1. Электрохимическая защита трубопроводов от коррозии

1.1. Характеристика квартала

Квартал состоит из шести трехэтажных трехсекционных домов. В квартале расположена котельная, предназначенная для отопления и горячего водоснабжения. К котельной подводится газопровод высокого давления диаметром 76 мм. В квартале имеются баня, и прачечная, которые подключены к газопроводу среднего давления диаметром 133 мм. Жилые дома подключены к квартальному газопроводу низкого давления. Квартальный газопровод отключается шаровым краном, который устанавливается подземно. Отключающие устройства выводятся под крышку ковера.

Вводы газопроводов предусмотрены в кухни первых этажей. Квартиры жилых домов оборудованы четырехконфорочными газовыми плитами марки Indesit.

Данным проектом предусмотрена комплексная защита от почвенной электрохимической коррозии стальных подземных газопроводов высокого, среднего и низкого давлений, водопроводов и тепловых сетей.

В квартале предусмотрено место для размещения анодных заземлителей, выполненных из чугунных труб, и катодной станции.

1.2. Проектирование электрохимической защиты вновь прокладываемых трубопроводов

Проектирование электрохимической защиты вновь прокладываемых подземных трубопроводов осуществляется одновременно с проектированием трубопроводов.

Защита стальных подземных газопроводов от почвенной коррозии и коррозии, вызываемой блуждающими токами, может быть осуществлена путем изоляции трубопровода от контакта с окружающим грунтом (рациональный выбор трасс прокладки трубопровода, применение различных типов изоляционных покрытий) и путем катодной поляризации металла трубопровода. Катодную поляризацию стальных подземных трубопроводов проводят так, чтобы исключить вредное влияние ее на соседние металлические сооружения. В случае, когда при осуществлении катодной поляризации нельзя избежать вредного влияния на соседние металлические сооружения, необходимо выполнять совместную защиту этих сооружений.

Контрольно-измерительные пункты устанавливаются на участках газопровода, где ожидаются минимально и максимально допустимые значения поляризационных защитных потенциалов:

• на участках газопроводов ограничивающих заданную зону защиты;

• в пунктах подключения дренажного кабеля газопроводов и на участках максимального сближения трубопроводов с анодными заземлителями;

• в пунктах установки электроперемычек со смежными подземными коммуникациями.

Определение параметров электрохимической защиты подземных трубопроводов производится расчетным путем. Методика расчета позволяет определить параметры катодных станций, необходимых для обеспечения защитных потенциалов на всех сооружениях, которые расположены в зоне действия установок ЭХЗ и имеют контролируемые и неконтролируемые металлические соединения, обеспечивающие электрическую проводимость.

1.3. Методика расчета катодной защиты подземных стальных газопроводов

За основу расчетных параметров принята средняя плотность защитного тока, представляющая собой отношение тока катодных станций к суммарной поверхности трубопроводов, защищаемых данной установкой.

Площадь поверхности каждого из трубопроводов, которые имеют между собой технологические соединения, обеспечивающие электрический контакт, либо соединяемые специальными перемычками, определяются по формуле:

S=πΣdi li 10-3

(1.1)

Где:

di - диаметр сооружения, мм.

li – длина участка сооружения, имеющего диаметр, м.

Таким образом по формуле 1.1 определяют площади поверхности газопровода S_г и теплопроводов S_теп., м².

ΣS = Sг+Sв+Sтеп.

(1.2)

Определяем удельный вес поверхности каждого из трубопроводов в общей массе сооружений, %:

Sв в = ------ – 100 ΣS	(1.3)
Теплопровод:
Sтеп в = ------ – 100 ΣS	(1.4)
Газопровод:
Sг д = ------ – 100 ΣS	(1.5)

Определяется плотность поверхности каждого из трубопроводов приходящаяся на единицу поверхности территории, м²/га. S_тео= площадь квартала +25% на будущие застройки, отсюда:

d=Sг / Sтер	(1.6)
водопровод:
е=Sв / Sтер	(1.7)
теплопровод:
f=Sтеп / Sтер	(1.8)

Средняя плотность тока необходимого для защиты трубопроводов, мА/м² определяется по формуле:

j = 30-(100в+128с+34d+3е+0,6f+5р)

(1.9)

где р – удельное электрическое сопротивление грунта, Ом/м

Удельное электрическое сопротивление грунта принимается:

а) для грунтов низкой коррозионной активности: р>20 Ом/м

б) для грунтов средней коррозионной активности: р от 20 до 50 Ом/м

в) для грунтов высокой коррозионной активности: р<20 Ом/м

В случае, когда в защищаемом районе нет теплопроводов, значение коэффициентов с и f в формуле 1.9 принимается равным нулю. Аналогично при отсутствии водопроводов в и е равны нулю.

В случае, когда защищается только газопровод, а водопровод и теплопровод отсутствуют, средняя плотность защитного тока определяется так, мА/м²:

j = 20+(100q-34d-5p)

(1.10)

Если значения средней плотности защитного тока, полученное по формуле 1.9 и 1.10, менее 6 мА/м², то в дальнейших расчетах следует принимать j, равное 6 мА/м².

Значение суммарного защитного тока, который необходим для обеспечения катодной поляризации подземных сооружений расположенных в данном районе равно, А

q=1,3* j * ΣS

(1.11)

где j — А/м²

Число катодных станций определяют их условий оптимального размещения анодных заземлителей (наличие площадок для размещения анодов), наличие источников питания.

При этом значение тока катодной станции рекомендуется ориентировочно принять 25А.

Поэтому число катодных установок может быть определено приближенно:

n = g/20

(1.12)

После размещения катодных установок на совмещенном плане необходимо рассчитать зону действия каждой из них. Для этой цели определяют радиусы действия катодных установок, м:

_______ R=60 √(Jк.с./i k)

(1.13)

где J_к.с – ток катодной станции, для которой определяется радиус действия, А, принимается по техническим характеристикам, катодной станции;

k – удельная плотность сооружений, определяется по формуле:

k = ΣS / S тер

(1.14)

ΣS - суммарная поверхность защищаемых трубопроводов, м² по формуле 1.12.

S _тер - площадь территории, занимаемой защищаемыми сооружениями, га.

Выходное напряжение катодной станции определяется по формуле:

v вых = Jк.с. (Rа.э. + R каб)

(1.15)

где:

R_а.э. – сопротивление растеканию анодных заземлителей, Ом, определяется в зависимости от вида анодных заземлителей по техническим характеристикам.

R _кааб – сопротивление дренажного кабеля, ОМ, определяется по характеристикам кабеля.

Тип преобразователей для катодной установки выбирается с таким расчетом, чтобы допустимое значение напряжения было на 30% выше расчетного с учетом перспективного развития сети трубопроводов, старения защитных покрытий и анодных заземлений.