0,65; q - удельный расход
протектора под током кг/А·год; Тп - проектный срок службы протектора,
год (принимают Тп = 3-5 лет); К2 - задаваемый коэффициент
неравномерности утечки тока по длине протектора (принимают К2 = 1,11,2444).
Расстояние между витками протектора на днище:
2
a ≤ ln К1 + K12 +1  , м,

α 
(4.23)
где α - коэффициент распространения тока между витками протектора
в слое водной фазы, 1/м.
Этап 5. Расчет диаметра и длины витков протектора на днище
(4.24)
d =  2i −1a;l = πd ;i = 1,2,....n; d ≤ Д ,
i


i
n
i
где į - номера витков, начиная от центра РВС; n - число витков, равное
номеру последнего витка, диаметр которого не более диаметра РВС.
Этап 6. Расчет расстояния (по длине витков протектора) между
точками дренажа (соединения дренажных выводов с протектором)
Рассчитывается переходное сопротивление протектора:
89
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
RП =
где
cthα =
α
αR
−α
e +e
eα − e − α
2
cth 0,5α ⋅a  , Ом м,
(4.25)
- гиперболический котангенс; а- расстояние
между витками протектора на днище, м; α - коэффициент
распространения тока между витками протектора в слое водной фазы.
Продольное сопротивление протектора в конце срока службы:
rП =
4ρП
, Ом/м,
(1 − К И )πd П2
(4.26)
где ρп -удельное сопротивление металла протектора, Ом·м; Ки задаваемый коэффициент использования массы протектора; dп -диаметр
протектора, м.
Коэффициент распространения тока по длине протектора:
αП =
rП
RП
(9.27)
где rп - продольное сопротивление протектора в конце срока службы
Ом/м; Rп - переходное сопротивление протектора, Ом м.
Расстояние (по длине витков протектора) между точками
дренажа (соединения дренажных выводов с протектором):
l≤
2
αП
(
ln K 2 + K 22 − 1
), м,
(4.28)
где К2 -задаваемый коэффициент неравномерности утечки тока по длине
протектора; αп - коэффициент распространения тока по длине протектора.
Этап 7. Расчет количества точек дренажа
n
m = L П l ; LП = ∑ li ,
(4.29)
i =1
где Lп - суммарная длина витков протектора. Округляют m до
ближайшего целого числа и уточняют l = LП m. При этом расстояние
90
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
между концами витков и ближайшими к ним точками дренажа
рассчитывают по формуле lT = LП 2m.
Этап 8. Расчет требуемой силы тока защиты РВС
Рассчитывается коэффициента неравномерности утечки тока
между витками:
K Н′ =
где chα =
K 2j − 1
(
)
;
(4.30)
K j = ch(0,5α ⋅ a ) ,
(4.31)
ln K j + K − 1
2
j
e α + e −α
- гиперболический косинус.
2
Коэффициент неравномерности утечки тока по длине витков:
K H′′ =
(
K i2 − 1
ln K i + K i2 − 1
K i = ch(0,5α П l ) ,
где chα =
α
e +e
2
)
;
(4.32)
(4.33)
−α
- гиперболический косинус.
Общий коэффициент неравномерности:
K H = K Н′ K H′′
где K Н′ - коэффициента неравномерности утечки между витками;
коэффициент неравномерности утечки тока по длине витков.
Требуемая сила тока защиты РВС:
π

I =  D 2 + πD 2 hВ  j3 S o K H , А.
4

(4.34)
K H′′
-
(4.35)
Этап 9. Расчет силы тока в каждом дренажном проводе
I o = I m , А,
(4.36)
где m - количества точек дренажа, I - требуемая сила тока защиты РВС, А.
91
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Этап 10. Расчет сопротивления, дополнительно включаемого в
цепь дренажных проводов
Рассчитывается требуемая разность потенциалов между
протекторами и РВС в точках дренажа:
U = ∆ϕK j K i , В,
(4.37)
где ∆φ - защитная катодная поляризация, В.
Суммарная величина сопротивления,
протектором и РВС в каждой точке дренажа:
Rg =
U − ϕ П + ϕ c − ∆ϕ П
Io
включаемого
, Ом,
между
(4.38)
где φп - потенциал протектора в пробе воды при наложении анодной
плотности тока 1 А/м², измеренный относительно электрода сравнения, В;
φс - стационарный потенциал стали в водной фазе РВС относительно
электрода сравнения, В; ∆φп - дополнительная поляризация протектора в
реальных условиях работы за счёт загрязнения его поверхности, В
(принимают ∆φп = 0,1 В).
Рассчитывается сопротивление резисторов, дополнительно
включаемых в цепь дренажных проводов:
R p = Rg − Rпр , Ом,
(4.39)
где Rпр - сопротивление i - го дренажного провода, Ом; i=1,2,..,m
4.4.2. Пример расчета
Рассчитать параметры протекторной защиты вертикального
резервуара при следующих исходных данных:
•
диаметр РВС D=12,3 м;
•
средняя высота слоя воды hв=1,2 м;
•
удельное сопротивление воды ρв=0,2 Ом·м;
•
коэффициент
дефектности
противокоррозионного
покрытия днища S0=0,5 в долях единицы;
•
поляризационное сопротивление стали Рс= 1 Ом·м2;
•
степень защиты от коррозии Рз=0,95 в долях единицы;
•
диаметр протектора dп=0,06 м;
92
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
•
•
•
•
•
•
•
•
•
удельное сопротивление металла протектора ρп=0,04·10-6
Ом·м;
удельный расход протектора под током q =4 кг/А·год;
масса 1м протектора m0=7,6 кг/м;
коэффициент использования массы протектора Ки =0,65;
проектный срок службы протектора Тп = 5 лет;
потенциал протектора в пробе воды при наложении анодной
плотности тока 1 А/м², измеренный относительно электрода
сравнения φп,=-0,9 В;
дополнительная поляризация протектора в реальных условиях
работы за счёт загрязнения его поверхности ∆φп = 0,1 В;
коэффициент неравномерности утечки тока по длине
протектора К2 = 1,1;
стационарный потенциал стали в водной фазе РВС
относительно электрода сравнения φс=0,6 В.
Этап 1. Расчет защитной катодной поляризации по формуле
(4.18):
∆φ=0,08 ℓg (1 - Рз), В;
∆φ=0,08 ℓg (1 - 0,95)=-0,1 В.
Этап 2. Расчет минимально необходимой защитной плотности
тока на поверхности резервуара по формуле (4.19):
j3 =
j3 =
∆ϕ
Pc
− 0,1
1
, А/м2;
= 0,1 А/м2.
Этап 3. Расчет переходного сопротивления 1м2 днища резервуара
по формуле (4.20):
Pс
,Oм·м2;
S0
1
R=
= 2 Oм·м2.
0,5
R =
93
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Этап 4. Расчет расстояния между витками протектора на днище
Рассчитывается коэффициент распространения тока между
витками протектора в слое водной фазы по формуле (4.21):
α = ρ В / RhВ , 1/м;
α = 0,2 / 2⋅1,2 = 0,289 1/м.
Рассчитывается вспомогательный коэффициент по формуле (4.22):
m0 K И ⋅α ;
K1 =
2 j3 S 0 q⋅TП ⋅ K 2
7,6⋅0,65⋅0,289
.
K1 =
= 0,649
2⋅0,1⋅0,5⋅4⋅5⋅1,1
Расстояние между витками протектора на днище по формуле
(4.23):
2
a ≤ ln К1 + K12 +1  , м;

α 
a≤
2
ln 0,649+ 0,6492 +1  = 4,2 м,

0,289 
принимаем α=4м.
Этап 5. Расчет диаметра и длины витков протектора на днище по
формуле (4.24):
d =  2i −1a;l = πd ;i = 1,2,....n; d ≤ D ;
i


i
i
n
d1=(2·1-1)·4,2=4,2м,
l1=3,14·4,2=13,2м;
d2=(2·2-1)·4,2=12,6м,
l2=3,14·12,6=39,6м;
d3=(2·3-1)·4,2=21м, D=12,3м, поэтому всего 2 витка (n=2),
суммарная длина витков:
Lп=13,2+39,6=52,8 м.
Этап 6. Расчет расстояния (по длине витков протектора) между
точками дренажа (соединения дренажных выводов с протектором)
94
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рассчитывается переходное сопротивление протектора по
формуле (4.25):
RП =
αR
2
cth 0,5α ⋅a  , Ом·м;
0,289⋅2
RП =
cth(0,5⋅0,289⋅4,2) = 0,533 Ом·м.
2
Продольное сопротивление протектора в конце срока службы по
формуле (4.26):
rП =
rП =
4ρ П
, Ом/м;
(1 − К И )πd П2
4⋅0,04⋅10− 6
= 4,04 ⋅10−5 Ом/м.
2
(1−0,65)3,14⋅0,06
Коэффициент распространения тока по длине протектора по
формуле (4.27):
αП =
rП
RП
;
α = 4,04⋅10 − 5 0,533 = 8,71 ⋅ 10 − 3 .
п
Расстояние (по длине витков протектора) между точками
дренажа (соединения дренажных выводов с протектором) по формуле
(4.28):
l≤
l≤
2
αП
(
ln K 2 + K 22 − 1
), м;
2
ln( 1,1 + 1,12 − 1 ) = 102 ,2 м.
−3
8,71 ⋅ 10
Этап 7. Расчет количества точек дренажа по формуле (4.29)
n
m = LП l ; LП = ∑ l i ;
i =1
95
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
m = 52,8 102,2 = 0,5 ,
уточняют l = LП m. При этом расстояние между концами витков и
ближайшими к ним точками дренажа рассчитывают по формуле
lT = LП 2m . Округляют m до1, т.е. имеют одну точку дренажа.
Уточняют l=52,8/1=52,8 м. Расстояние между точкой дренажа и концом
протектора lт=52,8/2·1=26,4 м.
Этап 8. Расчет требуемой силы тока защиты РВС
Рассчитывается коэффициент неравномерности утечки между
витками по формулам (4.30-4.31):
K Н′ =
K 2j − 1
(
ln K j + K 2j − 1
)
, K j = ch(0,5α ⋅ a ) ;
K j = ch(0,5 ⋅ 0,289 ⋅ 4,2) = 1,19 ;
K Н′ =
(
1,19 2 − 1
ln 1,19 + 1,19 2 − 1
) = 1,059 .
Коэффициент неравномерности утечки тока по длине витков по
формулам (4.32-4.33):
K H′′ =
(
K i2 − 1
ln K i + K i2 − 1
(
) , K = ch(0,5α
i
П
l);
)
K i = ch 0,5 ⋅ 8,71 ⋅ 10 −3 ⋅ 52,8 = 1,027 ;
K H′′ =
1,027 2 − 1
ln(1,027 + 1,027 2 − 1)
= 1,006 .
Общий коэффициент неравномерности по формуле (4.34):
K H = K Н′ K Н′′ ;
K H = 1,059 ⋅ 1,008 = 1,033 .
Требуемая сила тока защиты РВС по формуле (4.35):
π

