Страница 4: ВСН 39-84. Катодная защита от коррозии оборудования и металлических конструкций гидротехнических сооружений (45843)

где      Rр.сум - суммарное сопротивление растеканию анодов;

            Rкат = b/S - сопротивление растеканию катода, т.е. защищаемой поверхности, площадь которой равна S, м2;

            Rв.цепи - сопротивление внешней цепи (подводящие кабели, контакты и т.п.).

Если расчет напряжения U показывает, что его величина превышает допустимые техникой безопасности пределы, необходимо уменьшить суммарное сопротивление либо за счет увеличения сечения подводящего кабеля, либо за счет уменьшения сопротивления растеканию Rр.сум путем увеличения количества анодов, либо увеличения их размеров или изменения конфигурации.

Мощность источника питания следует рассчитывать по формуле

Р = U??Jзащ, Вт.                                                          (3)

Оценка токов утечки на бетонные конструкции (в процентах к суммарному току защиты)

ПРИЛОЖЕНИЕ 6

Обязательное

МЕТОДИКА РАСЧЕТА КАТОДНОЙ ЗАЩИТЫ ВНУТРЕННЕЙ ПОВЕРХНОСТИ ТРУБОПРОВОДОВ

Расчет следует вести по номограммам, построенным на основании расчета электрического поля, создаваемого гальванической системой: катод (внутренняя поверхность трубы) - аноды - система из N линейных анодов, протяженных вдоль трубы радиуса а, расположенных по периметру равномерно с интервалом 2??° = 2/N (рис. 1 обязательного приложения 6).

Рис. 1. Расчетная схема катодной защиты внутренней поверхности трубопровода

а - радиус трубы; J - ток, стекающий с одного метра каждого анода; 2с1 - ширина анода; 2с2 - ширина экрана; 2° - угловой интервал между анодами; N - количество анодов

Рис. 2 (а - ж). Номограммы для расчета катодной защиты внутренней поверхности трубопроводов

Для расчета по номограммам требуется задание следующих исходных данных:

а) критерий защиты;

б) радиус (а) и длина (l) трубопровода;

в) удельная электрическая проводимость воды (g);

г) удельная катодная поляризуемость, определяемая согласно табл. 2 приложения 2.

д) количество анодов N.

Номограммы построены в координатах U??/J, j° для N = 1, 2, 3, 4, 5, 6, 8 и параметра kтр = b??/a, изменяющегося в пределах kтр = 0,01 ?? 3,0, и представлены на рис. 2, а, б, в, г, д, е, ж обязательного Приложения 6.

Порядок пользования номограммами

По заданному количеству анодов N следует выбрать соответствующую номограмму, а по величине kтр = b??/a - соответствующую кривую.

Далее следует задать степень защиты поверхности трубы и минимальный сдвиг защитного потенциала Uмин. При ??° = /N по ординате следует взять значение Uминg/J и из этого соотношения определить защитный ток, стекающий с одного метра анода, J А/м. По той же, кривой kтр = b??/a определяется максимальный сдвиг защитного потенциала из соотношения ??Uмаксg/J. Максимальный сдвиг защитного потенциала необходимо считать в точке с координатой ?? = С2360/2pа, где ?? - угловой размер полуширины экрана.

Если значения ??Uмин и ??Uмакс укладываются в заданные пределы сдвига защитного потенциала, тогда взятое количество анодов достаточно для защиты. Если DUмакс значительно превышает допустимые значения, необходимо увеличить количество анодов на один или два и повторить расчет по номограмме с новым N.

Пример расчета катодной защиты внутренней поверхности трубопроводов приведен в справочном приложении 15 настоящих ВСН.

Если по конструктивно-эксплуатационным условиям возможна установка одного анода вдоль осевой линии трубы, расчет катодной защиты трубопровода следует вести по формуле

U = ??Uмакс = ??Uмин = .

Расчет сопротивления растеканию анодов следует вести согласно обязательному приложению 4 настоящих ВСН.

Расчет электрических параметров источников питания катодной установки следует вести согласно обязательному приложению 5 настоящих ВСН.

ПРИЛОЖЕНИЕ 7

Справочное

Основные анодные материалы

Электроды для анодных заземлений ТУ 48-20-97-77, Новочеркасский завод

ПРИЛОЖЕНИЕ 8

Рекомендуемое

СХЕМЫ УСТАНОВКИ И СПОСОБЫ КРЕПЛЕНИЯ АНОДОВ

Рекомендуемые способы крепления анодов с экранами представлены на рис. 1 - 4.

На рис. 1 представлен анод с экраном - изолятор из листовой резины. Анод имеет небольшие габариты: допустимо использовать аноды такого типа для установки в напорные трубопроводы и пазовые конструкции. При этом необходима тщательная обмазка выступающих над анодом элементов крепления электроизолирующим составом (например, эпоксидной смолой). На рис. 2 представлен вариант анода с изолятором из деревянного бруса. Элементы крепления анода к изолятору электрически не связаны с катодом, что повышает надежность работы системы и не требует специальных мер по изоляции крепящих болтов от воды.

Аноды типа изображенных на рис. 1 и 2 допускается устанавливать на бетонные стенки при помощи анкерных болтов, заложенных в бетон на глубину 100 - 150 мм.

На рис. 3 представлен вариант установки цилиндрических анодов на бетонную стенку. Аналогично аноды могут быть закреплены на конструкции.

На рис. 3 представлены два варианта (а и б) упора, воспринимающего вес анода. Допускается подвеска анода на кронштейне аналогично варианту (б); в этом случае для передачи нагрузки к аноду приваривается опорное кольцо. На рис. 3 показана также зона экранирующей окраски бетона.

На рис. 4 представлена конструкция и вариант крепления к металлу или бетонной стенке анодов из малорастворимых ферросилидовых элементов.

Допускаются и другие способы установки анодов, отвечающие следующим основным требованиям:

а) надежная изоляция анода от конструкции;

б) отсутствие электрического контакта анода с элементами крепления его к изолятору или катоду.

Устройство катодной защиты, приведенное на рис. 5 - 12, изложено в основной части ВСН.

Рис. 1. Крепление анодов с использованием изолятора из листовой резины

1 - анод; 2 - экран-резина; 3 - шпилька крепления; 4 - втулка (изолятор); 5 - сварка анодных элементов; 6 - стенка трубопровода.

Рис. 2. Крепление анодов с использованием изолятора из дерева

1 - анод; 2 - изолятор; 3 - стенка трубопровода; 4 - стакан упорный; 5 - прокладка резиновая; 6 - втулка-изолятор; 7 - болт контактный; 8 - шайба; 9 - наконечник анодного кабеля; 10 - болт крепления

Рис. 3. Крепление анодов на кронштейнах

1 - анод; 2 - анкерный болт; 3 - проходной кронштейн; 4 - зона окраски бетона (экран); 5 - упорный кронштейн; 6 - концевой упор (изолятор); 7 - опорная пластина; 8 - анодный контакт; 9 - уголок 100100 мм; 10 - изолятор; 11 - крепежные болты

Рис. 4. Ферросилидовый анод

1 - анодный элемент из ферросилида диаметром 40 - 120 мм; 2 - каркас из полимербетона; 3 - токопроводящая шина; 4 - элементы крепления анода к конструкции

Рис. 5. Катодная защита сороудерживающей решетки с односторонней установкой анодов

Рис. 6. Катодная защита сороудерживающей решетки с двухсторонней установкой анодов

Рис. 7. Катодная защита сороудерживающих решеток водозабора «корзинчатого» типа

Рис. 8. Катодная защита затворов водосливной плотины

Рис. 9. Катодная защита турбинных затворов и затворов донных водосбросов

Рис. 10. Катодная защита внутренней поверхности трубопроводов. Электрическая схема автоматизированной установки

КС - катодные станции типа ПАСК; 1 - анодные линии; 2 - электроды сравнения; 3 - анодные вводы.

Рис. 11. Схема размещения анодов катодной защиты закладных частей бетонного паза

Рис. 12. Электрическая схема неавтоматизированной установки катодной защиты

ПРИЛОЖЕНИЕ 9

Рекомендуемое

ПРОЕКТИРОВАНИЕ МЕХАНИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ С УЧЕТОМ ТРЕБОВАНИЙ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫХ К УСТРОЙСТВАМ КАТОДНОЙ ЗАЩИТЫ

Для реализации устройства выносных анодов следует предусмотреть специальную конструкцию, обеспечивающую вынос анода на 1 - 2 м (стрела, опорная балка и т.п.) и возможность его подъема при пропуске воды и льда.

Для увеличения эффективности защиты межригельных, ребристых поверхностей турбинных затворов и затворов донных водосбросов допускается сочетание катодной и ингибиторной защиты. Для этого при проектировании затворов следует предусмотреть обшивку и герметизацию металлическими листами межригельных просветов и отверстий на затворе. Образующиеся при этом внутренние объемы следует заполнить водным раствором ингибитора (например, 5 %-ным раствором нитрита натрия или 5 %-ным раствором силиката натрия) через специальные вентили. Образованные гладкие поверхности затвора с обеих сторон следует защищать установкой вертикальных или горизонтальных анодов, расположенных либо непосредственно на затворе, либо на бетонных стенках.

При проектировании катодной защиты турбинных затворов или затворов донного водосброса с установкой анодов на бетонной стенке следует предусмотреть специальные ниши в бетоне глубиной 0,5 - 1,0 м в зоне подвески затвора и возможность периодической ревизии и ремонта анодных систем. На поверхность ниши следует нанести экранирующее покрытие.

Для реализации оптимального варианта защиты закладных частей пазов, полностью облицованных металлом, анод следует устанавливать в центре паза. Для этого при разработке систем катодной защиты проектируемых ГЭС следует предусмотреть специальное углубление паза на 0,3 - 0,5 м против обычно принимаемой глубины. Установку анода следует производить на кронштейнах при возможно большем удалении от поверхности металла и таким образом, чтобы он не затруднял передвижение оборудования.

Для защиты анодов катодной защиты пазов от плавающих предметов рекомендуется надлежащим образом изменить конфигурацию паза.

ПРИЛОЖЕНИЕ 10

Обязательное

Источники тока установок катодной защиты