Монтаж глубинного анодного заземления
Обновлено: 13.05.2024
Монтаж глубинного анодного заземления
ГОСТ Р 58344-2019
НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ЗАЗЕМЛИТЕЛИ И ЗАЗЕМЛЯЮЩИЕ УСТРОЙСТВА РАЗЛИЧНОГО НАЗНАЧЕНИЯ
Общие технические требования к анодным заземлениям установок электрохимической защиты от коррозии
Grounding conductors and grounding devices for different purposes. General technical requirements for anode grounding of installations of electrochemical protection against corrosion
ОКС 01.120, 29.120
Дата введения 2019-06-01
Предисловие
1 РАЗРАБОТАН Обществом с ограниченной ответственностью "Ресурсосберегающие специальные технологии и системы"
2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 336 "Заземлители и заземляющие устройства различного назначения"
4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
Введение
Настоящий стандарт общих технических требований разработан на основе межгосударственных и национальных стандартов Российской Федерации, отраслевых стандартов, технических условий, определяющих требования к анодным заземлениям установок электрохимической (катодной) защиты от коррозии.
Настоящий стандарт не имеет международного аналога и учитывает положительный опыт эксплуатации и применения (как отечественный, так и зарубежный) современных технических решений в области анодных заземлителей систем электрохимической защиты металлических сооружений от коррозии на таких объектах, как подземный трубопроводный транспорт (магистральные нефте- и газопроводы, тепловые сети, трубопроводы бытового назначения и т.д.), а также существующие и перспективные требования по надежности, безопасности и рискам при эксплуатации объектов магистрального и промыслового трубопроводного транспорта.
Целью разработки настоящего стандарта является обеспечение безопасности и эффективности работы анодных заземлений установок электрохимической (катодной) защиты от коррозии.
1 Область применения
Настоящий стандарт распространяется на анодные заземления установок электрохимической (катодной) защиты от коррозии (далее - анодные заземления) и устанавливает общие технические требования к анодным заземлителям систем катодной защиты металлических сооружений от коррозии (далее - анодные заземлители), включая подземный трубопроводный транспорт (магистральные нефте- и газопроводы, тепловые сети, трубопроводы бытового назначения и т.д.), а также классификацию, систему образования марок, требования к конструкции, сырью, материалам, покупным изделиям, комплектности, упаковке, маркировке, требованиям безопасности, требованиям по транспортированию и хранению анодных заземлителей в составе анодных заземлений.
Настоящий стандарт не распространяется на анодные заземления установок катодной защиты судов и внутренней поверхности емкостей и резервуаров, а также на анодные заземления, применяемые в качестве временных (экспериментальных) при коррозионных обследованиях и контроле состояния изоляции подземных сооружений (например, газопроводов и др.).
Требования настоящего стандарта являются обязательными.
Настоящий стандарт обязателен к применению всеми организациями, осуществляющими проектирование, изготовление, приемку, испытания, поставку и эксплуатацию анодных заземлений и заземлителей.
2 Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:
ГОСТ 9.602 Единая система защиты от коррозии и старения. Сооружения подземные. Общие требования к защите от коррозии
ГОСТ 12.1.004 Система стандартов безопасности труда. Пожарная безопасность. Общие требования
ГОСТ 12.1.007 Система стандартов безопасности труда. Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности
ГОСТ 12.1.044 (ИСО 4589-84) Система стандартов безопасности труда. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения
ГОСТ 12.2.007.0 Система стандартов безопасности труда. Изделия электротехнические. Общие требования безопасности
ГОСТ 12.2.007.14 Система стандартов безопасности труда. Кабели и кабельная арматура. Требования безопасности
ГОСТ 12.3.009 Система стандартов безопасности труда. Работы погрузочно-разгрузочные. Общие требования безопасности
ГОСТ 15.309-98 Система разработки и постановки продукции на производство. Испытания и приемка выпускаемой продукции. Основные положения
ГОСТ 17.2.3.02 Охрана природы. Атмосфера. Правила установления допустимых выбросов загрязняющих веществ промышленными предприятиями
ГОСТ 20.57.406-81 Комплексная система контроля качества. Изделия электронной техники, квантовой электроники и электротехнические. Методы испытаний
ГОСТ 166 (ИСО 3599-76) Штангенциркули. Технические условия
ГОСТ 427 Линейки измерительные металлические. Технические условия
ГОСТ 515 Бумага упаковочная битумная и дегтевая. Технические условия
ГОСТ 2990 Кабели, провода и шнуры. Методы испытания напряжением
ГОСТ 5151 Барабаны деревянные для электрических кабелей и проводов. Технические условия
ГОСТ 6433.2 Материалы электроизоляционные твердые. Методы определения электрического сопротивления при постоянном напряжении