I =  D 2 + πD 2 hВ  j3 S o K H , А;
4

96
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
 3,14

I =
12,3 2 + 3,14 ⋅ 12,3 2 ⋅ 1,2  ⋅ 0,1 ⋅ 0,5 ⋅ 1,033 = 8,5 А.
 4

Этап 9. Расчет тока в каждом дренажном проводе по формуле
(4.36):
I o = I m , А;
8 .5
Io =
= 8.5 А.
1
Этап 10. Расчет сопротивления, дополнительно включаемого в
цепь дренажных проводов
Рассчитывается требуемая разность потенциалов между
протекторами и РВС в точках дренажа по формуле (4.37):
U = ∆ϕK j K i , В;
U = −0,1 ⋅ 1,19 ⋅ 1,027 = −0,12 В.
Суммарная величина сопротивления, включаемая
протектором и РВС в каждой точке дренажа по формуле (4.38):
Rg =
Rg =
U − ϕ П + ϕ c − ∆ϕ П
Io
между
, Ом;
− 0,12 − (− 0,9 ) + (− 0,6) − 0,1
= 0,009 Ом.
8,5
Точка дренажа в середине длины протектора на расстоянии 26м
от одного из его концов. Последний, крайний, виток у стенки РВС имеет
длину 39,6м, поэтому точка дренажа расположена на крайнем витке,
размещённом на расстоянии 0,3м от стенки РВС. Длина дренажного
провода составит при этом около 1м. В качестве дренажного провода
используем стальную проволоку сечением 28мм2 (диаметр 6мм).
Сопротивление такого провода будет равно (при удельном
сопротивлении стали 0,24 Ом мм2/м) Rпр=0,24х1/28=0,0086 Ом.
Рассчитывается сопротивление резисторов, дополнительно
включаемых в цепь дренажных проводов по формуле (4.39):
R р = Rg − Rпр , Ом;
97
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
R р = 0,009 − 0,0086 = 0,0004 Ом.
Это может быть медный провод сечением Sp= 1,5мм2, длиной
lр=RpSp/ρp=0,0019·1,5/0,02=0,14м, где ρр=0,02 Ом·мм2/м - удельное
сопротивление медного резистора.
4.5. Расчет протекторной защиты вертикальных резервуаров с
высоким уровнем водной фазы
4.5.1. Алгоритм расчета
Цель расчета параметров протекторной защиты резервуаров в
рассматриваемом случае - нахождение диаметров и длины витков
протектора на днище, массы протекторов, расстояния между точками
дренажа, величины сопротивлений, дополнительно включаемых в цепь
дренажных проводов.
Исходные данные:
диаметр РВС D, м;
диаметр центральной стойки РВС Dц, м;
коэффициент дефектности противокоррозионного покрытия
Sο, в долях единицы;
•
проектный срок службы протектора Тп;
•
срок
подключения
центральных
протекторов
(ЦП),
расположенных вокруг центральной стойки - Т1,год;
•
степень защиты от коррозии Рз, в долях единицы;
•
средняя высота слоя воды hв, м;
•
удельное сопротивление воды ρв, Ом м;
•
поляризационное сопротивление стали Рс, Ом.м²;
•
диаметр протектора dп, м;
•
длина вертикально устанавливаемых у боковой стенки и
центральной стойки протекторов - lп, м (lп ≤hв);
•
удельное сопротивление металла протектора ρп, Ом. м;
•
удельный расход протектора под током q кг/А год;
•
масса 1м протектора m0, кг/м;
•
коэффициент использования массы протектора Ки;
•
•
•
98
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
•
•
•
•
потенциал протектора в пробе воды при наложении анодной
плотности тока 1 А/м², измеренный относительно электрода
сравнения φп,, В;
дополнительная поляризация протектора в реальных условиях
работы за счёт загрязнения его поверхности ∆φп, В;
коэффициент неравномерности утечки тока по длине
протектора К2;
стационарный потенциал стали в водной фазе РВС
относительно электрода сравнения φс, В.
Этап 1. Расчет защитной катодной поляризации по формуле
(4.18):
∆φ=0,08 ℓg (1 - Рз), В,
где Рз - степень защиты от коррозии, в долях единицы (Рз=0,9…0,95).
Этап 2. Расчет минимально необходимой защитной плотности
тока на поверхности резервуара по формуле (4.19)
j3 =
∆ϕ
Pc
, А/м2,
где Рс - поляризационное сопротивление стали, Ом·м².
Этап 3. Расчет переходного сопротивления 1м2 днища резервуара
по формуле (4.20)
R=
Pс
, Oм м2,
S0
где Sο -коэффициент дефектности противокоррозионного покрытия
днища, в долях единицы.
Этап 4. Расчет расстояния между витками протектора на
днище
Рассчитывается коэффициент утечки тока между витками по
формуле (4.21):
α = ρ В / RhВ
99
, 1/м,
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
где ρв -удельное сопротивление воды, Ом·м; hв - средняя высота слоя
воды, м.
При больших hв(hв>3м) принимают hp=αp/2, где αp=4 м - расчетное
расстояние между витками, которое принимают в начале расчетов. При
hв<3м, hp=hв.
Рассчитывается вспомогательный коэффициент по формуле
(4.22):
K1 =
m0 K И α ,
2 j3 S0 qTП K 2
где m0 - масса 1м протектора, кг/м; Ки - задаваемый коэффициент
использования массы протектора Ки = 0,65; q - удельный расход
протектора под током кг/А·год; Тп - проектный срок службы протектора,
год (принимают Тп = 3-5 лет); К2 - коэффициент неравномерности утечки
тока по длине протектора (принимают К2 = 1,1-1,2444).
Расстояние между витками протектора на днище по формуле
(4.23):
a≤
2
, м.
ln  К 1 + K 12 +1 

