VI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2014

В данной статье рассмотрен процесс катодной поляризации на газопроводе при осуществлении электрохимической защиты его от коррозии. Необходимым элементом системы катодной защиты является станция СКЗ, задачами которых является поддержание защитного потенциала и тока. В статье также рассмотрен вопрос экономической эффективности в процессе проектирования СКЗ, используя методику упрощенного расчета.

Ключевые слова: станция катодной защиты, ЭДС источника, поляризация, сметная стоимость

CALCULATION OF PARAMETERS OF CATHODIC PROTECTION AND ECONOMIC SOLUTION OF THE QUESTION

Kocheshkova L. G., Kolchatov O. Yu.

Nizhny Novgorod State University of Architecture and Civil Engineering, N. Novgorod, Russia.

In this article process of cathodic polarization on the gas pipeline is considered at implementation of electrochemical protection it from corrosion. Necessary element of system of cathodic protection is the SKZ station which tasks is maintenance of protective potential and current. In article the question of economic efficiency in the course of SKZ design is also considered, using a technique of the simplified calculation.

Keywords: station of cathodic protection, source EMF, polarization, budget cost

Вид защиты трубопроводов от коррозии выбирают, исходя из основных факторов, влияющих на коррозию и из технико-экономических соображений. Для предотвращения разрушения трубопровода от коррозии применяют катодную защиту (активная защита). При катодной защите с помощью катодного тока можно снизить значение потенциала «труба-грунт» от минус 0,87 до минус 1,1 В, в этом случае скорость коррозии становится пренебрежительно малой [1]. При данном виде защиты к трубопроводу подключается отрицательный полюс источника постоянного тока, а к искусственно созданному анодному заземлителю - положительный. На границах анод-среда и катод-среда образуются два двойных слоя (под воздействием ЭДС), емкости которых зависят от величины ЭДС источника [2]. При включении источника тока через грунтовый электролит электрическая цепь замыкается, и там где нарушена изоляция трубопровода, начинается процесс катодной поляризации.

Когда осуществляем электрохимическую защиту газопровода по всей длине, то защитный потенциал (при измерении) имеет разные значения. На ближних участках газопровода создается наиболее большой защитный потенциал, в наиболее удаленных точках — минимальный. Аналогичная картина наблюдается и при протекании тока в цепи катодной защиты. Электрический ток, который стекает с анодного заземлителя в грунт, проходит по нему и поступает на защищаемый трубопровод, при этом поляризует его катодно. Ток собирается в точке дренажа и возвращается к станции катодной защиты (к источнику) [3]. Ниже приведена расчетная схема катодной защиты трубопровода (рис. 1).

Рис. 1 Расчетная схема катодной защиты трубопровода

1 — трубопровод; 2 — изоляционное покрытие; 3 — анодное заземление; 4 — СКЗ;

D – диаметр трубопровода; х — расстояние от анодного заземления до трубопровода; δтр — толщина стенки трубопровода; δиз — толщина изоляционного покрытия

Станции катодной защиты (СКЗ) являются необходимым элементом системы электрохимической (или катодной) защиты (ЭХЗ) подземных трубопроводов от коррозии. При выборе СКЗ исходят чаще всего из наименьшей стоимости, удобства обслуживания и квалификации своего обслуживающего персонала. Качество приобретаемого оборудования оценить обычно трудно.

Задачей СКЗ является не только обеспечивать в цепи ЭХЗ ток, но и поддерживать его таким, чтобы защитный потенциал не выходил за принятые рамки.

Станция должна уметь измерять защитный потенциал и менять свой выходной ток соответствующим образом. И ничего более, с точки зрения задачи ЭХЗ, не требуется.

Вопросы экономического анализа являются важной темой, рассматриваемой в проектировании газопроводов.

При проектировании защиты подземных газопроводов от электрохимической коррозии разрешается проводить расчеты сметной стоимости по укрупненным показателям. В случае расчета лишь катодной защиты используется стоимость одной катодной установки, что позволяет значительно упростить расчеты и сэкономить значительные материальные средства. Методика упрощенного расчета сводится к следующему: грунт является однородным; трубопровод выполнен из труб одного и того же диаметра с одинаковой толщиной стенки; изоляция трубопровода характеризуется постоянной толщиной и одинаковыми диэлектрическими свойствами. Из-за выше перечисленных допущений по расчетным формулам получаем значения, которые необходимо в последствии уточнять на месте специальными измерениями в процессе наладки и пуска в эксплуатацию системы катодной защиты [4].

Данный метод позволяет также значительно сократить сроки проектирования защиты магистрального трубопровода большой протяженностью, имеющего несколько СКЗ. С увеличением количества СКЗ экономическая эффективность значительно увеличивается.

Список литературы

1. Кочешкова Л. Г., Кочева М. А. Экспериментальные исследования и определение полноты катодной защиты теплопроводов // Современные наукоемкие технологии. - 2013. - №8. - с. 286-287.

2. Кочешкова Л. Г., Суворов Д. В., Палашов В. В., Кочева М. А. Модель исследования электронной и ионной проводимостей в системе катодной защиты // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. - 2013. - №9. - с. 88-90.

3. Анализ способов повышения надежности и долговечности нефтегазопромысловых трубопроводов. Отчет о НИР/УГНТУ; Ф. М. Мустафин и др.; Инв. №7721 — Уфаг. Изд-во УГНТУ, 2000. — с 126.

4. Методические указания по диагностическому обследованию состояния коррозии комплексной защиты подземных трубопроводов от коррозии. М., Союзоргэнергогаз, 1989.