Про поляризаційний потенціал магістрального трубопроводу
Одним из основных параметров катодной защиты магистральных трубопроводов является поляризационная разность потенциалов. Предложена методика расчета зависимости этой величины, а также поляризационной плотности тока от удельного сопротивления грунта и разности потенциалов трубопровод — поверхнос...
Збережено в:
| Дата: | 2010 |
|---|---|
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Ukrainian |
| Опубліковано: |
Інститут геофізики ім. С.I. Субботіна НАН України
2010
|
| Назва видання: | Геофизический журнал |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/96504 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Про поляризаційний потенціал магістрального трубопроводу / В.В. Лукович, В.В. Лукович // Геофизический журнал. — 2010. — Т. 32, № 6. — С. 231-234. — Бібліогр.: 4 назв. — укр. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-96504 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-965042016-03-18T03:02:20Z Про поляризаційний потенціал магістрального трубопроводу Лукович, В.В. Лукович, В.В. Одним из основных параметров катодной защиты магистральных трубопроводов является поляризационная разность потенциалов. Предложена методика расчета зависимости этой величины, а также поляризационной плотности тока от удельного сопротивления грунта и разности потенциалов трубопровод — поверхность грунта. One of the prіncіpal parameters of cathodіc protectіon of the maіn pіpelіnes іs polarіzatіon dіfference of potentіals. A method of calculatіon for dependence of thіs dіfference value as well as of polarіzatіon densіty of current on specіfіc resіstance of soіl and the dіfference of potentіals pіpelіne-soіl surface has been proposed іn thіs paper. 2010 Article Про поляризаційний потенціал магістрального трубопроводу / В.В. Лукович, В.В. Лукович // Геофизический журнал. — 2010. — Т. 32, № 6. — С. 231-234. — Бібліогр.: 4 назв. — укр. 0203-3100 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/96504 620.197.5 uk Геофизический журнал Інститут геофізики ім. С.I. Субботіна НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Ukrainian |
| description |
Одним из основных параметров катодной защиты магистральных трубопроводов является поляризационная разность потенциалов. Предложена методика расчета зависимости этой величины, а также поляризационной плотности тока от удельного сопротивления грунта и разности потенциалов трубопровод — поверхность грунта. |
| format |
Article |
| author |
Лукович, В.В. Лукович, В.В. |
| spellingShingle |
Лукович, В.В. Лукович, В.В. Про поляризаційний потенціал магістрального трубопроводу Геофизический журнал |
| author_facet |
Лукович, В.В. Лукович, В.В. |
| author_sort |
Лукович, В.В. |
| title |
Про поляризаційний потенціал магістрального трубопроводу |
| title_short |
Про поляризаційний потенціал магістрального трубопроводу |
| title_full |
Про поляризаційний потенціал магістрального трубопроводу |
| title_fullStr |
Про поляризаційний потенціал магістрального трубопроводу |
| title_full_unstemmed |
Про поляризаційний потенціал магістрального трубопроводу |
| title_sort |
про поляризаційний потенціал магістрального трубопроводу |
| publisher |
Інститут геофізики ім. С.I. Субботіна НАН України |
| publishDate |
2010 |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/96504 |
| citation_txt |
Про поляризаційний потенціал магістрального трубопроводу / В.В. Лукович, В.В. Лукович // Геофизический журнал. — 2010. — Т. 32, № 6. — С. 231-234. — Бібліогр.: 4 назв. — укр. |
| series |
Геофизический журнал |
| work_keys_str_mv |
AT lukovičvv propolârizacíjnijpotencíalmagístralʹnogotruboprovodu AT lukovičvv propolârizacíjnijpotencíalmagístralʹnogotruboprovodu |
| first_indexed |
2025-07-07T03:43:27Z |
| last_indexed |
2025-07-07T03:43:27Z |
| _version_ |
1836958149996707840 |
| fulltext |
Про Поляризаційний Потенціал магістрального трубоПроводу
Геофизический журнал № 6, Т. 32, 2010 231
У статті [Лукович, 2008] запропоновано
математичну модель, яка імітуº процес по-
ляризації поверхні магістрального трубо-
проводу в системі катодного захисту. В ній
замість перехідного опору протикорозій-
ного покриття введено середню величину
частки його пошкоджень, яку визначають
за відношенням сумарної площі пошко-
джень покриття заданого відрізка труби до
всіºї площі поверхні цього відрізка. В ре-
зультаті такої заміни густина струму, який
натікаº на поверхню заданого відрізка тру-
би, віднесена не до всіºї поверхні, а лише
до площі пошкоджень, тобто до тої частки
поверхні труби, яка маº безпосередній кон-
такт з навколишнім середовищем. Отже, з
уведенням частки пошкоджень отримано
можливість розрахунку середньої на пев-
ному відрізку трубопроводу поляризаційної
густини струму, за якою за допомогою по-
ляризаційної кривої можна визначити по-
ляризаційну різницю потенціалів. Однак цю
різницю визначено у такий спосіб лише в
місцях пошкодження. Поза пошкодженням
вона швидко вирівнюºться і буде іншою.
