Выбор конструкционного материала и способа защиты для изготовления и хранения раствора:

  Почва и грунт представляют собой сложную природную среду, особенности которой надо учитывать при рассмотрении протекающих в ней процессов коррозии.

  Вода в грунте присутствует в виде связанной, капиллярной и гравитационной. Связанная вода, входящая в состав гидратированных химических соединений, не оказывает влияния на коррозию.

  Высота подъема капиллярной влаги зависит от эффективного радиуса пор грунта. Уровень грунтовых вод и пористость грунта определяют влажность, которая влияет на скорость коррозии.

  Гравитационная влага перемещается по грунту под действием силы тяжести и также влияет на режим влажности почвы. Разные почвы по разному удерживают влагу. Тяжелые, глинистые почвы удерживают влагу длительное время, песчаные почвы — более проницаемы.

  С увеличением влажности почвы ее коррозионная активность повышается до тех пор. пока не достигнет некоторого критического уровня. В дальнейшем с увеличением влажности ее активность падает. Это связывают с уменьшением доступа кислорода, необходимого для осуществления катодной реакции.

  Для каждого вида почвы существует свое значение критической влажности, при которой коррозионные потери достигают максимума. Для глинистых почв это значение лежит между 12 и 25 %, для песчаных — между 10 и 20 %.

  При малой увлажненности почвы велики омические потери, что затрудняет протекание электрохимических процессов. Значение рН для большинства почв находится в границах рН — 6,0-7,5. Однако, встречаются также щелочные суглинки и солончаки, имеющие значение рН = 7,5-9,5, и кислые, гумусовые и болотные почвы с рН = 3,0-6,0. Такие почвы отличаются высокой агрессивностью.

  Минерализация почвы может меняться в широких пределах — от 10 мг/л до 300 мг/л, что тоже сказывается на скорости коррозии.

  Минералогический и гранулометрический состав грунтов, так же как и влажность, влияет на омическое сопротивление. Так, в сухом песчано-глинистом грунте удельное сопротивление почвы составляет 240000 Ом-см, а во влажном песчано-глинистом грунте — 900 Ом-см. Этот показатель также влияет на агрессивность почвы. Ниже приведены данные, характеризующие взаимосвязь между электросопротивлением и агрессивностью почвы (табл. 2). 

Таблица 2

Зависимость коррозионной агрессивности грунта от удельного

сопротивления почвы 

Удельное сопротивление, Ом-см	<500	500-1000	1000-2000	2000-10000	>10000
Агрессивность грунта	Особо высокая	Высокая	Повышенная	Средняя	Низкая

 

 Большое значение имеет воздухопроницаемость почв. Затруднение доступа кислорода снижает скорость коррозии. По этой причине песчаные почвы часто более агрессивны, чем глинистые. Если трубопровод пролегает последовательно в глинистых и песчаных почвах, т.е. в условиях неравномерной аэрации, то возникают микрогальванические коррозионные зоны: на глинистом участке — анодная, на песчаном — катодная (рис. 2). Разрушение металла протекает на тех участках, к которым затруднен доступ кислорода. Анодные и катодные участки могут быть значительно удалены друг от друга. Расстояние между ними может составлять несколько сотен метров.

  

  Помимо равномерной коррозии подземные металлические сооружения подвержены питтингу и коррозионному растрескиванию (КР). Питтинг возникает чаще всего на нижней части трубопроводов, где имеется постоянный контакт с грунтом. КР обнаруживают в катод-но поляризованных трубопроводах в местах нарушения защитных покрытий./4/ 
 
 
 
 

5. Способы защиты от подземной коррозии 

  Защита подземных трубопроводов от коррозии осуществляется как изоляционным покрытием (пассивная защита), так и средствами электрохимической защиты (активная защита). 

5.1. Изоляционные покрытия трубопроводов 

        Изоляционные покрытия, применяемые на подземных магистральных трубопроводах, должны удовлетворять следующим требованиям:

  -         высокие диэлектрические свойства;

  -         хорошая адгезия;

  -         высокая механическая прочность и эластичность;

  -         высокая биостойкость;

  -         термостойкость;

  -         простота конструкции покрытий;

  -         недефицитность материалов;

  -         долговечность

  Противокоррозионную защиту подземных трубопроводов осуществляют покрытиями на основе:

  -         полимерных материалов наносимых в заводских или базовых условиях;

  -         материалов способных к термоусадке наносимых в базовых или трассовых условиях

  В период эксплуатации под воздействием различных факторов изоляционное покрытие, а также при опуске и засыпке их грунтом возможны сквозные дефекты  в покрытиях. В период эксплуатации под воздействием различных факторов изоляционное покрытие стареет, ранее образовавшиеся дефекты расширяются и возникают новые. Скорость коррозии при этом в местах дефектов может достигать значительной величины.

  При наличии в изоляционном покрытии сквозных дефектов диаметром более 1 мм защищенность сооружения не будет равна 100%. Так как на стальных подземных магистральных трубопроводах изоляционные покрытия всегда имеют сквозные дефекты, возникшие в периоды строительства и эксплуатации, наряду с изоляционными покрытиями при защите трубопроводов от коррозии применяются средства электрохимзащиты./1/ 

5.2. Катодная защита  трубопроводов 

  Электрохимическая защита от коррозии подземного трубопровода заключается в катодной поляризации трубопровода, при степени поляризации МН равной – 0,85 mВ, скорость коррозии составляет 0,01 мм в год, что позволяет безаварийно эксплуатировать МН в течении всего срока службы МН. Создание разности потенциалов между трубопроводом и окружающим его грунтом осуществляется с помощью внешнего источника тока (УКЗ) при подключении отрицательного полюса к трубопроводу, а положительного полюса к заземлению (анод), расположенного в стороне от трубопровода./1/ 
 

