Файл: Ухтинский государственный технический университет воркутинский филиал.docx
Добавлен: 28.04.2024
Просмотров: 28
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Ухтинский государственный технический университет
ВОРКУТИНСКИЙ ФИЛИАЛ
Кафедра РЭНГМиПГ
Задачи
Расчёт коррозионных процессов
и электрохимической защиты
от коррозии объектов транспорта нефти и газа
Выполнил студент группы НГД-19- Бочаров Александр Александрович
Воркута 2023
Содержание
ВОРКУТИНСКИЙ ФИЛИАЛ 1
Задача 1 3
Задача 2 6
Задача 3 8
Задача 4 10
Задача 5 11
Задача 6 12
Задача 7 13
Задача 1
В методе Стерна–Гири алгоритм определения скорости коррозии состоит из ряда этапов:
экспериментальное определение стационарного (коррозионного) потенциала металла jкор;
экспериментальное нахождение связи между потенциалом металла φ и плотностью протекающего через его поверхность тока jвнеш;
построение полученных зависимостей (поляризационных кривых) в полулогарифмическом масштабе в виде диаграммы Эванса;
определение тафелевских углов наклона поляризационных кривых (βаи βк);
определение поляризационного сопротивления R с использованием начальных участков поляризационных кривых;
расчёт плотности тока коррозии jкорпо уравнению Стерна–Гири;
расчёт скорости коррозии металла.
Исходные данные:
Значения коэффициента пропорциональности и площади поверхности образца приведены в таблице 1.
Таблица 1 – Значения коэффициента пропорциональности и площади поверх-
ности образца
Вариант | S | П |
см2 | мм · м2 /год · А | |
1 | 2,1 | 2,13 |
Значения силы анодного и катодного тока при различных величинах потенциала приведены в таблицах 2 и 3.
Таблица 2 – Значения силы анодного тока при различных величинах потенциала
Вар. | ∆φ = 5 мВ, Iа | ∆φ = 10 мВ, Iа | ∆φ = 20 мВ, Iа | ∆φ = 50 мВ, Iа | ∆φ = 100 мВ, Iа | ∆φ = 150 мВ, Iа |
А | А | А | А | А | А | |
1 | 0,00075 | 0,00294 | 0,00396 | 0,242 | 29 | 655,2 |
Таблица 3 – Значения силы катодного тока при различных величинах потенциала
Вар. | ∆φ = - 5 мВ, Iк | ∆φ = - 10 мВ, Iк | ∆φ = - 20 мВ, Iк | ∆φ = - 50 мВ, Iк | ∆φ = - 100 мВ, Iк | ∆φ = - 150 мВ, Iк |
А | А | А | А | А | А | |
1 | 0,00075 | 0,00109 | 0,00717 | 0,346 | 27,2 | 641,1 |
Найдём плотность тока на анодных и катодных участках по формулам
Переводим полученные значения плотности тока в десятичный логарифм
lg(j ). Полученные значения приведены в таблице 4.
Таблица 4 – Значения плотности тока и логарифма плотности тока от потенциала
∆φ, мВ | 5; ‒5 | 10; ‒10 | 20; ‒20 | 50; ‒50 | 100; ‒100 | 150; ‒150 |
jа, А | 0,0003 | 0,0014 | 0,0018 | 0,1152 | 13,8095 | 312 |
jк, А | 0,0003 | 0,0005 | 0,0034 | 0,1647 | 12,9523 | 305,2857 |
lg( jа) | -3,5228 | -2,8538 | -2,7447 | -0,9385 | 1,1401 | 2,4941 |
lg( jк) | -3,523 | -3,3010 | -2,4685 | -0,7833 | 1,1123 | 2,4847 |
Определим поляризационное сопротивление R (по модулю), при условии
φ = ± 20 мВ по формуле
Построим поляризационную диаграмму (см. рис. 1) и найдём углы βа и βк наклона тафелевских кривых из уравнений:
для катодной поляризационной кривой y = ‒23,59 x ‒ 75,067, следовательно взяв по модулю, βк
23,59;
для анодной поляризационной кривой y = 24,206 x + 75,573, следовательно βа 24,206.
