Протекторний захист трубопроводу

Протекторним (гальванічним) захистом називають елект­рохімічний захист, при якому захисний струм виробляється гальванічним елементом, утвореним

сталевим газопроводом і приєднаним до нього допоміжним електродом зі сплаву, що має від'ємніший власний потенціал.

При протекторному захисті компенсаційні струми утво­рюються за рахунок активнішого електрохімічного розчинен­ня протектора порівняно зі швидкістю розчинення газопро­воду, що захищається.

При приєднанні протектора до сталевого газопроводу ут­ворюється гальванічний елемент "труба - протектор", в яко­му на поверхні газопроводу протікає реакція відновлення, а на протекторі - реакція окислення. В результаті газопровід захищається, а протектор руйнується.

Протекторні установки застосовують для захисту від ґрунтової корозії підземних ємностей, ділянок газопроводу, які віддалені від джерел електроживлення, кожухів на пере­ходах через автодороги та залізниці, невеликих за про­тяжністю відводів, де з еко­номічних міркувань не­доцільно застосовувати ка­тодні установки, тощо.

Для захисту підземних сталевих газопроводів прин­ципово можуть застосовува­тися всі метали, що мають від'ємніший потенціал, ніж сталь. Практично застосову­ють магній, алюміній, цинк та їх сплави.

Згідно вимог до металів і сплавів, що застосовуються для виготовлення протек­торів, вони повинні мати достатньо високий від'ємний по­тенціал, рівномірне розчинення, відсутність анодної поляри­зації, велику струмовіддачу. Дляпротекторів важлива вели­чина електрохімічного еквівалента - струму, отриманого при повному розчиненні 1 кг металу за одиницю часу. Для магнію ця величина становить 2204, цинку - 820, алюмінію - 2982 А-рік/кг.

Струмовіддача протектора істотно залежить від питомого електроопору ґрунтів. Тому протекторний захист на газопро­водах застосовують, як правило, в ґрунтах з р_г до 50 Омм. Для цього використовують магнієві протектори типу ПМ. Конструктивно протектори ПМ - відливка магнієвого сплаву, в центрі якого розміщується оцинкований залізний контактний стержень діаметром 4-5 мм. До стержня приєднаний кабель.

Для зменшення електроопору й забезпечення надійного заземлення

магнієвий протектор розміщують у заповнювачі-активаторі, який одночасно сприяє зменшенню анодної поля­ризації та власної корозії протектора. При застосуванні акти­ватора забезпечується стабільний у часі струм у колі протек­тор - газопровід, а також підвищується коефіцієнт корисної дії.

Основними компонентами заповнювачів до магнієвих сплавів є вапняк, глина, сірчанокислий магній та сірчанокис­лий натрій.

На період складського зберігання і транспортування про­тектор запаковують у паперовий мішок.

На практиці захисту підземних газопроводів застосову­ються одиночні й групові протекторні установки. Кількість протекторів у групі, відстань між протекторами і газопрово­дом мають передбачатися проектом електро-хімзахисту. Приєднання протекторів до трубопроводу повинне виконува­тися через пункт вимірювання.

1-трубопровід; 2-контрольно-вимірювальна конка; 3-контрольний вивід; 4-ізольовані провідники; 5-протектор; 6-заповнювач-активатор.

 

Рисунок 7.1 -Схема протекторної установки

У ґрунтах із високим електроопором (до 300 Омм) можуть застосовуватися пруткові протекгори. Ці протектори вклада­ють в одну траншею з трубою, або в окрему траншею на відстані не більше 5 діаметрів труби.

 

 

1 - газопровід; 2 - протектор в упаковці; 3 - кабель протектора; 4 - з'єднувальний кабель протектора; 5 - пункт вимірювання й приєднання до газопроводу; 6 - з'єднувальний кабель до газопроводу; 7 - контакт із газопроводом; 8 - точка злучення протектора зі з'єднувальним кабелем; 9 - засипка природним ґрунтом

 

Рисунок 7.2 -Групова протекторна установка

Вхідні дані:

Опір проводів ланцюга знаходимо за формулою[3]:

де -питомий опір проводів;

-довжина з’єднувального проводу,

- переріз проводу, .

Опір розтіканню одного протектора визначимо за формулою:

де А і Б-коефіцієнти, що залежать від розмірів протекторів.

Опір ланцюга «протектор-труба»:

Мінімальна накладена різниця потенціалів «труба-земля»:

де -мінімальна захисна різниця потенціалів «труба-земля»,приймається рівною ;

-природна різниця потенціалів «труба-земля»,приймаємо рівною

Максимальна сила струму в ланцюгу дорівнює:

де -стаціонарний потенціал протектора,

-коефіцієнт нерівномірності розміщення різниці потенціалів «труба-земля»вздовж труби,

- коефіцієнт,який враховує поляризацію протектора,

-робоча поверхня протектора (анода), .

Довжина дільниці трубопроводу, яку захищає один протектор:

де -початкове значення перехідного опору трубопроводу;

де – перехідний опір ізоляції трубопроводу залежно від питомого опору грунту;

-плановий період захисту;

-коефіцієнт, що характеризує швидкість зміни перехідного опору в часі, прийняти ;

Необхідна кількість протекторів:

де -довжина дільниці трубопроводу,який підлягає захисту.

Приймаємо

Середня сила струму за час T=10 років становитиме:

Анодна густиа струму складає:

За значення анодної густини струму приймаємо ККД протекторів рівним

Термін служби протектора визначається за формулою:

де -маса протектора, приймаємо

q-теоретична струмовіддача матеріалу протектора, приймаємо

-коефіцієнт використання матеріалу протектора, приймаймо

 

Розрахована кількість протекторів N=4 забезпечить захист із великим запасом за терміном служби.

Висновок

В даному курсовому проекті було проведено розрахунки для проектування газопроводу “Союз”, а саме ділянки Кременчук –Богородчани загальною довжиною 640 км.

Було обраховано фізичні властивості природного газу родовища “Тязівське” за заданим складом газу. Дані розрахунки проведено мною із використання програм на ЕОМ.

Також було розраховано діаметр та товщину стінки газопроводу. Визначив число КС, оптимальну відстань між ними, описали технологічну схему траси газопроводу та місце розташування всіх кранових вузлів та КС, та розглянуто основні питання щодо захисту трубопроводу від корозії.

Привели детальний опис технології та складу ізоляційно-укладальних колон та визначили оптимальні умови їхньої роботи. Також детально описали види пасивного захисту трубопроводу від корозії. Привели всі види даного захисту і в чому в загальному полягає його суть. Навели усі складові компоненти бітумної та бітумно-стрічкової ізоляції та описали технологію нанесення.

Висновок можна зробити такий, що захист трубопроводу будь-якого призначення є дуже важливим фактором у будівництві та експлуатації усієї газотранспортної системи любої держави. Тому це питання має розглядатися інженерами у першу чергу, бо збитки, які завдає корозія є одними із найчисельніших при перекачуванні продукту.