Komplexný prieskum korózneho stavu a spôsobov elektrochemickej ochrany prevádzkovaných hlavných plynovodov a ropovodov. Monitorovanie korózie potrubí

B. V. Koshkin, V. N. Ščerbakov, V. YU. Vasiliev, GOUVPO "Moskva štát Inštitút ocele a Zliatiny (technologický univerzita) » ,

SUE Mosgorteplo

Elektrochemické metódy hodnotenia, monitorovania, diagnostiky, predpovedania korózneho správania a určovania rýchlosti korózie, ktoré boli dlho dobre teoreticky vyvinuté a široko používané v laboratórnych podmienkach, sa začali používať iba na hodnotenie stavu korózie v prevádzkových podmienkach. za posledných 5-10 rokov.

Výrazná vlastnosť elektrochemické metódy hodnotenia je schopnosť určiť korózny stav (aj kontinuálne) v reálnom čase so súčasnou odozvou materiálu a korózneho prostredia.

Na hodnotenie korózneho stavu v prevádzkových podmienkach sa najviac využívajú metódy polarizačného odporu (galvanické a potenciostatické), rezistometrické a impedančné metódy. Prvé dva získali praktické využitie. Galvanostatická metóda merania sa používa v prenosných prenosných zariadeniach, potenciostatická metóda sa využíva najmä v laboratórnych štúdiách kvôli zložitejšiemu a drahšiemu vybaveniu.

Metóda polarizačného odporu je založená na meraní rýchlosti korózie stanovením korózneho prúdu.

Existujúce zahraničné prístroje na meranie koróznych rýchlostí sú založené najmä na princípe polarizačného odporu a s dostatočnou mierou presnosti dokážu určiť koróznu rýchlosť len za podmienok úplného ponorenia meraného objektu do korózneho prostredia, t.j. korozívnosť média je prakticky určená. Takáto schéma merania je implementovaná v zahraničných zariadeniach na hodnotenie rýchlosti korózie (zariadenia od ACM, Ronbaks, Voltalab, Magna atď.). Zariadenia sú dosť drahé a nie sú prispôsobené ruským podmienkam. Domáce korózne merače určujú agresivitu prostredia bez ohľadu na skutočné ocele, z ktorých sú potrubia vyrobené, a preto nedokážu určiť odolnosť potrubí voči korózii v prevádzkových podmienkach.

V tejto súvislosti bol v MISiS vyvinutý merač korózie, určený na zisťovanie rýchlostí korózie potrubí vykurovacích sietí vyrobených z aktuálne prevádzkovaných ocelí.

Merač korózie malých rozmerov "KM-MISiS" (obr. 1) je vyvinutý na modernej prvkovej báze na báze presného digitálneho mikrovoltmetra s nulovým odporom. Korzimeter je určený na meranie rýchlosti korózie metódou polarizačného odporu s bezprúdovou IR kompenzáciou. Zariadenie má jednoduché, intuitívne rozhranie na ovládanie a vstup/výstup informácií na displeji z tekutých kryštálov.

Program merača korózie poskytuje možnosť zadávania parametrov, ktoré umožňujú vyhodnotenie rýchlosti korózie rôznych druhov ocelí a nastavenie nuly. Tieto parametre sa nastavujú pri výrobe a kalibrácii merača korózie. Korzimeter ukazuje nameranú hodnotu rýchlosti korózie aj aktuálne hodnoty rozdielu potenciálov "E 2 - E1» na kontrolu parametrov.

Hlavné parametre korózneho merača sú v súlade s Jednotným systémom ochrany proti korózii a starnutiu (ESZKS).

Korrozimeter „KM-MISiS“ je určený na zisťovanie rýchlosti korózie metódou polarizačného odporu v elektrolyticky vodivých médiách a možno ho použiť na stanovenie rýchlosti korózie kovových častí a zariadení v energetike, chemickom a petrochemickom priemysle, stavebníctve , strojárstvo, ochrana životného prostredia, pre vzdelávacie potreby.

Skúsenostivykorisťovanie

Korzimeter prešiel pilotnými testami v prevádzkových podmienkach moskovských vykurovacích sietí.

Testy na Leninskom prospekte boli vykonané v auguste - novembri 2003 na prvom a druhom okruhu vykurovacích sietí (účastník 86/80). V tomto úseku boli do I. a II. okruhu potrubí tepelných sietí navarené dýzy, do ktorých boli inštalované snímače (pracovné elektródy) a vykonávané denné merania koróznej rýchlosti a elektrochemických parametrov pomocou prototypu korózneho merača. Merania boli realizované vo vnútornej časti potrubí s registráciou parametrov chladiva. Hlavné parametre chladiacej kvapaliny sú uvedené v tabuľke 1.

Pre merania s rôznym trvaním od 5 do 45 min. zaznamenali hlavné parametre korózneho stavu potrubí tepelných sietí počas dlhodobých skúšok. Výsledky merania sú znázornené na obr. 2 a 3. Ako vyplýva z výsledkov skúšok, počiatočné hodnoty rýchlosti korózie dobre korelujú s dlhodobými skúškami pri skúškach v I. aj II. Priemerná rýchlosť korózie pre primárny okruh je cca 0,025 – 0,05 mm/rok, pre druhý okruh cca 0,25 – 0,35 mm/rok. Získané výsledky potvrdzujú dostupné experimentálne a literárne údaje o koróznej odolnosti potrubí tepelných sietí z uhlíkových a nízkolegovaných ocelí. Presnejšie hodnoty je možné získať špecifikovaním tried ocele používaných potrubí. Kontrola korózneho stavu tepelných sietí bola vykonaná na úseku diaľnice Entuziastov - Sajanskaja ulica. Vykurovanie hlavných úsekov v tejto oblasti (č. 2208/01 - 2208/03) často zlyháva, potrubia v tejto oblasti
stke boli položené v rokoch 1999 - 2001. Kúrenie pozostáva z priameho a spätného vedenia. Teplota priamky vykurovacieho potrubia je cca 80-120°C pri tlaku 6 atm, teplota spiatočky je cca 30-60°C. V období jar-jeseň je vykurovacie potrubie často zaplavené spodnou vodou (v blízkosti rybníkov Terletskie) a / alebo odpadovými vodami. Charakter uloženia vykurovacieho potrubia v tejto oblasti je žľabový, v betónových žľaboch s krytom a hĺbkou uloženia cca 1,5-2 m.Prvé netesnosti vo vykurovacom potrubí boli zaznamenané na jar 2003, zlyhali a boli vymenené. v auguste - septembri 2003. Pri obhliadke došlo k zaplaveniu hlavného vykurovacieho žľabu asi 1/3 - 2/3 priemeru potrubia spodnou vodou alebo odtokom. Vykurovacie potrubia boli izolované sklolaminátom.

Číslo parcely 2208/01 - 22008/02. Kúrenie bolo položené v roku 1999, rúry sú zvárané, pozdĺžne zvarové, priemer 159 mm, pravdepodobne z st. 20. Potrubie má tepelne izolačný náter z laku Kuzbass, minerálnej vlny a pergamínu (strešná krytina alebo sklolaminát). V tejto oblasti sa nachádza 11 defektných zón s koróznymi léziami, najmä v zaplavenej zóne koryta. Hustota korozívnych lézií po dĺžke priamky je 0,62 m-1, naopak -0,04 m-1. Mimo prevádzky v auguste 2003.

Číslo parcely 2208/02 - 2208/03. Inštalovaný v roku 2001. Prednostná korózia hlavného potrubia vykurovania. Celková dĺžka vymieňaných chybných úsekov potrubia je 82 m Hustota koróznych lézií priameho vedenia je 0,54 m -1. Podľa GUP Mosgorteplo sú potrubia vyrobené z ocele 10KhSND.

Úsek č. 2208/03 - ÚK. Položené v roku 2000, bezšvíkové rúry, pravdepodobne z st. 20. Hustota korozívnych lézií priamky -0,13 m -1, reverznej línie -0,04 m-1. Priemerná hustota koróznych lézií (ako je delokalizovaná bodová korózia) vonkajšieho povrchu priamych potrubí je 0,18 - 0,32 m -1. Vzorky rezaných rúr nie sú zvonka potiahnuté. Charakter koróznych lézií na vonkajšej strane vzorkovej rúrky je hlavne všeobecná korózia v prítomnosti priechodných lézií, ako je bodová korózia, ktoré majú kužeľovitý tvar s veľkosťou asi 10-20 cm od vonkajšieho povrchu, meniace sa na priechodné lézie s priemerom asi 2-7 mm. Na vnútornej strane potrubia je mierna celková korózia, stav je vyhovujúci. Výsledky stanovenia zloženia vzoriek rúr sú uvedené v tabuľke 2.

Materiál vzoriek rúr z hľadiska zloženia zodpovedá oceliam typu "D" (alebo KhGSA).

Keďže niektoré potrubia boli v kanáli vo vode, bolo možné odhadnúť rýchlosť korózie vonkajšej časti potrubia. Hodnotenie rýchlosti korózie sa robilo v miestach, kde ústi uloženie kanála, v podzemnej vode v bezprostrednej blízkosti potrubia a v miestach najrýchlejšieho prúdenia podzemnej vody. Teplota podzemnej vody bola 40-60°C.

Výsledky merania sú uvedené v tabuľke. 3-4, kde sú údaje o pokojnej vode zvýraznené červenou farbou.

Výsledky meraní ukazujú, že rýchlosť všeobecnej a lokalizovanej korózie sa zvyšuje V priebehu času sa menia, čo je najvýraznejšie pri lokalizovanej korózii v pokojnej vode. Rýchlosť všeobecnej korózie má tendenciu sa zvyšovať v prúde, v pokojnej vode sa zvyšuje rýchlosť lokálnej korózie.

Získané údaje umožňujú určiť rýchlosť korózie tepelných potrubí a predpovedať ich korózne správanie. Rýchlosť korózie potrubí v tejto oblasti je > 0,6 mm/rok. Maximálna životnosť potrubí za týchto podmienok nie je dlhšia ako 5-7 rokov s pravidelnými opravami v miestach lokálneho poškodenia koróziou. Presnejšia predpoveď je možná pri nepretržitom monitorovaní korózie a pri zhromažďovaní štatistických údajov.

Analýzaoperatívnekorozívne lézieT

Korozívny stav potrubí je jedným z hlavných faktorov charakterizujúcich prevádzkyschopnosť LP MG, spoľahlivosť a bezpečnosť jeho prevádzky. Ochrana potrubí je určená stavom izolačného náteru a ECP systémov.

Pre inštalácie elektrochemickej ochrany (ECP) kontrola technického stavu jednotlivca sa vykonáva periodickými prehliadkami. Zároveň kontrolujú stavy elektrických meracích prístrojov s kontrolnými prístrojmi, merajú potenciály na drenážnych miestach, merajú elektrický odpor jednosmerného obvodu, posudzujú spojitosť inštalácie katódovej ochrany pomocou špeciálneho merača alebo počítadla. elektrická energia, kontrola kontaktných spojení, anódové uzemnenie, jednotky a jednotky inštalácií.