α 
Уточняется α при hв=а/2 и коэффициент К1 по уточненному α.
Рассчитывают окончательное значение а по уточненному α.
Этап 5. Расчет диаметра и длины витков протектора на днище по
формуле (4.24):
d = 2i − I a;l = πd ;i = 1,2,....n;d ≤ Д ,
i
(
)
i
i
n
где į - номера витков, начиная от центра РВС; n - число витков, равное
номеру последнего витка, диаметр которого не более диаметра РВС.
При защите РВС с hв>2м крайний (у стенки) виток (КВ) не
соединяют с другими витками, а защищают в кольцо у вводной коробки.
К этому витку присоединяют вертикальные протекторы (ВП),
закрепленные на боковой стенке с шагом ав Виток с ВП имеет параметры,
отличные от параметров внутренних витков (ВВ), поэтому
рассчитываются отдельно.
100
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Этап 6. Расчет расстояния (по длине витков протектора) между
точками дренажа (соединения дренажных выводов с протектором)
Рассчитывается
формуле (4.25):
переходное
RП =
где
cthα =
α
−α
e +e
eα − e − α
αR
2
сопротивление
протектора
по
cth 0,5α ⋅a  , Ом м,
- гиперболический котангенс; а- расстояние
между витками протектора на днище, м; α - коэффициент
распространения тока между витками протектора в слое водной фазы.
Продольное сопротивление протектора в конце срока службы по
формуле (4.26):
, Ом/м,
4ρ П
rП =
(1− K И )πd П2
где ρп -удельное сопротивление металла протектора, Ом·м; Ки коэффициент использования массы протектора; dп -диаметр протектора,
м.
Коэффициент утечки тока внутренних витков протектора по
формуле (4.27):
αП =
rП
.
RП
Расстояние (по длине витков протектора) между точками
дренажа (соединения дренажных выводов с протектором) по формуле
(4.28):
l≤
2
αП
(
)
ln K 2 + K 22 − 1 , м,
где К2 -задаваемый коэффициент неравномерности утечки тока по длине
протектора (К2 = 1,1-1,2444).
Этап 7. Расчет количества точек дренажа на внутренних витках
по формуле (4.29):
101
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
n
m = LП l ; LП = ∑ li
i =1
где Lп - суммарная длина витков протектора. Округляют m до
ближайшего целого числа и уточняют l = LП m. При этом расстояние
между концами внутренних витков и ближайшими к ним точками
дренажа рассчитывают по формуле lT = LП 2 m .
Этап 8. Требуемый ток защиты РВС
Рассчитывается коэффициент неравномерности утечки между
витками по формуле (4.30-4.31):
K Н′ =
где ch α =
(
K 2j − 1
ln K j + K − 1
2
j
)
,Kj
= ch(0,5α ⋅ a ) ,
e α + e −α
- гиперболический косинус.
2
Коэффициент неравномерности утечки тока по длине протектора
по формуле (4.32-4.33):
K H′′ =
где chα =
(
K i2 − 1
ln K i + K i2 − 1
),
K i = ch(0,5α П l ) ,
e α + e −α
- гиперболический косинус.
2
Общий коэффициент неравномерности по формуле (4.34):
K H = K Н′ K H′′
.
Требуемая сила тока защиты днища РВС по формуле (4.35):
I = 0,25π (d n−1 + a ) j3 S o K H , А,
2
где dn-1 - диаметр предпоследнего витка, м.
Этап 9. Расчет тока в каждом дренажном проводе внутренних
витков по формуле (4.36):
Io = I m ,
102
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
где m- количества точек дренажа, I - требуемый ток защиты РВС, А.
Этап 10. Расчет сопротивлений резисторов, дополнительно
включаемых в цепь дренажных проводов
Рассчитывается требуемая разность потенциалов между
протекторами и РВС в точках дренажа по формуле (4.37):
U = ∆ϕK j K i , В,
где ∆φ - защитная катодная поляризация, В.
Суммарная величина сопротивления, включаемого между
протектором и РВС в каждой точке дренажа внутренних витков по
формуле (4.38):
Rg =
U − ϕ П + ϕ c − ∆ϕ П
, Ом,
Io
где φп -потенциал протектора в пробе воды при наложении анодной
плотности тока 1 А/м², измеренный относительно электрода сравнения, В;
φс - стационарный потенциал стали в водной фазе РВС относительно
электрода сравнения, В; ∆φп - дополнительная поляризация протектора в
реальных условиях работы за счёт загрязнения его поверхности, В
(принимают ∆φп = 0,1 В).
Сопротивление резисторов, дополнительно включаемое в цепь
дренажных проводов по формуле (4.39):
R p = R g − Rпр
где
Ом,
Rпр - сопротивление i - го дренажного провода, Ом; i=1,2,..,m
Этап 11. Расчет шага расстановки вертикальных протекторов
(ВП) по периметру РВС
mo K Н l П
, м;
hВ j3 S oTП q (1 + λ )
λ = 0,2 D(TП − T1 )K H′′′ / hВTП ;
aВ =
(K ′ )
2
K H′′′ =
(
j
−1
ln K + K 2 − 1
103
);
(4.40)
(4.41)
(4.42)
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
′
K j = ch(0,25αD ) ,
chα =
(4.43)
e α + e −α
- гиперболический косинус;
2
Этап 12. Расчет требуемого защитного тока с крайнего витка (КВ)
и вертикальных протекторов(ВП)
Рассчитывается коэффициент утечки тока между вертикальными
протекторами:
αВ =
2ρ В
, 1/м.
Rα В
(4.44)
Сопротивление одного вертикального протектора:
RB =
eα + e −α
cthα = α −α
e −e
αBR
2l П
cth(0,5α B a B ) , Ом,
(4.45)
- гиперболический котангенс;
Переходное сопротивление крайнего витка с вертикальными
протекторами:
RК =
R П R Вa B
, Ом·м.
RП + RB aB
(4.46)
Коэффициент утечки КВ с ВП:
α K = rП RК
, 1/м.
Коэффициент
неравномерности
утечки
вертикальными протекторами:
тока
(4.47)
между
2
′ =
K HK
(
K Kj − 1
ln K Kj + K Kj2 − 1
);
′
K Kj = ch(0,5α B a B ) ,
104
(4.48)
(4.49)
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
где
chα =
e α + e −α
- гиперболический косинус.
2
Коэффициент неравномерности утечки тока по длине крайнего
витка:
2
′′ =
K HK
K Ki − 1
ln( K K + K K2 − 1)
;
(4.50)
′
K Ki = ch(0,5α K ln ) ,
где
ch α =
α
e +e
2
(4.51)
−α
- гиперболический косинус; ln- длина КВ, м
Общий коэффициент неравномерности утечки тока на КВ:
'
''
''
К НК = К НК
⋅ К НК
или К НК = К Н ⋅ К НК ,
(4.52)
причём в дальнейших расчётах используют максимальную из этих
величин.
Требуемый защитный ток КВ с ВП:
{
[
]
}
I б = 0,25π D 2 − (d n −1 + a ) + πDhВ j3 S o K HK , А.
2
(4.53)
Этот ток равен току в точке дренажа КВ, т.к. на КВ всего одна
точка дренажа.
Этап 13. Расчет сопротивления добавочного резистора,
включаемого в цепь точки дренажа крайнего витка
Рассчитывается требуемая разность потенциалов между
протектором КВ и РВС в точке дренажа
′ K Kj
′
U К = ∆ϕK Ki
или
′ Kj.
U K = ∆ϕK Ki
(4.54)
В расчётах принимают максимальную (по абсолютному
значению) из этих величин.
Сопротивление добавочного резистора, включаемого в цепь точки
дренажа КВ:
105
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
RP( K ) =
U K − ϕ П + ϕ o − ∆ϕ П
(к)
− Rпр
, Ом,
Iб
(4.55)
где R пр(к)- сопротивление дренажного провода КВ, Ом.
Этап 14. Расчет количества центральных протекторов (ЦП)
Вокруг центральной стойки РВС вертикально устанавливают
центральные протекторы (ЦП) длиной по lп, которые соединяют между
собой в единый протектор, изолируют от РВС в вводной коробке (через
добавочный резистор).
ЦП включают в работу только после блокировки внутреннего
витка осадками, т.е. через Т1 лет эксплуатации защиты. В этом случае ЦП
будут защищать стойку днища РВС диаметром 0,5D (остальная часть
поверхности днища резервуара защищена вертикальными протекторами,
расположенными на стенках резервуара). Количество ЦП, равно
N цп =
πj3 S 0 q(TП − T1 )K H′′′ (0,0652 D 2 + DЦ hВ )
.
(4.56)
), А.
(4.57)
m0 K И l П
Этап 15. Расчет силы тока защиты ЦП
(
I ц = πj3 S o K H′′′ 0,0625D 2 + DЦ hВ
Этап 16. Расчет сопротивления добавочного резистора,
включаемого в дренажную цепь ЦП
Рассчитывается требуемая разность потенциалов между ЦП и
РВС:
U Ц = ∆ϕK ′j , В.
Сопротивление
дренажную цепь ЦП:
R P( ц ) =
где
Rпр( ц )
добавочного
U Ц − ϕ n + ϕ c − ∆ϕ n
IЦ
(4.58)
резистора,
(ц )
− Rпр
, Ом,
- сопротивление дренажного провода ЦП, Ом.
106
включаемого
в
(4.59)
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Этап 17. Расчет общей длины протекторных стержней,
необходимых для защиты резервуара
LcП = LП + ln +
πDl П
aB
+ N ЦП l П , м.
(4.60)
4.5.2. Пример расчета
Рассчитать параметры протекторной защиты вертикального
резервуара при следующих исходных данных:
•
диаметр РВС D=15 м (РВС-2000);
•
диаметр центральной стойки РВС Dц=0,5 м;
•
коэффициент дефектности противокоррозионного покрытия
S0=0,5 в долях единицы;
•
проектный срок службы протектора Tп= 5 лет;
•
срок
подключения
центральных
протекторов
(ЦП),
расположенных вокруг центральной стойки Т1=2 года;
•
степень защиты от коррозии Pз=0,95 в долях единицы;
•
средняя высота слоя воды hв=6 м;
•
удельное сопротивление воды ρв=0,2 Ом м;
•
поляризационное сопротивление стали Рс=1 Ом·м²;
•
диаметр протектора dп=0,06 м;
•
длина вертикально устанавливаемых у боковой стенки и
центральной стойки протекторов lп =6 м (lп ≤hв);
•
удельное сопротивление металла протектора ρп=0,04·10-6 Ом
м;
•
удельный расход протектора под током q=6,5 кг/А год
(протектор марки АЦКМ);
•
масса 1м протектора m0=7,6 кг/м;
•
коэффициент использования массы протектора Ки =0,65;
•
потенциал протектора в пробе воды при наложении анодной
плотности тока 1 А/м², измеренный относительно электрода
сравнения φп=0,95 В;
•
дополнительная поляризация протектора в реальных условиях
работы за счёт загрязнения его поверхности ∆φп = 0,1 В;
•
задаваемый коэффициент неравномерности утечки тока по
длине протектора К2 = 1,1;
107
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
•
стационарный потенциал стали в водной
относительно электрода сравнения φс=0,6 В.
фазе
РВС
Этап 1. Расчет защитной катодной поляризации по формуле (4.18):
∆ϕ = 0,08 lg(1 − Pз ) , В;
∆ϕ = 0,08 lg (1 − 0,95 ) = −0,1 , В.
Этап 2. Расчет минимально необходимой защитной плотности тока
на поверхности резервуара по формуле (4.19):
∆ϕ
j3 =
j3 =
Pc
0,1
1
, А/м2;
= 0,1 А/м2.
Этап 3. Расчет переходного сопротивления 1м2 днища резервуара
по формуле (4.20):
Pс
, Oм м2;
S0
1
R=
= 2 Oм м2.
0,5
R=
Этап 4. Расчет расстояния между витками протектора на
днище
Рассчитывается коэффициент распространения тока между
витками протектора в слое водной фазы.
Так как hв=6>3, то принимаем hp=4/2=2м и рассчитываем начальное
значение коэффициента утечки тока между витками протектора по
формуле (4.21):
α = ρ / Rh , 1/м;
В
108
В
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
α = 0,2 / 2⋅2 = 0,224 1/м.
Рассчитывается вспомогательный коэффициент по формуле (4.22):
K1 =
K1 =
m0 K И α ;
2 j3 S 0 qTП K 2
7,6⋅0,65⋅0,224
= 0,309
2⋅0,1⋅0,5⋅6,5⋅5⋅1,1
Расстояние между витками протектора на днище по формуле (4.23):
2
a ≤ ln К1 + K12 +1  , м;

α 
a≤
2
ln 0,309+ 0,3092 +1  = 2,72м

0,224 
Уточняется α при hp=а/2=2,7/2=1,35м:
α = 0,2 / 2⋅1,35 = 0,272 1/м.
Уточняется коэффициент:
.
7 ,6⋅0,65⋅0,272
K =
= 0,376
1 2⋅0,1⋅0,5⋅6,5⋅5⋅1,1
Уточняется значение
a≤
2
ln 0,376 + 0,376 2 +1  = 2,703м