ГОСТ 6433.3 Материалы электроизоляционные твердые. Методы определения электрической прочности при переменном (частоты 50 Гц) и постоянном напряжении
ГОСТ 7229 Кабели, провода и шнуры. Методы определения электрического сопротивления токопроводящих жил и проводников
ГОСТ 7502 Рулетки измерительные металлические. Технические условия
ГОСТ 9142 Ящики из гофрированного картона. Общие технические условия
ГОСТ 10198 Ящики деревянные для грузов массой св. 200 до 20000 кг. Общие технические условия
ГОСТ 10354 Пленка полиэтиленовая. Технические условия
ГОСТ 12177 Кабели, провода и шнуры. Методы проверки конструкции
ГОСТ 12182.5 Кабели, провода и шнуры. Методы проверки стойкости к растяжению
ГОСТ 15150 Машины, приборы и другие технические изделия. Исполнения для различных климатических районов. Категории, условия эксплуатации, хранения и транспортирования в части воздействия климатических факторов внешней среды
ГОСТ 15543.1 Изделия электротехнические и другие технические изделия. Общие требования в части стойкости к климатическим внешним воздействующим факторам
ГОСТ 16511 Ящики деревянные для продукции электротехнической промышленности. Технические условия
ГОСТ 17441 Соединения контактные электрические. Правила приемки и методы испытаний
ГОСТ 17675 Трубки электроизоляционные гибкие. Общие технические условия
ГОСТ 18690 Кабели, провода, шнуры и кабельная арматура. Маркировка, упаковка, транспортирование и хранение
ГОСТ 22261 Средства измерений электрических и магнитных величин. Общие технические условия
ГОСТ 22483 (IEC 60228:2004) Жилы токопроводящие для кабелей, проводов и шнуров. Основные параметры. Технические требования
ГОСТ 23216 Изделия электротехнические. Хранение, транспортирование, временная противокоррозионная защита, упаковка. Общие требования и методы испытаний
ГОСТ 30631-99 Общие требования к машинам, приборам и другим техническим изделиям в части стойкости к механическим внешним воздействующим факторам при эксплуатации
ГОСТ Р 8.568 Государственная система обеспечения единства измерений. Аттестация испытательного оборудования. Основные положения
ГОСТ Р 12.1.019 Система стандартов безопасности труда. Электробезопасность. Общие требования и номенклатура видов защиты
ГОСТ Р 51164 Трубопроводы стальные магистральные. Общие требования к защите от коррозии
ГОСТ Р 51908 Общие требования к машинам, приборам и другим техническим изделиям в части условий хранения и транспортирования
ГОСТ Р 57190-2016 Заземлители и заземляющие устройства различного назначения. Термины и определения
Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение следует применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.
3 Термины и определения
В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ 57190*.
* Вероятно, ошибка оригинала. Следует читать: ГОСТ Р 57190-2016. - Примечание изготовителя базы данных.
Монтаж глубинного анодного заземления
Электрохимическая (катодная) защита, основу которой составляет анодное заземление, считается наиболее действенным способом, защищающим металлические сооружения от разрушающего действия подземной коррозии. Также достаточно эффективны изолирующие покрытия. Анализируя причины, которые привели к повреждению установок катодной защиты, можно сделать вывод, что практически половина отказов происходит из-за выхода из строя именно анодных заземлителей.
Так как данные заземлители представляют собой один из самых сложных, ответственных и дорогостоящих элементов электрохимической защиты, становится понятно, как важно обеспечить им долгий срок эксплуатации. Современные анодные заземлители изготавливаются из материала, отличающегося низкой скоростью растворения и стабильностью работы в течение продолжительного времени – ферросилида. К тому же ферросилид имеет низкое удельное сопротивление, которое обеспечивает довольно равномерное растворение заземлителя, а его прочностные характеристики достаточны для того, чтобы сохранить элементы анодного заземлителя при изготовлении, последующей транспортировке и монтаже конструкции.
Бурение скважины под глубинное анодное заземление
Для монтажа глубинного и свайного заземления необходимо произвести бурение скважины под анодное заземление, протяженное заземление выполняется в траншеи.
Установка глубинного заземления начинается с важнейшего этапа работ – бурения скважины. После окончания бурения нельзя допускать перерывов в процессе установки и монтажа оборудования. От того, насколько короткий срок прошел между бурением скважины и установкой анодного заземлителя, зависит качество и продолжительность работы последнего.
Глубинный анодный заземлитель устанавливается в скважину, предварительно проработанную глинистым раствором. Монтаж ведется блоками с использованием монтажного стола. После проверки качества изоляции (используется искровый дефектоскоп), скважина заполняется коксом или глинистым раствором, а верхняя часть – в соответствии с техническим проектом песком или гравием.
