Способ катодной защиты днища резервуара от коррозии Советский патент 1992 года по МПК C23F13/00 

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.

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 большого количества длинных стержневых протекторов, каждый из которых пронизывает стенку резервуара.

Наиболее близким к изобретению является способ защиты внутренней поверхно 4

Ю N О СО

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 требуется, 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 про- тяженного 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

а b In (Ki + VK + 1 ) ;

R cth a/tT

In (K2 + V« 2 - 1) ;

m

b j q TK2

; ,05-1,2,

где а - расстояние между витками;

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

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

г - продольное сопротивление 1 м ано-. да;

m - используемая масса 1 м анода;

j - защитная плотность тока;

g - скорость электрохимического растворения анода;

Т - заданный срок службы анода; h - средняя толщина коррозионной среды в резервуаре;

к- удельная электропроводность коррозионной среды.

Нафиг,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, равгым а, рассчитываемым по приведенной математической формуле. Анод 2 в точках 3, отстоящих друг от друга на расстоянии I, также рассчитываемом по формуле, электрически

соединяют с корпусом резервуара 1 посредством изолированных кабелей А 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 со- противления позволяет обеспечить равномерность распределения защитного тока по длине анода и устранить непроизводительный расход тока и, следовательно, са- мого анода, разрушающегося под действием стекающего тока по закону Фа- радея. Все это повышает эффективность защиты.

Технико-экономический эффект от применения данного способа по сравнению с прототипом обеспечивается за счет повышения эффективности защиты при снижений материальных затрат путем повышения

равномерности распределения плотности

защитного тока по 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 м, толщина и электропроводность подтоварной воды в резервуаре ,2 м, к 6,67 (Ом -м)1, переходное сопротивление 1 м поверхности днища Ом М2, продольное сопротивление 1 м цилиндрического алюминиевого анода диаметром 60, мм ,24 10 5 Ом/м, скорость растворения анода кг/А тод, полезная масса анода ,62 кг/м, разность потенциалов анода и резервуара 0,3 В, защитная плотность тока ,05 А/м2, заданный срок службы анода лет, задаваемый коэффициент неравномерности тока утечки по длине анода ,1.

При таких параметрах в предлагаемом способе расстояния между витками анода и точками контактирования анода с резервуаром равны

(Ь-2 р ад1;К,- -Б7Дщ-1,47)

а bin (Ki + VKT+T) 2.72

м

0 VRctha/b

I 2

br

In (K2 + vicT-l) 89 м ,

Предположим, что в прототипе расстояние между витками спирали принято м. Для простоты расчетов эффектом, обуслов- ленным оптимальным значением параметра I, пренебрегаем, т.е. принимаем, что в обоих способах расстояния между точками контакта анода с резервуаром одинаковые.

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

1,1

} Т) 1 0.05chgf

0,1 В

в случае предложенного способа и

фактическая минимальная плотность тока на днище равна

Aipo о.з -n.,/.2

Л

К2 R ch а/Ь

1.1 1 ch

,14(A/Nt ).

2.31

. 5 10

15

20

25

30

35

40

Следовательно, при параметре м анод в прототипе обеспечивает в

О 14

x nt- 2,8 раза большую величину плотности тока, которая вызывает лишь непроизводительный расход анода. Соответственно

5 срок службы анода равен Ti т-rg 1,8

года.

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

Фор мул а из обретения

Способ катодной защиты днища резервуара от коррозии, включающий монтаж протяженного гальванического анода посредством диэлектрических элементов на днище и электрическое, соединение нескольких точек анода с резервуаром, о т л и- чающийся 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 переменные сопротивления, причем расстояния между витками и точками соединения анода с резервуаром определяют по формулам

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.

1,1-1 -0,05 ,n В. 45 (Kl-bVKTT7):

2,31

где ch - косинус гиперболический в случае прототипа...

В предложенном способе вследствие gQ 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 55 минимально необходимую плбГность 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

2 VRctha/b ,n(K2+

br

Ki

m

b j q TK2

b 2 vRh/c;

где а - расстояние между вит

J - расстояние по линии точками соединения анода с р

R-переходное сопротивл верхности днища в коррозион

г- продольное сопротивле

m - используемая масса 1

j - защитная плотность то

2 VRctha/b ,n(K2+v/ |-Zl-);

br

Ki

m

b j q TK2

b 2 vRh/c; ,05-1.2.

где а - расстояние между витками;

J - расстояние по линии анода между точками соединения анода с резервуаром;

R-переходное сопротивление 1 м2 поверхности днища в коррозионной среде;

г- продольное сопротивление 1 м анода;

m - используемая масса 1 м анода;

j - защитная плотность тока;

g - скорость электрохимического растворения анода;

Т - заданный срок службы анода;

JУУ У-г3 1 , Л 1 I

Y/////////S3

«

Фиг.2

h - средняя толщина коррозионной среды в резервуаре;

к -удельная электропроводность коррозионной среды.

Фиг.1