1. Принципиальная схема катодной защиты

Катодную защиту подземных трубопроводов от почвенной коррозии осуществляют путем образования на защищаемом металле отрицательного защитного потенциала по отношению к окружающей коррозионной среде (катодная поляризация).

Для этого трубопровод соединяют с отрицательным полюсом внешнего источника постоянного тока, т.к. он действует в качестве катода, а положительный полюс источника тока соединяют с анодным заземлением. Под действием приложенной разности потенциалов «труба-земля» ток из грунта втекает в трубопровод, защищая его от коррозии.

Обычно катодную защиту используют совместно с наружным изоляционным покрытием, что уменьшает необходимый ток на несколько порядков. По мере разрушения покрытия в процессе эксплуатации и оголения металла катодный ток должен возрастать для обеспечения защиты трубопровода.

Максимальное ( по абсолютной величине) значение защитной разности потенциалов находится у точки дренажа, лежащей против анода.

По мере удаления от точки дренажа вдоль трубопровода значение наложенной разности потенциалов уменьшается. Следует помнить, что для изолированных трубопроводов значительное завышение наложенной разности потенциалов оказывают вредное влияние на адгезию покрытия к металлу.

Схема катодной защиты трубопровода.

1. катодная станция; 3. анодное заземление;

2. защищаемый трубопровод; 4. дренажные линии.

Работа катодной станции заключается в том, что отрицательный полюс катодной станции соединен с трубопроводом и трубопровод поляризуется отрицательными относительно стационарного потенциала – φ_стац. Величину отрицательного потенциала нельзя увеличивать до бесконечности, т.к. начинает происходить разрушение защитного покрытия трубопровода.

2. Расчет установки катодной защиты

Основными элементами установки катодной защиты (УКЗ) являются: катодная станция (источник постоянного тока), анодное заземление и дренажная электролиния.

Для расчета УКЗ последовательно определяют:

• первичные параметры (продольное сопротивление трубопровода и переходное сопротивление «труба – земля»), а затем и вторичные параметры (входное сопротивление трубопровода и постоянная распространения вдоль трубопровода);

• расстояние между трубопроводом и анодным заземлением;

• силу тока катодной установки;

• параметры дренажной электролинии;

• параметры катодной станции. Для определения этих параметров необходимы следующие исходные данные:

• размеры трубопровода (длина, диаметр и толщина стенки);

• удельное сопротивление грунта по трассе трубопровода;

• вид и толщина изоляционного покрытия, а также переходное сопротивление «труба-земля» для этого покрытия;

• вид, форма и материал электрода анодного заземления.

2.1. Электрические параметры трубопровода.

2.1.1. Электрические параметры трубопровода объединяют в себе вышеупомянутые первичные и вторичные параметры.

2.1.2. Продольное сопротивление трубопровода находят по формуле:

, (1)

ρ_T – удельное электрическое сопротивление металла трубопровода, Ом∙мм²/м;

D_Т – наружный диаметр трубопровода, мм;

δ_Т – толщина стенки трубопровода, мм.

2.1.3. Переходное сопротивление «земля – труба» определяют в зависимости от предусмотренных в данном варианте курсовой работы вида и толщины изоляционного покрытия по табл. 1.

При этом следует иметь в виду, что для стальных подземных изолированных трубопроводов переходное сопротивление «труба-земля» R_п определяется, главным образом, сопротивлением среды в сквозных порах и дефекты в изоляционном покрытии. Сопротивление же изоляции обычно очень велико и поэтому защитный ток входит в трубопровод сквозь поры и дефекты покрытия.

Таблица №1

Тип защитного покрытия	Вид защитного покрытия	Толщина мм	Переходное сопротивление Rп
Усиленный	Полиэтилен экструдированный напыленный по ГОСТ 16336-77	2,50	1∙105 Ом∙м
Усиленный	Краска эпоксидная порошковая типа ПЭП-334	0,35	1∙105 Ом∙м
Нормальный	Лента полиэтиленовая	0,60	1∙104 Ом∙м
Нормальный	Лента поливинилхлоридная изоляционная липкая типа ПВХ-Л	0,50	1∙104 Ом∙м
Усиленный	Стеклопластик, ориентированный на основе ЛСБ-Р	0,70	1∙106 Ом∙м

2.1.4. Постоянную распространения тока вдоль трубопровода, характеризующую протяженность зоны катодной защиты, рассчитывают по формуле:

(2)

Приближенно длина катодной защиты обратно пропорциональна постоянной распространения тока.

2.1.5. Входное сопротивление трубопровода в точке дренажа при одинаковых электрических параметрах левого и правого плеча защищаемого трубопровода находят по формуле:

, Ом (3)