Бурение скважины под свайное анодное заземление
После подготовки свай, которые, как правило, изготавливаются из некондиционных отходов труб, выполняется бурение скважины под анодное заземление. После того, как бурение под сваи закончено, необходимо погрузить сваи в скважину и подвергаются специальной солевой обработке. Затем выполняется электрическое соединение свай, после чего они подключаются к заземлителю кабеля.
Сваи погружаются в скважину методом вибровдавливания, для чего используется паровоздушный молот, либо аналогичное другое оборудование. Токоведущий кабель подсоединяется болтовым соединением или при помощи сварки к соединительной полосе из стали возле оголовка центральной сваи. Оголовки свай обваловуются грунтом на 30-сантиметровую высоту.
Для упрощения монтажа и увеличения срока службы анодного заземлителя применяется устьевой кондуктор. При эксплуатации происходит проседание анодных заземлителей, особенно если вблизи находятся родники или подземные реки. Вымывание грунта из-под нижних электродов приводит к тому, что анодный заземлитель постепенно погружается вниз. Как результат – появление обрывов соединительных кабелей. Большая нагрузка (до 400 кг), которая действует на нижний соединительный узел, может стать причиной перегибов соединительных шин и разгерметизации мест соединения электродов. Как следствие, анодный заземлитель полностью выходит из строя.
Для того чтобы избежать нежелательных последствий, после бурения скважины размещают в ней электроды и заполняют скважину от устья до забоя неметаллическим материалом, непроводящим ток. На скважине монтируется помост, диэлектрическая подкладка и электротехнический «ковер», роль которого играет монтажный устьевой кондуктор. Такой электротехнический ковер обеспечивает доступ к узлу крепления заземлителя. При повреждении анодного заземлителя он применяется для его монтажа, а также для заливки раствора или воды в скважину.
Несмотря на то, что стоимость бурения скважин под анодные заземлители на порядок меньше стоимости бурения скважин на воду, процесс установки анодных заземлителей с бурением скважин ведет к увеличению стоимости монтажа. При том, что монтаж анодного заземление поверхностного залегания дешевле, глубинное анодное заземление гораздо эффективнее. Поэтому, невзирая на более высокие капиталовложения при установке глубинных анодных заземлений, их использование наиболее эффективно.
Принципы работы и использование различных видов анодных заземлителей
Анодное заземление — главный компонент установки катодной защиты и состоит из анодных электродов, размещенных в электролитической коррозионной среде. Заземление этого типа используется для защиты подземных металлических коммуникаций от коррозийных процессов.
Принципы работы анодных заземлителей
Примерно в середине XX века ученые осознали, что преодолеть развитие коррозии расположенных под землей металлических конструкций за счет одних только защитных покрытий не представляется возможным. По причине неоднородной структуры, высокой влажности и кислотности грунта на поверхности металла возникают участки с противоположными электродными потенциалами. В результате возникают гальванические коррозионные образования.
Коррозионное разрушение металла дополнительно провоцируется воздействием блуждающих токов. Такие токи время от времени появляются в почве, на поверхности которой проходит электрический транспорт, расположены электроподстанции, сотовые вышки и т. п.
Чтобы избежать коррозионных процессов, используются установки катодной защиты. Объект оказывается в условиях отрицательной поляризации, где выступает в качестве катода. Роль анода отдается специальному заземлительному устройству.
Находясь в электролитной среде, разные виды металлы имеют отличные друг от друга электродные потенциалы. Если в стальном трубопроводе запустить минус от постоянного источника электричества, а рядом с трубой установить электрод из цинка, алюминия или магния с подведенным к нему плюсом, цветной металл выступит в качестве анода. Электролизная реакция на поверхности металла запускает восстановительные процессы, ржавление становится менее интенсивным, а анод подвергается разрушению. Такие аноды называют жертвенными электродами.
По указанной схеме защищаются всевозможные металлические конструкции, находящиеся под землей, в том числе емкости, колонны, трубопроводы. Для организации эффективной защиты важно не только правильно подобрать анодный заземлитель, но и безошибочно выполнить монтажные работы.
В условиях плотной застройки в городах анодный заземлитель часто невозможно разместить по горизонтали. Существует вероятность его отрицательного воздействия на окружающие объекты. В связи с этим американские ученые выдвинули предложение возможности установки заземляющих устройств на большой глубине в вертикальном положении. Первое воплощение идеи увидело свет в 1952 году в США. Анодный заземлитель был установлен на глубину 90 метров.
В дальнейшем на практике было доказано, что глубинные заземлители подходят не только для городов, но и для использования на участках, где верхние пласты почвы отличаются повышенным удельным сопротивлением. Удаляясь от поверхности, сопротивление должно сокращаться. Неприменима технология глубинного заземления только для скальных пород и заболоченной местности.
Виды анодных заземлителей
Катодная защита объектов, изготовленных из металла, осуществляется не только глубинными, но и поверхностными заземлительными устройствами. Поверхностный анодный заземлитель находится на одном уровне с защищаемой конструкцией. Такие заземлители характерны компактностью и ограниченным радиусом действия. Поверхностная система — электрод, произведенный из цинкового или магниевого сплава, соединенный кабель с источником электропитания.