Kontroly sa vykonávajú najmenej 4-krát za mesiac pre zariadenia na ochranu drenáže, 2-krát za mesiac - pre zariadenia s katódovou ochranou.

Nepretržité monitorovanie prevádzky zariadení katódovej ochrany zabezpečujú telemetrické zariadenia. To umožňuje znížiť náklady a čas na obchádzanie zariadení, skrátiť čas prerušenia ich prevádzky od okamihu zistenia poruchy až po výmenu alebo opravu inštalácie, zvyšuje presnosť ladenia a stabilitu parametrov ECP. znamená.

Pri kontrole stavu elektrochemickej ochrany úseku MG zistite:

Úroveň katódovej ochrany potrubia;

Veľkosť polarizačných potenciálov metódou odpojenia zdroja polarizácie (RMS) alebo extrapolačnými metódami s použitím rovnakých meracích systémov;

Polarizačné prúdy pretekajúce potrubím podľa metódy odporúčanej GOST;

Hodnota špecifického elektrického odporu pôdy;

Zloženie vzoriek medzivrstvového elektrolytu obsiahnutého v oblastiach pľuzgierov, vrecúšok a iných defektov v izolačnom povlaku.

Monitorovanie bezpečnosti potrubia spočíva v periodických meraniach potenciálov „štruktúra-zem“ po celej dĺžke potrubia a porovnávaní získaných hodnôt so štandardnou hodnotou, ako aj v určovaní celkového času, počas ktorého má potrubie hodnotu ochranného potenciálu po celú dobu po celej dĺžke.

Potenciály sa merajú po celej dĺžke potrubia vzdialenou referenčnou elektródou s krokom merania 10-20 m minimálne raz za päť rokov. V tomto prípade by sa prvé meranie malo vykonať najmenej 10 mesiacov po zasypaní potrubia.

Merania potenciálov v riadiacich a meracích stĺpoch (CMC) a vzdialenej elektróde v bodoch na trase s minimálnymi hodnotami potenciálu sa vykonávajú najmenej dvakrát ročne. Dodatočne sa merania vykonávajú pri prácach súvisiacich s vývojom systémov ECP, zmenami prevádzkového režimu zariadení katódovej ochrany, pri prácach súvisiacich s odstraňovaním zdrojov bludných prúdov.

Na základe výsledkov merania potenciálov by sa mali nakresliť grafy a mala by sa určiť ochrana po dĺžke a na základe údajov diaľkového ovládania o prevádzke zariadení katódovej ochrany alebo ich technických kontrolách - ochrana potrubí v čase.

Sledovanie technického stavu izolačných náterov počas výstavby realizované na plochách dokončenej stavby. Kontrola kontinuity sa vykonáva metódou katódovej polarizácie. Údaje o výsledkoch sú zaznamenané vo vykonávacej dokumentácii.

Kontrola izolačného povlaku počas prevádzky vykonaná v rámci komplexného vyšetrenia MG. Porovnanie údajov získaných pri vyšetrení MG s údajmi výkonná dokumentácia umožňuje vyhodnotiť zmenu ochranných vlastností náterov v čase a dĺžke.

Stanovenie stavu náteru na skúmanej ploche sa posudzuje v dvoch etapách, a to priamou aj nepriamou metódou.

Nepriamo na základe analýzy údajov o zmenách hustoty ochranného prúdu v dĺžke a čase výsledky meraní potenciálu "potrubia-zem" a koróznej elektrometrickej kontroly;

Priama metóda pre selektívne vŕtanie.

Nepriame metódy na určenie stavu izolácie a systému ECP zahŕňajú integrálne a miestne merania.

Integrálne metódy určujú charakteristiky skúmaného úseku plynovodu ako celku. Tieto metódy umožňujú posúdiť stav povlaku po celej dĺžke úseku a určiť miesta delaminácie a poškodenia izolácie. Zároveň sú identifikované samostatné špecifické zóny, v ktorých je potrebné aplikovať lokálne metódy kontroly náterov a ECP prostriedkov.

Hlavnými kritériami na určenie frekvencie monitorovania izolácie bez otvorenia výkopu sú hustota ochranného prúdu na potrubí a prechodový odpor „potrubie-zem“, ktoré umožňujú integrálne posúdiť kvalitu izolačného povlaku. Na základe týchto údajov pomocou hľadačov vyhľadávajú miesta poškodenia izolačného náteru a vykonávajú selektívne vrty.

Priama metóda alebo selektívne vŕtanie zahŕňa otvorenie plynovodu, vyčistenie jeho povrchu od zeminy, vizuálnu kontrolu izolačného náteru a meranie prechodového odporu napríklad „uterákovou“ metódou. V tomto prípade by sa mali vykonať merania kontinuity, adhézie, hrúbky a prechodového elektrického odporu povlaku. Odber vzoriek izolácie a laboratórne skúšky náterov sa vykonávajú každé 3 roky prevádzky. Súčasne sa odoberajú vzorky pôdy a pôdneho elektrolytu na kontrolu systému ECP.

Po preskúmaní sa izolácia otvorí, predovšetkým v oblastiach s mechanickým poškodením a inými chybami. Keď sa na uvoľnených miestach zistí korózia a iné poškodenia, kontrolná zóna sa rozšíri, aby sa určili hranice poškodeného úseku potrubia. Povinná kontrola zahŕňa úsek kruhového zvarového spoja.

Kontrola stavu izolačných povlakov selektívnym vŕtaním sa vykonáva po 3 rokoch od začiatku prevádzky povlakov a keď sa dosiahnu kritické hodnoty ECP a lokálny prechodový odpor sa zníži na 10 ohm · m - raz za rok rok.

Integrálne aj lokálne metódy sú elektrometrické. Používajú jednosmerné a striedavé zariadenia a sú rozdelené na kontaktné a bezkontaktné.

Hodnotenie korózneho stavu sa vykonáva obhliadkou a prístrojovým meraním v kontrolných jamách. Definície sa vykonávajú predovšetkým:

V priestoroch s nevyhovujúcim stavom ochranných náterov;

V oblastiach, ktoré nie sú vybavené kontinuálnou katódovou polarizáciou ochrannej hodnoty;

Na korozívnych úsekoch trasy, ktoré zahŕňajú horúce úseky s teplotou prepravovaných produktov nad 40 °C, úseky potrubí prevádzkované južne od 50. rovnobežky severnej šírky, v zasolených pôdach (slaniská, soľné lizy, solodia, takyry, stelivo). atď.) na zavlažovaných pôdach;

V oblastiach bludných prúdov;

V oblastiach, kde potrubia vychádzajú zo zeme;

Na križovatkách potrubí;

Na svahoch roklín, roklín a riek;

V oblastiach priemyselných a domácich odpadových vôd;

V oblastiach s pravidelným zavlažovaním pôdy.

Pri vizuálnej kontrole a individuálnom meraní korózneho stavu potrubia v jame sa zisťuje:

Prítomnosť a povaha produktov korózie;

Maximálna hĺbka jaskýň;

Povrchová plocha poškodená koróziou.

Fedotov S.D., Ulybin A.V., Shabrov N.N.

inžinier S. D. Fedotov;
Ph.D., docent A. V. Ulybin *;
doktor fyziky a matematiky, profesor N. N. Shabrov,
FGBOU VPO Štátna polytechnická univerzita v Petrohrade

Kľúčové slová: korozívne opotrebovanie; oceľové konštrukcie; ultrazvukové meranie hrúbky; kontrola stavebných konštrukcií

Je dobre známe, že korózne straty v kovových konštrukciách spôsobujú veľké ekonomické straty. Korozívne ničenie prvkov oceľové konštrukcie a výstuž v železobetóne je jedným z hlavných faktorov vedúcich k neprijateľnému a havarijnému stavu konštrukcií. Rýchlosť korózie sa pohybuje v širokom rozmedzí od 0,05 do 1,6 mm za rok a závisí od koróznej odolnosti kovu, parametrov agresívneho prostredia, prítomnosti a stavu antikoróznej úpravy, konštrukčného riešenia a ďalších faktorov.

Zisťovanie skutočného korózneho opotrebenia prevádzkovaných oceľových konštrukcií je nevyhnutné tak pre sledovanie ich technického stavu a včasnú obnovu, ako aj pre predchádzanie haváriám (poruchy a kolapsy).

V moderných normách na skúšanie, v technickej literatúre a vedeckých prácach nie je otázka správneho určenia korozívneho opotrebovania úplne odhalená. Z dostupných pokynov nie je vždy jasné, ako a ako merať straty, ktoré oblasti vybrať a ako ich pripraviť. Neexistuje jednoznačný názor na spôsob zobrazenia výsledku merania. Preto je potrebné zovšeobecniť údaje dostupné v literatúre a vyvinúť metódu kontroly zohľadňujúcu moderné prístrojové vybavenie.

V praxi sa kontrola straty korózie scvrkáva na dve hlavné úlohy:

1) určenie skutočného zvyškového prierezu kovového prvku;

2) porovnanie skutočnej hrúbky s počiatočnou (alebo nameranou v predchádzajúcej fáze prieskumu).

Zdá sa, že obe tieto úlohy sa dajú veľmi ľahko vyriešiť. V praxi však vznikajú problémy ako pri meraní hrúbky poškodenej konštrukcie, tak aj pri jej porovnávaní s pôvodnou. Tiež nie je vždy zrejmé, ako zobraziť výsledok výskumu najpohodlnejším a najinformatívnejším spôsobom. Riešením týchto problémov, schematicky znázorneným na obr. 1, je venovaný tento článok.

Obrázok 1. Metódy stanovenia koróznych strát

Článok pojednáva o hlavných kontrolných metódach implementovaných v prítomnosti nepretržitej korózie kovov. V tomto materiáli nie je uvažovaná problematika merania lokálnej korózie (pitting, pitting, intergranullar, atď.).

Mechanické meranie zvyškovej hrúbky

Pred zvážením problematiky merania hrúbky je potrebné poznamenať, že merania kovových konštrukcií vyžadujú maximálnu presnosť merania v porovnaní s konštrukciami z iných materiálov. Podľa regulačných a metodických dokumentov a technickej literatúry by presnosť merania mala byť aspoň 0,05-0,1 mm.

Najjednoduchšou a cenovo najefektívnejšou metódou je určenie skutočnej hrúbky oceľových konštrukcií pomocou rôznych mechanických meracích prístrojov. Na dosiahnutie týchto cieľov s požadovanou presnosťou sa odporúča použiť posuvné meradlá, mikrometre a mechanické hrúbkomery, ako aj meracie svorky.

V praxi nie je použitie najdostupnejšieho z týchto prostriedkov, menovite strmene, vždy pohodlné a niekedy nemožné. Vysvetľuje to skutočnosť, že meranie pomocou posuvného meradla je možné vykonávať len na otvorených častiach profilov (rohové perá, príruby I-nosníkov a kanálov atď.) (obr. 2). Zvlášť často je potrebné merať zvyškovú hrúbku tenšieho prierezového prvku, ktorým je stena v kanáloch a I-nosníkoch. Vo väčšine prípadov nie je voľný koniec profilu (v nosných oblastiach) prístupný, a preto nie je možné vykonať meranie. Druhým významným obmedzením je dĺžka čeľustí strmeňa. V tomto prípade je možné merať hrúbku kovu iba v oblastiach umiestnených pozdĺž okraja skúmaného profilu v páse rovnajúcom sa dĺžke čeľustí.

