Протекторная защита магистральных трубопроводов и резервуаров от коррозии
Использование принципа гальванических пар в протекторной защите трубопроводов от коррозии. Определение длины зоны и срока действия защиты на изолированном магистральном трубопроводе. Защита днища стальных резервуаров одиночными и групповыми протекторами.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | реферат |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 03.02.2011 |
| Размер файла | 163,5 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Содержание
Введение
Расчет параметров протекторной защиты магистральных трубопроводов и резервуаров
Протекторная защита магистральных трубопроводов
Протекторная защита днища стальных резервуаров
Расчет протекторной защиты с помощью групповых установок
Заключение
Литература
Введение
Одной из основных проблем, стоящих перед человечеством, является экономия природных ресурсов, поиски их заменителей. Поэтому особенно остро ощущаются убытки, приносимые коррозией. Во всех промышленно-развитых странах они составляют 5-10% от национального дохода страны. Основные потери от коррозии - преждевременный выход из строя металлоконструкций, стоимость изготовления которых значительно больше стоимости использованного металла. Вторая крупнейшая статья расхода - проведение комплекса мероприятий по борьбе с коррозией. Это применение средств и методов химической защиты, нанесение различных покрытий, использование смазок и ингибиторов коррозии, дорогостоящих высоколегированных металлов.
Трубопроводы, резервуары, промысловые объекты и оборудование перекачивающих станций в процессе эксплуатации подвергаются процессу коррозии.
Коррозия металлических сооружений приводит к преждевременному износу агрегатов, установок, линейной части магистральных трубопроводов, сокращению межремонтных сроков оборудования. Кроме того, коррозия металла может оказаться причиной аварии на магистральном трубопроводе вследствие сквозной перфорации (свищей) стенок трубопроводов.
При проектировании и строительстве электрохимической защиты металлических сооружений от коррозии приходится решать комплекс задач, включающий определение коррозионной активности грунта и возможной скорости коррозии, оптимальной степени защиты, выбор средств защиты и в зависимости от них расчет протяженности защитной зоны, размещение средств защиты и их резервирование; при эксплуатации состояния электрохимзащиты, в зависимости от эксплуатации параметров системы, прогнозирование возможностей работы оборудования и его защиты, определение направлений повышения эффективности работы оборудования электрохимзащиты.
Расчет параметров протекторной защиты магистральных
трубопроводов и резервуаров
Протекторная защита (рис. 1) основана на использовании принципа гальванических пар. Если к стальному подземному сооружению подключить протектор из более электроотрицательного металла, чем сталь, то будет образована гальваническая пара, в которой защищаемое сооружение будет катодом, а протектор - анодом. Протекторную защиту называют катодной защитой гальваническими анодами.
Вследствие разности потенциалов протектор - металлическое сооружение в цепи протекторной установки возникает электрический ток, который, притекая на защищаемый объект, создает на нем потенциал более отрицательный, чем до подключения протекторной установки.
Рис. 1. ? Схема протекторной защиты подземного трубопровода:
1 - трубопровод,
2 - соединительные провода,
3 - контрольно-измерительная колонка,
4 - протекторная установка
При защитной разности потенциалов металлическое сооружение - земля - 0,85 В по МЭС (медно-сульфатный электрод сравнения) на сооружении практически прекращаются коррозионные процессы. Протектор же под действием стекающих с него токов растворяется.
Протекторная защита магистральных трубопроводов
Применение протекторов в проектах электрохимической защиты магистральных трубопроводов допускается только в групповых установках и грунтах с удельным электрическим сопротивлением не более 50 Омм.
Расчет протекторной защиты трубопроводов сводится к определению длины защищаемого участка трубопровода L и срока службы протекторов Т.
Длину зоны действия защиты на изолированном трубопроводе можно определить с достаточной для инженерных расчетов точностью по следующей формуле
(1)
где Rиз - сопротивления изоляции трубопровода на единице длины, Омм;
Rп - сопротивление растеканию тока с протектора, Ом;
п - потенциал протектора до подключения его к трубопроводу, В;
для магниевых протекторов п = - 1,6 В по МЭС;
… - минимальный защитный потенциал.
Сопротивление растеканию тока групповой протекторной установки при h >> la/4 и la >> da/2 определяется по формуле
, (2)
где гр - удельное сопротивление грунта, окружающего протектор Омм;
а - удельное сопротивление активатора, Омм; 0,2 Омм а;
da, la - соответственно диаметр и высота столба активатора, окружающего протектор;
da - диаметр протектора;
h - глубина установки протектора от поверхности земли до середины протектора;
N - число протекторов в грунте;
в - коэффициент, учитывающий взаимное экранирование вертикальных протекторов в группе.