Чтобы получить более дешевую конструкцию и не потерять в качестве, современные устройства производятся из железокремниевого материала, отличающегося стойкостью к ржавлению. Поверхностные заземлительные системы чаще всего выглядят как стержень с круглой отливкой и заизолированными участками соединения контактного проводника с заземлителем.
Обратите внимание! Количество анодных заземляющих устройств определяется специалистом на основе анализа многочисленных факторов окружающей среды.
Стержни соединяют с магистралью с помощью термитного сварочного процесса или особыми зажимами. Срок службы поверхностного заземлителя достигает 35 лет, если его корпус присыпан смесью кокса и других минеральных веществ. Такая смесь замедляет процессы распада анода в грунте.
Глубинные заземлители используются с той же целью, что и поверхностные устройства. Однако монтаж и конструкция глубинных систем существенно отличаются. Глубинные аноды стоят значительно дороже, а потому их использование оправдано только в случае невозможности монтажа поверхностной системы.
Глубинные системы отличаются большой массой из-за дополнительного элемента — коксо-минеральной смеси, наносимой на анодный заземлитель. Глубина заземления достигает 40 и более метров. Это еще одна причина дороговизны монтажных работ: необходимо механизированное бурение с помощью буровых установок.
Несмотря на большую стоимость, заземление глубинного типа значительно эффективнее поверхностного, когда речь идет о защите больших территорий. В условиях плотной городской застройки часто проще установить один заземлитель глубокого заложения, чем создавать множество поверхностных систем. Еще один довод в пользу глубокого заземления — меньшие расходы на электроэнергию, что обеспечивается значительным радиусом действия системы.
Обратите внимание! Сопротивление в анодном заземляющем устройстве не зависит от сезона. Электрод расположен на глубине, где исключено промерзания грунта. Стабильное сопротивление — веский аргумент для использования именно этой методики.
Глубинные заземлительные контуры характеризуются менее длительным сроком эксплуатации в сравнении с поверхностными. Объясняется это большим давлением почвы на конструкцию. В среднем система глубокого заложения функционирует в течение трех десятилетий.
Особенности проектирования и установки
Проектирование и монтаж глубинного заземляющего устройства осуществляются в соответствии с определенными правилами:
- Электроды, входящие в гирлянду, устанавливают исключительно ниже уровня промерзания почвы. Особенно четко это условие следует соблюдать в регионах с многолетними мерзлыми грунтами.
- При превышении силы тока на катодной станции 25 Ампер понадобится установка на гирлянду перфорированной трубки для удаления газов, выделившихся в процессе работы оборудования. В противном случае газовая оболочка, возникающая возле анода, увеличивает сопротивление и сокращает радиус действия системы.
- Чтобы продлить срок службы электродов, скважину засыпают не землей, а коксовой крошкой.
Популярные модели анодного заземления
На рынке есть множество моделей, предназначенных как для поверхностной установки, так и для глубинной. Техника поставляется в комплекте, содержащем от 10 до 20 заземлителей и один источник электропитания.
Среди поверхностных заземлителей отечественного производства стоит выделить такие модели:
- «Менделеевец-ММ». Поверхностная модель, эффективно предотвращающая деструктивные процессы в подземных конструкциях. Заземлитель используют для защиты нефтегазовых объектов, но и могут задействовать и для охраны любых других металлических коммуникаций, расположенных в грунте. Интенсивность растворения электрода — 300 граммов в год. Исходя из массы электрода — 43 килограмма, — его хватит более чем на столетие.
- «Менделеевец-МТП». Магниевый анодный заземлитель поверхностного типа, используемый для предотвращения коррозии на магистральных трубопроводах. Характеристики модификации позволяют работать в условиях особенно агрессивных сред. Например, «Менделеевец-МТП» часто используют для защиты портовых сооружений. В комплектацию устройства входит станция, поставляющая электропитание.
Распространенные глубинные модели:
- «ГАЗ-М». Рассчитано на защиту глубоко установленных конструкций всех типов. Работает с током 10 Ампер.
- «Менделеевец-МРКГ». Устройство малорастворимого типа, предназначенное для работы в почвах с повышенным уровнем удельного сопротивления. В комплектацию входит до 24 заземлителей.
Обе модели глубинного оборудования рассчитаны на тридцатилетний срок службы при условии соблюдения правил установки.
Инструкции по монтажу анодных заземлителей
Протяженные анодные заземлители монтируются по специальной схеме, предполагающей прокладку вдоль защищаемого объекта. Регламентируемое нормативнымми документами расстояние от объекта — не ближе 4 его диаметров.