Obrázok 2. Meranie zvyškovej hrúbky posuvným meradlom

Obrázok 3. Meranie zvyškovej hrúbky HDI pomocou sponky

Obrázok 4. Mikrometer - hrúbkomer

Pohodlnejšími meracími prístrojmi sú hrúbkomery s klipom. Pomocou nich je možné merať hrúbku v miestnych oblastiach umiestnených vo vzdialenosti od okrajov skúmaného prvku. Pri nerovnomernom koróznom poškodení bude táto výhoda rozhodujúca v porovnaní s nóniovým strmeňom. Navyše pri použití hrúbkomeru s neporiadkom (obr. 3) možno presnosť merania zvýšiť v porovnaní s mechanickým posuvným meradlom až na 0,01 mm a viac. Na druhej strane použitie mechanických hrúbkomerov vo forme sponiek podlieha rovnakým obmedzeniam ako pri posuvných meradlách.

Je zrejmé, že použitie vyššie uvedených mechanických meracích prístrojov je nemožné na prvkoch uzavretého profilu - potrubiach, ktoré sa používajú každoročne vo väčších objemoch. Iba možný spôsob mechanické meranie hrúbky uzavretého profilu spočíva vo vyvŕtaní otvoru a meraní špecializovaným mikrometrom (obr. 4). V tomto prípade je presnosť merania a produktivita riadenia výrazne znížená.

Meranie zvyškovej hrúbky fyzikálnou metódou

Na zisťovanie hrúbky, spojitosti a ďalších parametrov výrobkov a povlakov z rôznych materiálov sa využíva široká škála fyzikálnych metód nedeštruktívneho skúšania (NDT). Medzi nimi sú magnetické metódy, metódy vírivých prúdov, rádiové vlny atď.

Jednou z najúspešnejších fyzikálnych metód kontroly hrúbky a iných parametrov oceľových konštrukcií je ultrazvuková metóda. Potvrdzuje to rozšírené štúdium a používanie ultrazvukových prístrojov (hrúbkomery a defektoskopy) v domácej i zahraničnej praxi. Táto metóda je založená na schopnosti ultrazvukových vĺn odrážať sa na rozhraní. Je potrebné poznamenať, že na účely opísané v tejto práci je metóda ultrazvukového ozveny jediná použiteľná medzi fyzikálnymi metódami NDT.

Hlavné výhody používania moderných zariadení, ktoré implementujú ultrazvukovú metódu merania hrúbky:

Možnosť ovládania s jednosmerným prístupom;

Pracujte v oblastiach vzdialených od okraja konštrukcie (bez prítomnosti otvorených okrajov);

Vysoký výkon;

Dostatočná presnosť merania;

Pomerne jednoduché požiadavky na predbežnú prípravu miesta merania.

V Rusku sú široko používané ultrazvukové hrúbkomery domácich aj zahraničných výrobcov (AKS LLC, Technotest LLC, Constanta CJSC, Olympus atď.). Najpohodlnejším zariadením pre prácu v teréne sú monobloky (obr. 5).

Obrázok 5. Meranie hrúbky pomocou ultrazvukového zariadenia

Samozrejme majú aj nevýhody, medzi ktoré patrí obmedzený rozsah meraných hrúbok, nižšia kapacita batérie a iné.

Väčšina ultrazvukových hrúbkomerov vyžaduje prípravu povrchu ocele zoškrabaním alebo (najlepšie) brúsením meranej plochy. Na jednej strane táto okolnosť znižuje výkon riadenia a pri absencii napájania je veľmi významná. Na druhej strane je potrebná aj príprava miesta merania na zabezpečenie bežnej presnosti kontroly pomocou mechanických hrúbkomerov. Navyše dostupnosť prenosných akumulátorových nástrojov na obrábanie kovových povrchov v súčasnosti tento problém prakticky eliminuje.

Vzhľadom na vyššie uvedené môžeme konštatovať, že výhoda ultrazvukových zariadení oproti mechanickým hrúbkomerom je zrejmá.

Stanovenie počiatočnej hrúbky rezu

Aby ste pochopili, čo je strata kovu, musíte poznať jeho počiatočnú hrúbku. Najjednoduchším a najspoľahlivejším spôsobom je meranie hrúbky skúmaného prvku v nepoškodenom reze. Pri neobmedzenom (priestorovom) a dlhotrvajúcom prístupe agresívneho média k otvoreným prvkom často trpí koróznym poškodením celá plocha prvku. V tomto prípade nie je možné určiť počiatočnú hrúbku prvku priamym meraním.

V takejto situácii sa parametre úseku prvkov určujú buď podľa projektovej dokumentácie alebo podľa sortimentu valcovaných kovových výrobkov. Tento prístup má nízku spoľahlivosť a v niektorých prípadoch je nemožný (nedostatok dokumentácie, použitie neštandardných zváraných profilov atď.). Ak je k dispozícii projektová dokumentácia na analýzu, pravdepodobnosť určenia požadovaných parametrov je vyššia. Neexistuje však žiadna záruka, že postavené konštrukcie sú plne v súlade s konštrukčným riešením av realite domácej výstavby - s výkonnou dokumentáciou.

Odhalenie hrúbok prvkov podľa sortimentu určením celkových rozmerov rezu (výška a šírka) tiež nie je vždy možné. Ak sú konštrukcie vyrobené z kanálov a I-nosníkov, na vyriešenie problému je potrebné mať sortiment zodpovedajúci obdobiu výroby profilov. Pri skúmaní štruktúr však nie je vždy možné určiť zhodu profilov s konkrétnym sortimentom. Pri kontrole rúr a rohov nie je možné použiť sortiment na určenie počiatočnej hrúbky, pretože široký rozsah hrúbok zodpovedá rovnakým rozmerom prierezu. Napríklad uhol rovnobežnej príruby č. 50 podľa GOST 8509-93 môže mať počiatočnú hrúbku 3,0 až 8,0 mm s krokom 1,0 mm.

Nepriama metóda kontroly koróznych strát

V predpisoch a technickej literatúre o stavebnej inšpekcii nájdete odporúčania na použitie nepriamej metódy na približný odhad veľkosti koróznych strát. Jeho podstata spočíva v meraní hrúbky vrstvy koróznych produktov a v hodnotení veľkosti poškodenia rovnajúcej sa 1/3 hrúbky koróznych oxidov.

Z nášho pohľadu je spoľahlivosť tohto prístupu veľmi otázna z nasledujúcich dôvodov. Myšlienka je pravdepodobne založená na skutočnosti, že produkty korózie majú výrazne nižšiu hustotu ako zničený kov. Dá sa predpokladať, že pre spoľahlivú implementáciu metódy by hustota korozívnych oxidov mala byť 3-krát menšia ako hustota ocele. Podľa výsledkov meraní uskutočnených autormi na rôznych objektoch sa však pomer hustôt koróznych produktov (okrem objemu otvorených pórov a vzduchových medzier) a ocele pohybuje v rozmedzí 2,1 ... 2,6 krát ( Stôl 1).

Tabuľka 1. Hustota korozívnych oxidov

Tieto tvrdenia by bolo možné vyvrátiť tým, že práve v dôsledku prítomnosti pórov a vzduchových vrstiev je hrúbka produktov korózie presne trikrát väčšia ako poškodená kovová vrstva. Toto je však druhý dôvod nemožnosti implementácie nepriameho prístupu. Hustota „balenia“ produktov korózie (pomer vzduchových priestorov a pórov k objemu oxidov) závisí od rôznych faktorov. Medzi ne patrí v rôznej miere typ agresívneho prostredia, frekvencia prístupu média k materiálu, prítomnosť mikroorganizmov, ktoré proces katalyzujú a iné. Vo väčšej miere zohráva úlohu konštruktívne riešenie, a to prítomnosť ďalších štruktúr susediacich s korozívnym prvkom, ktoré bránia voľnému hromadeniu produktov korózie.

Autori museli viac ako raz pozorovať pri skúmaní rovnakého typu konštrukčných prvkov produkty korózie, ktoré sa líšia svojou štruktúrou. Napríklad v jednej z budov stavby koniec XIX storočia sa hustota korozívnych oxidov upevnených na stenách podlahových trámov výrazne líšila. Dôvodom vysokej hustoty oxidov bola medzitrámová výplň v podobe tehlových klenieb, zabraňujúca voľnému hromadeniu koróznych vrstiev. Na inom poschodí tej istej budovy mali korózne „koláče“ pozdĺž stien I-nosníkov celkovú hrúbku 5,0-7,0 cm s hrúbkou straty ocele 5,0-7,0 mm (obr. 6). V tomto prípade bola výplň medzi nosníkmi vyrobená vo forme drevenej rolky.

Obrázok 6. Vrstvené korózne oxidy odobraté z podlahových nosníkov

V súhrne treba poznamenať, že túto nepriamu metódu je možné použiť iba v prípade, keď sa korózne produkty hromadia počas celej doby korózie a nie sú odstránené z miesta vzniku. V podmienkach otvorených prvkov (kovové priehradové nosníky, stĺpy a pod.) nie je možné jednoznačne určiť celkovú hrúbku produktov korózie, ktoré by sa mohli počas prevádzky buď vyčistiť, alebo jednoducho spadnúť z konštrukcie vlastnou váhou.

Prezentácia výsledkov merania

Ďalším problémom, ktorý sa v literatúre nezaoberá, je otázka, ako znázorniť výsledok meraní opotrebovania. K dispozícii sú nasledujúce možnosti: v absolútnych jednotkách (mm, mikróny); ako percento hrúbky jednotlivého prierezového prvku (police, steny); ako percento plochy celej sekcie. Treba poznamenať, že núdzové kritérium pre korózne opotrebovanie, dostupné v dokumentoch, je vyjadrené ako percento plochy prierezu. Opotrebenie, normalizované ako núdzové, je spravidla 25 % plochy.

Na vykonanie overovacích výpočtov nestačí mať informácie o strate plochy prierezu (alebo o skutočnej ploche zvyškového prierezu). Takéto informácie môžu stačiť len na výpočet ťahaných prvkov. Na výpočet stlačených a ohýbaných prvkov je potrebné poznať skutočné rozmery všetkých prvkov sekcie (police, steny, rohové perá atď.). Preto prezentácia výsledkov meraní v percentách z plochy prierezu nie je dostatočne informatívna. Percento straty plochy prierezu nie je možné určiť priamym meraním, pretože tento parameter je možné určiť iba prepočítaním. Toto tvrdenie je odôvodnené nasledovným: v prípade rovnakej rýchlosti korózie všetkých prvkov profilu bude výška strát rovnaká v absolútnej hodnote (mm), pričom percento opotrebenia bude rovnaké len pre prvky s rovnaká počiatočná hrúbka. Prípady rovnomernej korózie všetkých prvkov sekcie s rovnakou rýchlosťou sú však zriedkavé.

