Методика расчета катодной защиты трубопроводов

Основным расчетным параметром является средняя плотность защитного тока j_ср — отношение силы тока катодной станции J к суммарной наружной поверхности трубопроводов, защищаемых данной станцией.

Если проектируемые трубопроводы будут иметь соединения с действующими сооружениями, оборудованными установками ЭХЗ, необходимо расчетным путем проверить возможность защиты проектируемых трубопроводов действующими установками ЭХЗ.

Исходными данными для расчета катодной защиты проектируемых трубопроводов являются их параметры и среднее удельное сопротивление грунта на территории вдоль трасс проектируемых трубопроводов.

Площадь поверхности S_г (м ²) всех газопроводов, которые электрически контактируют между собой за счет технологических соединений или специальных перемычек, определяют по формуле:

(1).

где d_iг — диаметр (мм);

I_iг — длина (м) участка газопровода, имеющего диаметр d_iг;

n — общее число соответствующих участков газопровода.

Площадь поверхности всех водопроводов S_в (м ²), которые электрически контактируют между собой за счет технологических соединений или специальных перемычек, определяют по формуле:

(2).

где d_iв — диаметр (мм);

I_iв — длина (м) участка водопровода, имеющего диаметр d_iв;

m — общее число соответствующих участков водопровода.

Суммарная площадь поверхности S (м ²) всех электрически связанных газопроводов и водопроводов равна:

S = S_г + S_в, (3).

Среднее удельное сопротивление грунта (Ом· м) вдоль трасс проектируемых трубопроводов определяется по формуле:

(4).

где _iг и _iв — средние удельные сопротивления грунта (Ом· м) вдоль длины соответственно I_iг — каждого i-го участка газопровода и I_iв — каждого i-го участка водопровода;

L_г и L_в — суммарные длины газопроводов и водопроводов на данной территории.

Вычисляется доля (%) площади поверхности газопроводов а_г и водопроводов а_в в суммарной площади их поверхностей:

а_г = (S_г/S) · 100 (5).

а_в = (S_в/S) · 100 (6).

Вычисляется площадь поверхности (м ²/га) газопроводов b_г и водопроводов b_в, приходящаяся на единицу площади территории S_тер (га), где размещены проектируемые трубопроводы:

b_г = (S_г/S_тер) (7).

b_в = (S_в/S_тер) (8).

Средняя плотность защитного тока для всех трубопроводов j (мА/м ²) вычисляется по уравнению:

j = 30−10^-3 (100 + 3,0 b_в + 34b_г + 5) (9).

При отсутствии водопроводов средняя защитная плотность тока газопроводов вычисляется по уравнению:

j_г = 20 + 10^-3 (100−34b_г + 5) (10).

Если расчетное значение j или j_г меньше 6 мА/м ², принимается j = 6 мА/м ².

Суммарная сила тока (А), необходимого для катодной защиты проектируемых газои водопроводов, определяется по формуле:

J = 1,3 · 10^-3 jS, (11).

а для защиты только сети газопроводов — по формуле:

J_г = 1,3 · 10^-3 j_гS_г, (12).

Число катодных станций определяют из условий оптимального размещения анодных заземлителей, наличия источников питания и т. д. При этом значение тока одной катодной станции можно ориентировочно принять равным 25 А. Поэтому число катодных станций приближенно равно n = J/25, где J = J или J_г.

После размещения катодных станций на совмещенном плане необходимо рассчитать зону действия каждой из них. Для этой цели определяют радиус действия R_i (м) каждой катодной станции:

(13).

где j — катодная плотность тока (А/м ²), определенная по формуле (9) или (10),.

K (м ²/гa) — площадь поверхности всех трубопроводов на единицу площади поверхности территории:

K = S (м ²) / S_тер (га) (14).

Если площади кругов, радиусы действия каждого из которых равны R_i, а центры находятся в точках размещения анодных заземлителей, не охватывают всей территории S_тер, необходимо изменить или места расположения катодных станций, или их токи и вновь выполнить проверку.

Тип преобразователя катодной станции выбирается так, чтобы допустимое напряжение было на 30% выше расчетного с учетом старения изоляционных покрытий и анодных заземлителей, а также возможного развития сети трубопроводов.