Файл: Ухтинский государственный технический университет воркутинский филиал.docx

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

Задача 1

В методе Стерна–Гири алгоритм определения скорости коррозии состоит из ряда 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;

 определение тафелевских углов наклона поляризационных кривых (β_аи β_к);

 определение поляризационного сопротивления R с использованием начальных участков поляризационных кривых;

 расчёт плотности тока коррозии j_корпо 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

Решение:

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, β_к

---

23,59;

для анодной поляризационной кривой y = 24,206 x + 75,573, следовательно β_а 24,206.

Рассчитаем плотность тока коррозии j_корпо 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 j_корпо 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 * j_кор = 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

S_пов-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, R_в=2*R₀;

2) электроды в произвольной форме:


где, R_в=2*R₀;

3) электроды в форме пластин:


где, R_в=2*R_0.

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

---