Chyba výskumníkov je často spojená so skutočnosťou, že straty sa merajú iba v jednom z prvkov sekcie, podľa čoho vyvodzujú záver o korozívnom opotrebovaní sekcie ako celku. Tento prístup je chybný, pretože v závislosti od priestorového umiestnenia, typu sekcie, prístupu agresívneho média a iných faktorov bude opotrebovanie rôznych častí sekcie odlišné. Typickým príkladom je korózia I-nosníkov na vzduchu. Pri rovnomernom prístupe agresívneho média bude horná plocha horizontálne umiestnených častí sekcie (napríklad police) podliehať väčšiemu opotrebovaniu. Je to spôsobené nahromadením vlhkosti, prachu, koróznych produktov na nich, ktoré urýchľujú proces ničenia.

Za určitých podmienok, zvyčajne spojených s prístupom agresívneho média, sa hĺbka koróznych strát značne líši aj v rámci jedného článkového prvku. Ako príklad možno uviesť Obr. 7. znázorňuje prierez I-nosníkom stropu suterénu s koróznymi stratami. Ako je zrejmé z obrázku, k maximálnemu poškodeniu dochádza na okrajoch spodnej príruby a dosahuje 100 % hrúbky. Zároveň s približovaním sa k stene klesá percento opotrebovania. Bolo by zásadne nesprávne akceptovať z merania na okrajoch, že polica a ešte viac celá sekcia je úplne stratená.

Obrázok 7. Nerovnomerné korózne poškodenie spodnej príruby I-nosníka suterénu

Na základe vyššie uvedeného je pre kvalitatívne vykonanie prieskumu a prezentáciu jeho výsledkov potrebné:

Zmerajte zvyškovú hrúbku vo všetkých prvkoch sekcie so známkami poškodenia;

V prípade nerovnomerného korózneho poškodenia v rámci časti úseku určite minimálnu a maximálnu hrúbku, ako aj identifikujte zóny maximálnych strát (vytvorte špecifický profil zvyškového úseku);

Pri určovaní straty prierezovej plochy ju vypočítajte podľa údajov merania hrúbky pre každý prierezový prvok.

Praktický príklad

Pre ilustráciu vyššie uvedeného uvádzame výsledky prieskumu, ktorého úlohou bolo zistiť percento korózneho opotrebovania povlakových väzníkov.

Zamerané kovové väzníky (obr. 8) sa nachádzajú vo výrobnej budove tehelne a majú rozpon 36 m. Prvky pásov a priehradových roštov sú prevažne tvorené párovými nárožiami tvoriacimi T-prierez (obr. 9). . Horný pás vo vonkajších paneloch je vyrobený zo zváraných I-nosníkov s rôznymi šírkami políc. Spoje prvkov sa vykonávajú zváraním s styčníkmi. Podľa projektovej dokumentácie sú prvky priehradových nosníkov vyrobené z rôznych druhov ocele: priehradové prvky z ВСтЗсп 6 podľa GOST 380-71, prvky pásov z 14 G 2 podľa GOST 19281-73, styčnice z ВСтЗспб podľa GOST 380-71.

Obrázok 8. Celkový pohľad na skúmané farmy

Obrázok 9. Rez jedným z prvkov priehradového nosníka

Čistenie povrchu v medzere medzi rohmi je veľmi prácne a použitie mechanických hrúbkomerov bez odstraňovania produktov korózie vedie k značnej chybe merania. Na vyriešenie tohto problému bol použitý ultrazvukový hrúbkomer A 1207 s pracovnou frekvenciou 2,5 MHz. Rozsah nastavených rýchlostí sa pohybuje od 1000 do 9000 m/s, čo umožňuje kalibráciu zariadenia pre rôzne konštrukčné ocele.

Obrázok 10. Poškodenie prvku krovu koróziou

Pri obhliadke bola vykonaná vizuálna kontrola kovových prvkov krovov, v dôsledku čoho sa zistilo rozsiahle opotrebovanie náterov ochranných náterov a súvislá korózia kovových prvkov (obr. 10). Merania zvyškovej hrúbky boli realizované na vizuálne najviac poškodených miestach prvkov krovu.

Vplyvom dlhodobej prevádzky bez včasných periodických opráv a obnovy ochranných náterov boli prvky krovov celoplošne poškodené koróziou.

Preto nebolo možné určiť počiatočnú hrúbku rezu meraním v nepoškodenom mieste. S prihliadnutím na to bol urobený pokus o porovnanie skutočných rozmerov sekcií s najbližšou veľkou (v hrúbke profilu) sekciou v sortimente. Takto stanovené korózne straty predstavovali 25-30%, čo je podľa požiadaviek normy havarijný znak.

Po počiatočná analýza(porovnanie s produktovým mixom) zákazník našiel a dodal projektovú dokumentáciu. Výsledkom analýzy projektu bolo zistenie, že niektoré prvky krovu boli vyrobené z profilov väčšieho prierezu (hrúbkou a rozmermi), ako je uvedené v projekte. S prihliadnutím na prvotné použitie profilov s väčším prierezom a ich korózne opotrebovanie sa zistilo, že skutočné hrúbky týchto prvkov prevyšujú dizajnové. Tým je zabezpečená únosnosť daná projektom pre tieto prvky. Straty koróziou tej časti prvkov, ktorých prierez zodpovedá konštrukčným údajom, sa ukázali byť menej významné (nie viac ako 10%).

Takže pri určovaní korózneho opotrebenia na základe porovnania s projektovou dokumentáciou sa zistilo, že jeho hodnota nepresahuje 10% plochy prierezu niektorých prvkov. Pri absencii projektovej dokumentácie a použití ako úvodných sekcií pre sortiment by mohol byť technický stav konštrukcií chybne uznaný ako havarijný.

Záver

Nasledujúce je možné zdôrazniť ako závery založené na prezentovanom materiáli.

1. Ukazuje sa, že najpohodlnejšou a najproduktívnejšou a niekedy jedinou možnou metódou na určenie zvyškovej hrúbky oceľových konštrukcií je metóda ultrazvukového echa. Použitie mechanických hrúbkomerov možno odporučiť len v prípade absencie alebo nemožnosti použitia ultrazvukových hrúbkomerov (napríklad pri nízkych teplotách vzduchu).

2. Potvrdilo sa, že nepriama metóda na stanovenie koróznych strát na základe merania hrúbky produktov korózie je nepoužiteľná z dôvodu nespoľahlivosti získaných výsledkov.

3. Vyjadrenie koróznych strát kovu v percentách poskytuje kvalitatívne hodnotenie stavu konštrukcie a tiež umožňuje odhadnúť rýchlosť korózie.

4. Stav konštrukcií je vo väčšine prípadov nutné zistiť overovacím výpočtom. Na to je potrebné mať informácie o zvyškových geometrických charakteristikách poškodeného úseku.

5. Bol vyvinutý algoritmus na stanovenie korózneho opotrebovania, ktorý sa odporúča aplikovať v praxi inšpekcie objektov (obr. 11).

6. Je potrebné aktualizovať časti normatívnych dokumentov upravujúcich prístrojové hodnotenie korózneho opotrebovania a klasifikujúce technický stav kovových konštrukcií s prihliadnutím na navrhovanú metódu.

Obrázok 11. Algoritmus na hodnotenie korózneho opotrebovania (* s nepretržitou koróziou kovu)

Literatúra

1. Puzanov AV, Ulybin AV Metódy kontroly korózneho stavu výstuže železobetónových konštrukcií Inzhenerno - stroitelnyj zhurnal. 2011. Číslo 7 (25). S. 18-25.

2. Dobromyslov AN Diagnostika poškodení budov a inžinierskych stavieb. M.: ASV, 2006.256 s.

3. Príručka pre prieskum stavebných konštrukcií budov. Moskva: JSC TSNIIPROMZDANI, 1997.179 s.

4. Remnev V. V., Morozov A. S., Tonkikh G. P. Inšpekcia technického stavu stavebných konštrukcií budov a stavieb: učebnica pre vysoké školy železničnej dopravy. Moskva: Trasa, 2005.196 s.

5. Návod na monitorovanie stavu stavebných kovových konštrukcií budov a konštrukcií v agresívnom prostredí, vykonávanie prieskumov a projektovanie obnovy ochrany konštrukcií proti korózii (k SNiP 2.03.11-85). Moskva: GOSSTROY ZSSR, 1987,23 s.

6. Gurevich AK [et al.] Tabuľka: Metódy a úlohy merania hrúbky // Vo svete NDT. 2008. č. 2 (40). P. 4.

7. Yunnikova VV Výskum a vývoj metód a prostriedkov na zvýšenie spoľahlivosti ultrazvukovej kontroly hrúbky: dis .... cand. tech. vedy. Chabarovsk, 1999.107 s.

8. Yunnikova VV O spoľahlivosti ultrazvukovej kontroly hrúbky // Kontrola a diagnostika. 1999. č. 9. S. 31-34.

9. Broberg P., Runnemalm A., Sjodahl M. Vylepšená detekcia rohov pomocou ultrazvukového testovania pomocou fázovej analýzy // Ultrasonics. 2013. Číslo 53 (2). Pp. 630-634.

10.Xiong R., Lu Z., Ren Z., Xu C. Experimentálny výskum oceľových rúrok naplnených betónom s malým priemerom pomocou ultrazvukovej detekcie // Aplikovaná mechanika a materiály. 2012. Zv. 226-228. Pp. 1760-1765.

11. Tang R., Wang S., Zhang Q. Štúdia ultrazvukovej detekcie defektov pre oceľové rúry malého priemeru s hrubou stenou // International Journal of Digital Content Technology and its Applications. 2012. Číslo 6 (16). Pp. 17-27.

12. Samokrutov A.A., Ševaldykin VT. Ultrazvuková echotomografia kovových konštrukcií. Stav a trendy // Továrenské laboratórium. Diagnostika materiálov. 2007. Číslo 1. S. 50-59.

13. Danilov VN, Samokrutov AA Modelovanie činnosti piezomeničov so suchým bodovým kontaktom v radiačnom režime. 2003. Číslo 8. S. 11-23.

14. Úvod do fázových aplikácií ultrazvukovej technológie: R/D Tech Guideline. Quebec: R/D Tech Inc., 2004,368 s.

15. Samokrutov AA, Kozlov VN, Shevaldykin VG Nové prístupy a hardvérové ​​prostriedky merania hrúbky ultrazvuku s použitím jednoprvkových jednoduchých sond // 8. európska konferencia o nedeštruktívnom testovaní, Barcelona, ​​​​17-21 júna 2002. Pp. 134-139.

16. Samokrutov AA, Shevaldykin VG, Kozlov VN, Alekhin ST, Meleshko IA, Pastushkov PS A 1207 - Ultrazvukový hrúbkomer novej generácie // Vo svete NDT. 2001. č. 2 (12). S. 23-24.

