Розрахунок катодного захисту трубопроводів від корозії

Розрахунок і вибір катодної установки.

При проектуванні катодного захисту трубопроводу одним з найважливіших етапів розрахунку є визначення електричних параметрів трубопроводу. До них відносяться:

RТ	¾ поздовжній опір трубопроводу, Ом · м;
Rn	¾ перехідний опір «труба – земля», Ом · м;
	¾ стала поширення струму вздовж трубопроводу, 1/м;
Z B	¾ вхідний опір трубопроводу, Ом;
y	¾ відстань між трубопроводом і анодним заземленням, м;
l3	¾ відстань між катодними установками, м;
I	¾ сила струму катодної установки, А;
U	¾ напруга на виході катодної станції, В;
W	¾ потужність на виході катодної станції, Вт.

Поздовжній опір трубопроводу, що має стандартні розміри може бути розрахований за формулою, Ом/м:

, (1)

де

	¾ питомий електричний опір металу,
D	¾ діаметр трубопроводу, мм;
	¾ товщина стінки трубопроводу, мм

Величина перехідного опору «труба-земля» вираховують за формулою, Ом. м:·

(2)

де

	¾ перехідний опір ізоляції трубопроводу залежно від питомого опору ґрунту, Ом · м2 (таб.4)
D	¾ діаметр трубопроводу, м.

Таблиця 4 - Перехідний опір ізоляції трубопроводу R _п.із

ґрунту Ом · м
Початковий період, Ом · м2
Те саме через 5 років, Ом · м2
Те саме через 10 років, Ом · м2

Сталу поширення струму вздовж трубопроводу, 1/м, визначають за формулою:

(3)

Вихідний опір трубопроводу при однакових електричних параметрах лівого і правого пліч, Ом, визначають за формулою:

(4)

Відстань між трубопроводом і анодним заземленням розраховують, знайшовши на номограмі (рис. 2) допоміжні величини

Для установок з екранним заземленням одержану величину помножують на коефіцієнт 1,4.

На осі абсцис номограми відкладено величину Знаючи величину і визначивши за її допомогою , знаходять відстань між трубопроводом і анодним заземленням, м

(5)

Рис.2 - Номограма для визначення значень по питомому опору землі . а) U _т.з.о. = –0,95В; б) U _т.з.о. = –0,55В

Відстань між катодними установками (плече захисту) знаходять на номограмі. На осі ординат номограми відкладено величину За відомим значенням знаходимо значення , а потім плече захисту ,м:

(6)

Силу струму УКЗ, А, визначають із залежності:

(7)

де

	¾ накладена різниця потенціалів «труба-земля» в точці дренажу, В;
	¾ питомий опір грунту, Ом м

Для вологих грунтів приймають такою,що дорівнює = –0,55 В, для сухих грунтів = –0,95 В.

Напругу на виході катодної станції, В, визначають за формулою:

, (8)

де

	¾ опір дренажних проводів, які з’єднують катодну станцію з трубопроводом і анодним заземленням, Ом;
	¾ опір розтіканню анодного заземлення, Ом, з таблиць

Опір дренажних проводів , Ом, визначають з виразу:

, (9)

де

	¾ питомий опір матеріалу проводів, (для алюмінію );
yc	¾ довжина спусків проводів з опор до катодної станції, анодного заземлення й трубопроводу, м;
S	¾ переріз проводу, мм2

Переріз проводу визначають:

, (10)

де

¾ опір схеми СКЗ, що дорівнює 1,5 Ом.

Потужність на виході катодної станції, Вт, визначають за формулою:

(11)

Відповідно до величини розрахованої потужності за нормальним рядом обирають тип катодної станції.

З часом експлуатації трубопроводу електричні параметри його змінюються і виникає необхідність установлення додаткових УКЗ на дільницях, де крива різниці потенціалів «труба-земля» близька до мінімально допустимих значень.