0,272 
принимаем а=2,7м.
Этап 5. Расчет диаметра и длины витков протектора на днище по
формуле (4.24)
d = 2i − I a;l = πd ;i = 1,2,....n; d ≤ Д ;
i
(
)
i
n
i
d1 =  2⋅1−1 ⋅ 2,7 = 2,7 м; l1 = 3,14 ⋅ 2,7 = 8,5 м;
d 2 = (2⋅2−1)⋅ 2,7 = 8,1м; l2 = 3,14⋅8,1 = 25,4 м;
d3 = (2⋅3−1)⋅ 2,7 = 13,5 м; l3 = 3,14 ⋅13,5 = 42,4 м;
d 4 = (2⋅4−1)⋅ 2,7 = 18,9 м,
109
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
всего 3 витка (n=3), так как D=15 м: dn=13,5м; dn-1=8,1м; ln=42,4м.
Первые два витка соединяются между собой последовательно,
образуя внутренний виток, а третий виток защищается в кольцо, к нему
присоединяется ВП с шагом ав.
Этап 6. Расчет расстояния (по длине витков протектора) между
точками дренажа (соединения дренажных выводов с протектором)
Рассчитывается
формуле (4.25):
переходное
RП =
αR
2
сопротивление
протектора:
по
cth 0,5α ⋅a  , Ом м;
0,272 ⋅ 2 
Ом м.
RП =
cth 0,5⋅0,272 ⋅2,7  = 0,774
2
Продольное сопротивление протектора в конце срока службы по
формуле (4.26):
rП =
rП =
4ρ П
, Ом/м;
(1 − К И )πd П2
Ом/м.
4⋅0,04⋅10− 6
−5
=
4
,
04
⋅
10
(1−0,65)⋅3,14⋅0,062
Коэффициент распространения тока по длине протектора по
формуле (4.27):
αП =
αП =
rП
;
RП
4,04 ⋅10 −5
= 0,0072 .
0,774
Расстояние (по длине витков протектора) между точками
дренажа (соединения дренажных выводов с протектором) по формуле
(4.28):
l≤
2
αП
(
ln K 2 + K 22 − 1
110
), м;
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
l≤
)
(
2
ln 1,1 + 1,12 − 1 = 123,2 м.
0,0072
Этап 7. Расчет количества точек дренажа на внутренних витках по
формуле (9.29):
n
m = LП l ; L П = ∑ l i ;
i =1
LП = 8,5 + 25,4 = 34 , м;
m = 34 123,2 = 0,28 .
Округляем m=1. Уточняем l = LП m , l = 34 1 = 34.
Рассчитываем удаление точки дренажа от концов внутренних витков по
формуле lT = LП 2 m , lT = 34 2 ⋅ 1 = 17 м.
Этап 8. Требуемый ток защиты РВС
Рассчитывается коэффициента неравномерности утечки между
витками по формулам (4.30-4.31):
K Н′ =
K 2j − 1
(
ln K j + K j2 − 1
)
,Kj
= ch(0,5α ⋅ a ) ;
K j = ch (0,5 ⋅ 0,272 ⋅ 2,7) = 1,068 ,
K Н′ =
(
1,0682 − 1
ln 1,068 + 1,068 2 − 1
) = 1,02
.
Коэффициент неравномерности утечки тока по длине протектора
по формулам (4.32-4.33):
K H′′ =
(
K i2 − 1
ln K i + K − 1
2
i
111
)
, Ki
= ch(0,5α П l ) ;
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
K i = ch(0,5 ⋅ 0,0072 ⋅ 34) = 1,007 ,
K H′′ =
1,007 2 − 1
(
ln 1,007 + 1,007 2 − 1
) = 1,002
.
Общий коэффициент неравномерности по формуле (4.34):
KH
K H = K Н′ K H′′ ;
= 1,02 ⋅ 1,002 = 1,022 .
Требуемый ток защиты днища по формуле (4.35):
I = 0,25π (d n −1 + a ) j3 S o K H , А;
2
I = 0,25 ⋅ 3,14(8,1 + 2,7 ) ⋅ 0,1 ⋅ 0,5 ⋅ 1,022 = 4,68 А.
2
Этап 9. Расчет силы тока в каждой точке дренажа внутренних
витков по формуле (4.36):
I o = I m , А;
I o = 4,68 1 = 4,6 8 А.
Этап 10. Расчет сопротивления резисторов, дополнительно
включаемых в цепь дренажных проводов
Рассчитывается
требуемая
разность
потенциалов
между
протекторами и РВС в точках дренажа внутренних витков по формуле
(4.37):
U = ∆ϕK j K i , В;
U = −0,1 ⋅ 1,068 ⋅ 1,007 = −0,108 В.
Суммарная величина сопротивления, включаемого
протектором и РВС в каждой точке дренажа по формуле (4.38):
U − ϕ П + ϕ c − ∆ϕ П
, Ом;
Io
− 0,108 − (− 0,95) + (− 0,6 ) − 0,1
Rg =
= 0,0303 Ом.
4,68
Rg =
112
между
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Точка дренажа внутренних витков находится на расстоянии 17м
от обоих концов протектора, а длина первого витка равна всего 8,5м,
поэтому точка дренажа находится на втором витке, диаметр которого
равен d2=8,1м. Тогда расстояние от точки дренажа до вводной коробки
будет равно 0,5(D-d2)=0,5(15-8,1)=3,5м. Длину же дренажного провода
берем с метровым запасом, т.е. 4,5 м. В качестве дренажного провода
используем стальную проволоку сечением 56 мм2 (двойная проволока
диаметром
по6мм),
сопротивление
которой
будет
равно
Rпр=0,24·4,5/56=0,0193 Ом.
Сопротивление резистора, дополнительно включаемого в цепь
дренажного провода по формуле (4.39):
R p = R g − Rпр , Ом;
R p = 0,0303 − 0,0193 = 0,011 Ом.
Этап 11. Расчет шага расстановки вертикальных протекторов
(ВП) по периметру РВС по формулам (4.40-4.43):
mo K Н l П
, м;
hВ j3 S oTП q (1 + λ )
0,2 D (TП − T1 )K H′′′
λ=
;
hВ T П
aВ =
(K ′ )
2
−1
, K ′j = ch (0, 25α D ) ;
ln K + K 2 − 1
K ′j = ch (0, 25 ⋅ 0,272 ⋅ 15) = 1,57 ;
K H′′′ =
(
K H′′′ =
j
(
)
1,57 2 − 1
)
= 1,18 ;
ln 1,57 + 1,57 2 − 1
0,2 ⋅ 15(5 − 2 ) ⋅ 1,18
λ=
= 0,354 ;
6⋅5
7,5 ⋅ 1,022 ⋅ 6
aВ =
= 3,48 .
6 ⋅ 0,1 ⋅ 0,5 ⋅ 5 ⋅ 6,5 ⋅ (1 + 0,354 )
113
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Этап 12. Расчет требуемого защитного тока с крайнего витка (КВ) и
вертикальных протекторов(ВП)
Рассчитывается коэффициент утечки тока между ВП по формуле
(4.44):
2ρ В
, 1/м;
Rα B
αВ =
2 ⋅ 0,2
= 0,239 1/м.
2 ⋅ 3,48
αВ =
Сопротивление одного ВП по формуле (4.45):
αBR
cth(0,5α B a B ) , Ом;
2l П
0,239 ⋅ 2
RB =
cth(0,5 ⋅ 0,239 ⋅ 3,48) = 0,1 Ом.
2⋅6
RB =
Переходное сопротивление КВ с ВП по формуле (4.46):
RП RB aB
RП + RB aB
RК =
RК =
, Ом·м;
0,774·0,1· 3,48
= 0,24 Ом·м.
0,774 + 0,1 ⋅ 3,48
Коэффициент утечки КВ с ВП по формуле (4.47):
α K = rП RK
, 1/м;
α K = 4,04 ⋅ 10 −5 0,24 = 0,013
1/м.
Коэффициент неравномерности утечки тока между ВП по
формулам (4.48-4.49):
2
′ =
K HK
K Kj − 1
ln( K Kj + K
2
Kj
− 1)
′ = ch(0,5α B a B ) ;
, K Kj
′ = ch(0,5 ⋅ 0,239 ⋅ 3,48) = 1,088 ;
K Kj
114
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
′ =
K HK
1,088 2 − 1
(
ln 1,088 + 1,088 2 − 1
) = 1,029 .
Коэффициент неравномерности утечки тока по длине КВ по
формулам (4.50-4.51):
2
′′ =
K HK
K Ki − 1
ln( K K + K K2 − 1)
;
′ = ch(0,5α K ln ) ;
K Ki
′ = ch (0,5 ⋅ 0,013 ⋅ 42,4 ) = 1,038 ;
K Ki
′′ =
K HK
(
1,038 2 − 1
ln 1,038 + 1,038 2 − 1
) = 1,013 .
Общий коэффициент неравномерности утечки тока на КВ по
формуле (4.52):
'
''
''
К НК = К НК
⋅ К НК
или К НК = К Н ⋅ К НК ,
Кнк=1,029·1,013=1,04 или Кнк=1,02·1,013=1,03, принимаем
Кнк=1,04.
Требуемый защитный ток КВ с ВП по формуле (4.53):
{ [
]
}
= {0,25 ⋅ 3,14[15 − (8,1 + 2,7 ) ] + 3,14 ⋅ 15 ⋅ 6}⋅ 0,1 ⋅ 0,5 ⋅ 1,04 =
I б = 0,25π D 2 − (d n−1 + a ) + πDhВ j3 S o K HK , А;
2
Iб
2
2
=19,1 А
Этап 13. Расчет сопротивления добавочного резистора,
включаемого в цепь точки дренажа КВ
Рассчитывается
требуемая
разность
потенциалов
между
протектором КВ и РВС в точке дренажа по формуле (4.54)
′ K Kj
′ или U K = ∆ϕK Ki K j ;
U К = ∆ϕK Ki
U K = −0,1 ⋅ 1,038 ⋅ 1,088 = −0,113 , В.
КВ удален от стенки РВС на 0,5(D-dn)=0,5(15-13,5)=0,75м, с
учетом полуметрового запаса длина дренажного провода будет равна
1,25м. В качестве дренажного провода принимаем двойную стальную
115
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
проволоку диаметром 6мм, сопротивление которой будет равно
(k )
Rnp
=
0,24 ⋅ 0,25
= 0,0054 Ом.
56
Сопротивление добавочного резистора, включаемого в цепь точки
дренажа КВ по формуле (4.55):
U K − ϕ П + ϕ o − ∆ϕ П
(к )
− Rпр
, Ом;
Iб
− 0,113 − (− 0,95) + (− 0,6) − 0,1
=
− 0,0054 = 0,0017
19,1
RP( K ) =
R P( K )
Ом.
Этап 14. Расчет количества центральных вертикальных
протекторов
Вокруг центральной стойки РВС вертикально устанавливают
центральные протекторы (ЦП) длиной по 6 м каждый, размещаемых у
центральной стойки, количество которых рассчитывается по формуле
(4.56):
N цп =
N цп =
πj3 S 0 q (TП − T1 )K H′′′ (0,0652 D 2 + D Ц hВ )
m0 K И l П
;
(
)
3,14 ⋅ 0,1 ⋅ 0,5 ⋅ 6,5 ⋅ (5 − 2 ) ⋅1,18 ⋅ 0,0652 ⋅15 2 + 0,5 ⋅ 6
=2.
7,5 ⋅ 0,65 ⋅ 6
Этап 15. Расчет силы тока защиты ЦП по формуле (4.57):
(
I ц = πj3 S o K H′′′ 0,0625 D 2 + DЦ hВ
(
) , А;
)
I ц = 3,14 ⋅ 0,1⋅ 0,5 ⋅1,18 0,0625 ⋅152 + 0,5 ⋅ 6 = 3,16 А.
Этап 16. Расчет сопротивления добавочного резистора,
включаемого в дренажную цепь ЦП
Рассчитывается требуемая разность потенциалов между ЦП и РВС
по формуле (4.58):
U Ц = ∆ϕK ′j , В;
116
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
U Ц = −0,1 ⋅ 1,57 = −0,157 В.
В качестве дренажного провода ЦП принимаем изолированную
медную жилу КПБК сечением 16мм2, длиной 16м, удельным
сопротивлением 0,02 Ом. мм2/м, сопротивление которой равно
ц
Rnp
=
0,02 ⋅ 16
= 0,02 Ом.
16
Сопротивление добавочного
дренажную цепь ЦП по формуле (4.59):
RP( ц ) =
R P(ц ) =
резистора,
U Ц − ϕ П + ϕ c − ∆ϕ П
IЦ
включаемого
в
(ц )
− Rпр
, Ом;
− 0,157 − (− 0,95 ) + (− 0,6 ) − 0,1
− 0,02 = 0,009 Ом.
3,16
Этап 17. Расчет общей длины протекторных
необходимых для защиты резервуара по формуле (4.60):
LcП = LП + ln +
стержней,
πDlП
+ N ЦП l П , м;
aB
3,14 ⋅ 15 ⋅ 6
LcП = 34 + 42,4 +
+ 2 ⋅ 6 = 169,6 , м,
3,48
а общая масса протектора М = m0 ⋅ L П = 7,5 ⋅ 169,6 = 1272 кг.
0
4.6. Расчет протекторной защиты днищ резервуаров
4.6.1. Особенности протекторной защиты днищ резервуаров
Устанавливаемые на поверхности земли вертикальные стальные
резервуары могут подвергаться почвенной коррозии и коррозии
блуждающими токами. Скорость почвенной коррозии зависит от
коррозионной
агрессивности
почвы.
Коррозия,
вызываемая
блуждающими токами, наблюдается при наличии внешних электрических
полей.
117
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Стальные резервуары, как правило, устанавливаются на
песчаную подушку, которая изолирует днище от почвы, однако
вследствие капиллярного поднятия влаги в порах песка электролит
достигает оголенных мест днища и вызывает его коррозионное
разрушение. Увеличение пористости песчаной подушки способствует
усилению процесса аэрации усиливающему коррозионное разрушение
днищ. В зернистых и рыхлых почвах проникновение кислорода к металлу
ускоряется за счет фильтрации атмосферных осадков в почву и колебаний
уровня грунтовых вод. На днищах резервуаров, находящихся в контакте с
почвой, создаются своеобразные пары дифференциальной аэрации. Край