17. Fowler K.A., Elfbaum G.M., Smith K.A., Nelligan T.J. Teória a aplikácia presného ultrazvukového merania hrúbky [Elektronický zdroj]. URL: http: //www.ndt.net/article/w ... (dátum prístupu: 01.09.2013).

18. Sorokin Yu. N. Ultrazvukové metódy nedeštruktívneho testovania // Coll. VINITI. Výsledky vedy a techniky: Metrológia a meracia technika. 1979. V.4. S.253-290.

19. Gmyrin S. Ya. Vplyv drsnosti kontaktného povrchu na indikácie ultrazvukových hrúbkomerov // Defektoskopiya. 1993. č. 10. S. 29-43.

20. Gmyrin S. Ya. K otázke hrúbky stien výrobku a chyby jej merania pri meraní hrúbky ultrazvukom v prípade výraznej korózie povrchu puzdra // Defektoskopiya. 1996. č. 11. S. 49-63.

21. Zemlyansky AA, Vertynsky OS Skúsenosti s odhaľovaním defektov a trhlín vo veľkorozmerných nádržiach na skladovanie uhľovodíkov // Inžiniersko - stavebný časopis. 2011. Číslo 7 (25). S. 40-44.

22. GOST R 53778-2010. Budovy a stavby. Pravidlá kontroly a sledovania technického stavu. Zadajte. 01.01.2011. M., 2010. 60 s.

23. Startsev SA Problematika kontroly stavebných konštrukcií so známkami biologického poškodenia // Inžiniersko - stavebný denník. 2010. Číslo 7 (17). S. 41-46.

24. TSN 50-302-2004. Návrh základov budov a stavieb v Petrohrade. Zadajte. 05.08.04. SPb., 2004,57 s.

25. Prischepova N. A. Trvanlivosť oceľových väzníkov náterov priemyselných budov podnikov neželeznej metalurgie na ďalekom severe: autor. dis .... kand. tech. vedy. Norilsk .: Norilsk industrial. inst - t, 1997,25 s.

Uskutočnil sa komplexný prieskum korózneho stavu prevádzkovaných hlavných plynovodov a ropovodov a ich systémov elektrochemickej ochrany s cieľom zistiť závislosť prítomnosti korózie a napäťovo-korózneho poškodenia na vonkajšom SCC od prevádzkových režimov ECP. , zisťovať a odstraňovať príčiny vzniku a rastu korózie a napäťovo-korózneho poškodenia. V skutočnosti hlavné plynovody a ropovody prakticky nie sú zastarané v dôsledku ich prevádzky. Spoľahlivosť ich prevádzky je daná najmä stupňom korózneho a stresovo-korozívneho opotrebovania. Ak vezmeme do úvahy dynamiku nehodovosti plynovodov za obdobie rokov 1995 až 2003, je zrejmé, že v priebehu času dochádza k procesu nárastu nehôd v dôsledku tvorby koróznych a napäťovo-koróznych defektov na KZP.

Ryža. 5.1.

Pri uvažovaní o dynamike odstraňovania obzvlášť nebezpečných porúch na existujúcich hlavných plynovodoch je zrejmé, že počas prevádzky dochádza k nárastu obzvlášť nebezpečných porúch vyžadujúcich prednostné opravy spôsobených vonkajšou koróziou a napäťovo-koróznymi trhlinami (obr.5.1). Z toho, čo je znázornené na obr. 5.1 grafu je vidieť, že takmer všetky odstránené obzvlášť nebezpečné závady sú korozívneho alebo stsss-korozívneho charakteru. Všetky tieto defekty boli nájdené na vonkajšom povrchu chránenom katódou.

Výsledky komplexných prieskumov protikoróznej ochrany plynovodov a ropovodov (výskyt jamiek a napäťovo-koróznych trhlín, priľnavosť a súvislosť izolačného náteru, stupeň elektrochemickej ochrany) naznačujú, že riešenie problému protikoróznej ochrany plynovody a ropovody využívajúce izolačné povlaky a katódovú polarizáciu sú stále relevantné. Priamym potvrdením toho, čo bolo povedané, sú výsledky in-line diagnostika... Podľa údajov radovej diagnostiky je na niektorých úsekoch hlavných ropovodov a plynovodov so životnosťou nad 30 rokov podiel závad. vonkajšia korózia(vrátane napäťovej korózie) dosahuje 80 % z celkového počtu zistených defektov.

Kvalitu izolácie hlavných plynovodov a ropovodov charakterizuje hodnota prechodového odporu, ktorá sa určuje na základe parametrov elektrochemickej ochrany. Jedným z hlavných parametrov elektrochemickej ochrany potrubí, ktorý charakterizuje kvalitu izolačného povlaku, je hodnota katódového ochranného prúdu. Z údajov o prevádzke prostriedkov ECP vyplýva, že hodnota ochranného prúdu RMS na lineárnej časti D pri 1220 mm za 30 rokov prevádzky v dôsledku starnutia izolácie vzrástla takmer 5-krát. Spotreba prúdu na zabezpečenie elektrochemickej ochrany 1 km ropovodu v oblasti ochranných potenciálov 1,2 ... 2,1 V pri m. S. NS. zvýšil z 1,2 na 5,2 A/km, čo naznačuje úmerné zníženie prechodového odporu ropovodu. Prechodový izolačný odpor po 30 rokoch prevádzky plynovodov a ropovodov má po celej dĺžke rovnaký rád (2,6-10 3 Ohm - m 2), okrem úsekov, kde sa opravovali plynovody a ropovody s výmenou izolácie. , pričom počet korozívnych a strsss - koróznych poškodení na vonkajšom povrchu chránenom katódou kolíše v rámci významných limitov - od 0 do 80 % z celkového počtu defektov zistených pomocou in-line defektoskopie, ktoré sú lokalizované tak v spojoch ochranné pásma, ako aj v blízkosti odvodňovacích bodov SCZ v nížinách a na močaristých úsekoch trasy ... Mokrade podzemná voda v centrálnej časti Západná Sibír Vyznačujú sa nízkou mineralizáciou (0,04% hmotnosti) a v dôsledku toho vysokým ohmickým odporom (60 ... 100 Ohm m). Bažinaté pôdy sú navyše kyslé. Hodnota pH slatinných vôd dosahuje 4. Vysoká ohmická odolnosť a kyslosť slatinného elektrolytu sú najdôležitejšie faktory ovplyvňujúce koróznu rýchlosť plynovodov a účinnosť ich elektrochemickej ochrany. Je potrebné venovať pozornosť skutočnosti, že v pórových roztokoch bažinatých pôd dosahuje obsah sírovodíka 0,16 mg / l, čo je rádovo viac ako v bežných pôdach a tečúcich vodných útvaroch. Sírovodík, ako ukazujú údaje z prieskumu, tiež ovplyvňuje stav korózie plynovodov a ropovodov. Na výskyt sírovodíkovej korózie v dôsledku aktivity baktérií redukujúcich sírany (SRB) poukazuje napríklad skutočnosť, že pri rovnakých podmienkach je maximálna hĺbka prieniku vonkajšej korózie cez defekty v izolácii plynu. a ropovodov v stojatých močiaroch je väčšia ako v tečúcich vodných útvaroch v priemere o 70 %, na jednej strane a prakticky všade sa v stojatých močiaroch so zvýšeným obsahom H nachádzajú aj strss-korózne trhliny na vonkajšom SCB. 2 S - na druhej strane. Podľa moderných koncepcií stimuluje molekulárny sírovodík hydrogenáciu ocelí. Elektroredukcia H 2 S na KZP potrubia prebieha podľa reakcií H, S + 2- »2H als + S a ~ c a H, S + v- ^ H ads + HS ”ac, čo zvyšuje stupeň naplnenia chemisorbovanej vrstvy atómovým vodíkom v c difúziou do konštrukcie oceľových rúr. Oxid uhličitý je tiež účinným stimulátorom hydrogenácie: НС0 3 + e-> 2Н reklamy + С0 3 ". Problém korózie a

Strosko-korózna deštrukcia ropovodov a plynovodov na bažinatých úsekoch trasy ešte nebola úplne vysvetlená a zostáva relevantná. výsledky kontrola korózie Hlavné plynovody a ropovody v bažinatých oblastiach ukázali, že takmer celý vonkajší povrch, ako na ropovode, tak aj na plynovodoch, v defektoch izolácie a pod exfoliovanou izoláciou je pokrytý hnedými (pripomínajúcimi hliníkový prášok) usadeninami. Korózne vredy s maximálnou hĺbkou sú lokalizované pri penetračnom poškodení izolácie. Geometrické parametre korózneho poškodenia takmer presne zodpovedajú geometrii priechodného poškodenia izolácie. Pod exfoliovanou izoláciou sú v zóne styku steny potrubia so zemnou vlhkosťou stopy korózie bez viditeľných koróznych jám so stopami koróznych trhlín pod napätím.

Experimentálne sa na vzorkách rúrkovej ocele inštalovanej na stene hlavného ropovodu D vo výške 1220 mm (na jeho hornej, bočnej a dolnej tvoriacej čiare) zistilo, že v pôdach oblasti tajgy v centrálnej časti západnej Sibír, rýchlosť korózie vzoriek bez katódovej ochrany pri defektoch izolácie dosahuje 0,084 mm/rok. Pod ochranným potenciálom (s ohmickou zložkou) mínus 1,2 V v m. S. keď prúdová hustota katódovej ochrany prekročí limitnú prúdovú hustotu kyslíka 8 ... 12 krát, zvyšková rýchlosť korózie ns prekročí 0,007 mm / rok. Táto zvyšková rýchlosť korózie zodpovedá stavu korózie podľa 10-bodovej stupnice odolnosti proti korózii. veľmi vytrvalý a pre hlavné plynovody a ropovody je prípustné. V tomto prípade je stupeň elektrochemickej ochrany:

Komplexné vyšetrenie korózneho stavu vonkajšieho povrchu plynovodov a ropovodov chráneného katódou v jamách v defektoch izolácie priechodných otvorov odhaľuje korózne jamy s hĺbkou 0,5 ... 1,5 mm. Nie je ťažké vypočítať čas, počas ktorého elektrochemická ochrana nezabezpečila potlačenie rýchlosti korózie pôdy na prípustné hodnoty zodpovedajúce veľmi vytrvalý korozívny stav plynovodov a ropovodov:

pri hĺbke prieniku korózie 0,5 mm pri hĺbke prieniku korózie 1,5 mm

Toto je za 36 rokov prevádzky. Dôvod zníženia účinnosti elektrochemickej ochrany plynovodov a ropovodov pred koróziou je spojený so znížením prechodového izolačného odporu, výskytom defektov v izolácii a v dôsledku toho so znížením katódového ochranného prúdu. hustoty na spojoch ochranných pásiem SCZ na hodnoty, ktoré nedosahujú hodnoty medznej prúdovej hustoty pre kyslík, ktoré nezabezpečujú potlačenie korózie pôdy na prípustné hodnoty, hoci hodnoty ochrannej potenciály namerané s ohmickou zložkou zodpovedajú norme. Dôležitou rezervou, ktorá umožňuje znížiť mieru koróznej deštrukcie plynovodov a ropovodov, je včasná identifikácia oblastí nedostatočnej ochrany, keď L 1 1 Lr

Korelácia vonkajších koróznych defektov ropovodu s trvaním odstávok na trolejových vedeniach naznačuje, že práve pri odstávkach vzdušných vedení a odstávkach CPS dochádza k bodovej korózii cez defekty izolácie, ktorej miera dosahuje 0,084 mm / rok.

Ryža. 5.2.

V rámci komplexného skúmania systémov elektrochemickej ochrany hlavných plynovodov a ropovodov sa zistilo, že v oblasti potenciálov katódovej ochrany 1,5 ... 3,5 V pri m. S. NS. (s ohmickou zložkou) prúdová hustota katódovej ochrany j a prekračuje limitnú prúdovú hustotu kyslíka j 20 ... 100 krát alebo viac. Navyše, pri rovnakých potenciáloch katódovej ochrany sa prúdová hustota v závislosti od typu pôdy (piesok, rašelina, hlina) výrazne líši, takmer 3 ... 7 krát. V teréne sa v závislosti od typu pôdy a hĺbky uloženia potrubia (hĺbka ponorenia sondy indikátora korózie) stanoví limitná prúdová hustota pre kyslík, meraná na pracovnej elektróde z ocele 17GS s priemerom 3,0 mm, menila sa v rozmedzí 0,08 ... 0, 43 A / m ", a hustota prúdu katódovej ochrany pri potenciáloch s ohmickou zložkou od

1,5 ... 3,5 V na m. S. e., merané na tej istej elektróde, dosiahli hodnoty 8 ... 12 A / m 2, čo spôsobuje intenzívne uvoľňovanie vodíka na vonkajšom povrchu potrubia. Niektoré z atómov vodíka v rámci týchto režimov katódovej ochrany prechádzajú do povrchových vrstiev steny potrubia a hydrogenujú ho. Zvýšený obsah vodíka vo vzorkách vyrezaných z potrubí vystavených deštrukcii napätím a koróziou je indikovaný v prácach domácich a zahraničných autorov. Vodík rozpustený v oceli má zmäkčujúci účinok, čo v konečnom dôsledku vedie k vodíkovej únave a vzniku koróznych trhlín na SCC podzemných oceľových potrubí. Problém vodíkovej únavy rúrových ocelí (trieda pevnosti X42-X70) priťahuje v posledných rokoch mimoriadnu pozornosť výskumníkov v súvislosti s častými nehodami na hlavných plynovodoch. Vodíkovú únavu pri cyklicky sa meniacom prevádzkovom tlaku v potrubí pozorujeme v takmer čistej forme pri katódovom preťažení, kedy j KZ / j> 10.

Keď prúdová hustota katódovej ochrany dosiahne hodnoty medznej prúdovej hustoty pre kyslík (alebo mierne, nie viac ako 3 ... 5 krát, prekročí ce), zvyšková rýchlosť korózie ns prekročí 0,003 ... 0,007 mm / rok. Výrazný prebytok (viac ako 10-krát) j K t vyššie j prakticky nevedie k ďalšiemu potlačeniu korózneho procesu, ale vedie k hydrogenácii steny potrubia, čo spôsobuje vznik napäťovo-koróznych trhlín na SZB. Výskyt vodíkového skrehnutia počas cyklickej zmeny prevádzkového tlaku v potrubí je vodíková únava. Vodíková únava potrubí nastáva vtedy, keď koncentrácia katódového vodíka v stene potrubia neklesne pod určitú minimálnu úroveň. Ak k desorpcii vodíka zo steny potrubia dôjde rýchlejšie ako k rozvoju únavového procesu, keď yc prekročí / pr nie viac ako 3 ... 5 krát, vodíková únava

neviditeľný. Na obr. 5.3 sú uvedené výsledky merania prúdovej hustoty vodíkových senzorov so zapnutým (1) a vypnutým (2) SCZ na potrubí Gryazovets.

Ryža. 5.3.

a ZŤP (2) SKZ pri KP I; 3 - potenciál katódovej ochrany pri zapnutom SCZ - (a) a závislosť prúdov vodíkových snímačov od potenciálu potrubia so zapnutým a vypnutým SCZ na KP 1 - (b)

Potenciál katódovej ochrany počas obdobia merania bol v rozsahu mínus 1,6 ... 1,9 V m. S. NS. Priebeh výsledkov stopových elektrických meraní, prezentovaných na obr. 5.3, a, ukazuje, že maximálna hustota toku vodíka do steny potrubia so zapnutým SCZ bola 6 ... 10 μA / cm2. Na obr. 5.3, b sú prezentované oblasti variácií prúdov vodíkových senzorov a potenciálov katódovej ochrany so zapnutým a vypnutým RMS.

Autori práce poznamenávajú, že potenciál potrubia s vypnutou RMS neklesol pod mínus 0,9 ... 1,0 V m. S. Oe., čo je spôsobené vplyvom susedných RMS. V tomto prípade sa prúdové hustoty vodíkových senzorov so zapnutým a vypnutým RMS líšia

2 ... 3 krát. Na obr. 5.4 sú znázornené krivky zmien prúdov vodíkových snímačov a potenciálov katódovej ochrany na KP 08 Krasnoturinského bloku.

Priebeh experimentálnych štúdií prezentovaných na obr. 5.4 ukazuje, že maximálna hustota toku vodíka do steny potrubia nepresiahla 12 ... 13 μA / cm2. Namerané potenciály katódovej ochrany boli v rozsahu od mínus 2,5 ... 3,5 V m. S. NS. Vyššie bolo ukázané, že objem uvoľneného vodíka pri QPC závisí od hodnoty bezrozmerného kritéria j K s / y atď. V tejto súvislosti je zaujímavé porovnať výsledky in-line diagnostiky prevádzkovaných ropovodov a plynovodov s režimami katódovej ochrany.

Ryža. 5.4.

Tabuľka 5.1 uvádza porovnanie výsledkov in-line diagnostiky s výsledkami komplexného prieskumu ECP systémov prevádzkovaných ropovodov a plynovodov v centrálnej časti Západnej Sibíri. Výsledky elektrochemických meraní na lineárnej časti prevádzkových ropovodov a plynovodov naznačujú, že v rôznych pôdach pri rovnakých hodnotách meraného potenciálu sa prúdová hustota katódovej ochrany pohybuje v širokých medziach, čo si vyžaduje dodatočnú kontrolu. prúdová hustota katódovej ochrany pri výbere a úprave ochranných potenciálov podzemných potrubí.v porovnaní s limitnou prúdovou hustotou kyslíka. Dodatočné elektrochemické merania na trase existujúcich hlavných plynovodov a ropovodov zabránia alebo minimalizujú vznik vysokých lokálnych napätí v stene potrubia spôsobených molizáciou vodíka (s vysokou obraznosťou). Zvýšenie úrovne lokálnych napätí v stene potrubia je spojené so zmenou triaxiálneho stavu napätia v miestnych oblastiach obohatených o katódový vodík, kde vznikajú mikrotrhliny, prekurzory napäťovo-koróznych trhlín na vonkajšom SZB.

Porovnanie výsledkov intratubárnej diagnostiky s výsledkami komplexného vyšetrenia systémov

elektrochemická ochrana prevádzkovaných plynovodov a ropovodov v centrálnej časti západnej Sibíri

Analýza výsledkov uvedených v tabuľke. 5.1, berúc do úvahy trvanie odstávky RMS, ukazuje nepriamo úmerný vzťah medzi hustotou koróznych defektov a hodnotou bezrozmerného kritéria j K s / j vrátane prípadov, keď sa tento pomer rovnal

nula. Skutočne, maximálna hustota defektov vonkajšia korózia pozorované v priestoroch, kde trvanie odstávky prostriedkov elektrochemickej ochrany (podľa prevádzkových organizácií) prekročilo normové hodnoty. Na druhej strane maximálna hustota defektov typu delaminácia pozorované na močaristých záplavových úsekoch trasy, kde trvanie odstávky prostriedkov ECP neprekročilo štandardné hodnoty. Analýza prevádzkových režimov SCZ v oblastiach s minimálnym trvaním ich odstávok na pozadí veľkého rozptylu údajov naznačuje takmer proporcionálny vzťah medzi hustotou porúch typu delaminácia a kritériu j K 3 / /, keď prúdová hustota katódovej ochrany prekročila hraničnú prúdovú hustotu pre kyslík desaťkrát alebo viackrát počas dlhej doby prevádzky (s minimálnou dobou odstávky RMS). Vykonaná analýza spôsobov katódovej ochrany v porovnaní s koróznymi a napäťovo-koróznymi defektmi na SCC potvrdzuje skoršie závery, že pomer j K 3 / j np môže slúžiť ako bezrozmerné kritérium na sledovanie zvyškovej rýchlosti korózie potrubia pri rôznych potenciáloch katódovej ochrany, na jednej strane, aby sa zabránilo vzniku defektov na SZB vonkajšia korózia a určiť intenzitu elektrolytickej hydrogenácie steny potrubia - na druhej strane, aby sa vylúčila tvorba a rast defektov typu delaminácia v blízkosti povrchu chráneného katódou.

Tabuľkové údaje. 5.1 ukazujú, že maximálne trvanie prestojov pre takmer všetky RHC počas celého obdobia prevádzky hlavných ropovodov a plynovodov za 36 rokov bolo v priemere 536 dní (takmer 1,5 roka). Podľa prevádzkových organizácií bola v priebehu roka odstávka VHC v priemere 16,7 dňa a za štvrťrok - 4,18 dňa. Táto doba odstávky SCZ na lineárnej časti kontrolovaných ropovodov a plynovodov prakticky spĺňa požiadavky regulačných a technických dokumentov (GOST R 51164-98, str. 5.2).

Tabuľka 6.2 sú uvedené výsledky merania pomeru prúdovej hustoty katódovej ochrany k medznej prúdovej hustote pre kyslík na hornej tvoriacej priamke hlavného ropovodu D pri 1220 mm. Výpočet zvyškovej koróznej rýchlosti potrubia pri daných potenciáloch katódovej ochrany je určený vzorcom 4.2. Uvedené v tabuľke. 5.1 a 5.2 z údajov vyplýva, že za celú dobu prevádzky hlavného ropovodu, s prihliadnutím na odstávky prostriedkov elektrochemickej ochrany

(podľa prevádzkovej organizácie) maximálna hĺbka prieniku korózie pri vonkajšej KZP by nemala presiahnuť 0,12 ... 0,945 mm. Hustota obmedzujúceho prúdu pre kyslík na úrovni kladenia skúmaných úsekov ropovodov a plynovodov sa skutočne pohybovala od 0,08 A / m2 do 0,315 A / m2. Aj pri maximálnej hodnote medznej prúdovej hustoty pre kyslík 0,315 A/m 2 nepresiahne maximálna hĺbka prieniku korózie za 36 rokov prevádzky s plánovanou RMS naprázdno 1,15 roka 0,3623 mm. To je 3,022 % menovitej hrúbky steny potrubia. V praxi však vidíme iný obraz. Tabuľka 5.1 sú uvedené výsledky radovej diagnostiky úseku hlavného ropovodu D na 1220 mm po jeho prevádzke za 36 rokov. Výsledky in-line diagnostiky naznačujú, že maximálne korózne opotrebenie steny potrubia presiahlo 15 % menovitej hrúbky steny potrubia. Maximálna hĺbka prieniku korózie dosiahla 2,0 mm. To znamená, že trvanie odstávky prostriedkov ECP nespĺňa požiadavky GOST R 51164-98, bod 5.2.