При защите трубопровода одиночными протекторами N = 1 и в = 1.
Срок службы протекторной установки вычисляется по формуле
(3)
где G - вес протекторной установки, кг.;
q - теоретический электрохимический эквивалент материала протектора, кг/а год;
Jп - сила тока в цепи протекторной установки, а;
и - коэффициент использования протектора (и = 0,95);
п - КПД протектора (определяется в зависимости от анодной плотности тока).
Анодная плотность тока определяется по формуле
(4)
Здесь размеры тока протектора dп и lп подставляются в дм.
Сила тока в цепи протекторной установки при подключении ее к трубопроводу определяется зависимостью
(5)
Техническая характеристика протекторов, применяемых для защиты сооружения от коррозии, приведена в табл. 1.
Таблица 1. ? Техническая характеристика комплексных протекторов
ПМ-У
|
Тип протектора |
Размеры, мм |
Масса, кг |
|||||
|
электрода |
общие |
электрода |
общий |
||||
|
высота |
усл. диаметр |
высота |
диаметр |
||||
|
ПМ-5У |
500 |
95 |
580 |
165 |
5 |
16 |
|
|
ПМ-10У |
600 |
100 |
700 |
200 |
10 |
30 |
|
|
ПМ-20У |
610 |
150 |
710 |
270 |
20 |
60 |
Протекторная защита днища стальных резервуаров
Стальные резервуары могут быть защищены как одиночными, так и групповыми протекторами (рис. 2).
Рис. 2. ? Схемы протекторной защиты:
а - одиночными протекторами;
б - групповыми сосредоточенными протекторами;
1 - резервуар;
2 - протекторы;
3 - контрольно-измерительные колонки;
4 - дренажный провод
Одиночные протекторы применяются для резервуаров, площадь днищ которых не превышает 200 м2 (резервуары типа РВС-2000 включительно). При большей площади днища применяют групповые протекторные установки. При расчете протекторной защиты днищ РВС основной задачей является определение числа протекторов и срока их службы. В основу расчета положено достижение плотности тока в цепи «протектор-резервуар» защитной величины (табл. 2).
При использовании табл. 2 нужно руководствоваться тем, что большему значению переходного сопротивления соответствует меньшее значение защитной плотности тока.
Таблица 2. ? Защитная плотность тока для изолированного стального
сооружения (в мА/м2)
|
Переходное сопротивление изоляции, Омм2 |
Удельное электросопротивление грунта, Омм |
|||
|
10 |
20 |
50 |
||
|
более 10000 |
менее 1 |
менее 0,4 |
менее 0,2 |
|
|
1000 - 10000 |
1 - 2 |
0,4 - 1 |
0,2 - 0,5 |
|
|
100 - 1000 |
2 - 5 |
1 - 2 |
0,5 - 1 |
|
|
10 - 100 |
5 - 15 |
2 - 5 |
1 - 2 |
|
|
менее 10 |
более 15 |
более 5 |
более 2 |
Переходное сопротивление изоляции определяется по формуле
(6)
где Rp-2 - переходное сопротивление «резервуар-грунт», Ом;
F - площадь днища резервуара, м2.
(7)
где Д - диаметр резервуара, м;
b - расстояние между протектором и резервуаром, м; (b = 6 10 м).
Сила тока, требующаяся для защиты днища резервуара
(8)
Число протекторов N, которое необходимо для защиты днища, равно отношению силы тока Jпр, требуемой для защиты всего днища, к силе тока одного протектора
(9)
Сила тока протектора определяется из выражения
(10)
где Rп - сопротивление растеканию тока с протектора, Ом;
Rпр - сопротивление соединительного провода, Ом;
п, ест - абсолютные значения потенциалов, В.
Возможность защиты резервуаров магниевыми протекторами определяется неравенством
(11)
При выполнении этого неравенства протекторная защита резервуара может быть осуществлена.
Расчет протекторной защиты с помощью групповых установок
протекторная защита трубопровод коррозия резервуар
При расчете групповой протекторной установки, кроме параметров, определяемых для одиночного протектора, вычисляют также переходное сопротивление групповой протекторной установки, силу тока группы, расстояние между групповой протекторной установкой и резервуаром.
