МИНИСТЕРСТВО СТРОИТЕЛЬСТВА ПРЕДПРИЯТИЙ НЕФТЯНОЙ И ГАЗОВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

ВСЕСОЮЗНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ПО СТРОИТЕЛЬСТВУ МАГИСТРАЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ

-ВНИИСТ-

ПО РАСЧЕТУ И ТЕХНОЛОГИИ МОНТАЖА ГЛУБИННЫХ АНОДНЫХ ЗАЗЕМЛЕНИЙ

Р 253-76

МОСКВА-1977

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 /С_а ; 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 -

НИЯ    .    /    /

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

(30)

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-

та

17

5.2.    Для однородного грунта:

/г/j i    £1    *

r H+i₉+k_r    .    H+ ts~ hr

®~Vy^zHH+t₃+h_Ty №ЛЛ1^г

Й+kr___H    -    hr    _}

\/_yz+(_H+k₇yT    (3i)

где Я_г - глубина задохення трубопровода, и.

5.3.    Общий случай для двухслойного грунта:

Ф-К ^+Аг/Г^А</,о~^Аг/«) *    ⁺

+ ^S*A “ ^BVio “ ^ВЬю ~ ^вз/« ~ ^Вфо}^+с(^ВУ<^{+ B}Vi⁺

^{+ B}3/i ⁺    ~ ~^вг/ю    ~"^Вз/п7 ~^Вч//о)]⁴'

+ (*-^Х)[(^А Vz^+Ayz~^Ai/r^AVi)* Ж(В'иь^+В'г/г ~

^С(^В!/_г^_г~^_г'^В^)] у    (32)

w _ н+е_Э1-к_г А _ н+e_?1+k₇ ^!i~ V?^<rKf ^j    У&р+Ъ+Ф *

А / —    ^    ~^г    ,    д    _    Н    +    6₉+к_т

^1/г~ J/yi+(H+e_?~krf ’    Уу^Н+1_э +h_Tf ^J

18

A ^H~^kr    A    H+k_r

^1ho Vy4(H-h,_Tf ^J ^ Vy^z+(H+krf³

r' —    /m**    . _B" l+A+tn/m

ⁿ/”- VB^k+(j + t_n/mf ¹    ^ Ув^г+(М^$

пят- номера индексов;

ч~	И + -КТ гк	4. _ &91 + кг , 1/1 г к
		Ч ^ ~ ^2A j
II	н+е3+кт гк	j. И + t9 -Ат г к J
Чо~	Н - кт гк }	_ Н+кт . Чо 2 к J
^3/ю		± _ + £_ У гЧ/ю~ ^г/ю j °~ 2к

где С_э. - 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):

19

Уда 620.197,5:621.643

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.

М.М.Черннным,

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

^UT-5 fa) ~    [(^Al/,+Ai/f    ~^A    1/₁₀    ^A    Чю)    ⁺

⁺ X К ⁺ *'*A ⁺ 4/,+ ^ - By* - % - 5i -4У+

⁺    ^2/,    ^+    5з/,    ⁺    V    ~    ^1^0    ~    &z/_f0    “    &3!to    ~ ^B4/w)J.

(33)

5.3. Если заземление целиком расположено во втором слое двухслойного грунта, потенциал влияния определяет по формуле (34), являющейся частным случаем выражения (32):

^итъР>Г чхКу [(^А’/г *^At/!*^Ai/a ^+Лг/ю)⁺'

+Х(в‘,/_г ^+в‘уг Л» ' ^ВМ«) ^{+ 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

И/1_$ i k/e₉i    yf&₃    “ коэффициент CfC .

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.

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 C_r-_{L }} A._fc ;

диаметр глубинного заземления, включающий низкооиную засыпку скважины, например коксовую мелочь, ct₉ ; диаметр защищаемого сооружения d_T ;

величину удаления анодного зазвидения от трубопровода у, ; величину заглубления от защищаемого сооружения h _г ; продольное сопротивление трубопровода Я_т ; сопротивление изоляции трубопровода    ;

наложенную максимальную разность потенциалов "труба-зем-

ЛЯ^И ^7-jq »

наложенную минимальную защитную разность потенциалов "труба-земля"    *

стоимость строительства I м глубинного анодного заземления соответствующих строительных групп С_Рi    ;

стоимость строительства катодной установки без анодного заземления С_с ;

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 ^ ⁱ⁹J

удельное сопротявденяе верхнего сдоя земля, Ом*м;

удельное сопротивление нижнего сдоя земля, Он'М.

При J)_b /jD_H>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

А

6

Все остальные сдои реальной структуры приводятся ко второиу слов модели,-

(5)

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОПТИМАЛЬНОЙ ДЛИНЫ РАБОЧЕЙ ЧАСТИ И ВЕЛИЧИНЫ ЗАГЛУБЛЕНИЯ ГЛУБИННОГО АНОДНОГО ЗАЗЕМЛЕНИЯ

3.1.    Для расчета оптимальных размеров анодного заземле -ния необходимы следующие данные:

гео электрический и геотехнический разрезы грунта на глубину до 200 м;

стоимость электроэнергии С_} (руб/кВт) для организа -чин, которая будет эксплуатировать установку защиты;

стоимость строительства I м (руб/м) анодного заземления в каждой из имеющихся в наличии строительных групп грунта по данный геотехнического разреза С_г1, С_р2, С_г3,... (см.таблЛ);

сопротивление изоляции R°₃ защищаемого сооружения в ближайшей к заземлению точке, Ои*и²;

характеристика защищаемого трубопровода (диаметр cL_T, и; толщина стенки и);

коэффициент эффективности капиталовложений для той от -расли хозяйства, для которой ведется строительство;

характеристика грунтовых условий в месте залегания трубопровода для определения коэ^ициента нелинейности поляризации по табл.1,

3.2.    Величину заглубления и длину рабочей части анодного заземления определяют системой уравнений

(6)

(7)

которую решают с помощью ЭВМ пс программе прил.З.