Vykonané elektrometrické merania uvedené v tabuľke. 5.2 naznačujú, že pri danom režime katódovej ochrany zvyšková rýchlosť korózie nepresiahla 0,006 ... 0,008 mm / rok. Táto zvyšková rýchlosť korózie zodpovedá stavu korózie podľa 10-bodovej stupnice odolnosti proti korózii. odolný proti korózii a pre hlavné ropovody a plynovody je prípustné. To znamená, že za 36 rokov prevádzky potrubia, berúc do úvahy informácie o dobe nečinnosti ECP, by podľa prevádzkovej organizácie hĺbka prieniku korózie nepresiahla 0,6411 mm. Po dobu plánovanej odstávky zariadení ECP (1,15 roka) bola hĺbka prieniku korózie 0,3623 mm. Za obdobie prevádzky zariadení ECP (34,85 roka) bola hĺbka prieniku korózie 0,2788 mm. Celková hĺbka prieniku korózie pri KZP by bola 0,3623 + 0,2788 = 0,6411 (mm). Z výsledkov in-line diagnostiky vyplýva, že skutočná maximálna hĺbka prieniku korózie za 36 rokov prevádzky na skúmanom úseku hlavného ropovodu D v hĺbke 1220 mm bola 1,97 mm. Na základe dostupných údajov je možné jednoducho vypočítať čas, počas ktorého elektrochemická ochrana ns zabezpečovala potlačenie rýchlosti korózie pôdy na prípustné hodnoty: T = (1,97 - 0,6411) mm / 0,08 mm / rok = 16,61 roka. Doba odstávky zariadení ECP na hlavnom plynovode D prechádzajúceho v jednom technickom koridore je 1020 mm, na ktorom v záplavovom území riečky. Obi, našli sa korózne trhliny spôsobené napätím, ktoré sa zhodujú s trvaním odstávky RPS na hlavnom ropovode, keďže RPS plynovodu a ropovodu sú napájané z rovnakého nadzemného vedenia pozdĺž trasy.

Tabuľka 5.3 uvádza výsledky stanovenia reálnej odstávky RMS počas celej doby prevádzky (36 rokov) diaľkových ropovodov a plynovodov na základe elektrometrických meraní.

Tabuľka 5.2

Rozloženie zvyškovej koróznej rýchlosti v úsekoch prevádzkovaných plynovodov a ropovodov v centrálnej časti západnej Sibíri

Tabuľka 5.3

Výsledky stanovenia skutočných prestojov RMS počas celej doby prevádzky (36 rokov) hlavných plynovodov a ropovodov na základe elektrometrických meraní

Analýza výsledkov uvedených v tabuľke. 5.3, naznačuje, že skutočná doba odstávky prostriedkov elektrochemickej ochrany výrazne prekračuje normovanú hodnotu, čo je dôvodom intenzívneho korózneho opotrebovania steny potrubia z vonkajšej, katódou chránenej strany.

-- [ Strana 1 ] --

MDT 622.691.4.620.193 / .197

Ako rukopis

Askarov Nemec R.

POSÚDENIE VPLYVU NESTABILNÝCH

TEPLOTNÝ REŽIM NA ŽIERAVOSŤ

STAV PLYNOVÝCH POTRUBÍ VEĽKÉHO PRIEMERU

Špecializácia 25.00.19 Výstavba a prevádzka ropovodov, základní a skladovacích zariadení dizertačná práca pre titul kandidáta technických vied

supervízor Doktor technických vied, profesor Harris Nina Aleksandrovna Ufa

korozívnosť zemín obklopujúcich plynovod ...................... 2.1 Fyzikálne modelovanie a výber riadiacich parametrov ............. ........ 2.2 Stručný opis experimentálne usporiadanie ………………………… ... 2.3 Experimentálne výsledky a vplyv zvýšenia korozívnej aktivity pôd pri vystavení pulznej teplote ………………………… 2.4 Štúdium vplyvu frekvencie kolísania teplôt a tepelných parametrov na pôdach s koróznou aktivitou ……………………………… Rýchlosť korózie verzus priemerná teplota pri 2.

Nestabilná výmena tepla …………………………………………………………. Závery ku kapitole 2 …………………………………………………………………………. 3. Predpoveď stavu korózie plynovodu na základe údajov z detekcie kazov v rade ……………………………………………………… 3.1 Kritériá hodnotenia nebezpečnosti korózie ……… ………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………… 3.2 Analýza korózneho stavu časti plynovodu podľa údajov z in-line detekcie chýb …………………………………………………… 3.2.1 Charakteristika časti plynovodu … ………………………………… … 3.2.2 Analýza výsledkov VTD …………………………………………………………. 3.3 Vznik a rýchlosť rozvoja koróznych centier na potrubiach s fóliovou izoláciou …………………………………………. 3.4 Predikcia korózie defektnosti rúr veľkého priemeru …………………. Závery ku kapitole 3 …………………………………………………………………………. 4. Vypracovanie metódy klasifikácie úsekov plynovodov podľa stupňa nebezpečenstva pre odber na opravu ………………………………………………… .. 4.1. Metodika zaraďovania úsekov plynovodov podľa stupňa nebezpečenstva ... 4.1.1 VTD plynovodov pri zaraďovaní podľa stupňa nebezpečenstva .................... …………………. 4.2 Komplexná diagnostika izolačných náterov a zariadení ECP ……… 4.2.1 Rizikové faktory korózneho poškodenia potrubí ………. 4.2.2 Príklad výpočtu komplexného ukazovateľa korozívnosti… .. 4.3 Zohľadnenie teplotných výkyvov na plynovodoch s veľkým priemerom… ..… .. 4.4 Celkový integrálny ukazovateľ ………………………………… ………. 4.4.1 Príklad výpočtu celkového integrálneho ukazovateľa …………………. 4.5 Efektívnosť vývoja …………………………………………………………

ÚVOD

podzemných plynovodov je cca 164,7 tisíc km.

V súčasnosti je hlavným konštrukčným materiálom na stavbu plynovodov oceľ, ktorá má dobré pevnostné vlastnosti, ale nízku koróznu odolnosť v prostredí - zemina, ktorá je za prítomnosti vlhkosti v priestore pórov korozívnym médiom.

Po 30 a viac rokoch prevádzky hlavných plynovodov izolačný povlak starne a prestáva plniť ochranné funkcie, v dôsledku čoho sa výrazne zhoršuje korózny stav podzemných plynovodov.

Na zistenie korózneho stavu hlavných plynovodov sa v súčasnosti používa in-line defektoskopia (IND), ktorá s dostatočnou presnosťou určí miesto a charakter korózneho poškodenia, čo umožňuje sledovať a predvídať ich vznik a vývoj.

Prítomnosť podzemnej vody (pôdneho elektrolytu) zohráva významnú úlohu pri rozvoji koróznych procesov a je potrebné poznamenať, že rýchlosť korózie sa vo väčšej miere zvyšuje nie v neustále podmáčanej alebo suchej pôde, ale v pôde s periodickou vlhkosťou.

impulzná zmena teploty plynovodu a kolísanie vlhkosti v korozívnej vrstve pôdy. Kvantitatívne parametre vplyvu pulznej teploty na aktiváciu koróznych procesov však neboli stanovené.

kladenie hlavných plynovodov pri vystavení pulznému teplu a prognóza stavu korózie potrubí sú dôležité pre odvetvie prepravy plynu.

Vývoj a zdokonaľovanie metód zisťovania korózneho stavu úsekov hlavných plynovodov pre ich včasné stiahnutie na opravu.

Hlavný úlohy:

1 Stanovenie zmien merného elektrického odporu zeminy v okolí hlavného plynovodu a rozbor znakov koróznych procesov v potrubnej doprave.

2 Výskum v laboratórnych podmienkach vplyvu pulzného tepelného účinku čerpaného plynu a vlhkosti na korozívnosť pôdy obklopujúcej podzemný plynovod.

3 Prieskum vzniku a vývoja koróznych defektov na hlavnom plynovode a prognóza jeho korózneho stavu podľa údajov in-line defektoskopie.

Vypracovanie metodiky klasifikácie úsekov hlavných plynovodov na základe predpovede ich korózneho stavu na odber na opravu.

Vedecká novinka 1 Po obvode veľkopriemerového podzemného plynovodu bola určená zmena a vykreslené diagramy merného elektrického odporu pôdy v závislosti od obsahu vlhkosti.

2 Experimentálne bola dokázaná skutočnosť aktivácie koróznych procesov s pulznou zmenou teploty čerpaného plynu v porovnaní so stabilným teplotným efektom a teplotný rozsah, v ktorom sa vyvíja maximálna rýchlosť korózie pri nestabilnom (pulznom) teplotnom efekte. bola stanovená.

3 Pre predikciu vzniku a vývoja koróznych defektov na hlavných plynovodoch bol stanovený funkčný vzťah.

Praktická hodnota Na základe vykonaných štúdií bola vyvinutá podniková norma RD 3-M-00154358-39-821-08 „Metodika hodnotenia plynovodov Gazprom transgaz Ufa“ na základe výsledkov zisťovania chýb v linke na ich odber na opravu. uzly, aby sa určila postupnosť ich stiahnutia na opravu.

Výskumné metódy Problémy uvedené v práci boli vyriešené pomocou teórie podobnosti modelovaním podmienok prenosu tepla a hmoty podzemného plynovodu s okolitou pôdou.

Výsledky diagnostických prác boli spracované metódou najmenších štvorcov s korelačnou analýzou. Výpočty sa uskutočnili pomocou softvérového balíka StatGrapfics Plus 5.1.

Sú privedení na obranu:

výsledky štúdií zmien špecifického elektrického odporu pôdy v závislosti od obsahu vlhkosti pozdĺž obvodu hlavného plynovodu;

výsledky laboratórnych štúdií pulzných tepelných účinkov na aktiváciu koróznych procesov na oceľovom potrubí;

- spôsob klasifikácie úsekov hlavných plynovodov na ich odstránenie na opravu.

Hlavné výsledky dizertačná práca publikovaná v 30 vedeckých prácach, z toho štyri články v popredných recenzovaných vedeckých časopisoch odporúčaných Vyššou atestačnou komisiou Ministerstva školstva a vedy Ruskej federácie.

Štruktúra a rozsah prác Dizertačná práca pozostáva z úvodu, štyroch kapitol, hlavných záverov, príloh, bibliografického zoznamu použitej literatúry vrátane 141 titulov, prezentovaných na 146 stranách strojom písaného textu, obsahuje 29 obrázkov a 28 tabuliek.

