ešení katodické ochrany den nádrží na PHM.

Transkript

1 ešení katodické ochrany den nádrží na PHM. Ing. Svatopluk Dorda, KPTECH, s.r.o., František Mí ko Úvod edm tem ešení protikorozní ochrany ocelových den n kolika nádrží na PH v Kloboucích, byl návrh zp sobu provedení katodické ochrany. Krajina, v níž je umíst no úložišt ropy p ivedené n kolika ropovody, je lenitá. N které nádrže jsou provozovány již desítky let. Jsou uloženy na betonových základech, od p dy izolovaných asfaltovými hydroizola ními pásy. N které staré nádrže jsou p isypány zeminou, která je porostlá trávou. Nov instalované mají s p dou kontakt jen p es betonové základy, rovn ž odizolované od povrchu ocelových den nádrží asfaltovými hydroizola ními pásy. Všechny vstupní i výstupní potrubí k úložišti ropy jsou opat eny funk ní katodickou ochranou. Vlastní areál úložišt PH spole nosti epro, a.s. nebyl dosud katodicky chrán ný. Na vstupních i výstupních potrubích byly osazeny izola ní spoje, které omezily možnost vstupu d.c. proudu z katodické ochrany do objektu úložišt PH. Návrh zp sobu provedení katodické ochrany vycházel z provozní pot eby zajistit trvalý bezpe ný a bezporuchový provoz úložišt PH. Nejprve bylo správcem a zadavatelem úkolu rozhodnuto o provedení zkušební instalace katodické ochrany s využitím t i armovacích koš op rné zdi nádrže.2 jako uzem ovací anody prozatímní stanice katodické ochrany PSKAO. Sou ásti ešení bylo vyhodnocení zkušebního provozu PSKAO v etn všech potenciálových, proudových a ostatních m ení provedeného dodate ného korozního pr zkumu v areálu objektu a to na za ízeních ur ených ke katodické ochran. Jak návrh zp sobu ešení katodické ochrany, tak jeho vyhodnocení etn vlastního projektu kone ného ešení byly sou ásti stavby Obnova skladovacích kapacit PH a nádrží na ropu Klobouky. Ov ení ú innosti katodické ochrany prozatímní stanici KAO. Nádrže A, B, C a D uvedené ve schématu úložišt (v p íloze) jsou staré 30 až 40 let. Jsou nadzemní, obetonovány, starší jsou obsypané p dou. Spole tvo í kompaktní celek. Nádrž MND (.6) je nadzemní, umíst na je na betonové desce, která je od podkladního betonu odd lena hydroizolací. Nov budované nádrže.1, 2 a 3) jsou uloženy na betonových deskách opat ených hydroizolací. Propojovací potrubí skladu jsou p evážn nadzemní. P ivad e ropy a ostatních produktovod jsou uloženy v zemi. Pro uzem ovací anodu prozatímní stanice katodické ochrany PSKAO byly použity t i armovací koše op rné zdi u nádrže.2.

2 S majitelem a správcem úložišt PH, jakož i se spolupracujícími organizacemi bylo dohodnuto, že budou provedena následující opat ení: prozatímní instalace stanice katodické ochrany PSKAO u nádrže.2, ení nap ových polí pro výpo ty proudových polí a zjišt ní agresivity prost edí po obvod starých nádrží A, B, C, a D, celkem 4 x, ení potenciál E IR free, E on, a E off u starých nádrží A, B, C a D, u nové nádrže.1 a nádrže MND, ení potenciál E IR free, E on, a E off na betonovém podlaží vstupní komory mezi nádržemi A a B, ení zemních odpor nádrží A, B, C, D, nádrže.1 a nádrže MND, ení potenciálu a proudu IS 3 x, potenciál E armování spádové desky nádrže.1 m ený proti elektrodám Ag/AgCl navinutých na armováních zalitých betonem (0, 2, 3, 4) a elektrod umíst né uprost ed nádrže (1), ostatní provedená m ení slouží jako dopln k k informa ním ú el m a všeobecnému p ehledu geoelektrických korozních m ení a stavu za ízení v areálu úložišt PH. ení a vyhodnocení m ení Zdrojem d.c. proudu PSKAO byl zdroj typu Sensorika CR 45/45. Výstupní nap tí PSKAO: 0-16 V Výstupní proud PSKAO: 0 A, 1 A, 5 A, 10 A Zemní odpor UA: 0,86 Ω zapojen 1 koš pilí e op rné zdi 0,68 Ω zapojeny 3 koše pilí e op rné zdi Izola ní spoje hem innosti PSKAO byly všechny IS funk ní: POIS. E on produktovodu E on areál úložišt 1-1,40-1,50 V -0,44-0,48 V 2-1,17 V -0,71-0,81 V 3-0,81-0,98 V -0,76-0,90 V Potenciálová m ení Výsledky zkušebního provozu PSKAO prokázaly dosta ující polarizaci jednotlivých ploch den nádrží v úložišti PH. Všechna m ení byla provedena v zapnutém i vypnutém stavu ochranného zdroje. Výsledky všech zkoušek provozu PSKAO byly shrnuty do doporu ení realizace samostatné katodické ochrany areálu úložišt PH v Kloboucích. Jsou sou ásti záv re né zprávy [1]. 2