5.2.1. Область применения

  Настоящий стандарт устанавливает общие требования к защите от коррозии наружной поверхности подземных металлических сооружений (далее - сооружения): трубопроводов и резервуаров (в том числе траншейного типа) из углеродистых и низколегированных сталей, силовых кабелей напряжением до 10 кВ включительно; кабелей связи и сигнализации в металлической оболочке, стальных конструкций необслуживаемых усилительных (НУП) и регенерационных (НРП) пунктов линий связи, а также требования к объектам, являющимся источниками блуждающих токов, в том числе электрифицированному рельсовому транспорту, линиям передач постоянного тока по системе "провод-земля", промышленным предприятиям, потребляющим постоянный ток в технологических целях.

  Стандарт  не распространяется на следующие сооружения: кабели связи с защитным покровом шлангового типа; железобетонные и  чугунные сооружения; коммуникации, прокладываемые в туннелях, зданиях и коллекторах; сваи, шпунты, колонны и другие подобные металлические сооружения; магистральные трубопроводы, транспортирующие природный газ, нефть, нефтепродукты, и отводы от них; трубопроводы компрессорных, перекачивающих и насосных станций, нефтебаз и головных сооружений нефтегазопромыслов; установки комплексной подготовки газа и нефти; трубопроводы тепловых сетей с пенополиуретановой тепловой изоляцией и трубой-оболочкой из жесткого полиэтилена (конструкция "труба в трубе"), имеющие действующую систему оперативного дистанционного контроля состояния изоляции трубопроводов; металлические сооружения, расположенные в многолетнемерзлых грунтах.

5.2.2. Общие положения

  1. Требования настоящего стандарта учитывают при проектировании, строительстве, реконструкции, ремонте, эксплуатации подземных сооружений, а также объектов, являющихся источниками блуждающих токов. Настоящий стандарт является основанием для разработки нормативных документов (НД) по защите конкретных видов подземных металлических сооружений и мероприятий по ограничению блуждающих токов (токов утечки).

  2. Средства защиты от коррозии (материалы и конструкция покрытий, станции катодной защиты, приборы контроля качества изоляционных покрытий и определения опасности коррозии и эффективности противокоррозионной защиты) применяют только соответствующие требованиям настоящего стандарта и имеющие сертификат соответствия.

  3. При разработке проекта строительства сооружений одновременно разрабатывают проект защиты их от коррозии.

  Примечание - Для кабелей сигнализации, централизации  и блокировки (СЦБ), силовых и связи, применяемых на железной дороге, когда  определить параметры электрохимической  защиты на стадии разработки проекта  не представляется возможным, рабочие чертежи электрохимической защиты допускается разрабатывать после прокладки кабелей на основании данных по измерениям и пробным включениям защитных устройств в сроки, установленные НД.

  4. Мероприятия по защите от коррозии строящихся, действующих и реконструируемых сооружений предусматривают в проектах защиты в соответствии с требованиями настоящего стандарта.

  В проектах строительства и реконструкции  сооружений, являющихся источниками  блуждающих токов, предусматривают  мероприятия по ограничению токов утечки.

  5. Все виды защиты от коррозии, предусмотренные проектом строительства, принимают в эксплуатацию до сдачи в эксплуатацию сооружений. В процессе строительства для подземных стальных газопроводов и резервуаров сжиженного газа электрохимическую защиту вводят в действие в зонах опасного влияния блуждающих токов не позднее одного месяца, а в остальных случаях - не позднее шести месяцев после укладки сооружения в грунт; для сооружений связи - не позднее шести месяцев после их укладки в грунт.

  Не  допускается ввод в эксплуатацию объектов, являющихся источниками блуждающих токов, до проведения всех предусмотренных проектом мероприятий по ограничению этих токов.

  6. Защиту сооружений от коррозии выполняют так, чтобы не ухудшить защиту от электромагнитных влияний и ударов молнии.

  7. При эксплуатации сооружений систематически проводят контроль эффективности противокоррозионной защиты и опасности коррозии, а также регистрацию и анализ причин коррозионных повреждений.

  8. Работу по ремонту вышедших из строя установок электрохимической защиты квалифицируют как аварийную.

  9. Сооружения оборудуют контрольно-измерительными пунктами (КИП).

  Для контроля коррозионного состояния  кабелей связи, проложенных в  кабельной канализации, используют смотровые устройства (колодцы)./7/

6. Расчет катодной  защиты трубопровода.

Данные:

Защитная  разность потенциалов  = 0,35 В,

Толщина стенки трубопровода (S) = 5 мм.,

Диаметр трубопровода (D) = 400 мм.,

Сопротивление изоляции ( ) = Ом*м.,

Удельное  сопротивление стали ( ) = 0,18 мкОм*м.,

Длина трубопровода (L) = 2000 км.,

Коэффициент надежности (k) = 2,0 

Расчет:

Плотность защитного тока:

                     

Минимальная длина зоны покрытия:

= =185,2 км,

Фактическая длина:

                  

Требуемый ток одной станции:

  ,            

Защитный ток:

                        

Количество  станций:

                         
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Заключение

  В курсовой работе я рассмотрел сущность процесса коррозии металлов в 60% серной кислоте при температуре 40 ⁰С с перемешиванием. Провел аналитический обзор механизма коррозии, коррозионностойких в данной среде материалов, способов защиты некоррозионностойких материалов. Рассмотрел теорию катодной защиты. Выбрал материал и способ его защиты для изготовления резервуара объемом 10-20 м³ для хранения серной кислоты.