Тому важливо дослідити, на якій відстані від
пошкодження поляризаційна різниця по-
тенціалів вирівняºться і наскільки відрізня-
тиметься від середньої в його околі.
У статті запропоновано модель розра-
хунку відношення поляризаційної різни-
ці потенціалів до середньої величини її на
певному відрізку трубопроводу. Нехай по-
шкодження, у вигляді кружків діаметром
0,1 мм, рівномірно розміщені на поверхні
трубопроводу. Геометрія пошкоджень дуже
різна й може бути предметом окремого до-
слідження. Проведено обчислювальний екс-
перимент залежності відношення поляриза-
ційної різниці потенціалів у вибраних круж-
ках до середньої її величини в околі цих
кружків, в якому вона вирівняються (буде
сталою). Обведемо пошкодження колом, діа-
метр якого виберемо таким, щоб відношення
квад рата діаметра кружка пошкодження й
вибраного круга дорівнювало частці пошко-
дження. Побудуºмо на великому крузі, як
на основі, циліндр (рис. 1, а), вісь якого пер-
пендикулярна до осі трубопроводу. Висоту
циліндра виберемо такою, щоб величина по-
тенціалу на протилежній основі (до основи
Рис. 1. Схема області моделі (а).
Зміна величин потенціалів U0 і Ut (б).
УДК 620.197.5
Про поляризаційний потенціал
магістрального трубопроводу
1Iнститут проблем матеріалознавства НАН України, Київ, Україна
2Міжнародний науково-навчальний центр інформаційних
технологій і систем НАН України, Київ, Україна
Поступила 28 октября 2009 г.
Представлено членом редколлегии В. Н. Шуманом
Одним из основных параметров катодной защиты магистральных трубопроводов
является поляризационная разность потенциалов. Предложена методика расчета
зависимости этой величины, а также поляризационной плотности тока от удельного
сопротивления грунта и разности потенциалов трубопровод — поверхность грунта.
One of the prіncіpal parameters of cathodіc protectіon of the maіn pіpelіnes іs polarіzatіon
dіfference of potentіals. A method of calculatіon for dependence of thіs dіfference value as
well as of polarіzatіon densіty of current on specіfіc resіstance of soіl and the dіfference of
potentіals pіpelіne-soіl surface has been proposed іn thіs paper.
В. В. ЛукоВич, В. В. ЛукоВич
232 Геофизический журнал № 6, Т. 32, 2010
циліндра, на якій розміщене пошкодження)
була сталою (з віддаленням від місця по-
шкодження потенціал вирівнюºться). Згідно
з припущенням, на бічній поверхні похід-
на потенціалу по нормалі дорівнюº нулю.
Похідна потенціалу по нормалі на поверхні
нижньої основи циліндра дорівнюº нулю
скрізь, за винятком кружка, який зображаº
пошкодження. В останньому виконуºться
умова
p
dU J
dz
= −r , (1)
де r — величина питомого опору ́ рунту; Jр —
поляризаційна густина струму. Всередині
циліндра потенціал U задовільняº рівнянню
2
2
1 0U Ur
r r r z
∂ ∂ ∂ + = ∂ ∂ ∂
, (2)
а на бічній поверхні —
0dU
dr
= . (3)
На протилежній основі циліндра (відносно
основи, на якій знаходиться пошкодження)
потенціал U дорівнюº сталій величині Us.