днища, доступ кислорода к которому свободен, становится катодом и не
разрушается, а ближе к центру, на расстоянии 0,25-0,5 м от края, где
доступ кислорода затруднен, образуется анодная зона в виде пояса
шириной от 1 до 2 м (в зависимости от диаметра днища), подверженная
наибольшей коррозии.
Коррозионные пары могут возникнуть на днище из-за окалины на
поверхности металла. Оголенная сталь имеет потенциал отрицательнее,
чем участки, покрытые окалиной, вследствие чего чистая стальная
поверхность будет анодом, а участок, покрытый окалиной - катодом.
Помимо пар дифференциальной аэрации, вызванных краевым
эффектом, могут образовываться макропары между участками
поверхности днища, соприкасающимися с различной по составу почвой,
что также интенсифицирует коррозионные процессы. Днище пустого или
частично заполненного нефтепродуктом резервуара может соприкасаться
с грунтом не всей своей плоскостью. При полном заполнении резервуара
все днище соприкасается с грунтом. Подвижность днища вызывает
быстрое разрушение покрытия и перемещение почвы, усиливающее
аэрацию, а, следовательно, создаются благоприятные условия для
действия коррозионных микро- и макропар.
Как показывает практика эксплуатации резервуарных парков,
днища резервуаров выходят из строя в результате сквозных разрушений,
вызываемых почвенной коррозией, через 5-40 лет, в зависимости от
коррозионной активности почв.
Днища резервуаров защищают от коррозионных повреждений
пассивными и активными методами. К пассивным методам относятся
нанесение изоляционных покрытий на днища, установка резервуара на
гидрофобизированные основания и использование изолирующих
фланцев.
118
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Изоляционные покрытия малоэффективны, поскольку со
временем они становятся пористыми, покрываются трещинами, и
электролит проникает к металлической поверхности днища, вызывая
местную коррозию. Изоляционное покрытие нарушается не только за
счет старения, но и из-за механических повреждений в момент установки
резервуара на песчаную подушку, а также в процессе его эксплуатации в
результате вибрации днища.
Применение гидрофобизированных оснований под резервуары
дает несколько лучшие результаты.
Изолирующие фланцы на подходящих к резервуарам
трубопроводах позволяют исключить влияние на коррозию днища
макрогетерогенности грунта и блуждающих токов.
К активным методам относятся защита с помощью катодных
станций и протекторная защита. Защита с помощью катодных станций
дешевле, однако, её применение ограничено условиями техники
безопасности.
Протекторная защита может быть осуществлена в грунтах со
средним удельным сопротивлением до 30 Ом·м. Схемы протекторной
защиты представлены на рис.4.13.
При протекторной защите днища РВС от грунтовой коррозии
групповыми рассредоточенными протекторами они равномерно
размещаются по окружности радиусом на 3 - 5 м больше, чем радиус
РВС. Протекторная группа собирается из расчетного числа протекторных
стержней, армированных стальной проволокой. Стержни могут иметь
круглое, полукруглое или трапециевидное поперечное сечение (в
расчетах используется эквивалентный диаметр стержней, равный
диаметру круглого сечения той же площади).
Протекторные стержни в группах размещают вертикально в
шурфах и соединяют между собой параллельно сваркой армирующей
проволоки с дренажным проводом (рис.4.14).
Для изготовления протекторных стержней используют
специальные сплавы на основе магния (табл.4.10).
119
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
1
1
D
3
2
y
4
4
1
2
3
Рис. 4.13. Схемы протекторной защиты: а - схема с одиночными
протекторами; б - схема с групповыми сосредоточенными
протекторами; в - схема с групповыми рассредоточенными
протекторами; 1 - резервуар; 2 - протекторы; 3 - контрольноизмерительные колонки; 4 - дренажный провод.
120
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 4.14. Схема размещения протекторных стержней в группе:
1 - шурф; 2 - протекторные стержни; 3 - соединение
протекторных стержней между собой; 4 - дренажный провод; 5 соединение протектора с дренажным проводом.
Таблица 4.10
Характеристики магниевых протекторов
Марка сплава
Средний КПД η, доли единицы
Разность стационарных потенциалов
«протектор – сталь» ∆φпс, В
Анодная поляризуемость протектора
∆φп, В
Длина протекторного стержня Lс , мм
Диаметр протекторного стержня dс, мм
Диаметр армирующей проволоки, мм
Выступ проволоки, мм
121
МП-2-4
0,35
0,95
Мл 15
0,25
0,95
Мл 16
0,35
0,95
0,05
0,05
0,05
0,6-2,8
40-120
5-6
150
1,4-2,8
40-80
5-6
150
1,4-2,8
40-80
5-6
150
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
4.6.2. Алгоритм расчета
Цель расчета параметров протекторной защиты днищ РВС в
рассматриваемом случае - выбор схемы расположения протекторов;
числа групп протекторов; длины протекторов и их количества в группе;
проверка правильности выбора параметров протекторной защиты путем
сопоставления сопротивления растекания группы протекторов с
предельным рассчитанным значением этой величины.
Исходные данные:
• диаметр резервуара D, м;
• состав и толщина гравийно-песчаной подушки hпод, м;
• параметры подземных трубопроводов, обвязанных с РВС:
-диаметр трубопровода dт, м
-толщина стенки трубопровода δ, м
-тип изоляции трубопровода
-продолжительность эксплуатации трубопровода, год
• удельное электрическое сопротивление грунта в
расположения РВС ρ, Ом·м;
• диаметр протекторных стержней dс,м;
• длина протекторных стержней Lc ,м;
• проектный срок службы протекторов Тп ,год.
Этап 1. Расчет переходного сопротивления днища РВС
RP =
ρ
2D
+
4
(P + ρ П hПОД ) , Ом,
πD 2
точке
(4.61)
где D - диаметр РВС, м; P - поляризационное сопротивление днища,
Ом·м2 (принимают: Р=10 при контакте днища с грунтом; Р=20 при
контакте днища с гравийно-песчаной подушкой; Р=40 при контакте с
гравийно-песчаной подушкой, пропитанной нефтью); ρп - удельное
сопротивление материала подушки под днищем РВС, Ом·м; hпод толщина подушки, м.
При отсутствии опытных данных принимают:
•
для обычного глинистого, суглинистого или
песчаного грунта ρп =30 Ом·м;
•
для гравийно-песчаной подушки ρп =50 Ом·м;
•
для гравийно-песчаной подушки, пропитанной
нефтью ρп =100 Ом·м;
122
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Этап 2. Расчет эквивалентного входного сопротивления всех
соединенных с РВС подземных трубопроводов
Рассчитываются продольные сопротивления всех соединенных с
РВС подземных трубопроводов:
rТ =
2·10 −7
, Ом/м,
π (d Т − δ )δ
(4.62)
где dт - диаметр трубопровода, м; δ - толщина стенки трубопровода, м.
Переходные сопротивления обвязанных с РВС трубопроводов:
RТ =
RИ
+ 2,5 ρ , Ом·м,
πd Т
(4.63)
где Rи - сопротивление наружной изоляции трубопровода, Ом·м2 (берется
из табл.4.11); ρ - удельное сопротивление грунта в месте расположения
РВС, Ом·м.
Рассчитывается входное сопротивление трубопроводов:
Z = rТ RТ , Ом.
(4.64)
Таблица 4.11
Ориентировочные значения сопротивления изоляции трубопроводов
Rи, Ом·м2
Срок службы трубопровода, год
0-2 2,1-5 5,1-10 10,1-15 более 15
0
0
0
0
0
1000 600
400
200
100
4500 3000 2000
1000
500
8000 5500 3000
1500
800
Тип изоляции
Отсутствие
Битумное
Полимерное пленочное
Полимерное экструзионное
Эквивалентное входное сопротивление всех трубопроводов:
ZЭ =
1
, Ом,
n
∑1 Z
i =1
i
123
(4.65)
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
где n - количество подземных трубопроводов, обвязанных с РВС.
Этап 3. Расчет общего сопротивления системы «РВС трубопровод»
R=
RP Z Э
, Ом.
RP + Z Э
(4.66)
Этап 4. Расчет силы тока, обеспечивающего требуемую
защитную плотность тока на днище РВС, которая складывается из двух
составляющих - силы тока, затрачиваемого на защиту днища резервуара и
силы тока, затрачиваемого на защиту обвязанных с ним трубопроводов:
Ι=
πD 2
4
j Р + kТ
∆ϕ
, А,
ΖЭ
(4.67)
где jр - защитная плотность тока днища РВС (при контакте с грунтом jp =
0,01, при контакте с гравийно-песчаной подушкой jp = 0,05, при контакте
с гравийно-песчаной подушкой, пропитанной нефтью, jp = 0,0025), А/м2;
∆φ - величина катодной поляризации (принять ∆φ = 0,1 В); kт коэффициент экранирования трубопроводов, принимают kт=0,4-0,6.
Этап 5. Выбор схемы расположения протекторов, количества
групп протекторов, расстояния между протекторами и стенкой
резервуара, длины дренажных проводов.
Этап 6. Расчет эквивалентного сопротивления дренажных
проводов:
RПР =
ρ ПР l ПР 4 ρ ПР l ПР
=
, Ом,
S ПР N Г πd ПР 2 N Г
(4.68)
где dпр - диаметр дренажного провода, мм; ρпр - удельное сопротивление
металла дренажного провода, Ом·мм2/м (для стали ρпр= 0,2); lпр - длина
дренажного провода, м; Sпр - сечение дренажного провода, мм2; Nг количество групп протекторов по периметру РВС.
Этап 7. Расчет предельно допустимого общего сопротивления
растекания протекторов
124
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
RП =
∆ϕ ПТ − ∆ϕ П
− R − R ПР , Ом,
I
(4.69)
где ∆φпт = φп - φс - разность стационарных потенциалов протектора и
днища РВС (см. табл. 4.10); ∆ϕп - анодная поляризация протектора (см.
табл. 4.10); Rпр- эквивалентное сопротивление всех дренажных проводов,
соединяющих группы протекторов с РВС, Ом.
Этап 8. Расчет предельно допустимого сопротивления растекания
одной группы протекторов
RГ = RП N Г , Ом.
(4.70)
Этап 9. Выбор общей длины протекторов (количество стержней)
и величины их заглубления
Задаются сначала длиной протектора Lп, равной длине 1-го
протекторного стержня, а затем, если по результатам расчетов этого
оказывается недостаточно, то увеличивают число протекторных
стержней, заглубление протекторов принимают t = 1,5м.
Этап 10. Расчет сопротивления растекания одной группы
протекторов
RО =
 2L
ρ
ln П
2πLП  d С
4t + 3LП
4t + LП

