Способ катодной защиты днища резервуара от коррозии

 

Изобретение касается защиты от коррозии . Цель изобретения - повышение эффективности защиты резервуаров с дисковым днищем при снижении материальных затрат путем повышения равномерности распределения защитного тока. На днище резервуара на диэлектрической подкладке, роль которой может играть противокоррозионное покрытие, размещают протяженный гальванический анод в виде концентрических относительно центра днища круговых витков, несколько точек которого электрически соединяют с резервуаром через переменные сопротивления . Расстояния между витками и точками соединения анода с резервуаром определяют по формулам, приведенным в тексте описания изобретения. 2 ил.

союз советских социАлистических

РЕСПУБЛИК (5()5

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4745074/02 (22) 03.10.89 (46) 15.03.92.Бюл. М 10 (71)Татарский государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности (72) Ф;И.Даутов (53) 620.197.5(088.8) (56) Патент США N 3660264, кл. C 23 F

13!00, 1975;

В.Бекман и В.Швенк Катодная защита от коррозии, Справочник. Пер.с немецкого под ред.И.В.Стрижевского. М.; Металлургия, 1984, с.194-195. (54) СПОСОБ КАТОД ГОЙ ЗАЩИТЫ ДНИЩА РЕЗЕРВУАРА ОТ КОРРОЗИИ

Изобретение относится к защите металлов от коррозии, а более конкретно к способам катодной защиты от коррозии гальваническими анодами — протекторами, и может быть использовано во многих отраслях экономики.

Известен способ протекторной защиты днища резервуара. включающий равномерное размещение протекторов в форме диска или усеченной пирамиды на днище и электрическое соединение с ним.

Недостатками этого способа являются невозможность регулирования и контроля тока каждого протектора и трудоемкость монтажа.

„, Ы,, 1719463 А1 (57) Изобретение касается защиты от коррозии; Цель изобретения — повышение эффективности защиты резервуаров с дисковым днищем при снижении материальных затрат путем повышения равномерности распределения защитного тока. На днище резервуара на диэлектрической подкладке, роль которой может играть противокоррозионное покрытие, размещают протяженный гальванический анод в виде концентрических относительно центра днища круговых витков, несколько точек которого электрически соединяют с резервуаром через переменные сопротивления. Расстояния между витками и точками соединения анода с резервуаром определяют по формулам, приведенным в тексте описания изобретения. 2 ил.

Известен также способ защиты внутренней поверхности резервуаров, включающий установку в месте сквозного отверстия Ф». в:стенке резервуара стержневого протекто- О ра и регулирование глубины его погружения { .А) в рабочую среду.

Недостатком этого способа является сложность и трудность обеспечения равномерной защиты днища при малой толщине а коррозионной среды в резервуаре, так как в этом случае требуется использование боль- шого количества длинных стержневых протекторов, каждый из которых пронизывает стенку резервуара.

Наиболее близким к изобретению является способ защиты внутренней поверхно1719463 да; сти резервуара, включающий размещение на изолированном противокоррозионным покрь тием днище резервуара протяженного пруткового протектора в виде спирали и электрическое соединение его с резервуаром в нескольких местах.

Недостатком этого способа является низкая эффективность защиты, обусловленная неравномерным расположением протектора на защищаемой поверхности— витки спирали постепенно расходятся, поэтому отдельные участки (центр днища и зона, прилегающая к боковой стенке резервуара) получают неравномерную защиту от коррозии. Кроме того, для полного обеспечения равномерной защиты днища требует- ся, как показали расчеты, регулирование тока в точках соединения анода с резервуаром с помощью переменных сопротивлений и соблюдение определенных геометрических параметров расположения протектора на днище.

Цель изобретения — повышение эффективности защиты резервуаров с дисковым днищем путем обеспечения равномерности распределения защитного тока.

Эта цель достигается тем, что согласно способу катодной защиты днища резервуара от коррозии; включающему монтаж протяженного гальванического анода посредством диэлектрических элементов на днище и электрическое соединение нескольких точек анода с резервуаром, анод размещают в виде концентрических относительно центра днища круговых витков, в цепи соединения точек анода и резервуара включают переменные сопротивления, причем расстояния между витками и точками соединения анода с резервуаром определяют по формулам

a ып (K> + K+ 1 );

Ь =2 %Ьк; К вЂ”; Ки=1,05-1,2, bj qТК2 где а — расстояние между витками;

I — расстояние по линии анода между точками соединения анода с резервуаром;

R — переходное сопротивление 1м поверхности днища в коррозионной среде;

r — продольное сопротивление 1 м аноm — используемая масса 1м анода;

j — защитная плотность тока;

g — скорость электрохимического растворения анода;

Т вЂ” заданный срок службы анода;

h — средняя толщина коррозионной среды в резервуаре; к — удельная электропроводность коррозионной среды.

На фиг,1 изображено устройство для реализации данного способа, размещенного на днище вертикального цилиндрического резервуара; на фиг.2 — анод, лежащий на днище, поперечный разрез.

