СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts
3. КИП и А
3.1 Защита трубопровода от коррозии
Под коррозией металлических сооружений понимается самопроизвольное разрушение их под действием различных факторов химического или электрохимического характера, определяемых окружающей трубопровод средой.
Коррозия начинается с поверхности металлического сооружения и распространяется вглубь него. Образуемое при этом углубление заполняется продуктами коррозии. Металл в процессе коррозии теряется безвозвратно.
По характеру взаимодействия металла с окружающей средой различают два основных типа коррозии:
химическую, взаимодействие металла с окружающей агрессивной средой (взаимодействие стальной трубы и газа, содержащего сернистые соединения);
электрохимическую, возникающую при контакте металла с жидкостью,
проводящей электрический ток, т.е. электролит.
При этом взаимодействие металла с окружающей средой характеризуется анодными и катодными процессами, протекающими на различных участках поверхности металла. Продукты коррозии образуются только на анодных участках.
Защита газопровода от почвенной коррозии осуществляется путем наложения противокоррозионного покрытия на наружную поверхность труб,
арматуры, соединительных деталей и применения электрохимических средств защиты.
Катодная защита - катодная поляризация поверхности трубы,
создающая одностороннюю проводимость тока от источника постоянного тока через заземлитель (анод) в грунт.
Активная защита газопровода осуществляется катодной поляризацией
СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts
наложенным током от внешних источников, создающая одностороннюю проводимость тока от источника постоянного тока через заземлитель (анод) в
грунт. Установка катодной защиты создает отрицательный потенциал на поверхности газопровода, благодаря чему предотвращается возможность выхода электрического тока из трубы, сопровождаемого ее коррозионным разъеданием.
Независимо от коррозионной активности грунтов, предусмотрена комплексная защита наружной поверхности газопровода изоляционным покрытием и катодной поляризацией внешним током. Блуждающие токи в районе прохождения трассы газопровода отсутствуют.
Пассивная защита осуществлена изоляционным покрытием усиленного
типа.
В качестве пассивной защиты предусмотрена заводская изоляция, а
также противокоррозионное покрытие импортными полимерными пленками типа «Поликен 980-25», толщиной не менее 0,635 мм, нанесенными в полевых условиях по клеевой грунтовке «Поликен 919,5» с защитной липкой оберткой такой же толщины типа «Поликен 955-25».
3.2 Расчет оптимальных параметров катодной защиты
Произведем расчет катодной защиты, для определения защитной зоны станции, а также определим силу тока катодной защиты, напряжение,
мощность на выходе станции. Определим срок службы станции катодной защиты.
Исходные данные:
Наружный диаметр газопровода DH = 1220 [мм];= 583 [км] = 583000
[м];
Толщина стенки газопровода = 12,5 [мм];
Удельное сопротивление стали ст = 0,245 [Ом·мм/м];
Удельное сопротивление грунта г = 30 [Ом·м].
СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts
Определим продольное сопротивление по формуле:
RТ =
С Т
( DН )
0,245
;
Т = |
3,14 16(1220 12,5) |
= 4,04 х 10- 6 [Ом/м]. |
|
Определим переходное сопротивление трубопровод-грунт по формуле:
П =
R |
п |
|
|
||
D |
Н |
|
|
|
|
;
где: Rn - переходное сопротивление изменения трубопровода в зависимости от удельного сопротивления грунта.n = 500 [Ом·м];П =
500 3,14 1,22
= 130,52 [Ом м].
Определим постоянную распределения тока вдоль трубопровода по формуле:
|
R |
T |
|
|
|
|
|
|
|
= |
R |
П |
; |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
4,04 10 |
6 |
||
|
|
|||
= |
|
130,52 |
= 1,76 · 10-4; |
|
|
|
|
||
Определим входное сопротивление трубопровода:
СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts
Zвх =
R |
T |
R |
|
|
|
|
|
2 |
4,04 10 |
||
П
6
;
130,52
вх = |
2 |
=0,016 = 16 · 10-3 [Ом]. |
Определим расстояние между опорным заземлителем и |
||
трубопроводом: |
|
|
P |
|
|
=Z вх ;
=679,5 680 [м].
Определим длину защитной зоны станции катодной защиты:
|
|
2Q |
|
|
|
= |
L |
; |
|
|
|
|||
|
|
|
||
где Q = 0,78 - вспомогательный коэффициент. |
||||
|
|
2 0,78 |
|
|
|
|
|
4 |
|
= |
1,76 10 |
= 8864 [м]. |
||
|
|
|
||
Определим силу тока катодной станции в точке дренажа:
|
|
И |
Т З |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Z |
|
|
|
Т |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
вх |
|
|
2 |
|
|
|
= |
|
|
|
у |
; |
||
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
где ИТЗ - наложенная разность потенциалов труба - земля в точке дренажа. Для сухих грунтов ИТЗ = 0,95 В.
|
0,95 |
|
|
3 |
|
30 |
|
9,86 10 |
314, 680 |
|
|
= |
2 |
= 56 [А]. |
|
|
|
||
Глубинное анодное заземление выполняется из труб 219 х 8 [мм] с выходом торца на поверхность.
Для вертикального электрода, установленного непосредственно в грунте, сопротивление растеканию составляет:
|
|
|
|
2l |
|
1 |
ln |
4h l |
|
|
|
|
Г |
ln |
Э |
|
Э |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
В = |
2 l |
|
d |
|
2 |
|
4h l |
|
; |
|
|
Э |
|
Э |
|
|
|
Э |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
где Г - удельное сопротивление грунта [Ом · м];Э - длина электрода, [м];Э - диаметр электрода, [м];- расстояние от уровня земли до середины электрода (глубина установки), [м].
Принимаем следующие значения:Э = 6 [м]; dЭ = 0,219 [м]; h = 3 [м];В =
СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts
30 |
|
2 6 |
|
1 |
|
4 3 6 |
|
|
|
ln |
|
|
ln |
|
|
|
|
|
|
|
4 3 6 |
|
||||
2 3,14 6 |
0,219 |
|
2 |
|
|
=0,546 [Ом]. |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Сопротивление дренажного кабеля вычислим по формуле:y
S
=;
где: S - сечение дренажного кабеля принимаем равным 75 [мм].
|
м |
- удельное сопротивление материала провoда (алюминий), равное 0,028 |
||
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
0,028 680 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
75 |
|
Ом·м.= |
|
= 0,257 [Ом]. |
||
Фактическое сопротивление глубинного анодного заземления с учетом количества электродов:
СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts
Rз = R + Rв
з = 0,546 + 0,257 = 0,803 [Ом].
Напряжение на выходе катодной станции вычислим по формуле:
=I (Zвх + Rз);
=56 (16 · 10-3 + 0,803) = 45,86 [В].
Мощность на выходе катодной станции определим по формуле:
=U · I;
=56 х 45,86= 2549,12 [Вт].
Проверим по условию мощности: · 0,85 = 2550 [Вт].
Наша мощность не превышает фактическую, то для защиты газопровода от коррозии применим агрегат типа (ТДЕ-9) с мощностью на выходе 3 [кВт], силой тока 62 [А], и напряжением 48 [В].
Определим срок службы анодного заземления, а так же необходимое количество агрегатов:
Тсл =
G |
M |
K |
H |
|
|
|
|
||
g |
I |
ЗА |
||
|
T |
|
||
;
где: gT - электрохимический эквивалент материала заземления;
КН - коэффициент использования массы заземлителя А;з - масса материала электродов заземления;
з =стали· Vцил;