Электрохимическая защита трубопроводов от коррозии.

Характеристика квартала.

 

Квартал состоит из трёх трёх секционных, трёх двух секционных и двух трёх секционных пятиэтажных жилых домов. В квартале расположена котельная, которая предназначена для отопления и горячего водоснабжения. К котельной подводится газопровод высокого давления диаметром 108 мм.

В квартале имеется баня и прачечная, к которым подводится газопровод среднего давления диаметром 133 мм.

Жилые дома подключаются к квартальному газопроводу низкого давления. Квартальный газопровод отключается шаровым краном, который устанавливается подземно, отключающие устройства выходят под крышку ковера.

Вводы газопроводов предусмотрены в кухне первых этажей. Квартиры жилых домов оборудованы четырёх конфорочными газовыми плитами марки "Indesit" и проточными газо - водонагревателями ВП - 20.

Данным проектом предусмотрена комплексная защита от почвенной электрохимической коррозии стальных подземных газопроводов низкого, среднего и высокого давления, водопроводов и тепловых сетей.

В квартале предусмотрено место для размещения анодных заземлителей, выполненных из чугунных труб и катодной станции, подключается к источнику тока.

Проектирование электрохимической защиты вновь построенных газопроводов.

 

Проектирование электрохимической защиты подземных газопроводов осуществляется одновременно с проектированием трубопроводов. Защита стальных подземных газопроводов от почвенной коррозии и коррозии, вызванной блуждающими токами, может осуществляться путем изоляции трубопроводов от контакта с окружающим грунтом (рациональный выбор трасс прокладки трубопроводов, применение различных типов изоляционных покрытий) и путем катодной поляризации металла трубопровода.

Катодную поляризацию стальных подземных газопроводов проводят так, чтобы исключить вредное влияние ее на соседние металлические сооружения. В случае, когда при осуществлении катодной поляризации нельзя избежать вредного влияния на соседние металлические сооружения необходимо выполнить совместную защиту этих сооружений.

Контрольно-измерительные пункты устанавливаются на участках газопровода, где ожидаются минимальные и максимальные значения поляризационных защитных потенциалов:

- на участках газопровода, ограничивающих заданную зону защиты;

- в пунктах подключения дренажного кабеля газопровода и на участках максимального сближения газопровода с анодными заземлителями;

- в пунктах установки электрических перемычек со смежными подземными коммуникациями.

 

Определение параметров электрохимической защиты подземных газопроводов производится

расчетным путем. Методика расчета позволяет определить параметры катодной станции, необходимые для обеспечения защитных потенциалов на всех сооружениях, расположенных в зоне действия установок.

 

1.3 Методика расчета катодной защиты стальных подземных трубопроводов.

 

За основной расчетный параметр принимается средняя плотность защитного тока, представляющая собой отношение тока катодных станций к суммарной поверхности трубопроводов, защищаемых данной установкой.

Площадь поверхности каждого из трубопроводов, которые имеют между собой технологические соединения, обеспечивающие электрический контакт, либо соединяемые специальными перемычками определяют по формуле:

 

S =π∑ li * di *10^-3 (1.1)

 

где, di-диаметр сооружения. мм.

li-длина участка сооружения данного участка, имеющего данный диаметр.

S57= 3,14*200,2*57*0,001= 35,83 м²

S76 = 3.14*60*76*0.001= 14,88 м²

S89= 3.14*116,5*89*0.001 = 32,55 м²

S108= 3.14*225,5*108*0.001 = 76,47 м²

S133= 3.14*116,5*133*0.001 = 48,65 м²

S159= 3.14*25,5*159*0.001 = 12,73 м²

ΣSг= 221,11 м²

Sв₁.= 3.14*297,5*120*0.001= 112,09 м²

Sв₂.= 3.14*213,5*60*0.001= 40,22 м²

ΣSв= 153,31 м²

Sт=3.14*2*100*511,5*0.001 =321,22 м²

ΣSт=321,22 м²

Суммарная площадь поверхности всех трубопроводов, электрически связанных между собой определяется по формуле:

Sобщ = ΣSг + ΣSт + ΣSв (1.2)

Sобщ = 221,11+153,31+321,22= 694,64 м²

Определяем удельный вес поверхности каждого из трубопроводов в общей массе

сооружения, %.

1.Водопроводов

 

В =(∑ Sв/∑ Sобщ)*100% (1.3)

 

b = (153,31/694,64)*100% = 22,07%

 

2. Теплопроводов

 

С = (∑ Sтепл.гор.в./ ∑ Sобщ) *100% (1.4)

 

С = (321,22/694,64)*100% = 46,24%

 

3. Газопроводов

g = ∑ Sг/∑ Sобщ *100% (1.5)

 

g= (221,11/694,64)*100% = 31,83%

 

Определяем плотность поверхности каждого из трубопроводов, приходящуюся на единицу поверхности территории, м² /га

Определяем площадь территории с учетом перспективы развития:

Sтер = 1,25*Sкв (1.6)

Sтер = 1,25*3,35 =4,18 м²/га.