Число протекторов в группе определяется методом последовательного приближения. Сначала рассчитывается приближенное число, которое затем уточняется
(12)
где Jr - сила тока, которую необходимо получить от групповой протекторной установки, А;
Jп - сила тока одиночного протектора, А.
При защите днища резервуара одной протекторной установкой Jr = Jп. В общем случае
Jr = Jр/n,
где Jр - требующаяся сила тока защитного тока, а;
n - число групповых протекторных установок.
Сопротивление растеканию силы тока групповой протекторной установки Rn2 равно
(13)
где в - коэффициент экранирования.
Сила тока групповой протекторной установки определяется зависимостью
(14)
Число протекторов в группе Nн
(15)
Если уточненное число протекторов в группе Nk отличается от первоначального определенного Nн более чем на 10%, то расчет Jr и Rn2 корректируется в соответствии с величиной.
При расчете защиты изолированных битумным покрытием днищ резервуаров групповыми установками важно определить расстояние между протекторами и днищем у для того, чтобы на участках днища, близко расположенных к протекторам, не возникло высоких отрицательных потенциалов, которые могут вызвать отслаивание изоляции вследствие разряда ионов водорода
. (16)
Рис. 3. ? Зависимость коэффициента экранирования вертикальных
электродов от числа при различных отношениях:
а - без засыпки б - в коксовой засыпке
Рис. 4. ? Зависимость коэффициента экранирования стальных
электродов от их числа при различных отношениях
а - горизонтальные электроды б - вертикальные электроды из уголка
без засыпки в коксовой засыпке
Таблица 3. ? Технико-экономические показатели резервуаров со стационарной крышей
|
Номинальный объем, м3 |
Полезная вме-стимость, м3 |
Максимальная высота взлива, м |
Высота стенки резервуара, м |
Диаметр, м |
Общая масса метал-локонструкции, т |
Расход стали на 1м3 объема, кг |
Сметная стои-мость, тыс. руб. |
Типовой проект |
|
|
100 |
99,7 |
5,68 |
6,96 |
4,73 |
5,44 |
51,8 |
5,51 |
704 - 1 - 49 |
|
|
200 |
206 |
5,68 |
5,96 |
6,63 |
7,94 |
38,5 |
6,69 |
704 - 1 - 50 |
|
|
300 |
336 |
7,0 |
7,45 |
7,58 |
10,58 |
31,5 |
7,60 |
704 - 1 - 51 |
|
|
400 |
426 |
7,0 |
7,45 |
8,53 |
12,36 |
29,0 |
8,25 |
704 - 1 - 52 |
|
|
700 |
764 |
10,0 |
10,43 |
8,94 |
17,75 |
23,2 |
10,05 |
704 - 1 - 53 |
|
|
1000 |
960 |
11,29 |
11,92 |
10,48 |
26,50 |
23,4 |
12,68 |
704 - 1 - 66 |
|
|
2000 |
2042 |
11,35 |
11,92 |
15,18 |
48,56 |
2,5 |
19,07 |
704 - 1 - 55 |
|
|
3000 |
3200 |
11,35 |
11,92 |
18,98 |
67,10 |
19,9 |
24,95 |
704 - 1 - 56 |
|
|
5000 |
4975 |
14,37 |
14,90 |
20,92 |
104,55 |
19,4 |
36,78 |
704 - 1 - 67 |
|
|
10000 |
11000 |
17,25 |
17,90 |
28,50 |
211,01 |
17,6 |
73,38 |
704 - 1 - 68 |
|
|
15000 |
15830 |
17,23 |
17,90 |
34,20 |
297,04 |
17,2 |
104,98 |
704 - 1 - 69 |
|
|
20000 |
21540 |
17,23 |
17,90 |
39,90 |
398,70 |
17,1 |
140,08 |
704 - 1 - 70 |
|
|
30000 |
28100 |
17,23 |
17,90 |
45,60 |
521,30 |
16,6 |
184,88 |
704 - 1 - 71 |
Заключение
Назначение магистральных трубопроводов и их классификация. Устройство магистральных трубопроводов: головные сооружения, линейная часть, нефтеперекачивающие и компрессорные станции, конечный пункт трубопровода.
Основные конструктивные схемы магистральных трубопроводов: подземная, наземная, надземная. Разделение трассы магистральных трубопроводов на участки различных категорий.
Прогнозирование потребности в нефтепродуктах и газовом топливе. Способы хранения нефти и газа. Расчет необходимого объема емкости хранилищ для регулирования неравномерности нефтегазоснабжения. Расчет емкости нефтебаз.