Рассчитаем плотность тока коррозии jкорпо уравнению Стерна–Гири:
= - 0,00067 А/мм2
Определим скорость коррозии металла по формуле:
мм/год.
Рисунок 1 Поляризационная диаграмма
Алгоритм определения скорости коррозии по методу экстраполяции тафелевских участков поляризационных кривых состоит из следующих этапов:
- экспериментальное определение стационарного (коррозионного) потенциала металла j кор;
- экспериментальное нахождение связи между потенциалом металла φ и плотностью протекающего через его поверхность тока j внеш;
- построение полученных зависимостей (поляризационных кривых) в полулогарифмическом масштабе в виде диаграммы Эванса;
- экстраполяция линейных участков поляризационных кривых до значения стационарного потенциала;
- определение плотности тока коррозии jкорпо точке пересечения экстраполированных участков поляризационных кривых с линией, соответствующей стационарному потенциалу металла в коррозионной среде;
- расчёт скорости коррозии металла в агрессивной среде по формуле
Решение:
Определим плотность коррозионного тока из равенства уравнений полученных прямых, используя рисунок 1:
- 23 ,59 x -75 ,067 = 24 ,206 x + 75 ,573;
= -3,2;
А/мм2
Определим скорость коррозии:
V=П * jкор = 2,13 * 0,00063 = 0,0013 мм/год
Задача 2
Рассчитать силу тока коррозионной пары, образованной разнесёнными электродами с различной формой пластин (см. табл. 5). Удельные поляризуемости, поляризационные сопротивления, потенциалы анода и катода, а также удельная электрическая проводимость коррозионной среды представлены в таблице 6
Таблица 5 – Форма и геометрические размеры электродов
Вариант | Объёмное тело | Пластина | Произвольная форма | |||
V | d | S | S | Lmax | Lmin | |
см3 | см | см2 | см2 | см | см | |
1 | 567,4 | 3,6 | 490,4 | 94,6 | 8,5 | 1,52 |
Таблица 6 – Электрические характеристики электродов
Вариант | | | Рк | Ра | bk | ba | rвнут | γ |
В | В | Ом*м2 | Ом*м2 | Ом*м2 | Ом*м2 | Ом | См/м | |
1 | -0,68 | 0,11 | 3,301 | 5,492 | 127 | 105,4 | 0,083 | 0,83 |
Решение:
Рассчитаем сопротивления растекания электродов различной формы:
– для электрода в форме объёмного (цилиндрического) тела по формуле:
– для электрода в форме пластины по формуле:
;
– для электрода произвольной формы по формуле:
Найдём площадь поверхности электрода цилиндрической формы, так как данный параметр будет необходим нам далее для расчёта силы тока, по следующей формуле:
Из формулы объёма цилиндрического тела выразим и вычислим высоту:
Тогда площадь поверхности электрода цилиндрической формы равна
Sпов-ти= *d*h = 3,14 * 3,6 * 10-2 * 0,557 = 0,062 м2
Рассчитаем значение силы тока для следующих коррозионных пар по формуле:
1) электроды в форме объёмного (цилиндрического) тела:
где, Rв=2*R0;
2) электроды в произвольной форме:
где, Rв=2*R0;
3) электроды в форме пластин:
где, Rв=2*R0.
Задача 3
Исходные данные для примера выполнения расчётов приведены в таблице 7.
Таблица 7 ‒ Исходные данные для примера выполнения расчётов
Данные для проектирования | Величина |
1. Диаметр трубы Dm, мм | 700 |
2. Толщина стенки трубы δm, мм; | 8 |
3. Удельное электрическое сопротивление металла трубы рm, Ом м; | 2,45 10-7 |
4. Глубина залегания трубопровода Hт, м; | 1 |
5. Среднее удельное электрическое сопротивление грунта рг, Ом м; | 30 |
6. Материал трубопровода | сталь марки 17Г1С |
7. Тип изоляционного покрытия | Б (Битум) |
8. Срок эксплуатации трубопровода, год | 30 |
9. Величина естественного потенциала трубы Ue, В; | 0,55 |
10. Общая длина соединительных проводов lпр, м; | 300 |
11. Площадь поперечного сечения соединительных проводов Sпр, мм2 | 50 |