3 Návrh katodické ochrany den nádrží na PH a ostatního za ízení areálu. Vzhledem ke konfiguraci prozatímní uzem ovací anody tvo ené ocelovými koši op rné zdi u nádrže.2 mohlo být doporu eno optimální umíst ní budoucích HUA. V areálu úložišt PH byla provedena celá ada m ení zdánlivého m rného odporu horniny do hloubek 60 m. V prvé fázi se p edpokládalo použití až 5 HUA. Vzhledem k nam eným výsledk m s prozatímní SKAO, bylo jako optimální navrženo ešení pomocí 3 HUA. Umíst ní HUA 1, 2 a 3 je patrné ze situace úložišt PH (uvedené v p íloze). Výsledky m ení zdánlivého m rného odporu horniny v r zných hloubkách pro jednotlivé HUA jsou obsaženy v následujících grafech: Zdánlivý m rný odpor v ohm.m HUA 1 Klobouky. Závislost zdánlivého rného odporu p dy na hloubce Hloubka v m východ sever Zdánlivý m rný odpor p dy v ohm.m HUA 2 Klobouky. Závislost zdánlivého m rného odporu p dy na hloubce sever Hloubka v m 3

4 Zdánlivý m rný odpor p dy v ohm.m HUA 3 Klobouky. Závislost zdánlivého m rného odporu p dy na hloubce. 0 sever Hloubka v m Vzorec k výpo tu HUA byl p evzat z literárních odkaz uvedených v [2]. Konfigurace: Vzorec: ρ 2 L 4 h + 3 L R = ln ; L > d 2π L d 4 h + L Hloubkové uzem ovací anody jsou nejen jednoduché svým technickým ešením, ale dosahují i zna nou p esnost vypo tených hodnot. Je nutné nep et žovat jednotlivé FeSi ty e p ílišnou proudovou zát ží. Optimální zát ž pro jednu anodu o hmotnosti 12 kg je 0,3 až 0,5 A. Odoln jší jsou ty e s obsahem Cr (3,5 až 5 %). Každá HUA je vybavena 10 anodami. 4

5 Konfigurace HUA v i plochám nádrží Zásadní výhoda návrhu HUA spo ívá v možnosti dosažení co nejv tšího pokrytí plochy všech úložných konstrukcí ochranným potenciálem, které jsou uloženy na povrchu p dy nebo t sn pod jejím povrchem. U kruhových konstrukcí, jaké p edstavují dna ocelových nádrží je optimální proudová hustota ve vzdálenosti 0,86 pr ru kruhu. Nejmenší je uprost ed. Tento matematicky odvozený fakt potvrzuje, že pro katodickou ochranu ocelových den nádrží jsou nejvhodn jší HUA. Jejich aktivní hloubka je 30 metr. Výchozím materiálem pro uzem ovací anody jsou FeSi ty e, obsahující 3,5 % Cr, zasypané koksem. Sou ástí aktivní ásti HUA je i ocelová pažnice umíst na v hloubce 20 až 30 m. Vrchní ást od 0 do 20 m je tvo ena el.nevodivou pažnici z PE. Z uvedené hloubky lze úsp šn pokrýt ochranným potenciálem celý povrch den jednotlivých nádrží. Ostatní vybavení stanic katodické ochrany Každá ze 3 stanic katodické ochrany je vybavena zdrojem d.c. proudu typu Sensorika CR 45/45. Stanice jsou umíst ny v areálu úložišt (situace i schéma jsou v p íloze). Propojovací objekty PO1 až PO5 sloužící nejen ke kabelovému rozvodu proudu k jednotlivým nádržím, ale též ke stálým m ným referen ním elektrodám SE1 až SE6, korozním idl m KC1 až KC5 [3] a m icím sondám Ag/AgCl umíst ných v armování nových nádrží.1, 2 a 5 (u každé nádrže celkem 3 x 5 m). 5

6 Vyhodnocení zkušebního provozu Požadavky na zkušební provoz vyplynuly z jednání mezi zástupci investora, generálního dodavatele stavby a zhotovitele katodické ochrany. Ú elem t í sí ního zkušebního provozu bylo zjišt ní schopnosti provozu a zjišt ní innosti katodické ochrany nádrží. M ení a kontrola instalovaného za ízení protikorozní ochrany byly provád ny periodicky, podle p edem stanoveného plánu kontrol. Katodickou ochranu zajiš ují t i d.c..zdroje, které byly p i uvedení do zkušebního provozu nastaveny na výstupní proud o hodnot 10 A. V pr hu kolikadenního provozu byly na žádost zástupce investora nastaveny na proudovou výstupní hodnotu 20 A. Instalovaný d.c. zdroj katodické ochrany: 3 x ST 34 50/50 Výstupní nap tí SKAO: 3 x 0-40 V Výstupní proud SKAO: 3 x 0 40 A Výstupní parametry d.c. zdroj Datum m ení zdroj Výstupní nap tí 0 4 7, Výstupní proud (A) zdroj Výstupní nap tí , Výstupní proud (A) zdroj Výstupní nap tí , Výstupní proud (A) Zemní odpor HUA Datum m ení HUA 1 Zemní odpor ( Ω ) - 0,4 0,75 0,7 0,7 0,7 HUA 2 Zemní odpor ( Ω ) - 0,5 0,4 0,525 0,5 0,5 HUA 3 Zemní odpor ( Ω ) - 0,4 0,5 0,6 0,575 0,6 6

7 Polarizace instalovanou katodickou ochranou -0,99 Výstup je katodicky chrán ný Vstup má hodnotu -1,13 V v i Cu/CuSO 4 a je tedy Rovn ž katodicky chrán ný Za ízení E IR free [ V ] Poznámka nádrž.1-1,05 spole s uzemn ním jsou katodicky chrán né nádrž.2-1,11 spole s uzemn ním jsou katodicky chrán né nádrž.5-0,75 spole s uzemn ním není ješt dostate zpolarizována na minimální ochrannou hodnotu E IR free = -0,85 V v i Cu/CuSO 4 nádrž.6 MND -0,91 spole s uzemn ním jsou katodicky chrán né nádrže A, B, C, D -0,81 spole s uzemn ním nebyly b hem zkušebního provozu zpolarizovány na minimální ochranný polariza ní potenciál E IR free =-0,85V v i Cu/CuSO 4 POIS nádrží ABCDvýstup PS 6 POB nádrží ABCDvstup PS 6-0,97 V v i Cu/CuSO 4-0,92 Vstup je katodicky chrán ný ze strany trasy. Vstup je chrán ný i ze strany závodu na E IR free = POIS nádrže MND -0,97 Ze strany trasy E IR free = -0,97 V v i Cu/CuSO 4 a je tedy katodicky chrán ný. Ze strany závodu E IR free = -1,04 V v i Cu/CuSO 4 a je tedy katodicky chrán ný. Záv r: P edpokládaného cíle bylo dosaženo. Je chrán ný celý povrch nádrží, který je v kontaktu s p dou. Katodická ochrana je ešena pomocí 3 stanic vybavených d.c.zdroji typu Sensorika CR 45/45 a HUA, které mají dostate nou pracovní reservu, aby mohly zajistit katodickou ochranu celého úložišt PH v Kloboucích [4]. Nádrže jsou vybaveny idly dlouhodob sledujícími korozní rychlost a korozní chování armování v betonu, na n mž nádrže spo ívají. Jejich m ení a vyhodnocení bude provedeno až po ro ním provozu. M ení je zajišt no u dodavatele korozních idel. Elektrody Ag/AgCl potvrzují ochrannou funkci betonu. Podotýkáme, že také katodicky ochranný potenciál dlouhodob pom že tuto funkci betonu zachovat. Tabulka vypínacích potenciál ze záznamové úst edny ení ode et nam ených hodnot po 5 vte inách po vypnutí SKAO Nádrž 1- SE1 Nádrž 2- SE2 Nádrž 5- SE5 Nádrž 6 MND- SE3 Nádrž ABCD - SE4 Vs.šacht. A-B SE3a CMS.4 Nádrže 2 (mv) Vypínací potenciál -1,10-1,10-1,11-1,05 ) -0,95-1, enos. SE u SKAO 7

8 ihlédneme-li k možnostem, že mohlo dojít k poklesu na vypínací potenciál i po n kolika minutách, musíme jednozna konstatovat, že instalovaná katodická ochrana plní svou funkci. Její ochranný efekt je znásoben tím, že došlo i ke katodické ochran uzemn ní celého areálu úložišt PH. Literatura [1] Geoelektrické korozní pr zkumné m ení pro stavbu Obnova skladovacích kapacit PH a nádrží na ropu Klobouky. [2] W.von Baeckmann - Taschenbuch für den kathodischen Korrosionsschutz. Vulkan-Verlag. Essen [3] Mí ko F., Možnosti zavedení jednotné metodiky m ení korozní rychlosti na kovových úložných za ízeních. OK07 Olomouc. íjen 2007 [4] Mí ko F., Odborný posudek technického ešení zp sobu protikorozní ochrany stavebních objekt OBNOVA SKLADOVACÍCH KAPACIT PH A NÁDRŽÍ NA ROPU KLOBOUKY. Ostrava. B ezen 2008 P íloha Celkový pohled na úložišt nádrží PH v Kloboucích 8

9 9

10 10