В процессе выполняется комплекс работ, который включает в себя подготовительный этап, прокладку заземлителя, контроль качества проведенных мероприятий. Один из основных документов, регламентирующих подобные проекты — ВСН 009-88 «Строительство магистральных и промысловых трубопроводов. Средства и установки электрохимзащиты».
Инструкции по монтажу анодных заземлителей
В системах катодной защиты могут применяться подповерхностные (протяженные) и глубинные анодные заземления (АЗ). После проведения предмонтажной подготовки и доставки АЗ на участок строительства ЭХЗ приступают к монтажу заземлителей. Работы ведутся по проекту под наблюдением квалифицированных специалистов.
Особенности установки и монтажа протяженных АЗ
Протяженные анодные заземлители прокладывают вдоль защищаемого объекта на расстоянии не ближе 4-х его диаметров на линейном участке.
При сооружении протяженного анодного заземления выполняют:
- Рытье траншеи определенной глубины и длины;
- Укладку АЗ в траншею;
- Засыпку траншеи почвой с последующим уплотнением.
Особенности установки и монтажа глубинных АЗ
Глубинные анодные заземлители (ГАЗ) ставят на глубинах более 12 — 15 м. Допускается установка ГАЗ на глубину до 100 м. ГАЗ устанавливают в скважины, длины которых намного превышают диаметр заземлителя.
Инструкции по монтажу анодных заземлителей
Протяженные анодные заземлители монтируются по специальной схеме, предполагающей прокладку вдоль защищаемого объекта. Регламентируемое нормативнымми документами расстояние от объекта — не ближе 4 его диаметров.
В процессе выполняется комплекс работ, который включает в себя подготовительный этап, прокладку заземлителя, контроль качества проведенных мероприятий. Один из основных документов, регламентирующих подобные проекты — ВСН 009-88 «Строительство магистральных и промысловых трубопроводов. Средства и установки электрохимзащиты».
Р 253-76
Руководство по расчету и технологии монтажа глубинных анодных заземлений
Распространяем нормативную документацию с 1999 года. Пробиваем чеки, платим налоги, принимаем к оплате все законные формы платежей без дополнительных процентов. Наши клиенты защищены Законом. ООО "ЦНТИ Нормоконтроль"
Наши цены ниже, чем в других местах, потому что мы работаем напрямую с поставщиками документов.
Способы доставки
- Срочная курьерская доставка (1-3 дня)
- Курьерская доставка (7 дней)
- Самовывоз из московского офиса
- Почта РФ
Руководство регламентирует последовательность и основные направления расчета и монтажа глубинных анодных заземлений.
Разработано впервые. Отменено приказом ВНИИСТа № 237 от 11.05.1987
Оглавление
1 Общие положения
2 Приведение многослойной геоэлектрической структуры грунтов к двухслойной модели
3 Определение оптимальной длины рабочей части и величины заглубления глубинного анодного заземления
4 Расчет сопротивления растеканию глубинного заземления
5 Расчет потенциала влияния глубинного анодного заземления
6 Расчет срока службы глубинного анодного заземления
7 Конструкции глубинных анодных заземлений
8 Бурение скважин под глубинные анодные заземления
9 Установка и монтаж глубинных анодных заземлений
10 Техника безопасности и производственная санитария
| Дата введения | 01.02.2020 |
|---|---|
| Добавлен в базу | 01.09.2013 |
| Актуализация | 01.02.2020 |
Этот документ находится в:
- Раздел Строительство
- Раздел Нормативные документы
- Раздел Отраслевые и ведомственные нормативно-методические документы
- Раздел Проектирование и строительство объектов нефтяной и газовой промышленности
Организации:
09.09.1976 Утвержден ВНИИСТ 14.10.1976 Утвержден НИИпромстрой Разработан ТатНИПИнефть Разработан НИИпромстроя Минпромстроя СССР Издан Ротапринт ВНИИСТа 1977 г. Разработан ВНИИСТ Разработан Гипровостокнефть Миннефтепрома Чтобы бесплатно скачать этот документ в формате PDF, поддержите наш сайт и нажмите кнопку:
МИНИСТЕРСТВО СТРОИТЕЛЬСТВА ПРЕДПРИЯТИЙ НЕФТЯНОЙ И ГАЗОВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
ВСЕСОЮЗНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ПО СТРОИТЕЛЬСТВУ МАГИСТРАЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ
ПО РАСЧЕТУ И ТЕХНОЛОГИИ МОНТАЖА ГЛУБИННЫХ АНОДНЫХ ЗАЗЕМЛЕНИЙ
Характеристика грунтовых условий
! Значение постоянной в различных | с удельным сопротивлением, Ом*м
Приведенные затраты на катодную зацнту определяют по форыуле
где Сг; - стоимость строительства I ы заземления в I -м (по строительной классификации) слое грунта;
h'Mi - длины частей заземления, находящиеся в ь -м слое;
X - номер слоя, в котором начинается рабочая часть заземления;
нормативный срок окупаемости;
стоимость оборудования катодных станций, выпрямителей, трансформаторов и др.;
годовая стоимость обслуживания установки, РУО/год.