Резервуары нефтебаз
Цилиндрические стальные резервуары. Расчет стальных резервуаров на прочность. Конструкция плавающих крыш и понтонов и их расчет. Конструкции и расчет оболочек сферических и каплевидных резервуаров. Индустриальные методы монтажа стальных резервуаров.
Конструкции железобетонных резервуаров и их расчет на прочность. Монтаж железобетонных резервуаров.
Расчет пропускной способности и давления дыхательной и предохранительной арматуры резервуаров. Расчет и методы сокращения потерь нефти и нефтепродуктов от испарения.
Литература
1. Зиневич А.М., Глазков В.И., Котик В.Г. Защита трубопроводов и резервуаров от коррозии. - М.: Недра, 2000. - 288 с.
2. Красноярский В.В., Лунев А.Ф. Применение протекторов для защиты подземных трубопроводов от коррозии. - М.: Москва, 2000.
3. Никитенко Е.А. Ремонт изоляции и коррозионных повреждений на магистральных газопроводах. - М.: Изд. ЦНТИ Газпрома, 2000.
4. Противокоррозионная защита магистральных трубопроводов и промысловых объектов. Учебное пособие. / Под ред. Конева А.В., Марковой Л.М., Иванова В.А., Новоселова В.В. ? М., 2004.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Рассмотрение механизма протекторной защиты от коррозии, ее преимуществ и недостатков. Построение схемы протекторной защиты. Определение параметров катодной защиты трубопровода, покрытого асфальтобитумной изоляцией с армированием из стекловолокна.
контрольная работа [235,4 K], добавлен 11.02.2016Анализ причин коррозии трубопроводов, происходящей как снаружи под воздействием почвенного электролита, так и внутри, вследствие примесей влаги, сероводорода и солей, содержащихся в транспортируемом углеводородном сырье. Способы электрохимической защиты.
курсовая работа [4,7 M], добавлен 21.06.2010Конструктивная защита от коррозии деревянных конструкций. Этапы нанесения поверхностной защиты, применяемые материалы. Средства, защищающие древесину от биологического воздействия, гниения, поражений насекомыми и возгорания. Выбор антисептика для защиты.
реферат [50,7 K], добавлен 19.12.2012Резервуары и сварные стальные металлоконструкции. Анализ условий и механизма протекания процессов стресс-коррозии магистральных трубопроводов. Пути предотвращения стресс-коррозионного разрушения нефтегазового оборудования в средах, содержащих сероводород.
курсовая работа [594,0 K], добавлен 20.11.2015Способы защиты резервуаров от коррозии, виды покрытий, применяемых в них. Типы распыляющих устройств. Расчет исследуемого устройства, его главные параметры и оценка практической эффективности. Выбор и обоснование необходимых средств автоматизации.
дипломная работа [1,1 M], добавлен 12.05.2014Почвенная коррозия - разрушение металла под воздействием агрессивной почвенной среды, ее механизм. Защита газопроводов от коррозии: пассивная и активная. Определение состояния изоляции подземных трубопроводов. Расчет количества сквозных повреждений.
реферат [1,5 M], добавлен 04.04.2015Причины нарушения прочности резервуаров. Очистка резервуаров от парафина и механических осадков. Организация планово-предупредительного ремонта резервуаров. Осмотровой, текущий и капитальный ремонты резервуаров. Расчёт системы размыва отложений.
курсовая работа [309,4 K], добавлен 19.05.2012Определение плотности, вязкости и давления насыщенных паров перекачиваемой жидкости. Подбор насосного оборудования магистральных насосных станций. Определение потерь напора в трубопроводе. Выбор магистральных насосов, резервуаров и дыхательных клапанов.
курсовая работа [630,4 K], добавлен 06.04.2013Особенности геологического строения и коллекторские свойства пластов Ромашкинского нефтяного месторождения. Анализ методов борьбы с коррозией трубопроводов, а также мероприятия по охране недр и окружающей среды, применяемые в НГДУ "Лениногорскнефть".
дипломная работа [3,6 M], добавлен 26.06.2010Факторы, оказывающие негативное воздействие на состояние погружных металлических конструкций. Электрохимический метод предотвращения коррозии глубинно-насосного оборудования. Защита от коррозии с помощью ингибирования. Применение станций катодной защиты.
курсовая работа [969,5 K], добавлен 11.09.2014