 , Ом,


(4.71)
где Lп - длина протектора, м; dс - диаметр протекторных стержней, м; t заглубление протектора - расстояние от поверхности земли до верхнего
торца протектора, м.
Этап 11. Выбор количества протекторов в каждой группе и
расстояния между ними; определение коэффициента экранирования kэ.
Этап 12. Расчет сопротивления растекания группы протекторов
R′Г =
RО
kЭ N П
, Ом,
(4.72)
где Nп - количество протекторов в каждой группе, kэ - коэффициент
экранирования протекторов в группе (берется из табл.4.12), должно быть
125
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
не больше требуемого, т.е. R′г≤ Rг. Если условие не соблюдается, то
увеличивают число стержней, составляющих протектор, а затем число
групп протекторов.
Этап 13. Уточнение требуемого количества протекторных
стержней
Рассчитывается требуемый диаметр протектора по заданному
сроку службы протекторов Тп:
dП =
ΙTП
, м,
290 LП N Г N Пη
(4.73)
где η- КПД протектора (см. табл. 4.10).
Таблица 4.12
Коэффициенты экранирования kэ вертикальных протекторов (а расстояние между протекторами в группе)
Значения
а/LП
0,5
1
2
3
4
1
1
1
1
1
1
Количество протекторов в группе, NП
2
3
4
5
0,55
0,52
0,7
0,58
0,68
0,66
0,8
0,72
0,83
0,78
0,76
0,9
0,92
0,85
0,83
0,82
0,95
0,88
0,87
0,85
7
0,45
0,6
0,73
0,78
0,83
Если требуемый диаметр протектора превышает диаметр
используемых протекторных стержней, то определяют количество
параллельно размещаемых в одном вертикальном шурфе протекторных
стержней:
N С = (d П / d С ) .
2
(4.74)
Принятое значение Nс округляют до целого числа в большую
сторону, если дробная часть превышает 0,1.
Определяют общее количество протекторных стержней длиной Lс
для защиты РВС в течение Тп:
N = N Г N П N С LП / LС ,
(4.75)
126
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
где Lc - длина поставляемых заводом протекторных стержней
(см.табл.4.10), Lп- длина протекторов, Nг - количество групп, Nс количество параллельно размещаемых в одном вертикальном шурфе
протекторных стержней; Nп -количество протекторов в каждой группе.
Этап 14. В случае если при всех вариантах параметры
протекторной защиты РВС остаются неприемлемыми (слишком большие
Lп, Nг, Nп), то на всех подземных трубопроводах (или большинстве из
них), обвязанных с защищаемым резервуаром, устанавливают
изолирующие фланцы. В этом случае влияние трубопроводов на
параметры протекторной защиты исключается.
4.6.3. Пример расчета
Рассчитать параметры протекторной защиты днища РВС при
следующих исходных данных:
•
защищаемый резервуар РВС-5000, диаметром
D=23 м, установлен на обычный песчаный грунт, толщина
подушки hпод=0,5 м;
•
с РВС обвязаны 3 подземных трубопровода,
имеющие следующие параметры:
Толщина
Тип изоляции
№
Срок
Диаметр
стенки
трубопровода
службы
dт, м
δ, м
1.
5
0,219
0,006
Полимерное
пленочное
2.
12
0,273
0,007
Полимерное
пленочное
3.
12
0,273
0,007
Полимерное
пленочное
•
•
•
удельное электрическое сопротивление грунта в точке
расположения РВС ρ = 15 Ом·м;
размеры используемых протекторов: диаметр стержней dс =
0,04 м, длина стержней Lc = 2,8 м;
проектный срок службы протекторов Тп =15 лет.
127
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Этап 1. Расчет переходного сопротивления днища РВС по формуле
(4.61):
ρ
4
(P + ρ П hПОД ) , Ом;
2 D πD 2
15
4
RР =
+
(10 + 30 ⋅ 0,5) = 0,386 Ом.
2 ⋅ 23 3,14 ⋅ 23 2
RР =
+
Этап 2. Расчет эквивалентного входного сопротивления всех
соединенных с РВС подземных трубопроводов
Рассчитываются продольные сопротивления трубопроводов по
формуле (4.62):
rТ =
rТ 1 =
2·10 −7
, Ом/м;
π (d Т − δ )δ
2 ⋅10 −7
= 5 ⋅10 −5 Ом/м;
3,14(0,219 − 0,006 ) ⋅ 0,006
rТ 2 = rТ 3 =
2 ⋅10 −7
= 3,4 ⋅10 −5 Ом/м.
3,14(0,273 − 0,007 ) ⋅ 0,007
Из таблицы 4.11 определяют ориентировочные значения
сопротивления наружной изоляции трубопроводов: RИ1 = 3000 Ом·м2,
RИ2= RИ3= 1000 Ом·м2.
Переходные сопротивления обвязанных с РВС трубопроводов по
формуле (4.63):
RИ
+ 2,5 ρ , Ом·м;
πd Т
R
3000
RТ 1 = И 1 + 2,5ρ =
+ 2,5 ⋅15 = 4400,121 Ом·м;
πd Т 1
3,14 ⋅ 0,219
1000
RТ 2 = RТ 3 =
+ 2,5 ⋅15 = 1204,06 Ом·м.
3.14 ⋅ 0,273
RТ =
Входные сопротивления трубопроводов по формуле (4.64):
Z = rТ RТ
128
, Ом
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Ζ1 = rТ 1 RТ 1 ⋅ = 5 ⋅10 −5 ⋅ 4400,121 = 0,469 Ом;
Ζ 2 = Ζ 3 = 3,4 ⋅10 −5 ⋅1204,06 = 0,202 Ом.
Эквивалентное входное сопротивление всех трубопроводов по
формуле (4.65):
3
1
1 
 1
Ζ Э = 1 / ∑1 / Ζ1 = 1 / 
+
+
 = 0,083 Ом.
i =1
 0,469 0,202 0,202 
Этап 3. Расчет общего сопротивления системы «РВС трубопровод» по формуле (4.66):
RР Ζ Э
, Ом;
RР + Ζ Э
0,386 ⋅ 0,083
R=
= 0,068 Ом.
0,386 + 0,083
R=
Этап 4. Расчет силы тока, обеспечивающего
защитную плотность тока на днище РВС по формуле (4.67):
Ι=
Ι=
πD 2
4
j Р + kT
требуемую
∆ϕ
, А;
ΖЭ
3,14 ⋅ 232
0,1
0,01 + 0,6
= 4,9
4
0,083
А.
Этап 5. Выбор схемы расположения протекторов, количества
групп протекторов, расстояния между протекторами и стенкой
резервуара, длины дренажных проводов
Протекторы группами размещают вокруг РВС по окружности,
удаленной от стенки резервуара на 4м. Количество групп в первом
приближении принимают NГ=7.Каждую группу дренажным проводом
диаметром dпр = 6 мм и длиной lпр = 5м накоротко соединяют с корпусом
РВС.
Этап 6. Расчет эквивалентного сопротивления дренажных
проводов по формуле (4.68):
RПР =
ρ ПР l ПР 4 ρ ПР l ПР
=
, Ом;
S ПР N Г πd ПР 2 N Г
129
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
RПР =
4 ⋅ 0,2 ⋅ 5
= 0,005 Ом.
3,14 ⋅ 6 2 ⋅ 7
Этап 7. Расчет предельно допустимого общего сопротивления
растекания протекторов по формуле (4.69):
∆ϕ ПТ − ∆ϕ П
− R − RПР , Ом;
I
0,95 − 0,05
RП =
− 0,068 − 0,005 = 0,112 Ом.
4,876
RП =
Этап 8. Расчет предельно допустимого сопротивления растекания
одной группы протекторов по формуле (4.70):
RГ = RП N Г , Ом;
R Г = 0,112 ⋅ 7 = 0,784 Ом.
Этап 9. Выбор общей длины протекторов (количество стержней)
и величины их заглубления
Выбирают длину протекторов Lп = 5,6 м (2 стержня по 2,8 м,
соединенные между собой сваркой армирующих прутков) и заглубление
протекторов t = 1,5 м.
Этап 10. Расчет сопротивления растекания одного протектора
(состоящего из двух стержней) по формуле (4.71):

