Страница 6: ВСН 39-84. Катодная защита от коррозии оборудования и металлических конструкций гидротехнических сооружений (45843)

 Ом.

Учитывая сохранение механической прочности анода, реальный срок его службы следует принять равным 10 - 12 годам. Суммарное сопротивление системы анод - катод Rсум = 2,7 + 0,2 + 0,1 = 3 Ом. Падение напряжения в цепи анод - катод Uкc = JзащRсум = 2,4??3 = 7,2 В. Мощность, необходимая для катодной защиты затвора Р = Uкс??Jзащ = 7,2??2,4 = 17 Вт.

Пример 3. Расчет катодной защиты сороудерживающей решетки (напорная сторона). Решетка шириной 12 м и высотой 24 м окрашена по полной схеме. Общая площадь стержней решетки 600 м2, площадь просвета 300 м2.

Для катодной защиты решетки с напорной стороны предлагается система из трех вертикальных анодов, расположенных вдоль вертикальных ригелей на расстоянии 3,8 м друг от друга и отстоянии анодов от плоскости решетки h = 0,4 м.

Величина удельной поляризуемости поверхности решетки bреш = 20 Омм2. Однако, учитывая дополнительную неравномерность распределения защитной плотности тока по поверхности решетки за счет отличия ее конфигурации от плоскости при расчете катодной защиты решетки, берем b = bреш/n, где n = 600:300 = 2. Тогда расчетное b = 20:2 = 10 Омм2. Параметр k = b = 10??0,005 = 0,05. Катодная защита рассчитывается по номограмме рис. 2, а. Для а = 1,9 м, h = 0,4 м коэффициент неравномерности равен 8. При минимальном сдвиге защитного потенциала Uмин = 0,1 В, ??Uмакс = 0,8 В.

Таким образом, в этом случае обеспечивается сохранность лакокрасочного покрытия, так как Uмакс = ??Uмакс + Uс = 0,8 + 0,4 = 1,2 В. Защитный ток с одного метра анода определяется по нижней номограмме. При а = 1,9 м и h = 0,4, ??Uмин/bJ = 0,055; отсюда J = ??Uмин/0,055??b = 0,1:0,055??10 = 0,18 А/м. Суммарный защитный ток Jзащ = 0,18??24??3 = 13,0 А.

С учетом допустимых гидравлических потерь на обтекание в качестве анодов выбираются стальные трубы диаметром 200 мм с толщиной стенки 10 мм.

Расчет сопротивления растеканию анодов ведется по формуле (1) обязательного приложения 4, где l - длина анода, равная 24 м; r - радиус анода, равный 0,1 м; h = 0,4 м;  = 0,005 См/м. Тогда

 Ом.

Сопротивление растеканию решетки Rкат = b/S = 100:600 = 0,017 Ом.

Сопротивление питающих кабелей сечением 35 мм2 и длиной 100 м Rв цепи = 0,05 Ом. Таким образом, общее сопротивление в цепи анод - катод Rсум = 3,7 + 0,017 + 0,05 = 3,77 Ом.

Напряжение в цепи питания одной решетки Uкc = JзащRсум = 13??3,77 ?? 49 В, мощность катодной защиты одной решетки Р = 4913 = 640 Вт.

При заданных размерах анодов и необходимых токах защиты полное срабатывание анодов будет происходить за 27 лет (масса одного метра анода m = (0,12 - 0,092)×7800 = 3,14??0,002??7800 = 49 кг; отсюда t = т/ЭJ = 49:10??0,18 = 27 лет.

ПРИЛОЖЕНИЕ 15

Справочное

ПРИМЕР РАСЧЕТА КАТОДНОЙ ЗАЩИТЫ ВНУТРЕННЕЙ ПОВЕРХНОСТИ ТРУБОПРОВОДОВ

Задан трубопровод диаметром 4,44 м и длиной 50 м. Внутренняя поверхность трубопровода не окрашена; сохранилась заводская грунтовка и имеются следы ржавчины. По трубопроводу протекает вода средней минерализации (С = 350 мг/л). На стенках трубы возможно образование солевых катодных отложений. Стационарный потенциал стали в заданных условиях эксплуатации Uс = - 0,3 В; удельная поляризуемость стенок трубы в основной период эксплуатации b = 10 Омм2.

Следует найти количество и расположение анодов, защитный ток для обеспечения защиты трубопровода при минимальном сдвиге потенциала не менее 0,05 В и при максимальном сдвиге потенциала вблизи анода не более 2,2 В. Таким образом, заданная степень неравномерности сдвига защитного потенциала Uмакс/??Uмин = 2,2/0,05 = 44.

Для расчета выберем случай минимального количества анодов, т.е. N = 1 и посмотрим, удовлетворяет ли защита с помощью одного анода поставленной задаче. При расчете необходимо учесть, что полосовой анод шириной 2с1 = 120 мм и изолятор, на который он крепится к трубе, имеют конечную ширину. Выберем ширину изолятора равной 2с2 = 160 мм. Тогда расчет максимального сдвига потенциала нужно вести в точке с координатой

Параметр  Согласно номограмме рис. 2 обязательного приложения 6 при  = 2°, ??Uмакс/J = 0,4, а при j = 180° Uмин/J = 0,001.

Таким образом, степень неравномерности распределения сдвига защитного потенциала ??Uмакс/??Uмин = 0,4/0,001 = 400, что не удовлетворяет заданным условиям степени неравномерности распределения защитного потенциала.

Тогда для расчета выберем N = 3. При kтр = 0,15, ?? = 2° Uмакс??/J = 0,40; при j = 60° Uмин/J = 0,012, т.е. Uмакс/??Uмин = 0,40/0,012 = 33. Расчет параметров защиты, таким образом, ведем для N = 3 (номограмма рис. 2, в).

Из условия ??Uмин/J = 0,012 определяем ток, стекающий с одного метра каждого анода J = Uмин/0,012 = 0,05??0,035/0,012 = 0,145 А/м.

Суммарный ток защиты Jзащ = 0,145×50??3 = 22 А.

Задаем срок службы анодов до полного срабатывания t = 20 лет. Тогда сечение анодов ?? = 12,8Jt = 12,8??0,145??20 = 37 см2, т.е. для полосового анода шириной 120 мм его толщина должна быть равна 31 мм. Сопротивление растеканию Rр определяем по формуле (4) обязательного приложения 4:

 Ом.

Здесь отношение ширины анода к ширине экрана равно 120/160 = 3/4, тогда согласно приложению 4 коэффициент В = 0,95, а

 Ом.

Сопротивление растеканию катода  Ом. Сопротивление подводящих кабелей не более 0,05 Ом, Rсумм = 0,09 + 0,014 + 0,05 = 0,154 Ом. Напряжение на клеммах катодной станции Uкс = 220,154 = 3,4 В; мощность катодной защиты Р = 3,4??22 = 75 Вт.

СОДЕРЖАНИЕ