На днище резервуара 1 (фиг.1) круговыми концентрическими витками размещают протяженный непрерывный гальванический анод 2 из алюминиевого сплава с расстоянием между витками, равным а, рассчитываемым по приведенной математической формуле. Анод 2 в точках 3, отстоящих друг от друга на расстоянии 1, также рассчитываемом по формуле, электрически соединя ют с корпусом резервуара 1 посредством изолированных кабелей 4 через регулируемые резисторы 5, размещенные в люке 6 резервуара 1, Анод 2 (фиг.2) с армирующим стальным сердечником 7 размещают на днище 1 на диэлектрической прокладке 8, роль которой в покрытых резервуарах может играть диэлектрическое противокоррозионное покрытие днища.

Размещение анода на днище в виде концентрических круговых витков позволяет равномерно распределить плотность защитного тока между витками, а соединение нескольких точек анода, расстояние между которыми определяется приведенным расчетом, с резервуаром через переменные сопротивления позволяет обеспечить равномерность распределения защитного тока по длине анода и устранить непроизводительный расход тока и, следовательно, самого анода, разрушающегося под действием стекающего тока по закону Фарадея. Все это повышает эффективность защиты.

Технико-экономический эффект от применения данного способа по сравнению с прототипом обеспечивается за счет повышения эффективности защиты при снижении материальных затрат путем повышения равномерности распределения плотности защитного тока пс поверхности днища и возможность регулирования тока защиты (как следствие изоляции анода от днища).

Рассчитывают экономический эффект для следующих исходных данных, типичных для нефтепромыслов: диаметр вертикального резервуара D=27 м, толщина и электропроводность подтоварной воды в резервуаре h=0,2 м, к=6,67 (Ом м), пере1719463

R cth а/Ь 1„(„+ /Д

Ьг ходное сопротивление 1 м поверхности днища R=1 Ом мг, продольное сопротивление 1 м цилиндрического алюминиевого анода диаметром 60, мм r-4,24 10 Ом/м, скорость растворения анода g=6 кг/А год, полезная масса анода m=5,62 кг/м, разность потенциалов анода и резервуара

А() 0,3 В, защитная плотность тока J=0,05

А/мг, заданный срок службы анода Т=5 лет, задаваемый коэффициент неравномерности тока утечки по длине анода К2=1,1.

При таких параметрах в предлагаемом способе расстояния между витками анода и точками контактирования анода с резервуаром равны (Ь = 2 7% и к = 2,31; К1 = = 1,47)

bJqTK2 а b ln (K< + K 3 + 1 ) = 2,72 м;

Предположим, что в прототипе расстояние между витками спирали принято а=3 м.

Для простоты расчетов эффектом,.обусловленным оптимальным значением параметра l. пренебрегаем, т.е. принимаем, что в обоих способах расстояния между точками контакта анода с резервуаром одинаковые.

Для .обеспечения минимальной защитной плотности тока на днище в середине между витками анода требуется разность потенциалов анод-резервуар, равный

Л(/) = Кг R Jch — = 1,1 1 0,05ch =0,1 В

b 231 в случае предложенного способа и Ð1 =1,1 1 005ch 231 =.011 В, 3 а где ch — косинус гипербблический в случае прототипа.

В предложенном способе вследствие того, что анод изолируЮт от днища, в цепи соединительных кабелей можно включить дополнительные сопротивления и действующую разность потенциалов соответственно снизить с 0,3 до 0,1 В,. обеспечивая минимально необходимую плМность защитного тока. В прототипе же такая регулировка исключена, поэтому действующая разность потенциалов будет. не 0,11 В,.а 0,3

 — то, что обеспечивает протектор, Тогда фактическая минимальная плотность тока на днище равна

71 . 0,14 (А/и ).

Ь

5 кгясь ь 11 1 с з гз1

Следовательно, при параметре а-3 м анод в прототипе обеспечивает в

10 05 = 2,8 .раза большую величину плотно0,14 а сти тока, которая вызывает лишь непроизводительный расход анода. Соответственно срок, службы анода равен T1 = = 1,8

2,8 года.

С целью исключения перезащиты в случае прототипа можно еще более увеличить величину а, однако при этом резко снижает20 ся суммарная масса анода, что влечет за .собой дальнейшее сокращение срока службы анода, и такая защита становится уже нетехнологичной.

Формула изобретения

Способ катодной защиты днища резервуара от коррозии, включающий монтаж протяженного гальванического анода по30 средством диэлектрических элементов на днище и электрическое. соединение нескольких точек анода с резервуаром, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения эффективности защиты резервуаров с дисковым днищем путем обеспечения равномерности распределения защитного тока, анод размещают в виде концентрических относительно центра днища круговых витков, в цепи соединения точек анода и резер40 вуара включают переменные сопротивления, причем расстояния между витками и точками соединения анода с. резервуаром определяют по формулам а S b 1п (К| + 7 К 7 + 1 ):

00 Ki =; b = 2 К Ьк; Kz=1,05-1,2, bJqтКг где а — расстояние между витками; ! — расстояние по линии анода между точками соединения анода с резервуаром;

R — переходное сопротивление 1 и пог верхности днища в коррозионной среде:

r- продольное сопротивление 1 м анода;

m — используемая масса 1 м анода;

J — защитная плотность тока;

1719463

Qua.2

Составитель Л.Груднева

Редактор И.Швыдкая Техред M.Mîðãåíòàë Корректор О.Кравцова

Заказ 743 Тираж Подписное ., ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

g — скорость электрохимического растворения анода:

Т вЂ” заданный срок службы анода:

h - средняя толщина корроэионной среды в резервуаре; к — удельная электропроводность коррозионной среды.