Позначимо потенціал трубопроводу в міс-
ці пошкодження через Uт, поляризаційний
потенціал — через Uр. Тоді поляризаційна
різниця потенціалів дорівнюº Fp=Uт − Uр, се-
редня різниця на цьому відрізку трубопрово-
ду Fs=Uт − Us. Задавши середню різницю Fs,
за нею та поляризаційною кривою [Швець,
1993], визначаºмо нульове наближення ве-
личини Jр.
У роботі [Швець,1993] залежність між
поляризаційною різницею потенціалів і по-
ляризаційною густиною струму задано у
вигляді таблиці їхніх відповідних числових
значень через проміжок Fpi+1−Fpi=0,05 В.
За цими даними побудовано апроксима-
ційну криву для знаходження величини Jр
за довільним значенням Fp. Iз системи рів-
нянь (1)—(3) обчислюºмо U, зокрема й Uр.
За різницею Fp=Uт − Uр та поляризаційною
кривою (співвідношенням між Uт − Uр та Jр,
за ціºю кривою) визначаºмо перше набли-
ження величини Jр. Продовжуºмо ітерації,
доки попереднº й наступне наближення ве-
личини Jр не збіжуться із заданою точністю.
За даним алгоритмом розроблена ком-
п’ютерна програма й проведені розрахунки
Рис. 2. Залежність величини Fp/Fs від опору ´рунту. Частка пошкоджень дорівнюº 0,01 (а) і 0,0025 (б).
Рис. 3. Залежність поляризаційної густини струму від опору ́ рунту. Частка пошкоджень дорівнюº 0,01 (а) і 0,0025 (б).
Про Поляризаційний Потенціал магістрального трубоПроводу
Геофизический журнал № 6, Т. 32, 2010 233
для різних величин ro (ro=r) і Fs. На рис. 1, б
зображено зміну величини U вздовж осі ци-
ліндра (U0) і вздовж його твірної (Ut) (див.
рис. 1, а). На рис. 1, б видно, що вже на гли-
бині 0,7 мм потенціал U однаковий в усіх точ-
ках круга, який перетинаº циліндр на цій гли-
бині (графіки U0 і Ut практично злились). На
рис. 2, а видно, що коли Fs= 0,875 В, величина
Fp близька до Fs, навіть при ro=5000 Ом⋅м. Iз
збільшенням величини Fs відношення Fp/Fs
залишаºться близьким до одиниці лише для
малих величин ro (ro < 60 Ом⋅м). З ростом ве-
личини ro зменшуºться відношення Fp/Fs тим
швидше, чим більша різниця Fs. Відповідні
графіки на рис. 2, а, б мало розрізняють-
ся між собою. Отже, на швидкість зміни
величини Fp/Fs найбільш впливаº різниця
Fs. За збільшення відношення Fp/Fs швидко
зменшуºться при малих величинах ro, посту-
пово вирівнюючись при великих ro.
На рис. 3 видно, що поляризаційна гус-
тина струму швидко зростаº із збільшен-
ням величини Fs, особливо за малих значень
опору ´рунту (чим менший опір ´рунту, тим
більша величина струму). За поляризацій-
ною кривою саме в інтервалі 1,1—2,0 В по-
ляризаційна густина струму швидко зростаº
(значенням величини Fp 1,0; 1,2; 1,4; 1,6; 1,8;
2,0 В відповідають значення величини Jp 4,33;
12,46; 24,84; 33,56; 39,24; 43,0 А/м2).
За цими даними без використання склад-
них математичних моделей можна знайти
наближені значення поляризаційної різниці
потенціалів, поляризаційної густини стру-
му та поляризаційного опору. За різницею
потенціалів трубопровід—поверхня ´рунту
Fп=Uт−Uп, де Uп — величина U на поверх-
ні ´рунту, питомим опором ´рунту ro (дані
електрометричних вимірювань на трасі) і
відношенням Fp/Fs (див. рис. 2) методом ін-
терполяції визначаºмо наближене значення
поляризаційної різниці потенціалів Fp. За
допомогою поляризаційної кривої [Швець,
1993] та знайденої поляризаційної різни-
ці потенціалів обчислюºмо наближені зна-
чення поляризаційної густини струму Jр.
Поляризаційний опір Rp знаходимо за фор-
мулою [Лукович, 2008]
cmp
p
p
F
R
J
−j
= ,
де jcm — cтаціонарний потенціал металу.
