РД 31.35.07-83. Д 31.35.07-83. Руководство по электрохимической защите от кoррозии металлоконструкций морских гидротехнических coopужений в подводной зоне


МИНИСТЕРСТВО МОРСКОГО ФЛОТА

РУКОВОДСТВО ПО ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ЗАЩИТЕ ОТ КОРРОЗИИ МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИЙ МОРСКИХ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ В ПОДВОДНОЙ ЗОНЕ

РД 31.35.07-83

Москва

РАЗРАБОТАН Государственным проектно-изыскательским и научно-исследовательским институтом морского транспорта (Союзморниипроект) - Ленинградским филиалом «ЛЕНМОРНИИПРОЕКТ»

Главный инженерФирсов В. А.

Руководитель темы, к. т. н.Долинский А.А.

Ответственный исполнительШильников В. В.

Всесоюзным научно-исследовательским институтом гидротехники им. Б. Е. Веденеева

Зам. директора по научной работе, докт. техн. наукСоколов И. Б.

Зав. лабораторией гидроизоляции, докт. техн. наукЩавелев К. Ф.

Руководитель темыНогинов Ю. Н.

Ответственные исполнителиХарламов Ю. А.

к. т. н.Семенова Н. И.

Государственным научно-исследовательским и проектным институтом «Гипроморнефтегаз»

Зам. директора по научной работе, к. т. н.Самедов Ф. С.

Руководители тем:

к. т. н.Мехмандаров С. А.

инж.Абдуллаев М. М.

УТВЕРЖДЕН Государственным проектно-изыскательским и научно-исследовательским институтом морского транспорта «Союзморниипроект» 2 июня 1983 г.

Главный директорИльницкий Ю. А.

РУКОВОДСТВО ПО ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ЗАЩИТЕ ОТ КОРРОЗИИ МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИЙ МОРСКИХ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ В ПОДВОДНОЙ ЗОНЕ

РД 31.35.07-83

Вводится впервые

Распоряжением главного инженера Союзморниипроекта № 30 от 02.06.83 г.

срок введения установлен с 1 июля 1983 г.

до 30 декабря 1985 г.

РД устанавливает методы расчета, рекомендации по проектированию, приемы монтажа и основные правила эксплуатации систем электрохимической защиты от коррозии металлоконструкций морских гидротехнических сооружений в подводной зоне.

Руководство предназначено для опытного применения.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Электрохимические способы защиты от коррозии подводных частей стальных конструкций морских гидротехнических сооружений основаны на катодной поляризации защищаемого металла внешним электрическим током (катодная защита) или током гальванических анодов-протекторов (протекторная защита). Термины, принятые в данном руководстве, и их определение приведены в приложении 1. Все приложения в данном Руководстве носят справочный характер.

1.2. В руководстве рассматривается защита металлоконструкций гидротехнических сооружений, расположенных в морских бассейнах и устьевых участках рек.

1.3. Основными параметрами электрохимической защиты являются электродный потенциал сооружения и плотность тока на защищаемой поверхности.

1.4. Величины стационарного потенциала (потенциала коррозии) и защитных потенциалов углеродистой и низколегированной сталей в морской и речной воде приведены в табл. 1.

Электродные потенциалы даны относительно электродов сравнения - нормального водородного электрода (НВЭ), медносульфатного электрода (МСЭ) и хлорсеребряного электрода (ХСЭ).

1.5. Тип электрохимической защиты следует выбирать из технико-экономических соображений. Применение протекторной защиты наиболее целесообразно в случаях, когда защищаемые объекты удалены от источников электроэнергии в акваториях с удельной электрической проводимостью воды не менее 2 Ом/м.

Не рекомендуется применять катодную защиту на объектах, предназначенных для перегрузки пожаро- и взрывоопасных грузов.

1.6. Основной расчет электрохимической защиты следует производить для установившегося режима поляризации, когда стабилизируются изоляционные свойства солевых катодных отложений (СКО) на поляризуемой поверхности.

