АНОДНОЕ ЗАЗЕМЛЕНИЕ

Полезная модель относится к электрохимической защите наружной поверхности резервуаров от подземной коррозии и также может быть использована при эксплуатации установок катодной защиты днищ резервуаров хранения нефти.
Опыт эксплуатации стальных товарных и технологических резервуаров показывает, что наиболее интенсивно коррозии, как равномерной, так и язвенной, подвергаются днища резервуаров. Сквозные поражения при язвенной коррозии приводят к утечке продуктов. Скорость язвенной коррозии значительно превосходит скорость равномерной и достигает 3-5 мм в год. Такая скорость сокращает межремонтный срок оборудования, приводя к большим расходам, которые могут составлять до 25% капитальных затрат на строительство резервуаров.
Наиболее близким аналогом полезной модели является устройство защиты подземных металлических сооружений от коррозии протяженными гибкими анодами (ПГА), выполненное в виде замкнутого контура из токоотдающих электродов, расположенных в электропроводящей засыпке на грунте по всей защищаемой площади днища цилиндрического резервуара параллельно друг другу и симметрично относительно линии диаметра, т.е. в виде хорд (схема хордового заземления) - Методика «Способы защиты подземных металлических сооружений от коррозии протяженными анодами», Минэнерго РФ, АО ВНИИСТ, Москва, 2001 г. (копия схемы приложена).
Токоотдающие электроды укладываются в песчаную подушку - среднезернистый песок на расстоянии 0,9-1,0 м от защищаемой поверхности.
Недостатком устройства является неравномерное распределение поляризационного потенциала по поверхности днища, т.е. недостаточный коэффициент вариации, равный V=0,135.
Техническая задача, решаемая полезной моделью - выравнивание поляризационного потенциала по поверхности днища резервуара.
Эта задача решена анодным заземлением, выполненным в виде замкнутого контура из токоотдающих электродов, расположенных в электропроводящей засыпке на грунте по всей защищаемой площади днища цилиндрического резервуара параллельно друг другу и симметрично относительно линии диаметра, при этом в качестве электропроводящей засыпки используется шунгитовая мелочь с пустотностью, большей или равной 14-21%, и содержанием углерода в засыпке, большим или равным 30%, при толщине слоя засыпки не менее четырех диаметров токоотдающего электрода.
На чертеже показана схема защиты днища топливного резервуара протяженными гибкими анодами в шунгитовой засыпке.
Анодное заземление 1 выполнено в виде замкнутого контура из токоотдающих электродов 2, расположенных в электропроводящей засыпке 3 из шунгитовой мелочи на грунте 4 (например, на песке) по всей защищаемой площади днища 5 цилиндрического резервуара 6.
Токоотдающие электроды 2 уложены параллельно друг другу и симметрично относительно линии диаметра 7.
Шунгитовая мелочь имеет пустотность, большую или равную 14-21%, и содержание углерода в засыпке, большее или равное 30%, при толщине слоя засыпки 3-4 диаметра токоотдающего электрода.
При пустотности шунгитовой смеси менее 14% (крупная фракция = 54%, содержание мелкой фракции=16%) при существующей технологии строительства анодного заземления под днищем резервуара (утрамбовка песчаной подушки - РД-91.020.00-КТН-234-10) частицы среднезернистого песка раздвигают частицы шунгитовой смеси, нарушая электрический контакт между углеродными составляющими шунгита, тем самым повышая электрическое сопротивление шунгитовой засыпки, что закономерно приводит к увеличению сопротивления растеканию анодного тока.
В свою очередь, превышение пустотности свыше 21% в шунгитовой смеси приводит к увеличению адсорбции электродных газов в микро- и макропорах шунгита, что снижает адсорбционную активность шунгитовой смеси по отношению к нефтепродуктам при возможных переливах и попаданиях их под днище резервуара, что снижает экологическую защиту шунгитовой смеси в охранной зоне резервуара.
Уменьшение содержания углерода в шунгитовой смеси меньше 30% приводит к возрастанию удельного объемного электрического сопротивления засыпки, требует повышения напряжения на электродах анодного заземления и соответственно увеличивает расходы на эксплуатацию анодного заземления.
Повышение толщины слоя шунгитовой засыпки более четырех диаметров токоотдающего электрода нецелесообразно по экономическим соображениям, так как приводит к увеличению стоимости строительно-монтажных работ без существенного влияния на электрофизические параметры анодного заземления.
Указанные параметры были выявлены опытным путем при проведении экспериментальных исследований.
3
1
2
1
2
При количестве хордовых электродов 2 для защиты днища резервуара 100 тыс. м (количество электродов - 47 шт.), среднее квадратичное отклонение поляризационного потенциала при применении среднезернистого песка составляет σ=0,165. При использовании шунгитовой засыпки σ=0,102. Коэффициент вариации при применении среднезернистого песка равен V=0,135 при шунгитовой засыпке с указанными параметрами пустотности, содержанием углерода в засыпке и толщиной слоя засыпки, коэффициент вариации V=0,09. Это означает увеличение равномерности потенциального поля.
Увеличение равномерности распределения потенциального поля обеспечивает увеличения срока службы металлических резервуаров за счет исключения возможного образования анодных зон на днище резервуаров.
Помимо этого шунгитовая засыпка за счет пористости шунгита обеспечивает адсорбцию нефти или нефтепродуктов при переливе через край резервуара, тем самым обеспечивая дополнительную экологическую защиту в охранной зоне резервуарного парка.