Способ катодной защиты днища резервуара от коррозии

(5) 5 ВТО СВИДЕТЕЛЬСТ аучно-исститут нефС 23 Р ая защита немецкого Металлу р ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ0 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБ(71) Татарский государственный нледовательский и проектный инстяной промышленности(54) СПОСОБ КАТОДГОЙ ЗАЩИТЫ ДНЩА 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.(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 противокорроэионное 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 3 описания изобретения, 2 ил. Известен также способ защиты внутренней поверхности резервуаров, включающий установку в месте сквозного отверстия в:стенке резервуара стержневого протектора и регулирование глубины его погружения в рабочую среду.Недостатком этого способа является сложность и трудность обеспечения равномерной защиты днища при малой толщине 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 поверхно 1719463да; сти резервуара, включающий размещение на изолированном противокоррозионным покрытием 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 аь и (к 1 + кТФ 1 )= 2 В Ь кК - ; К=1,05.1,2,Ь) ЧТК 2 где а - расстояние между витками;- расстояние по линии анода между точками соединения анода с резервуаром;В - переходное сопротивление 1 м поверхности днища в коррозионной среде;г - продольное сопротивление 1 м анов - используемая масса 1 м анода;) - защитная плотность тока;д - скорость электрохимического растворения анода; 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Т - заданный срок службы анода;и - 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 - анодлежащий 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 0=27 м, толщина и электропроводность подто варной воды в резервуаре п=0,2 м, к =6,67 (Ом м), пере1719463 Ьг ходное сопротивление 1 м поверхности днища Я=1 Ом м, продольное сопротивление 1 м цилиндрического алюминиевого анода диаметром 60, мм г,24 10 Ом/м, скорость растворения анода 9=6 кг/А год, полезная масса анода в=5,62 кг/м, разность потенциалов анода и резервуара Ьдь 0,3 В, защитная плотность тока )=0,05 А/м 2, заданный срок службы анода Т=5 лет, задаваемый коэффициент неравномерности тока утечки по длине анода К 2=1,1,При таких параметрах в предлагаемом способе расстояния между витками анода и точками контактирования анода с резервуаром равны(Ь=2 а%11 к =2,31;К 1= =1,47)Ь) о ТК 2 аЬ 1 п (К 1 + 7 К + 1 ) =.2,72 м; Предположим, что в прототипе расстояние между витками спирали принято а=3 м. Для простоты расчетов эффектом,.обусловленным оптимальным значением параметра 1, 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 Ьф= К 283 сЬ - = 1,11 005 сй=01 ВЬ231 в случае предложенного способа и Лф 1 =1 ф 1 1 0,05 сп 231 =.Ов 11 В3где сЬ - косинус гипербблический в случаепрототипа. В предложенном способе вследствие того, что анод изолируЮт от днища, в цепи соединительных кабелей можно включить дополнительные сопротивления и действующую разность потенциалов соответственно снизитьс 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 В - то, что обеспечивает протектор, Тогда фактическая минимальная плотность токана днище равна)1 .0,14 (А/и ),Ь5 красько ь 11.1.д, згз 1 Следовательно, при параметре аманод в прототипе обеспечивает в 10= 2,8 .раза большую величину плотно 0,14сти тока, которая вызывает лишь непроизводительный расход анода. Соответственно срок, службы анода равен Т 1 = = 1,85 152,8года.С целью исключения перезащиты в случае прототипа можно еще более увеличить величину а, однако при этом резко снижает 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 по средством диэлектрических элементов наднище и электрическое, соединение нескольких точек анода с резервуаром, о т л ич а ю щ и й с я 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 резер вуара включают переменныесопротивления, причем расстояния между витками и точками соединения анода с резервуаром определяют по формулам аЬ 1 п (К 1 + К 1 + 1 );Йс 1 Ьа/Ь К +/Д Ьг 00 К 1 =; Ь =2 4 Ьк; Ка"1,05-1,2, Ь)цТК 2 где а - расстояние между витками;- расстояние по линии анода междуточками соединения анода с резервуаром;В - переходное сопротивление 1 и по 2верхности днища в коррозионной среде;г- продольное сопротивление 1 м анода;в - используемая масса 1 м анода;1719463 м 8,7 оставитель Л.Грудневаех е М.Мо гентал Редактор Н.Швыдкая Т р д Р Корректор О.Кравцов Заказ 743 Тираж Подписное , ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 1 о - скорость электрохимического растворения анода:Т - заданный срок службы анода; и - средняя толщина корроэионной среды в резервуаре;к - удельная электропроводность коррозионной среды.