МИНИСТЕРСТВО ЭНЕРГЕТИКИ И ЭЛЕКТРИФИКАЦИИ СССР
ВЕДОМСТВЕННЫЕ СТРОИТЕЛЬНЫЕ НОРМЫ
КАТОДНАЯ ЗАЩИТА ОТ КОРРОЗИИ ОБОРУДОВАНИЯ И МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ
Минэнерго СССР
Разработаны и внесены ВНИИГом имени Б.Е. Веденеева Минэнерго СССР.
Исполнители: доктор техн. наук И.Б. Соколов, канд. техн. наук А.П. Пак, доктор техн. наук Н.Ф. Щавелев, канд. техн. наук Н.И. Семенова, инж. Ю.Н. Ногинов, инж. Ю.А. Харламов.
Подготовлены к утверждению Главниипроектом Минэнерго СССР.
Согласованы с Госстроем СССР 22 мая . № ДП-2445-1.
|
Министерство энергетики и электрификации СССР (Минэнерго СССР) |
ВЕДОМСТВЕННЫЕ СТРОИТЕЛЬНЫЕ НОРМЫ Катодная защита от коррозии оборудования и металлических конструкций гидротехнических сооружений |
ВСН 39-84 Минэнерго СССР |
|
|
|
Вводятся впервые |
Настоящие Нормы устанавливают порядок расчета, проектирования и монтажа катодной, защиты от коррозии механического оборудования и металлических конструкций гидросооружений, эксплуатируемых в пресной и морской воде и в грунте.
1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
1.1. Катодная защита должна осуществляться путем присоединения к защищаемой металлической поверхности отрицательного полюса источника постоянного тока; при этом положительный полюс должен присоединяться к специально устанавливаемым анодам.
1.2. Количество, схема размещения, срок службы, сопротивление растеканию анодов, распределение защитного потенциала, защитный ток, мощность источника тока и другие параметры катодной защиты должны определяться расчетным путем.
Терминология и условные обозначения, принятые в настоящих Нормах, приведены в обязательном приложении 1.
2. РАСЧЕТ КАТОДНОЙ ЗАЩИТЫ
Исходные данные
2.1. Расчет катодной защиты следует производить, исходя из пределов величин защитного потенциала металлической поверхности - минимального и максимального критериев защиты.
Величина этих критериев должна соответствовать условиям эксплуатации защищаемых конструкций и требованиям их надежности в течение нормативного срока службы. Для подавления язвенной коррозии, представляющей основную опасность для металлических элементов гидросооружений, достаточен сдвиг потенциала в отрицательную сторону от стационарного значения , равный 0,05??0,100 В. Для особо ответственных конструкций, имеющих нормативный срок службы 100 и более лет, ремонт и замена которых невозможны или связаны со значительными затратами, необходимо предусматривать защиту и от общей
|
Внесены Всесоюзным ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательским институтом гидротехники имени Б.Е. Веденеева |
Утверждены протоколом Главниипроекта Минэнерго СССРот 26 сентября . № 44 |
Срок введения в действие IV кв. . |
равномерной коррозии, для чего следует производить расчет защиты из условия достижения на всей поверхности конструкции защитного потенциала не менее равного минус 0,550 В. Величину максимального защитного потенциала для поверхности, защищенной покрытиями, следует принимать равной минус 1,2 В по НВЭ - из условия сохранения адгезии покрытий к металлу; для поверхности, не защищенной покрытиями, - минус 2,5 В по НВЭ.
Выбор критериев защиты и допустимых величин неравномерности сдвига защитного потенциала по поверхности для различных условий эксплуатации объекта защиты следует произвести согласно табл. 1 обязательного приложения 2.
2.2. Для расчета катодной защиты необходимо задать геометрическую форму и размеры защищаемой конструкции и физико-химические параметры коррозионной среды: удельную электрическую проводимость; способность к образованию на поверхности металла солевых катодных отложений; удельную катодную поляризуемость поверхности металла.
2.3. Удельную электрическую проводимость пресной воды следует определять по среднегодовым показателям общей минерализации воды в водоеме, величина которой, как правило, известна на основании гидрологических исследований согласно рис. 1, а удельную электрическую проводимость морской воды в зависимости от солености (в промиллях, ‰) и температуры - согласно рис. 2 обязательного приложения 2. Допускается измерение удельной электрической проводимости воды непосредственно в натурных условиях с помощью приборов МС-07, МС-08 или в лаборатории на пробе воды, взятой в месте эксплуатации объекта с помощью прибора Р-38, согласно инструкциям к приборам.