Таблица 1

Электродные потенциалы стали

Показатели

Морская вода

Речная вода

Величина потенциала по отношению к электродам сравнения, В

НВЭ

МСЭ

ХСЭ

НВЭ

МСЭ

ХСЭ

Стационарный потенциал Vст

- 0,35

- 0,65

- 0,59

от - 0,2 до - 0,4

от - 0,5 до - 0,7

от - 0,5 до - 0,7

Минимальный защитный потенциал

- 0,55

- 0,85

- 0,79

- 0,55

- 0,85

- 0,79

Сдвиг потенциала ??Vмин

0,2

0,2

0,2

0,15

0,15

0,15

Максимальный защитный потенциал для неокрашенной поверхности

- 2,5

- 2,80

- 2,74

- 2,5

- 2,80

- 2,74

Сдвиг потенциала ??Vмакс

2,15

2,15

2,15

2,05

2,05

2,05

Максимальный защитный потенциал для окрашенной поверхности

- 1,2

- 1,50

- 1,44

- 1,2

- 1,50

- 1,44

Сдвиг потенциала

0,85

0,85

0,85

0,75

0,75

0,75

Примечание. Обозначения электродов сравнения приведены в п. 1.3, а номера технических условий на них в п. 4.6.5.

1.7. Расчет электрохимической защиты сооружений приведен применительно к неокрашенным конструкциям. Электрохимическая защита может применяться в сочетании с защитой лакокрасочными покрытиями.

1.8. Электрохимическую защиту сооружений типа «больверк» допускается осуществлять с одной стороны - со стороны акватории.

1.9. При испытании и эксплуатации систем катодной защиты должны выполняться требования «Правил технической эксплуатации электроустановок потребителей и правил техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей».

2. КАТОДНАЯ ЗАЩИТА

2.1. Элементы системы катодной защиты

2.1.1. Совокупность защищаемого сооружения, катодной станции, соединительных линий, анодов и окружающей их электропроводной среды образует систему катодной защиты. Схема катодной защиты сооружения представлена на рис. 1.

2.1.2. В установках катодной защиты рекомендуется применять катодные станции и выпрямители с выходным напряжением 6, 12 и 24 В при силе тока до 400 А и мощностью до 5 кВт.

Характеристики выпрямителей и катодных станций приведены в приложении 2. Выбор типа выпрямителя или катодной станции осуществляется исходя из требуемых силы тока и напряжения, которые определяются расчетом (см. подраздел 2.2).

2.1.3. Для защиты от коррозии металлоконструкций морских гидротехнических сооружений следует применять одиночные или групповые аноды, объединенные анодными цепями (рис. 2).

Рис. 1. Схема катодной защиты причала:

1 - катодная станция; 2 - анод; 3 - анодная линия; 4 - катодная линия; 5 - шпунтовая стенка.

Рис. 2. Схемы анодных линий:

А - с анодными пакетами; Б - с одиночными анодами; 1 - катодная станция; 2 - катодная линия; 3 - магистральная анодная линия; 4 - подводящая линия; 5 - аноды; 6 - ?????

2.1.4. В системах катодной защиты могут использоваться подвесные ферросилидовые аноды типа АФП (ТУ 39-08-22-77), из платинированного титана (ОСТ 5.3080-75), углеграфитовые типа ЭГТ (ТУ 48-20-97-77). Наиболее распространенными являются углеграфитовые аноды. Конструкции анодов приведены в приложении 3.

2.1.5. Анодные и соединительные линии следует выполнять из кабелей марки КНРП (приложение 4). Сечение кабеля определяется проектом.

2.1.6. Аноды следует располагать в одиночку или группами (анодными пакетами) на дне водоема вдоль сооружения на грунте или в специальных кассетах на расстоянии от 10 до 100 метров от защищаемого сооружения в зоне, где использование якорей при стоянке или маневрировании судов наименее вероятно. При защите металлических шпунтовых стенок аноды могут подвешиваться на лицевой грани сооружения. При этом между анодом и стенкой должен располагаться экран из электроизоляционного материала (резина, пластмасса, асбоцементные щиты и т.п.). Площадь экрана должна быть в 5 - 6 раз больше проекции анода на стенку.

При устройстве катодной защиты как засыпных, так и сквозных пирсов аноды следует располагать по обе стороны сооружения. При защите набережных эстакадного типа аноды следует располагать, во избежание получения на сваях незащищенных («затемненных») участков, как со стороны акватории, так и на берегу, в грунте на глубине, соответствующей половине глубины воды у кордона причала или подвешивать между сваями.

2.1.7. Все защищаемые элементы должны быть соединены между собой стальной шиной сечением не менее 3 см2.

2.1.8. Катодная станция должна быть подключена к сооружению кабельной линией, подсоединенной в нескольких точках, (примерно через 20 м) к защищенным элементам или общей шине.

2.2. Расчет катодной защиты

2.2.1. Расчет катодной защиты основан на допущении, что при рекомендуемом расположении анодов достигается равномерное распределение потенциалов на защищаемой поверхности.