На рис. 4 схематично зображено графік
зміни питомого опору ´рунту на відрізку
газопроводу «Союз» 1494—1532 км. На від-
різках 1494—1522,5, 1523,5—1524 і 1529—
1532 км дані кривої ro збігаються з даними
графіку, на відрізку 1522,5—1523,5 км вели-
чина ro зростаº від 35 до 105 Ом⋅м, а потім
спадаº від ціºї точки до 41,5 Ом⋅м, а на від-
різку 1524—1529 км — відповідно зростаº
від 65 до 3100 Ом⋅м, спадаº до 37,5 Ом⋅м.
За питомим опором ´рунту ro (рис. 4) і різ-
ницею потенціалів трубопровід—поверхня
´рунту Fп методом інтерполяції розраховано
наближену величину поляризаційної різниці
потенціалів Fp (рис. 5). На рис. 5 видно, як
істотно зменшуºться (за абсолютним зна-
ченням) величина Fp за зростання питомого
опору ́ рунту ro. Зауважимо, що розрахована
таким методом наближена величина Fp мало
відрізняºться від середньої реальної її вели-
чини.
Для порівняння на рис. 6, а зображено
змінення величини Fp з рис. 5 і розрахо-
ваної за точнішою математичною моделлю
[Остапенко и др., 1988]. Графіки настільки
мало розрізняються між собою, що практич-
но злилися. Значення поляризаційної густи-
ни струму (рис. 6, б) й поляризаційного опо-
ру (рис. 6, в), розраховані за спрощеною та
досконалішою методиками, також мало роз-
різняються.
Чому такі близькі між собою результати роз-
рахунків за, здавалось би, непорівнюваними
Рис. 4. Зміна величини опору ´рунту.
Рис. 5. Зміна величин Fп і Fp.
В. В. ЛукоВич, В. В. ЛукоВич
234 Геофизический журнал № 6, Т. 32, 2010
Рис. 8. Зміна величин потенціалів на поверхні грунту
над трубопроводом Uп і на поверхні протикорозійного
покриття Us [Остапенко и др., 1988].
методиками їх отримання? Електропровідність
трубопроводу на декілька порядків більша
за електропровідність ´рунту. Підсилюº цю
відмінність протикорозійне покриття тру-
би. В результаті поле труби досить повільно
змінюºться не тільки в напрямку вздовж її осі,
а й перпендикулярно до неї [Положий, 1964].
Тому потенціал на поверхні ́ рунту над трубою
мало відрізняºться від потенціалу на зовнішній
поверхні протикорозійного покриття (рис. 7,
Рис. 6. Зміна поляризаційної різниці потенціалів (а), поляризаційної густини струму (б) й поляризаційного опору (в).
Рис. 7. Зміна величин потенціалів трубопровід—поверх-
ня ´рунту Fп і різниці потенціалів трубопровід—зовніш-
ня поверхня протикорозійного покриття Fs.
8). Питомий опір ́ рунту, в якому знаходиться
трубопровід, становить 400 Ом⋅м. Навіть за
такого опору різниця між величинами Uп і Us
не більша за 4 %.
Отримані залежності поляризаційної різ-
ниці потенціалів і поляризаційної густини
струму використані авторами для розрахун-
ку параметрів катодного захисту магістраль-
них трубопроводів за даними електромет-
ричних вимірювань.
Список літератури
Лукович В. В. Математичне моделювання процесу
поляризації трубопроводу // Вісн. Київ. ун-ту.
Геологія. — 2008. — Вип. 44. — С. 10—12.
Швець В. А. Фізико-хімічні властивості протек-
торного сплаву АЦКМ та конструкційних ста-
лей Х70, Ст3: Автореф. дис. ... канд. хім. наук.
— Київ, 1993. — 21 с.
остапенко В. Н., Ягупольская Л. Н., Лу ко вич В. В.,
кохановский и. Н., Егоров Е. В., кузь менко Ю. Н.,
калькутин Ю. Г. Электрохимическая защита
трубопроводов от коррозии. — Киев: Наук.
думка, 1988. — 192 с.
Положий Г. Н. Уравнения математической физи-
ки. — Москва: Высш. шк., 1964. — 559 с.
|