2.4. Катодную защиту следует применять либо в сочетании с покрытиями, либо вести защиту, выполняя условия образования на поверхности металла солевых катодных отложений.
2.5. В зависимости от условий эксплуатации сооружений, а также химического состава воды катодную защиту следует применять в одной из трех модификаций:
а) в воде с малой минерализацией (С < 150 мг/л) следует применять катодную защиту в сочетании с покрытиями. При этом нормативный срок службы покрытий удлиняется в два - три раза;
б) в воде средней минерализации (150 мг/л ?? С ?? 600 мг/л) следует применять катодную защиту в сочетании с первоначально нанесенным покрытием или с заводской грунтовкой без последующего возобновления на весь период эксплуатации системы защиты;
в) в воде с высокой минерализацией (С > 600 мг/л) допустимо применять катодную защиту на конструкциях, не защищенных покрытиями.
2.6. При расчетах катодной защиты за количественный фактор, характеризующий состояние защищаемой поверхности, следует принимать величину удельной катодной поляризуемости металла b, значения которой для конструкционных сталей с различным состоянием поверхности при эксплуатации в различных пресных и морской водах приведены в табл. 2 обязательного приложения 2.
2.7. При проектировании катодной защиты поверхностей, защищенных покрытиями, выбор параметра b производится следующим образом.
а) В случае, если катодная защита устанавливается сразу же после нанесения защитного покрытия, расчет размещения анодных систем и параметров катодной защиты (защитный ток, мощность и т.д.) основного эксплуатационного режима защиты следует производить исходя из величин b, соответствующих половине нормативного срока службы покрытий.
Для начального периода работы защиты ток защиты и другие параметры следует рассчитывать для анодной системы основного периода, но для величины b, соответствующей поверхности с начальным сроком службы покрытия.
б) В случае, если катодная защита устанавливается на конструкции, защищенной покрытием, срок службы которого соответствует примерно половине нормативного, расчет размещения анодных систем и параметров основного эксплуатационного режима следует производить исходя из величин b, соответствующих полностью разрушенному покрытию.
Для начального периода работы ток защиты и другие параметры следует рассчитывать для анодной системы основного периода. При этом для величины b берется половина нормативного срока службы покрытия.
2.8. В случае, если катодная защита устанавливается на конструкции, не защищенной покрытиями, на конструкции, покрытие которой практически потеряло защитные свойства, или на конструкции, покрытой только заводской грунтовкой без нанесения последующих слоев лакокрасочных материалов, расчет размещения анодных систем, тока и других параметров защиты основного эксплуатационного периода следует производить исходя из условий образования и поддержания на защищаемой поверхности солевых катодных отложений, а именно:
а) значение минимального критерия защиты следует считать равным = 0,2 B;
б) неравномерность сдвига потенциала по поверхности конструкции должна отвечать соотношению ??Uмакс / ??Uмин ?? 3;
в) величину b следует выбирать из табл. 2 обязательного приложения 2 для поверхности, покрытой солевым катодным отложением с учетом общей минерализации воды.
В начальный период работы (30 - 40 суток) катодная защита должна быть включена в режим образования солевых катодных отложений. В этом режиме ток катодной защиты должен в пять раз превышать ток защиты основного режима, т.е. Jско = 5Jзащ. По завершении формирования солевых катодных отложений защитный ток следует уменьшать до значений, не превышающих Jзащ. При этом сдвиг защитного потенциала в расчетной точке минимума должен находиться в пределах минус 0,15 - 0,25 В.
Расчет катодной защиты плоских конструкций
2.9. Расчет катодной защиты плоских затворов любого назначения, сороудерживающих решеток, сегментных затворов, ворот шлюзов, металлических диафрагм и экранов грунтовых плотин, стенок из металлического шпунта и других металлоконструкций гидросооружений, поверхность которых может быть аппроксимирована плоскостью, следует производить согласно методике расчета катодной защиты, изложенной в обязательных приложениях 3, 4 и 5.
Практически допустимы следующие отступления от теоретической плоскости:
а) наличие рельефа на плоскости, глубина которого не превышает расстояния от анода до конструкции;
б) сороудерживающие решетки рассчитываются как плоскости с учетом того, что общая поверхность защиты в п раз больше, чем площадь просвета. Для обеспечения необходимого сдвига защитного потенциала при расчете катодной защиты решетки за величину удельной поляризуемости следует принимать величину , где bреш - удельная поляризуемость металла решетки в реальных условиях эксплуатации, определяемая в соответствии с табл. 2 обязательного приложения 2; п - отношение общей площади стержней решетки к площади просвета;
в) поверхность сегментных затворов с учетом их малой кривизны при расчетах катодной защиты может быть аппроксимирована плоскостью.