Безразмерная длина 1т зоны для случая защиты одиноч -
ной катодной станции определяется формулой
А у 1
для случая защиты смежными станциями формулой
UT.i0 - максимальный защитный потенциал "труба-земля". В; UT.ikt
минимальный защитный потенциал "труба-земля", В; п - сопротивление растекание трубопровода, 0м*м 2 ;
И Р - диаметр трубопровода, м.
Силу тока катодной защиты J3 для экономических расчетов определяет по формуле
XdLrllo " Z + Zfi
RT - продольное сопротивление трубопровода, Ом/м)
- рассчитывается по формуле (30).
3.3, При невозможности выполнения технико-экономического расчета в соответствии с п,3.2 для однородных грунтов величину заглубления следует принять равной 40-60 и, а длину рабо -чей части t9 определить по формуле
- сила тока катодной защиты* а.
- стоимость строительства I м заземлителя* руб/м;
- удельное сопротивление грунта* Ом*ы.
4 РАСЧЕТ СОПРОТИВЛЕНИЯ РАСТЕКАНИЮ ГЛУБИННОГО ЗАЗЕМЛЕНИЯ
4.1. Сопротивление глубинного заземления Я3 в многослойном грунте определяют по формуле
где - длина рабочей части заземления, м;
- часть длины рабочей части заземления, находящаяся в I -м слое грунта, м;
А - удельное электрическое сопротивление I -го слоя земли, Ом.м;
Л - количество слоев, пересекаемых рабочей частью заземления;
М0 - определяется по формуле (15) или по таблицам прил.4;
А - определяется по формуле (16) или по таблицам прил.4.
Н - величина заглубления, м.
/t=Mf + мг + мэ+мч +м5 +рг +23 +2Ч . ав)
4.2. Для однородного грунта
0; .g ^ai/fti = 4ft > ( 1ба )
где ft - удельное сопротивление грунта, Ом*м.
Рио.З. Взаимное расположение заземления и границы раздела слоев
M1 + M,+M.=3c(h'tn Р,гР *3 Р 1б Р пРгп Р г*
где к - мощность первого слоя двухслойной земли, м.
где Pi i А - удельное сопротивление первого и второго сдоев двухслойного грунта,Ом.ы.
М„ = ms =j)t,=° ■ аз)
Для данного случая »Я вычисляет Р следуванх кв -Дввсов: Pj - Р^; Pg; Р?; PJ2 - P23j Р25.
Значения Р даны в п.4.6.
Для данного случая необходим) вычислять авачендя Р следящих индексов: Pj - FI2i PI4; рв р^. PI8; P2I; Р2*. Значения Р и А даны в п.ч.б.
+.5. Для случая *C*(k. <с ^ .
Для давнего случая необходимо вычислить Р следующих ин
дексов? P^f Р^> Pjg " ^19*
Значения Р даны в п.4.6.
4.6. Р различных индексов имеют следующие значения:
Примечание* Формулы (17) - (29) получены в предположении, что все Р ^ 1,из равенства
Ax&k Р - вп,(Р+УТ + Р г 1)— ^ 2Я.
Если какое-либо значение Р по абсолютной величине * близко или меньше 1, то в расчет принимается значение Р ,
4.7. При многослойной системе грунтов сопротивление растеканию определяется по формуле (14), но для вычисления *4 > по формуле (16) грунт пригодится к двухслойной модели.
4.8. Для расчета сопротивления растеканию в неоднородных
грунтах при отсутствии возможности использования ЭВМ рекомендуется применять таблицы значений и » приве -
денные в прил.4. Ври этой для определения М0 /1$ необходимо вычислить отношения Ни d9 /Са ; для определения существующую систему грунта привести к двухслойной модели, вычислить отношения ///£» , А,/13 и коэффициент ЗС .
По величине ЗС выбрать необходимую таблицу и в пересечении столбца, соответствующего Н/£3 , и строки k, j£s найти /• /б3 .
4.9. Таблицы значений (см.прил.4) составлены для
двухслойных грунтов. В многослойных грунтах геозлектрический разрез в соответствии с п.2.7 приводится к двухслойной модели, параметры которой и определяют -
4.10. Для определения М0 и JU найденные табличные значения необходимо умножить на длину рабочей части заземле -
4.11. Значения А/с/4 * для промежуточных дан-
ных определяют с помощью интерполяции.
5 РАСЧЕТ ПОТЕНЦИАЛА ВЛИЯНИЯ ГЛУБИННОГО АНОДНОГО ЗАЗЕМЛЕНИЯ
5.1. Потенциал влияния анодного заземления определяют по формуле
где Ф - рассчитывают по формулам (31), (32) или определяют по таблицам прил.5.;
J - сила тока, стекающего с заземления. А;
- сопротивление изоляции-,трубопровода в точке изме- 5 рения потенциала, Ом-м .
