Коррозия. 2395375 контрольная коррозия (вариант 2). Задача 1 3 Задача 2 11 Задача 3 15 Список литературы 23

Название	Задача 1 3 Задача 2 11 Задача 3 15 Список литературы 23
Анкор	Коррозия
Дата	06.11.2021
Размер	310.52 Kb.
Формат файла
Имя файла	2395375 контрольная коррозия (вариант 2).docx
Тип	Задача #264308
страница	1 из 3

1 2 3

ТИТУЛЬНИК

Содержание

Задача 1 3

Задача 2 11

Задача 3 15

Список литературы 23

Задача 1

Определить мощность и число СКЗ магистрального трубопровода диаметром

с толщиной стенки

, протяженностью

. Трубопровод проложен на местности с удельным электросопротивлением

. Анодное заземление проектируется выполнить из вертикальных упакованных электродов, дренажную линию – из алюминиевого провода уложенного в траншею.

Начальное переходное сопротивление «трубопровод-грунт»

. Средняя стоимость электроэнергии

.

Таблица 1

Вариант					Марка электрода	Тип дренажной линии
2	820	10	900	20	АК-3	воздушная	9000	0,01

Решение

Мощность СКЗ определяется по формуле:

где

– ток СКЗ в точке дренажа, А;

–напряжение на зажимах источника постоянного тока, В.

Общее число СКЗ определяется по формуле:

где

– общая длина трубопровода, км;

– расчетная длина защищаемого участка трубопровода, км.

Расчетную длину защищаемого участка трубопровода можно определить по формуле:

Вышеприведенные потенциалы связаны между собой выражением:

Величины потенциалов при защите подземных металлических сооружений от коррозии измеряют по отношению к медно-сульфатному электроду сравнения (МЭС).

Многочисленными сравнениями установлено, что величина естественного потенциала подземных металлических сооружений колеблется в интервале от

до

В, причем практический диапазон изменения

составляет от

до

В. Поэтому, если не имеется точных данных о величине естественного потенциала стали в данном грунте, принято считать

В (по МЭС).

Отсюда, пользуясь формулой (4), легко получить предельные значения наложенного потенциала для стального изолированного трубопровода:

– коэффициент, учитывающий влияние смежной СКЗ:

– постоянная распространения тока вдоль трубопровода:

где

– продольное сопротивление трубопровода вычисляют по формуле:

где

– удельное электросопротивление трубной стали,

;

, – наружный диаметр трубопровода и толщина стенки;

– сопротивление изоляционного покрытия к концу срока службы:

где

– переходное сопротивление «трубопровод – грунт» в начале эксплуатации, Ом·м²;

– коэффициент работы анодного заземления определяется по формуле:

где

– входное сопротивление изолированного трубопровода на конец нормативного срока службы;

– удаление анодного заземления от него;

– удельное электросопротивление грунта:

где

– удельное электросопротивление грунта на участке длиной

;

– доля участка длиной

в обшей протяженности трубопровода

.

Рассмотрим принципиальную электрическую схему катодной защиты (рис. 1). Как следует из этой схемы, для наиболее простого случая катодной защиты общее сопротивление цепи можно представить как ряд последовательно соединенных отдельных сопротивлений:

– сопротивления соединительных проводов;

– сопротивление растеканию тока с анодного заземления в окружающую почву;

– сопротивление почвы между анодным заземлением и защищаемым сооружением;

– общее сопротивление тока на пути «почва – металл защищаемого сооружения – точка дренажа».

Рис. 1 – Электрическая схема катодной защиты для расчета мощности СКЗ

Если пренебречь относительно малой величиной сопротивления К3 (из-за большого сечения почвенного проводника), то общее сопротивление цепи катодной защиты:

где

сопротивление растеканию тока с анодного заземления;

– сопротивление соединительных проводов;

– сопротивление собственно защиты.

Таким образом,

где

Силу тока в точке дренажа определяют по формуле:

где

– входное сопротивление трубопровода, Ом:

где

– удельное электрическое сопротивление грунта, Омм;

– расстояние от трубопровода до анодного заземления, м,

.

Сопротивление растеканию тока одиночного вертикального электрода в коксовой засыпке (при

;

где

, , – соответственно диаметр электрода, диаметр и длина засыпки (табл. 1.1);

– расстояние от поверхности земли до середины электрода; _a – удельное сопротивление засыпки Омм;

.

Оптимальное число электродов анодного заземления:

где

– стоимость электроэнергии, руб/кВт;

– коэффициент использования электрода;

;

– время работы СКЗ в году;

– норма амортизированных отчислений;

– стоимость установки одного электрода, руб.;

– КПД катодной установки;

;

– коэффициент экранирования электродов при выбранном расстоянии между ними (табл. 1.2).

Таблица 1.1

Техническая характеристика комплектных анодных заземлителей

Тип	Материал электрода	Размеры, мм				Масса, кг			Эл. хим. эквивалент кг/А∙год
		электрод		общие			электр.	общая
		диаметр	длина	диаметр	длина
АК-1	сталь	50	1400	185	1420		21	60		1,0
АК-3	железокрем.	40	1400	185	1420		12	53		0,12
АК-1 Г		68	1400	225	1700		41	90		0,12
АК-2Г		40	1400	150	1700		12	60		0,12
ЗЖК-12-КА		30	1400	185	1425		80	40		0,12
ЗЖК-41п- КА		68	1400	240	1700		41	100		0,12
АКЦ	сталь	50	1700	150	-		26	-		1,0

Таблица 1.2

Коэффициент экранирования вертикальных трубчатых заземлителей, размещенных в ряд

Число труб	Отношение расстояния между трубами к длине трубы
Число труб
2	0,84 - 0,87	0,9 - 0,92	0,93 - 0,95
3	0,76 - 0,8	0,85 - 0,88	0,9 - 0,92
5	0,67 - 0,72	0,79 - 083	0,85 - 0,88
10	0,56 - 0,62	0,72 - 0,77	0,79 - 0,83
15	0,51 - 0,56	0,66 - 0,73	0,76 - 0,80
20	0,41 - 0,5	0,65 - 0,7	0,74 - 0,79
50	0,38 - 0,43	0,56 - 0,63	0,68 - 0,74

Сопротивление растеканию тока с анодного заземления:

Оптимальная плотность тока в дренажной линии:

где

– удельное сопротивление металла проводов, принимаемое

;

– стоимость прокладки дренажной линии.

Оптимальное сечение дренажного провода:

Сопротивление дренажной линии:

Сопротивление проводника из стали:

где

– удельное сопротивление металла проводов, принимаемое

;

– длина проводника.

Среднее значение потребляемой мощности СКЗ определяется по формуле (1).

В зависимости от величины

подбирается соответствующая марка СКЗ.

На основании закона Фарадея срок анодного заземления (в годах), установленного в грунт, определяется по формуле:

где

– общий вес рабочих электродов заземления, кг;

– коэффициент использования электродов;

;

– электрохимический эквивалент материала электродов, кг/А год.

На основании приведенных выше формул производим необходимые расчёты.

1. По формуле (7) находим значение продольного сопротивления трубопровода:

2. По формуле (8) вычисляем сопротивление изоляционного покрытия к концу срока службы

3. По формуле (3) определяем постоянную распространения тока вдоль трубопровода:

4. По формуле (14) определяем входное сопротивление трубопровода к концу срока службы:

5. По формуле (9) определяем коэффициент работы анодного заземления, принимаем расстояние от трубопровода до анодного заземления

6. По формуле (5) рассчитываем коэффициент, учитывающий влияние смежной СКЗ:

7. По формуле (3) определяем расчетную длину защищаемого участка трубопровода:

8. По формуле (2) определяем общее число СКЗ:

9. По формуле (13) определяем силу тока в точке дренажа:

10. По формуле (15) определяем сопротивление растеканию тока одиночного вертикального электрода в коксовой засыпке. По таблице 1.1 определяем все необходимые параметры для заданного заземлителя.

Здесь приняли, что глубина заложения середины электродов анодного заземления

.

11. По формуле (16) определяем оптимальное число электродов анодной линии:

12. По формуле (17) определяем сопротивление растеканию с анодного заземления:

Здесь приняли

.

12. По формуле (21) определяем сопротивление проводника:

13. По формуле (12) определяем напряжение на зажимах источника постоянного тока:

14. По формуле (1) определяем мощность СКЗ:

Ответ: 1,547 Вт; 39.

1 2 3