Расчет катодной защиты внутренней поверхности трубопроводов
2.10. Расчет катодной защиты внутренней поверхности трубопроводов кругового сечения любого назначения, осуществляемой посредством системы N протяженных анодов, установленных на внутренних стенках трубопровода, следует производить согласно методике расчета, изложенной в обязательном приложении 6.
3. УСТРОЙСТВО КАТОДНОЙ ЗАЩИТЫ
Анодные системы
3.1. Для катодной защиты металлоконструкций и оборудования гидросооружений следует использовать аноды промышленного выпуска на основе ферросилида - типа ЭЖК или АКО, графитопласта - ЭГТ (ТУ 48-20-97-77) (справочное приложение 7), платинированного титана (ОСТ 5.3080-75). Допускается использовать недефицитные технологичные при изготовлении и монтаже анодные материалы, например, прокат из углеродистой стали.
3.2. Межремонтный период анодной системы и экономическая целесообразность катодной защиты в целом должны определяться сроком службы анодов (t), расчет которого следует производить по формуле
, год (3.1)
гдеmсум - масса анодной системы, кг;
Э - электрохимический эквивалент материала, кг/А год;
Jзащ - ток катодной защиты, обеспечиваемый данной анодной системой, A;
g - коэффициент запаса, связанный с необходимостью сохранения механической прочности анодов в конце срока их службы.
Для неавтоматизированных систем защиты g = 0,5, для автоматизированных g = 1. В случае применения анодных стержней, армированных другими материалами, mсум представляет собой массу основного рабочего материала.
3.3. При проектировании катодной защиты с использованием стальных анодов целесообразно определять площадь их сечения исходя из необходимого срока их службы.
Расчет площади сечения ??, см2, при Э = 10 кг/А год, d = 7,8 г/см3 (удельная плотность стали) следует производить по формуле
, (3.2)
где l - длина анода, м;
N - количество анодов.
Рекомендуется принимать расчетный срок службы стальных анодов для неокрашенных конструкций 5 - 10 лет, окрашенных - 15 - 25 лет.
3.4. Длина анодов должна соответствовать геометрическим размерам защищаемого оборудования, а форма и размеры поперечного сечения - расчетной массе анодов, конструктивным особенностям элементов крепления и имеющемуся в наличии типу проката металла.
При отсутствии материала с необходимой площадью сечения допускается сварка полос, стержней и т.д. до получения необходимой массы анода.
Перечень основных анодных материалов и их электрохимические эквиваленты приведены в таблице справочного приложения 7.
Установка анодов на механическом оборудовании
3.5. При проектировании катодной защиты основной задачей следует считать создание и размещение анодных узлов, обеспечивающих защиту поверхности конструкций и оборудования при выполнении условий нормальной эксплуатации объектов защиты.
3.6. Наиболее простым решением по размещению анодов, не требующим демонтажа защищаемого оборудования и обеспечивающим максимальную зону защиты, следует считать установку выносных анодов (подвешенных или стационарно закрепленных на каких-либо элементах сооружения).
3.7. В общем случае аноды следует крепить к поверхности металлоконструкций и железобетонных стенок сооружения в соответствии с рис. 1 - 4 рекомендуемого приложения 8.
3.8. Для обеспечения равномерного растекания тока с анодов и уменьшения токов утечки на арматуру железобетона следует применять околоанодные экраны из изоляционного материала.
3.9. Околоанодный экран, препятствующий замыканию тока на прилегающую к аноду часть поверхности защищаемой металлоконструкции или арматуры железобетона, следует изготавливать из изоляционного материала. В качестве экрана следует использовать листовую резину, стеклопластик и другие пластмассы, деревянные брусья, пропитанные креозотом или аналогичными составами. При размещении анодов на железобетонной стенке сооружения допускается применение в качестве экрана покрытия типа ЭКК-25, нанесенного на бетон согласно Руководству по гидроизоляции и антикоррозионной защите железобетонных и металлических сооружений эпоксидно-каучуковыми красками: П-27-74 (Л.: Энергия, 1975). Допускается также применение эпоксидной шпатлевки ЭП-00-10.