 , Ом;


 2 ⋅ 5,6 4 ⋅1,5 + 3 ⋅ 5,6 
15
 = 2,5 Ом.
RО =
ln
2 ⋅ 3,14 ⋅ 5,6  0,04
4 ⋅1,5 + 5,6 
RО =
 2L
ρ
ln П
2πLП  d С
4t + 3LП
4t + LП
Этап 11. Выбор количества протекторов в каждой группе и
расстояния между ними; определение коэффициента экранирования kэ
Принимают количество протекторов в каждой группе Nп = 4, а
расстояние между ними, а = 5,6 м (а/Lп = 1). Из таблицы 8.12 находят kэ =
0,68.
Этап 12. Расчет сопротивления растекания одной группы
протекторов по формуле (4.72):
130
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
RГ′ =
R′Г =
RО
kЭ N П
, Ом;
2,5
= 0,919 Ом.
0,68 ⋅ 4
Полученное значение сопротивление растекания одной группы
протекторов R′г превышает предельно допустимое сопротивление
растекания одной группы протекторов Rг. Это значит, что общее
сопротивление цепи будет превышать допустимое и требуемая защитная
плотность тока на днище резервуара не будет достигнута. Поэтому
увеличивают количество протекторов в группах на единицу и повторяют
расчет с этапа 11.
Этап 11′. Выбор количества протекторов в каждой группе и
расстояния между ними; определение коэффициента экранирования kэ
Принимают количество протекторов в каждой группе Nп = 5, а
расстояние между ними, а = 5,6 м (а/Lп = 1). Из таблицы 4.12 находят kэ =
0,66.
Этап 12′. Расчет сопротивления растекания одной группы
протекторов
RГ′ =
RО
kЭ N П
R′Г =
2,5
= 0,768 Ом.
0,66 ⋅ 5
, Ом;
Полученное значение сопротивление растекания одной группы
протекторов R′г меньше предельно допустимого сопротивления
растекания одной группы протекторов Rг , поэтому принятая схема
протекторной защиты и параметры выбранных протекторов приемлемы.
Этап 13. Уточнение требуемого количества протекторных
стержней
Рассчитывается требуемый диаметр протектора по проектному
сроку службы протекторов Тп по формуле (4.73):
dП =
ΙTП
, м;
290 LП N Г N Пη
131
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
dП =
0,876 ⋅15
= 0,0257 м.
290 ⋅ 5,6 ⋅ 7 ⋅ 5 ⋅ 0,35
Определяют количество параллельно размещаемых в одном
вертикальном шурфе протекторных стержней по формуле (4.74):
N С = (0,0257 / 0,04) = 0,413 .
2
Принятое значение Nс округляют до целого числа в большую
сторону, если дробная часть превышает 0,1, т.е. Nс=1.
Определяют общее количество протекторных стержней длиной Lс
для защиты РВС в течение Тп по формуле (4.75):
N = N Г N П N С LП / LС ;
N = 7 ⋅ 5 ⋅ 1 ⋅ 5,6 / 2,8 = 70 .
132
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
5. ЗАДАНИЯ ДЛЯ РАСЧЕТА
5.1 Катодная защита трубопроводов
Задание 1. Рассчитать мощность источника постоянного тока
одной станции катодной защиты. Данные для расчета приведены в
табл.1.1 и табл.1.2.
Задание 2. Рассчитать катодную защиту участка стального
трубопровода при использовании нескольких станций. Данные для
расчета приведены в табл.1.1 и табл.1.2.
Параметр
Длина стального трубопровода
L, км
Диаметр трубопровода
Dн, мм
Толщина стенки трубопровода
δ, мм
Удельное сопротивление металла трубопровода
ρтр, Ом·мм2/м
Удельное сопротивление металла проводов
ρпр, Ом·мм2/м
Наружный диаметр трубы анодного заземления
dн ,м;
Толщина стенки трубы анодного заземления,
мм
Глубина заложения вертикальных труб заземлителя
ниже поверхности земли, м
Минимальная защитная поляризация
Uзащ.min, В
133
Таблица 1.1
Значение
10
323
9
0,135
0,135
0,146
5
0,8
0,3
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таблица 1.2
950
850
1000
900
800
20
25
27
30
32
10
900
9
15
8
1100
1000
12
3
900
2
10
9
800
1
Электрич.
сопротивление
изоляции
на
площади
1м2
поверхности
трубы
R´пер, Ом·м2
Удельное
электрич.
сопротивление
почвы ρз ,Ом·м
Варианты заданий
4
5
6
7
14
Параметр
5.2. Катодная защита аппаратуры
Задание 1. Рассчитать катодную защиту внешним током стального
водонапорного бака, форма которого приведена на рис.2.1.
Поляризационное сопротивление стали Pс=1 Ом·м2. В качестве анода
используется круглый алюминиевый стержень, расположенный в
центре резервуара; коэффициент запаса принять равным 1,5;
электрохимический эквивалент алюминия равен gi = 2,9 кг/А·год,
плотность алюминия ρAl=2700 кг/м3. Минимальная защитная
2
плотность тока iк=1,5 А/м . Данные для расчета приведены в табл.
2.1 и табл.2.2.
Таблица 2.1
Параметр
Диаметр
обечайки
резервуара,
м
1
2
3
2,0
2,5
3,7
Варианты заданий
4
5
6
7
3,9
134
8
9
10
4,0 4,5 5,2 6,0 7,0 8,0
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Высота
цилиндрич.
части
резервуара,
1,5 1,8 2,7 3,0 3,0 3,5
заполненная
жидкостью, м
Высота
0,5 0,7 1,0 0,9 1,0 1,0
днища
резервуара, м
Диаметр
водонапорной 0,25 0,3 0,45 0,42 0,5 0,5
трубы, м
Высота
8
10 12,5 15 15
водонапорной 7,5
трубы, м
Диаметр
0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,5
заготовки
анода, м
Высота
сечения
среды вокруг 1,5 2,0 3,2 3,4 3,5 4,0
анода
h, м
3,7 4,8 5,0 5,5
1,5 1,2 2,0 2,5
0,6 1,0 0,8 0,8
17
20
18
15
0,6 0,7 0,6 0,5
4,7 5,5 6,5 7,0
Таблица 2.2
Параметр
Удельное
электрическое
сопротивление
среды ρ, Ом·м
Срок
службы анодов,
год
1
2
3
Варианты заданий
4
5
6
7
8
10
16
20
25
40
47
62
65
50
5
5
10
15
15
10
5
10
10
135
9
10
45
5
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
5.3. Протекторная защита трубопроводов
Задание 1. Определить параметры протекторной защиты
нефтепровода по схеме с распределенными протекторами. Длина
трубопровода
Lт= 4500 м, средняя глубина укладки hт=1,5 м.
Наружная изоляция - полиэтиленовая экструзионная изоляции, не
прошедшая сплошной контроль и ремонт, сопротивление изоляции
R´и=5000 Ом·м2. Диаметр протекторных стержней принять равным
dс=0,04, длину стержней
Lс=1м. Остальные необходимые для
расчета данные приведены в табл.3.1 и табл.3.2.
Задание 2. Определить параметры протекторной защиты
нефтепровода по схеме с групповыми протекторами. Длина
трубопровода Lт=4500 м, средняя глубина укладки трубопровода
hт=1,5 м. Наружная изоляция - экструзионная полиэтиленовая,
прошедшая полный контроль, сопротивление изоляции R´и=7000
Ом·м2. Диаметр протекторных стержней dс=0,04 м, длина стержней
Lс=2,8 и Lс=1,4 м. Остальные необходимые для расчета данные
приведены в табл.3.1 и табл.3.2.
Таблица 3.1
0,273
0,325
0,426
0,530
0,325
0,159
0,005
0,007
0,007
0,008
0,007
0,005
ПММ
КМПО
КМПО
ПММ
КМПО
10
ПММ
0,005
ПМ20
9
0,219
0,159
0,004
Тип протектора
8
0,005
0,114
Толщина
стенки
δ, м
Варианты заданий
4
5
6
7
ПММ
Диаметр
трубопровода
dт, м
КМПО
3
0,089
2
0,004
1
КМПО
Параметр
136
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Участок /
длина
участка,
м
0-600
/ 600
600-1200
/ 600
1200-2000
/ 800
2000-2500
/ 500
2500-3000
/1000
3500-4500
/1000
МЛ15
МП1
МП4
МП3
МП2
МЛ15
МЛ16
МП3
МЛ15
Проектный
срок
службы
протекторов,
год
МЛ16
Марка сплава
10
10
15
15
20
20
15
10
20
15
Таблица 3.2
Распределение удельного сопротивления грунта вдоль
трассы ρi , Ом·м
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
20
22
26
18
21
22
24
25
27
16
25
27
30
23
26
28
28
29
30
19
41
43
45
35
42
40
35
35
33
29
18
20
22
20
18
21
20
21
28
15
50
54
56
40
52
41
41
43
44
38
52
41
46
26
54
25
30
35
46
47
137
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
5.4. Протекторная защита нефтяных резервуаров
Задание 1. Рассчитать параметры протекторной защиты
горизонтального резервуара. Данные для расчета приведены в
табл.4.1.
Таблица 4.1
Параметр
Объем
резервуара,
м3
Давление,
усл
Толщина
противокоррозионного
покрытия
внутренней
поверхности
булита δп, м
Коэффициент
дефектности
противокоррозионного
покрытия
буллита
S0, м2/м2
Проектный
срок
службы
протектора
Тп, год
1
2
3
Варианты заданий
4
5
6
7
8
20
20
25
25
32
32
50
80
100 200
1,0
1,6
1,6
2,5
1,0 2,5
1,6
1,0
2,5
1,0
0,3
0,3
0,3
0,4
15
5
10
10
9
10
1,5 ⋅ 10 −4
0,1
0,1
0,1
0,2
5
10
15
15
138
0,2 0,2
5
10
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
1,2
0,4
0,12 0,08 0,4 0,2 0,14 0,1
1,2
1,5
0,4
0,5
0,5
0,6 0,6
0,8
0,05
0,04
1,0
0,04