 

1. Газопроводов:

d = ∑S г/ Sтер (1.7)

d= 221,11/4,18 = 52,89 м² /га

 

2. Водопроводов:

E=∑Sвод/Sтер (1.8)

E = 153,31/4,18= 36,67 м² /га

 

3. Теплопроводов:

f=∑Sт.с/Sтер (1.9)

f= 321,22/4,18 = 76,84 м² /га

 

Средняя плотность защитного тока необходимого для защиты трубопроводов определяется по формуле, мА/ м²:

i= 30-(100b+128c+34d+3E+0.6f+5ρ)* 10^-3 (1.10)

где, ρ-удельное сопротивление грунта.

i= 30-(100*22,07+128*46,24+34*52,89+3*36,67+0.6*76,84+5*8)*0,001 = 19,87 мА/ м²

Значение суммарного защитного тока, который необходим для обеспечения катодной поляризации подземных сооружений расположенных в данном районе равно, А.

 

I = 1.3*i*ΣSобщ (1.11)

I = 1,3*0,019*694,64 =17,94 А

Число катодных станций определяется из условий оптимального размещения анодных заземлителей.

К установке принимаем катодную станцию с силой тока Iкс=35А

Число катодных станций определяется по формуле:

n= I/ Iкс (1.12)

n= 17,94/35 = 0,51 -1 станция.

 

После размещения катодной станции и анодных заземлителей на генплане рассчитываем зону действия катодной станции.

Радиус действия катодной станции определяется по формуле:

R =60√(Iкс/i_*K) (1.13)

где, К -удельная плотность сооружения.

R= 60√(30/0.01987*166,18) = 196,27

 

k =∑Sобщ /Sтер

К = 694,64/4,18= 166,18 (1.14)

Полученный радиус действия катодной станции охватывает всю территорию района защиты. По паспорту для тока Iкс =30 А и ρ= 8 Ом*м выбираем анодные заземлители из чугунных труб диаметром 150 мм длиной 12 м в количестве 5 штук с сопротивлением растекания тока R = 0,21 Ом*м.

ГРАФИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Построение профиля подземного газопровода

 

Профиль подземного газопровода строится от места врезки в уличную сеть до ввода в жилой дом по дальнему направлению.

Согласно СНиП 42-01-2002 внутриквартальный газопровод должен быть проложен с уклоном не менее 2‰ в сторону уличной магистрали или КС.

Глубина заложения определяется в зависимости от вида газа, диаметра газопровода, глубина промерзания грунта, геологической структуры грунта и типа дорожного покрытия. В пучинистых и сильно пучинистых грунтах газопровод должен прокладываться ниже зоны пучения.

 

 

Оптимальная глубина заложения газопровода определяется по формуле:

Нопт=0,8*Нпр.+Фн.с.из, (1.15)

где: Нпр. – сезонная глубина промерзания грунта Нпр.=1,50 м.

 

Нопт=0,8*1,50+0,159+0,018 =1,21 м

Так как часть газопровода прокладывается под дорогой, то глубина заложения газопровода принимаем не менее 1 м.

Нопт=0,8*1,50+0,159+0,018 =1,21 м

При проектировании профиля трассы подземного газопровода следует стремиться к тому, чтобы глубина заложения газопровода была близка к оптимальной. Трассу газопровода разбиваем на участки, в конечных точках которых задаемся глубиной заложения равной оптимальной.

Определяем отметки дна траншеи в характерных точках.

Z.дн.тр = Zз.пк0 -Нопт (1.16)

Z.дн.тр = Zз.пк0+п -Нопт (1.17)

Основное направление:

Zдн.тр.= 31,78 -1,21 = 30,57 м.

Zдн.тр.= 31,53 -1,21 =30,52 м

Определяем уклон траншеи на участке:

i = (Zдн. тр.пк0+n- Zдн. тр.пк0)/(lпк0 -пк0+n)* 1000 (1.18)

= (30,57 – 30,52)/ 23,5 * 1000 = 10 ‰

Определяем отметку дна траншее в промежуточной точке:

Zдн. тр.пк0+х = Zдн. тр.пк0 * iпк0 -пк0+х (1.19)

Zдн. тр.пк0+5= 30,57 – (0,01063*5) = 30,55 м

Определяем глубину заложения в промежуточной точке:

Нпк0+х = Zз.пк0+х - Zдн.тр+х (1.20)

Нпк0+x= 31,73- 30.51 = 1,22 м

Определяем отметку верха трубы:

Lвр.тр.= Zдн.тр + диаметр +изоляция (1.21)

Lвр.тр = 30,57 + 0,159 + 0,018 = 30,747 м.

 

 

Монтажная схема сварных стыков.

 

Это исполнительный чертеж работы сварщика. В данном проекте принимаем, что с завода изготовителя поставляются трубы одинаковой длины 10 м.

Длина секции зависит от наличия подземных коммуникаций, врезок, ответвлений, поворотов трассы, установки запорной арматуры. Т.к. строительство ведется в стесненных городских условиях, то максимальную длину секции принимаем 36-40м.

Исходя из выше сказанного можно сделать раскладку поворотных, неповоротных стыков на плане трассы газопровода, при этом следует учесть сварные стыки в местах изменения диаметров труб, в местах врезок ответвлений и установленной арматуры.

Вычертив профиль подземного газопровода и схему сварных стыков, можно приступить к расчетной части проекта.