Ф определяется в зависимости от габаритов и взаимного расположения заземления и границы раздела двухслойного грун-
5.2. Для однородного грунта:
где Яг - глубина задохення трубопровода, и.
5.3. Общий случай для двухслойного грунта:
+ S *A “ B Vio “ В Ью
В фо> +с ( В У< + B Vi +
A i/r A Vi)* Ж(В'иь +В 'г/г
1ho Vy4(H-h,Tf J ^ Vy z +(H+krf 3
n /”- VB k +(j + tn/mf 1 ^ Ув г +(М^$
пят- номера индексов;
_ Н+кт . Чо 2 к J
где Сэ. - часть длины рабочей части заземления, нежащая в 91 первом сдое двухслойного грунта,м.
5Л. Конн вавемденме целиком расположено в первом сдое двухслойного грунта, потенциал влияния определяют по формуле (33), являвщейоя чаотным случаем выражения (32):
В Руководстве излагаются вопросы расчета и монтажа глубинных анодных заземлений. Рассматриваются конструкции глубинных анодных заземлите -лей. Приводятся примеры расчета глубинных анод -ннх заземлений: определение оптимальной длины рабочей части, величины заглубления, расчет сопротивления растеканию, а танке потенциала влия -ння глубинного заземления.
В приложении к Руководству приводятся программа для ЭВМ "Минск-32", таблицы для опреде -лення величины сопротивления растеканию и вычисления потенциала влияния.
Руководство рассчитано на иирокнй круг инженеров, техников, работников научно-исследовательских н проектных институтов, занятых вопросами борьбы с коррозией.
Н.1.Белюченко (НИИпромстрой), Ю.К.Орловым (ВНИИСТ), В.Ф.Колоыейцевым (Гипровостокнефть) и U.M.Загировым (Татиипинефть) под руководством кандидатов техн.наук Н.П.Глазова и В.Г.котика (ВНИИСТ).
Замечания и предложения направлять по адресу: Москва. 105058. Окружной проезд, 19. ВНИИСТ и г.Уфа, 450040, ул,Конституции, 3, НИИпремстрой.
© Всесоюзный научно-исследовательский институт по строительству магистральных трубопроводов (ВНИИСТ), 1977
+ X К + *'*A + 4/,+ ^ - By* - % - 5i -4У+
5.3. Если заземление целиком расположено во втором слое двухслойного грунта, потенциал влияния определяет по формуле (34), являющейся частным случаем выражения (32):
и тъР>Г чхКу [( А ’/г * A t/!* A i/a +Л г/ю) + '
+Х(в‘,/г +в ‘уг Л» ' В М«) + С ( 6 'Л * В "ЦС
5.6. Для многослойной системы грунтов потенциал влияния определяет по выражению (30). Величина Ф определяется формулой (32), для ее вычисления многослойная система грунтов приводится к двухслойной модели, причем за первый слой модели принимается верхний слой реального грунта, в котором располо -жен трубопровод. Остальные слои приводятся ко второму эквива -лентному слою двухслойной модели.
3.7. Для расчета потенциала влияния анодного заземления при отсутствии возможности использования ЭВМ рекомендуется принять таблицы значений функции Ф , приведенные в прил.З. При этом для определения ф существующую систему грунтов необходимо привести к двухслойной модели, вычислить отноиения
Руководство по расчету к твхиояогы монтажа глубинных анодных заземлений
I. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
1.1. Настопнее Руководство регламентирует последовательность н основные направления расчета н монтажа глубинных анодных заземлений.
1.2. Руководство устанавливает основные требования к технологическим процессам производства работ н качеству материа -лов.
1.3. Руководство распространяется на проектирование глубинных анодных заземлений в установках катодной защиты от коррозия подземных металлических сооружений.
1.4. Настоящее Руководство распространяется на производство работ по сборке и монтажу упакованных анодных заземлите-лей (в частности, типа АК-2Г) и трестированных полых злект -родов.
1.5. При установке и монтаже глубинного анодного заземления отступления от проекта или изменения в проекте без согла -сования с проектной организацией, составивией проект, не допускаются.
1.6. Пря выполнении монтажных работ следует соблюдать правила по технике безопасности и производственной санитарии, а также правила противопожарной безопасности, изложенные в действующих нормативных документах.
1.7. Технический надзор за качеством монтажных работ по сооружению глубинного анодного заземления осуществляет пред -приятие, которое будет эксплуатировать это заземление.
! Разработано 1 впервые
Внесено набора- < тормей электро- >защ иты вшшста !
Утверждаю ВНИИСТом 9 сентября 1976 г, м ВИИпромотроем 14 октября
я ЩЦпромотроем (_1976 г.
