Планування багатофакторного експерименту при дослідженні впливу параметрів анодного заземлення на опір розтіканню струму

Abstract

Для забезпечення та підвищення надійності розподільних сталевих підземних газових мереж середнього тиску необхідно передбачити в процесі розробки проекту системи газопостачання або в період їх введення в експлуатацію застосування організаційно-технічних та технологічних заходів, щодо захисту сталевих трубопроводів від негативної дії електрохімічної ґрунтової корозії. Поширеним способом електрохімічного захисту на протяжних ділянках сталевих підземних газопроводів є встановлення по трасі потужних установок катодного захисту з використанням глибинних анодних заземлювачів, які виготовлено з металонасиченого бетону.

В роботі представлено дослідження впливу параметрів анодного заземлювача з металонасиченого бетону станції катодного захисту підземних сталевих газопроводів на його опір розтіканню струму. Виконано математичне планування експерименту, щодо встановлення та дослідження факторів, що впливають на умови захисту трубопроводів від ґрунтової корозії. Отримано рівняння регресії для цільової функції – опору розтікання струму, яке може бути використане для технічного моделювання заземлення, а також під час розробки методики інженерних розрахунків його параметрів. Побудовано поверхні відгуків цільової функції – опору розтікання струму та їх двомірні перерізи в площинах параметрів впливу: довжини анодного заземлення, відстані від поверхні землі до його середини та питомого електричного опору ґрунту, де заземлювач буде розміщено. Встановлено доцільність використання анодних заземлювачів з металонасиченого бетону для підвищення надійності електрохімічного захисту газопроводів. Виявлено пріоритетність параметрів анодного заземлювача по відношенню до опору розтікання струму: найбільш впливовий питомий електричний опір ґрунту, а найменше – відстань від поверхні землі до середини анодного заземлювача.

Винницкий национальный технический университет

Для обеспечения и повышения надежности распределительных стальных подземных газовых сетей среднего давления необходимо предусмотреть в процессе разработки проекта системы газоснабжения или в период их ввода в эксплуатацию применения организационно-технических и технологических мероприятий по защите стальных трубопроводов от негативного воздействия электрохимической почвенной коррозии. Распространенным способом электрохимической защиты на протяженных участках стальных подземных газопроводов является установление по трассе мощных установок катодной защиты с использованием глубинных анодных заземлителей, изготовленные из металлонасыщенного бетона.

В работе представлено исследование влияния параметров анодного заземления с металлонасыщенного бетона станции катодной защиты подземных стальных газопроводов на его сопротивление растеканию тока. Выполнено математическое планирование эксперимента по установлению и исследования факторов, влияющих на условия защиты трубопроводов от почвенной коррозии. Получены уравнения регрессии для целевой функции – сопротивления растекания тока, которое может быть использовано для технического моделирования заземления, а также при разработке методики инженерных расчетов его параметров. Построено поверхности отзывов целевой функции – сопротивления растекания тока и их двумерные сечения в плоскостях параметров воздействия: длины анодного заземления, расстояния от поверхности земли до его середины и удельного электрического сопротивления грунта, где заземлитель будет размещено. Установлена целесообразность использования анодных заземлителей с металлонасыщенного бетона для повышения надежности электрохимической защиты газопроводов. Выявлено приоритетность параметров анодного заземления по отношению к сопротивлению растекания тока: наиболее влиятельный удельное электрическое сопротивление грунта, а наименьшее – расстояние от поверхности земли до середины анодного заземления.

In order to ensure and increase the reliability of distribution medium steel underground gas networks, it is necessary to provide for the development of the project of the gas supply system or during the period of their putting into operation of the application of organizational, technological and technological measures to protect steel pipelines against the negative effects of electrochemical ground corrosion. The widespread method of electrochemical protection on extended sections of steel underground gas pipelines is the installation of high-power cathodic protection plants using deep anode earthing systems made of metal-coated concrete.

The paper presents the study of the influence of parameters of anode earthing from metal-bearing concrete at the station of cathodic protection of underground steel gas pipelines on its resistance to current deformation. The mathematical planning of the experiment is carried out in relation to the establishment and research of factors influencing the conditions for the protection of pipelines from soil corrosion. The regression equation for the target function is obtained – current propagation resistance, which can be used for technical grounding simulation, as well as during the development of a methodology for engineering calculations of its parameters. The surface of the response of the target function – the resistance of the current spreading and its two-dimensional cross sections in the planes of the influence parameters: the length of the anode ground, the distance from the surface of the earth to its center and the specific electrical resistance of the ground, where the earthing switch will be placed, is constructed. The expediency of using anode earthing from metal-saturated concrete has been established to increase the reliability of electrochemical protection of gas pipelines. The priority of parameters of the anode earthing was determined in relation to the current propagation resistance: the most influential specific electrical resistance of the soil, and the least – the distance from the surface of the earth to the middle of the anode earthing.