0,05
АЦ5Мr5
АЦКМ
АП-3
АЦКМ
АЦ5Мr5
0,7
АП-1
0,7
АП-1
0,6
0,04
1,1
0,05
1,0 1,0
0,08
1,1
0,04
0,9
0,06
0,9
АЦКМ
Наличие
ингибитора
коррозии
0,8
АП-3
0,04
Коэффициент
использовани
я
массы
протектора
Марка
сплава
протектора
0,95
АП-1
Степень
защиты
булита
от коррозии
Рз
Средний
уровень
0,8
водной фазы
в булите hв, м
Удельное
сопротивлени
е воды в 0,8
булите
ρв,
Ом·м
Высота
расположени
0,4
я протектора
в булите hп, м
Диаметр
протекторных
стержней dп,
м
да
нет
да
да
да
да
нет
да
да
нет
0,75
139
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Задание 2. Рассчитать параметры протекторной защиты
вертикального резервуара с низким уровнем водной фазы. Данные для
расчета представлены в табл. 4.2.
Таблица 4.2
Варианты заданий
Параметр
0,5
0,04
3,6
5,6
3,6
5
5
10
10
15
15
10
5
10
15
АЦ5Мr5
0,4
0,05
8,0
АЦКМ
0,3
0,04
8,0
АП-3
0,2
0,06
3,6
АЦ5Мr5
0,1
0,06
5,6
АЦКМ
0,1
0,04
5,6
АЦ5Мr5
3,6
АЦКМ
3,6
АП-3
0,09
10
0,05
9
0,07
8
0,05
7
0,06
6
0,04
5
0,05
4
АЦ5Мr5
Удельный
расход
протектора
под током
q, кг/А·год
3
АЦКМ
Диаметр
протекторных
стержней dп, м
Масса1м
протектора
m0, кг/м
Проектный
срок
службы
протектора
Тп, год
Марка
сплава
протектора
2
0,04
1
Удельное
сопротивление
воды
ρв, Ом·м
6,5
4,0
3,7
6,5
4,0
6,5
4,0
3,7
6,5
4,0
140
Диаметр
РВС D, м
Средняя
высота
слоя воды
hв, м
Коэффициент
дефектности
противокоррозионного
покрытия
днища S0,
доли единицы
Поляризациионное сопротивление стали
Рс ,Ом·м2
Степень защиты от коррозии
Рз,
доли
единицы
Удельное
сопротивление
металла
протектора
ρп, Ом·м
Коэффициент
использования
массы
протектора Ки
12,3
1,2
0,5
1
0,95
0,04·10-6
0,65
141
-0,94
-0,9
-0,96
-0,94
-0,9
-0,94
-0,9
-0,96
-0,94
Потенциал
протектора
в пробе воды
φп,, В
-0,9
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Доп. поляризация протектора
за счёт загрязнения его поверхности
∆φп, В
Коэффициент
неравномернос
ти утечки тока
по
длине
протектора К2
Стац.потенциал
стали в водной
фазе
(относительно
электрода
сравнения) φс,В
0,1
1,1
0,6
Задание 3. Рассчитать параметры протекторной защиты
вертикального резервуара с высоким уровнем водной фазы. Данные
для расчета представлены в табл. 4.3.
Таблица 4.3
Варианты заданий
Параметр
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0,05
0,06
0,07
0,09
0,1
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,05
0,05
0,05
0,05
0,06
0,06
0,06
0,06
0,06
0,06
Удельное
сопротивление
воды ρв, Ом·м
Диаметр
протекторных
стержней dп, м
Масса1м
5,6 5,6 5,6 5,6 8,0 8,0 8,0 8,0 8,0
протектора
m0,
10
142
8,0
143
-0,9
-0,96
-0,94
-0,9
-0,94
-0,9
-0,96
-0,94
-0,9
Удельный расход
протектора
6,5 4,0 3,7 6,5 4,0 6,5 4,0 3,7 6,5
под током
q, кг/А·год
Проектный срок
службы
5
5 10 10 15 15 10 5 10
протектора
Тп,
год
Срок
подключения
центральных
2
2
7
7 12 12 7
2
7
протекторов Т1,
год
Потенциал
протектора
в пробе воды
φп,, В
Диаметр
15,0
РВС D, м
Диаметр
центральной
5
стойки РВС Dц, м
Средняя
высота
6
слоя воды
hв, м
Коэффициент
дефектности
0,5
противо-
АЦ5Мr5
4,0
15
12
-0,94
АЦКМ
АП-3
АЦ5Мr5
АЦКМ
АЦ5Мr5
АЦКМ
АП-3
АЦ5Мr5
кг/м
Марка
сплава
протектора
АЦКМ
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
коррозионного
покрытия днища
S0, доли единицы
Степень защиты
от коррозии Рз,
доли единицы
Поляризациионное
сопротивление
стали Рс ,Ом·м2
Длина
вертикально
устанавливаемых
протекторов lп , м
(lп ≤hв)
Удельное
сопротивление
металла
протектора
ρп,
Ом·м
Коэффициент
использования
массы протектора
Ки
Доп.
поляризация протектора за
счёт загряз-нения
его по-верхности
∆φп, В
Коэффициент
неравномерности
утечки тока по
длине протектора
К2
Стац.потенциал
0,95
1
6
0,04·10-6
0,65
0,1
1,1
0,6
144
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
стали в водной
фазе
(относительно
электрода
сравнения) φс,В
Задание 4. Рассчитать протекторную защиту днища
резервуара. Защищаемый резервуар РВС-5000 установлен на обычный
песчаный грунт, толщина подушки hпод=0,5 м. Данные для расчета
представлены в табл. 4.4. Параметры подземных трубопроводов,
обвязанных с РВС даны в табл.4.5.
Таблица 4.4
Варианты заданий
Параметр
1
МП-2- 4
Мл15
Мл16
2,6
1,9
20
2,4
19
МП-2- 4
17
1,4
15
Мл16
14
2,0
12
Мл15
10
1,8
10
МП-2- 4
9
1,0
8
Мл15
7
1,6
6
Мл16
9
5
1,4
7
4
МП-2- 4
Длина
протекторных
стержней Lс, м
Диаметр
протекторных
стержней dп, мм
Проектный срок
службы
протектора Тп,
год
5
3
0,6
Удельное
электрическое
сопротивление
грунта ρ , Ом·м
Марка
протекторного
сплава
2
40
40
40
80
60
50
100 120
80
80
5
5
10
10
15
15
10
10
15
145
5
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Средняя длина
дренажного
провода Lпр, м
Диаметр
дренажного
провода dпр, мм
Количество
групп
протекторов Nг
Длина
протектора Lп, м
Заглубление
протекторов t, м
Количество
протекторов
в
каждой группе
Nп
Расстояние
между
протекторами а,
м
5
6
4
5,6
1,5
4
5,6
Таблица 4.5
№
трубопровода
Для вариантов 1-3
Срок
Диаметр
Толщина
службы
dт, м
стенки
δ, м
1.
5
0,219
0,006
2.
10
0,273
0,007
3.
12
0,273
0,007
146
Тип изоляции
Полимерное
пленочное
Полимерное
пленочное
Полимерное
пленочное
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
№
трубопровода
Для вариантов 4-7
Срок
Диаметр
Толщина
службы
dт, м
стенки
δ, м
1.
2
0,159
0,005
2.
7,5
0,273
0,006
3.
10
0,295
0,007
№
трубопровода
Срок
службы
1.
5,1
0,221
0,006
2.
10
0,285
0,007
3.
16,2
0,312
0,008
Для вариантов 7-10
Толщина
Диаметр
стенки
dт, м
δ, м
147
Тип изоляции
Полимерное
экструзионное
Полимерное
экструзионное
Битумное
Тип изоляции
Полимерное
пленочное
Полимерное
пленочное
Полимерное
экструзионное
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1
Иоссель Ю.Я. Математические методы расчета электрохимической
коррозии и защиты металлов / Ю.Я. Иоссель, Г.Э. Кленов. – М.:
Металлургия, 1984. – 272с.
2 Жук Н.П. Курс теории коррозии и защиты металлов / Н.П.Жук. – М.:
Металлургия, 1976. – 472с.
3 Жук Н.П. Курс коррозии и защиты металлов: учебник / Н.П.Жук. –
М.: Металлургия, 1968. – 407с.
4 Жук Н.П. Коррозия и защита металлов. Расчеты / Н.П.Жук – М.:
Машиностроение, 1957 г.
5 Шлугер М.А. Курс коррозии и защиты металлов / М.А. Шлугер, Ф.Ф.
Ажогин, Е.А Ефимов. – М.: Металлургия, 1981. – 215с.
6 Клинов И.Я. Коррозия химической аппаратуры. Коррозионностойкие
материалы / И.Я. Клинов. – М.: Машиностроение , 1967. – 462с.
7 Колотыркин Я.М. Металл и коррозия / Я.М. Колотыркин. – М.:
Металлургия, 1985. – 88с.
8 Кеше Г. Коррозия металлов / Г. Кеше. – М.: Металлургия, 1984. –
400с.
9 Улиг Г.Г. Коррозия и борьба с ней. Введение в коррозионную науку и
технику / Г.Г.Улиг, Р.У. Реви. – М.: Химия, 1988. – 455с.
10 Бекман В. Катодная защита от коррозии / В. Бекман, В. Швенк. – М.:
Металлургия, 1984. – 496с.
11 Скорчеллетти В.В. Теоретические основы коррозии металлов / В.В
Скорчеллетти. – М.: Химия, 1973. – 263с.
12 Зиневич А.М. Защита трубопроводов и резервуаров от коррозии /
А.М. Зиневич, В.И. Глазков, В.Г. Котик. – М.: Недра, 1974. – 288с.
13 Розенфельд И.Л. Коррозия и защита металлов / М: Металлургия, 1969
- 448с.
14 Временная инструкция по протекторной защите строящихся
промысловых трубопроводов от грунтовой коррозии РД 39-0147585147-97. г. Бугульма, 1997г.
15 Инструкция по протекторной защите днища резервуаров РВС от
грунтовой коррозии РД 39-0147585-144-97. г. Бугульма , 1997 г.
148
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
16 Инструкция по протекторной защите внутренней поверхности
горизонтальных резервуаров (булитов) от коррозии РД 39-0147585197-99. г. Бугульма , 1999 г.
17 Инструкция по протекторной защите резервуаров РВС коррозии РД
39-0147585-102-94. г. Бугульма , 1994 г.
18 Ткакченко В.Н. Электрохимическая защита трубопроводов /
Волгоград: НП ИПД «Авторское перо», 2005.-235с.
149
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
87
Размер файла
1 274 Кб
Теги
845
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа