Контрольная работа на тему Определить оптимальные параметры системы катодной защиты (Вариант 15)

Содержание:

ВВЕДЕНИЕ 3
1. КАТОДНАЯ ЗАЩИТА ОТ КОРРОЗИИ НАЛОЖЕННЫМ ТОКОМ ПОДЗЕМНЫХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ПРЕДПОСЫЛКИ 4
2. РАСЧЕТ КАТОДНОЙ ЗАЩИТЫ МАГИСТРАЛЬНОГО НЕФТЕПРОВОДА.. 10
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 16
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 17

Введение:

Магистральные нефтепроводы при всех способах прокладки, кроме надземной, подлежат комплексной защите от коррозии защитными покрытиями и средствами электрохимической защиты независимо от коррозионной агрессивности грунта.
Проектируемые средства электрохимической защиты должны обеспечить необходимую степень защиты (поляризации), соответствующую степени коррозионной агрессивности грунтов (минерализации и удельному сопротивлению), температуре магистрального нефтепровода и влиянию блуждающих токов. При этом система электрохимической защиты должна обеспечивать поляризацию на всем протяжении магистрального нефтепровода в интервале потенциалов, регламентированном ГОСТ Р 51164.
Электрохимическую защиту следует проектировать в соответствии с требованиями ГОСТ Р 51164, ГОСТ 9.602-89*, СНиП 2.05.06.-85* “Магистральные трубопроводы” [1], “Правил технической эксплуатации магистральных нефтепроводов” [2], “Правил устройства электроустановок” [3], “Руководства по эксплуатации противокоррозионной защиты трубопроводов” [4], настоящего стандарта и другой действующей НД.
В составе системы электрохимической защиты магистральных нефтепроводов применяют установки катодной защиты, протекторные установки, установки дренажной защиты, контрольно-измерительные и диагностические пункты, средства телеконтроля и телеуправления и коррозионного мониторинга, а также средства их электроснабжения. В зависимости от конкретных условий эксплуатации магистральных нефтепроводов система электрохимической защиты может включать все или некоторые из этих элементов.

Заключение:

В данной работе были рассчитаны следующие параметры катодной защиты магистрального нефтепровода.
Протяженность зоны защиты трубопровода одной СКЗ к началу нормативного срока службы СКЗ:
l_скз=46502 м
Среднее значение силы дренажного тока нагрузки СКЗ:
I_др=3,127 А
Среднее значение напряжения на выходных контактах СКЗ:
〖∆E〗_ср=140,18 В
Средняя величина мощности, потребляемой СКЗ:
Р_СКЗ=438,343 Вт
Число СКЗ:
N=30 шт

Фрагмент текста работы:

1. КАТОДНАЯ ЗАЩИТА ОТ КОРРОЗИИ НАЛОЖЕННЫМ ТОКОМ ПОДЗЕМНЫХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ПРЕДПОСЫЛКИ

Катодная защита от коррозии наложенным током (в дальнейшем — «катодная защита», или «электрохимическая защита») в случае подзем¬ных металлических сооружений (ПМС) исполь¬зуется в основном для защиты от почвенной кор¬розии, а также и для защиты от коррозии, вызываемой постоянными и переменными блуж¬дающими токами.
Современные устройства катодной защиты представляют собой, как правило, катодные станции, снабженные специальными блоками, которые обеспечивают автоматическое регули¬рование электрических параметров защиты (рис. 1.1). В качестве основного параметра, под¬лежащего регулировке, обычно выбирается элек¬трохимический потенциал защищаемого соору¬жения по отношению к грунту. При отсутствии особых условий агрессивности его поддержива¬ют в границах от -0,85 В до -1,15 В. Измерения в этом случае проводят с использованием медно-сульфатного электрода сравнения.

Рис. 1. Схема катодной защиты: 1- катодная станция (преобразователь); 2- БДР (блок диодно-резисторный); 3- аноды (контур анодно¬го заземления); 4- контурный кабель; 5- электрод сравнения; 6 — водовод; 7- теплосеть; 8- телефонные кабели; 9 — силовые кабели высокого напряжения.
В соответствии с DIN 30676 необходимыми предпосылками для осуществления качествен¬ной электрохимической защиты от коррозии яв-ляются:
— обеспечение высокой продольной проводи¬мости трубопроводов (отсутствие изолирующих фланцев, устранение соединений в трубопрово¬де с высоким электрическим сопротивлением ит. д.);
— отсутствие контактов с заземленными соору¬жениями (заземляющие устройства, арматура железобетонных фундаментов, другие подземные металлические сооружения, не подлежащие ка¬тодной защите, и т. д.);
— наличие качественной диэлектрической изо¬ляции.
Защита трубопровода от коррозии с помощью катодной поляризации заключается в предотвращении окисления атомов металла на его поверхности. Этого удается добиться, если сместить потенциал металла относительно грунта на достаточную величину в катодную область. Насколько надо сдвинуть потенциал в отрицательную область, чтобы подавить реакцию окисления металла, зависит от условий, в которых протекает коррозия. Потенциал металл – грунт относится к классу электродных потенциалов, которые устанавливаются самопроизвольно на любой границе металла со средой. Абсолютное значение этого потенциала определить нельзя. Его измеряют по отношению к некоторому принятому электроду сравнения, потенциал которого достаточно стабилен. В электрохимии универсальным электродом сравнения является нормальный водородный электрод (н. в. э.). Его потенциал принят за ноль при любой температуре. В технике катодной защиты используют насыщенный медно-сульфатный электрод. Его потенциал относительно водородного электрода равен +0,300 В (н. в. э.) при температуре 200С. В скобках за величиной потенциала указывают, относительно какого электрода этот потенциал измерен.
В связи с характером протекающих на электроде процессов в электрохимии различают равновесный потенциал, стационарный и потенциал электрода под током. Первый из них характеризует равновесие между окислительной и восстановительной реакциями. Стационарный потенциал (Est ) устанавливается самопроизвольно в отсутствие внешнего тока в цепи. При этом потенциале в естественных условиях протекает коррозия металла. Потенциал электрода под воздействием внешнего тока может смещаться в зависимости от направления тока в катодную или анодную стороны. При смещении потенциала в отрицательную область, т.е. в катодную сторону, подавляются реакции окисления, и существенно замедляется скорость коррозии. В зависимости от состава среды и других условий для достижения одного и того же эффекта подавления коррозии требуется различная величина смещения потенциала. Поэтому в практике защиты трубопроводов существует т.н. минимальное значение защитного потенциала. Это значение ( Emin ) выбирают исходя из условий эксплуатации трубопровода по справочным данным. На всем протяжении трубопровода потенциал должен быть отрицательнее принятого минимального значения. Катодную поляризацию трубопровода осуществляют с помощью подвода постоянного тока от источника питания − станции катодной защиты (СКЗ). Одним проводом СКЗ соединена с трубопроводом, а другим – с анодным заземлителем. В задачу расчета входит определение необходимых напряжения и тока СКЗ, которые требуются для обеспечения защитного потенциала на всем протяжении зоны защиты. Общее напряжение источника питания складывается последовательно из падения напряжения на следующих участках цепи:
— на проводнике от СКЗ к аноду, UА;
— на сопротивлении растекания анодной группы, VА;
— в земле на пути к трубопроводу, VЗ;
— в слое изоляции и на межфазной границе, Еэ;
— в трубопроводе, VТ;
— на проводнике от трубопровода к СКЗ, UК.
Все указанные составляющие падения напряжения с той или иной степенью точности могут рассчитаны. Таким способом можно найти напряжение на выходе СКЗ. Для обеспечения заданного защитного потенциала потребуется определенная сила тока, которую также можно рассчитать. Таким образом, можно определить основные электрические характеристики СКЗ.
В задачи проектировщика катодной защиты трубопровода входит также расчет срока службы анодных заземлителей, выбор рациональной схемы размещения, типа и количества анодных заземлителей. Кроме инженерных, требуются и технико-экономические расчеты, связанные с выбором типа изоляции трубопровода, мониторингом коррозионного состояния трубопровода и т. п.
Для обеспечения эффективной защиты необходимо, чтобы на всем протяжении защищаемого участка трубопровода сохранялся достаточный для подавления коррозионных процессов катодный потенциал. Добиться этого можно двумя способами. Первый способ предполагает равномерную поляризацию всего участка. Для этого необходимо расположить вдоль всей трассы аноды и подвести к ним электропитание с помощью проводников с малым электрическим сопротивлением или рассредоточить вдоль трассы большое количество маломощных источников тока. Такой подход чаще всего оказывается экономически невыгодным. Рациональней установить в определенном месте достаточно мощную станцию, поместив около неё группу анодов. В этом случае защитный ток течет по грунту от анодов, попадает на трубопровод и собирается к токоотводу в месте подключения (точке дренажа). При этом по мере удаления от точки токоотвода катодный потенциал уменьшается. Зоной защитного действия будет являться область по обе стороны от токоотвода, в которой потенциал трубы по отношению к грунту будет отрицательнее принятого значения защитного потенциала. Самый высокий катодный потенциал, т.е. самое отрицательное его значение, будет на участке трубы, находящемся против анода. Понятно, что при прочих равных условиях, чем отрицательнее будет потенциал трубы в точке дренажа, тем протяженнее будет зона защиты (рис. 1.2).