2.2.2. Расчет защиты должен производиться для двух этапов ее эксплуатации - периода формирования на защищаемой поверхности катодного осадка (СКО) и эксплуатационного периода.

2.2.3. Основной расчетной величиной принята минимальная защитная плотность тока - jзащ, определяется по формуле (3).

2.2.4. Исходные данные для расчета:

S - площадь защищаемой поверхности в подводной зоне, м2;

L - протяженность сооружения со стороны расположения анодов, м;

b - удельная катодная поляризуемость стали, Ом·м2;

с - соленость воды, ‰;

?? - удельная электропроводимость среды, Ом/м (?? воды - см. приложение 5; ?? грунта ?? 0,1 - 0,2 ?? воды);

q - электрохимический эквивалент материала анода (приложение 3), кг/А·год;

M - масса анода, кг;

l - длина анода, м;

r - радиус анода, м;

h - удаление анодов от сооружения, м;

Т - срок службы анодов, год;

данные токопроводов (приложение 4).

2.2.5. Аноды должны находиться не ближе 10 м от сооружения. Расстояние между анодами или анодными пакетами следует определять из условия, что зона эффективного действия их равна

.(1)

2.2.6. При расчете параметров катодной защиты определяются следующие величины:

Число точек расположения анодов или пакетов анодов

.(2)

Минимальная защитная плотность тока

.(3)

Для неокрашенной стальной поверхности, покрытой СКО, b = 5 Ом·м2, для поверхности, окрашенной кузбасслаком, b = 10 - 40 Ом·м2.

Расчетная защитная плотность тока в первом случае равна (с учетом утечки тока на подземную часть конструкций) 0,045 А/м2.

Общий защитный ток на эксплуатационный период

.(4)

Номинальный ток анода

,(5)

где kт - коэффициент, учитывающий фактическую продолжительность работы анодов в течение года. При непрерывной работе анодов в течение года kт = 1.

Число анодов

.(6)

Число анодов в пакете

(7)

Сопротивление растеканию одиночного анода:

в случае удаления анода от сооружения на величину больше 5 r

(8)

в случае установки анода на плоской стенке

(9)

где - полуширина экрана, м.

Сопротивление растеканию пакета анодов

(10)

где z - расстояние между анодами в пакете, м;

В - коэффициент, определяемый из таблицы:

2

3

4

5

6

7

8

9

10

В

0

0,46

1,24

2,26

3,48

4,85

6,40

8,06

9,8

Защитная плотность тока в период формирования СКО

(11)

где ??VСКО - сдвиг потенциала, обеспечивающий формирование СКО; ??VСКО = 0,15 В, = 0,15 А/м2.

Сила тока, стекающего с анода в период формирования СКО

.(12)

Напряжение на выходе катодной станции в эксплуатационный период

(13)

где Rпк - сопротивление подводящего кабеля, Ом;

Rк - сопротивление береговых кабелей с учетом схемы соединения, Ом.

Напряжение на выходе катодной станции в период формирования СКО

.(14)

Сила тока катодной станции в эксплуатационный период

(15)

и в период формирования СКО

.(16)

Мощность катодной станции в эксплуатационный период

(17)

и в начальный период

.(18)

2.2.7. По величинам Jст и Pст выбирается катодная станция (приложение 2).

2.2.8. В случае, если расчетное напряжение катодной станции превышает номинальное значение напряжения выбранной станции, необходимо увеличить число анодов, уменьшив тем самым ток и увеличив срок их службы.

В начальный период эксплуатации защиты, когда требуются дополнительные мощности, необходимые для формирования СКО (), к системе должны подключаться резервные станции или система защиты должна расчленяться на отдельные участки, которые следует вводить в работу поэтапно. При этом должен обеспечиваться ток анодов, равный .

3. ПРОТЕКТОРНАЯ ЗАЩИТА

3.1. Элементы системы протекторной защиты

3.1.1. Совокупность защищаемого сооружения, протекторов, окружающей их электропроводной среды и соединительных токопроводов образует систему протекторной защиты.

3.1.2. Для защиты морских гидротехнических сооружений могут применяться одиночные протекторы или групповые протекторные установки.

3.1.3. Рекомендуются применять следующие типы протекторов:

из алюминиевых сплавов - П-ПОА-30, П-ПОА-60 (ОСТ 5.3072-75), ПАКМ-40, ПАКМ-65, ПАКМ-80 (ТУ 51-136-83);

из магниевых сплавов - П-ПОМ-30, П-ПОМ-60 (ОСТ 5.3072-75), ПММ-20, ПММ-30, ПММ-60 (ТУ 48-10-23-80).