1.8. К основным параметрам глубинного анодного зазенле -ния относят:
сопротивление растекание - отношение разности потенциала между соприкасающейся с землей поверхность» заземления и бесконечно удаленной точкой земли к силе тока, проходящего через заземление;
величину заглубления - расстояния от поверхности земли до верха рабочей частя заземления;
длину рабочей части заземления, часть заземления, с ко -торой стекает ток в землю;
диаметр глубинного анодного заземления; удаление заземления - кратчайшее расстояние между проекциями на поверхность земли глубинного анодного заземления и защищаемого сооружения;
срок службы глубинного анодного заземления; потенциал влияния анодного заземления - близкая разность между потенциалом "труба-земля" при данном заземлении.
1.9. Глубинное анодное заземление должно удовлетворять следующим основным требованиям:
заземление должно быть работоспособным и обеспечивать величину сопротивления растеканию не выше заданной в течение всего расчетного срока;
заземление должно обеспечивать минимум затрат на электрохимическую защиту;
в целях соблюдения техники безопасности сопротивление растеканию не должно превышать 4 Ом.
1.10. Оптимальные параметры глубинного анодного заземления рассчитывают по программе, составленной для ЭВМ "Минск-32" (см.прид.З). В расчете необходимо использовать следующие исходные данные (см.прил.2):
геоадектрический разрез грунта, включающий мощности от -дельных слоев [ц и их удельное сопротивление Д* ;
геотехнически! разрез с послойной дифференциацией грун -тов по строительный группам Cr-L > A.fc ;
диаметр глубинного заземления, включающий низкооиную засыпку скважины, например коксовую мелочь, ct9 ; диаметр защищаемого сооружения dT ;
величину удаления анодного зазвидения от трубопровода у, ; величину заглубления от защищаемого сооружения h г ; продольное сопротивление трубопровода Ят ; сопротивление изоляции трубопровода ;
наложенную максимальную разность потенциалов "труба-зем-
наложенную минимальную защитную разность потенциалов "труба-земля" *
стоимость строительства I м глубинного анодного заземления соответствующих строительных групп СРi ;
стоимость строительства катодной установки без анодного заземления Сс ;
стоимость обслуживания катодной установки С0$ ; нормативный коэффициент окупаемости капиталовложений Е; КПД катодной установки ^ ;
стоимость электроэнергии по одноставочному тарифу С$ ; коэффициент нелинейности катодной поляризации J2>.
1.11. Расчет сопротивления растеканию глубинного анодного заземления выполняют в следующем порядке:
многослойную систему грунтов приводят к двухслойной модели;
вычисляют коэффициент неоднородности ; рассчитывают сопротивление растеканию.
1.12. Потенциал влияния глубинного анодного заземления рассчитывают следующим образом:
многослойную систему грунтов приводят к двухслойной модели, причем за первый слой двухслойной модели принимается верхний слой реальной структуры грунта;
рассчитывают потенциал влияния, который сравнивают с максимально допустимой величиной.
1.13. Для приближенных расчетов с точностью до 30* глу
бинных анодных заземлений длиной более 15 м и при JLl±-д можно принять = 0. tfi
2 ПРИВЕДЕНИЕ МНОГОСЛОЙНОЙ ГЕОЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ ГРУНТОВ К ДВУХСЛОЙНОЙ МОДЕЛИ
2.1. К параметрам двухслойной модем относятся: модность первого слоя модели;
удельное сопротивление первого слоя модели; удельное сопротивление второго сдоя модели.
2.2. Параметры двухслойной модели зависят от взаимного расположения, габаритов заземления и границ раздела слоев, а также коэффициентов отражения от этих границ.
2.3. Для расчета сопротивления растеканию границу раздела слоев двухслойной модели необходимо проводить по одной из реальных границ раздела слоев, отличающихся наибольшей неоднородностью. При атом можно пренебречь неоднородностью слоев, лежащих выше верхнего конца рабочей части заземденяя при
<Р*/<Рн ^ i9 J
удельное сопротявденяе верхнего сдоя земля, Ом*м;
удельное сопротивление нижнего сдоя земля, Он'М.
При J)b /jDH>13 верхний сдой можно считать изолятором, а грунт начинающимся с нижележащего слоя (ряс.1).
Следует иметь в виду, что наибольшее влияние имеет граница с наибольшим коэффициентом отражения, близко проходящая от нижнего конца рабочей частя заземления. Поэтому при отсутствии столь резкой неоднородности границу раздела двухслойной модели целесообразно провести по бляиайней к нижнему концу заземления естественной границе.
2.4. Удельное сопротивление J>3i первого сдоя двух -слойяой модели определяет по выражению к
Читайте также:
- Раздел Отраслевые и ведомственные нормативно-методические документы
- Раздел Нормативные документы