Schválenie práce Hlavné materiály dizertačnej práce boli prezentované na:

Vedecko-technická rada JSC „Gazprom“ „Vývoj a implementácia technológií, zariadení a materiálov na opravu izolačných náterov a chybných potrubných úsekov, vrátane defektov SCC, na hlavných plynovodoch JSC“ Gazprom“, Ukhta, 2003;

- vedecko-technická konferencia mladých odborníkov JSC "Gazprom"

„Nové technológie vo vývoji plynárenský priemysel", Samara, 2003;

Vedecko-praktická konferencia "Problémy a metódy zaistenia spoľahlivosti a bezpečnosti predmetov potrubnej prepravy uhľovodíkových surovín", Štátny jednotný podnik IPTER, Ufa, 2004;

medzinárodná vedecko-technická konferencia synergetika II, USNTU, Ufa, 2004;

2. medzinárodná vedecko-technická konferencia "Novoselovské čítania", USPTU, Ufa, 2004;

Vedecko-technická konferencia mladých lídrov a priemyselných špecialistov v moderných podmienkach “, Samara, 2005;

Potrubná doprava, USPTU, Ufa, 2005, 2006, 2012;

Vedecko-praktická konferencia mladých vedcov a odborníkov OJSC Gazprom "Inovačný potenciál mladých vedcov a odborníkov OJSC Gazprom", Moskva, 2006;

Konferencie pre najlepší mládežnícky vedecký a technický rozvoj o problémoch palivovo-energetického komplexu "TEK-2006", Moskva, 2006;

- konferencie Medzinárodnej asociácie palív a energie (MTEA), Moskva, 2006.

medzinárodná vedecko-praktická konferencia o probléme ropného a plynárenského komplexu Kazachstanu “, Aktau, 2011.

Korózny stav potrubného plynovodu bol vyvinutý v teoretických a experimentálnych štúdiách vedcov, ktorí sa priamo podieľajú na problémoch potrubnej dopravy: A.B. Einbinder, M.Z. Asadullina, V.L. Berezina, P.P. Borodavkina, A.G. Gareeva, N.A. Harris, A.G. Gumerová, K.M. Gumerová, I.G.

Ismagilová, R.M. Záripová S.V. Karpová, M.I. Koroleva, G.E. Korobková, V.V.

Kuznecovová, F.M. Mustafina, N.Kh. Khallyeva, V.V. Harionovský a ďalší.

Podzemná korózia kovov je teda jedným z najzložitejších typov elektrochemickej a biologickej korózie.

Podľa regulačných dokumentov existujú rôzne ukazovatele na hodnotenie korózie kovov (úbytok kovovej hmoty za určitý čas, pokles hrúbky steny potrubia, rýchlosť rastu dutín atď.). Tieto hodnoty sú indikátormi odolnosti kovov voči korózii v určitých typoch pôdy.

1.1.1 Typické korózne defekty na oceľovom potrubí Článok sa zaoberá koróznymi defektmi zistenými tepelnou prevádzkou pri vysokej teplote a zvláštnosťami ich prejavu spojenými so stavom izolačného povlaku.

Prevádzkové skúsenosti ukazujú, že v zónach odlupovania fóliovej izolácie, ktoré sú v režime periodického zvlhčovania spodnou vodou, vznikajú škody vo forme rozsiahlych uzatváracích jám (celková korózia).

Katodickej ochrane odlupujúcich sa zón fóliovej izolácie na jednej strane sťažuje dielektrická clona vo forme polyetylénovej fólie a na druhej strane nestabilné parametre elektrolytu, ktoré bránia prechodu katódového polarizačného prúdu. cez medzeru do zóny nukleácie a rozvoja kolónií vredov alebo trhlín. V dôsledku toho je vývoj korózie pod vrstvou pomerne často pozorovaný vo forme reťazca uzatváracích dutín, ktorých geometria opakuje dráhu postupu elektrolytu pod izoláciou.

Je všeobecne známe, že bitúmenovo-kaučuková izolácia po 10 až 15 rokoch prevádzky v podmáčaných pôdach stráca priľnavosť ku kovovému povrchu.

Korózia pod bitúmenovou izoláciou sa však v mnohých prípadoch nevyvíja. Vyvíja sa iba v prípadoch, keď katódová ochrana nefunguje dobre alebo chýba. Ochranný účinok sa dosahuje v dôsledku tvorby iónovej priečnej vodivosti bitúmenovej izolácie pri dlhodobej prevádzke plynovodu. Priamym dôkazom toho je posun pH pôdneho elektrolytu pod bitúmenovým povlakom na 10-12 jednotiek v dôsledku reakcie s depolarizáciou kyslíka.

Významné miesto v počte poškodení zaberá bodová lokalizovaná korózia vo forme samostatných dutín, ktorá dosahuje 23-40% z celkového počtu poškodení. Dá sa tvrdiť, že ak sú všetky ostatné veci rovnaké, hĺbka lokálneho korózneho poškodenia integrálne odhaduje účinnosť katódovej ochrany cez izolačné defekty.

1.2 Porušenie ochranných vlastností izolačného náteru Hlavnou požiadavkou na ochranné nátery je spoľahlivosť ochrany potrubí pred koróziou počas celej životnosti.

Široko používané izolačné materiály možno podmienečne rozdeliť do dvoch veľkých skupín:

Polymér, vrátane izolačných pások, extrudovaný a striekaný polyetylén, epoxidové a polyuretánové materiály;

- bitúmenové tmely s obalovými materiálmi, kombinovanými tmelovými nátermi.

Polymérové ​​izolačné pásky sa široko používajú na izoláciu potrubí pri ich výstavbe a opravách už od 60. rokov minulého storočia. Podľa 74% všetkých konštruovaných potrubí je izolovaných polymérovými páskami. Nátery polymérnych izolačných pások sú viacvrstvové systémy pozostávajúce zo základnej fólie, lepiacej vrstvy a priľnavej základnej (primer) vrstvy. Tieto ochranné materiály sú len difúznou bariérou zabraňujúcou prenikaniu korozívnych médií na kovový povrch potrubia, a preto je ich životnosť obmedzená.

Okrem toho nevýhody filmových náterov sú:

- nestabilita priľnavosti;

- krehkosť povlaku;

- relatívne vysoké náklady.

Nestabilita adhézie a v dôsledku toho krehkosť povlaku je spojená s nevýznamnou hrúbkou lepiacej vrstvy.

Adhezívny základ lepivých filmových materiálov je roztok butylkaučuku v organických rozpúšťadlách s určitými prísadami. V tomto ohľade dochádza k starnutiu adhéznej vrstvy oveľa rýchlejšie ako na polymérnej báze.

S poklesom výkonu izolácie na 50% počiatočných hodnôt sa účinnosť náteru ako antikoróznej bariéry prudko znižuje.

Výsledky výskumu ukazujú, že 73 % všetkých porúch na hlavných plynovodoch v Kanade je spôsobených koróziou pod napätím pod plastovou fóliou. Zistilo sa, že pod jednovrstvovými polyetylénovými nátermi sa tvorí päťkrát viac koróznych trhlín ako pod bitúmenovými nátermi. Pri dvojvrstvových filmových náteroch je počet kolónií napäťovo-koróznych trhlín na meter potrubia deväťkrát vyšší ako pri náteroch na báze bitúmenu.

Životnosť polymérových izolačných pások je 7-15 rokov.

Obmedzenie a v niektorých prípadoch vylúčenie použitia polymérových izolačných pások v súlade s GOST R 51164 je spojené s ich krátkou životnosťou.

Na základe skúseností s opätovnou izoláciou hlavných plynovodov sa zistilo, že v priestoroch s továrenskými izolačnými nátermi neboli zistené defekty SCC a korózia.

Zváženie výkonnostných charakteristík najpoužívanejších antikoróznych náterov nám umožňuje dospieť k záveru, že nemajú vlastnosti, ktoré by plne vyhovovali požiadavkám na izolačné materiály, ktoré chránia potrubie pred koróziou pôdy:

- priľnavosť ku kovom;

- mechanická pevnosť;

Chemická odolnosť voči korozívnym činidlám - kyslík, vodné roztoky solí, kyselín a zásad atď.

Uvedené parametre určujú schopnosť antikorózneho materiálu odolávať korózii a napäťovej korózii plynovodov.

Porušenie ochranných vlastností izolačného povlaku na plynovodoch s filmovým izolačným povlakom nanášania trasy sa vyskytuje z rôznych dôvodov, ktoré ovplyvňujú kvalitu ochranných vlastností nezávisle od seba aj v komplexe. Zvážte dôvody vplyvu na filmový izolačný povlak.

Vertikálny tlak pôdy na plynovod.

Vzhľadom na to, že tlak pôdy je po obvode potrubia rozložený nerovnomerne, najproblematickejšie zóny delaminácie a tvorby zvlnenia izolačného povlaku spadajú do polohy 3-5 hod a 7-9 hod. priebeh plynu s podmieneným rozdelením obvodu potrubia na sektory (horná tvoriaca čiara je 0 hodín, spodná 6 hodín). Je to spôsobené tým, že izolačný povlak hornej polovice potrubia je vystavený najväčšiemu a relatívne rovnomernému tlaku pôdy, čo napína filmový povlak a zabraňuje tvorbe zvlnenia a delaminácie v tejto oblasti. V spodnej polovici potrubia je obrázok iný: v polohe približne 6 hodín potrubie spočíva na dne výkopu, vďaka čomu je pravdepodobnosť zvlnenia zanedbateľná. V polohe 3-5 hodín je tlak pôdy minimálny, pretože potrubie v tomto mieste prichádza do kontaktu so zeminou zasypanou z okraja výkopu (pozri obrázok 1.1). V oblasti 3 až 5 hodín po obvode potrubia teda dochádza k posunu a posunutiu filmového povlaku s tvorbou zvlnenia. Túto oblasť možno považovať za najnáchylnejšiu na vznik a rozvoj koróznych procesov.

Lineárna expanzia spojovacích materiálov.

Jedným z dôvodov tvorby zvlnenia na fóliovom izolačnom povlaku je rozdielny koeficient lineárnej rozťažnosti materiálov, fóliovej pásky a kovového potrubia.

Analyzujme, ako sa líši vplyv teploty na kovovú rúru a fóliovú pásku v "horúcich" úsekoch plynovodu s veľkým priemerom (výstup plynovodu z kompresorovej stanice).

Obrázok 1.1 - Schéma vzhľadu zvlnenia na fóliovom izolačnom povlaku 1 - plynovod; 2 - miesto pravdepodobnej tvorby zvlnenia; 3 - podporná zóna potrubia Hodnoty teploty na kovovej izolácii potrubia a fólii počas aplikácie sa môžu rovnať teplote okolia a počas prevádzky - rovnej teplote plynu v plynovode.

Podľa údajov zväčšenie dĺžky oceľového plechu a fóliovej izolácie po obvode potrubia s priemerom 1420 mm pri zmene teploty z 20 na C (teplota plynu) bude 1,6 mm a 25,1 mm.

V "horúcich" oblastiach sa tak môže fóliová izolácia predĺžiť o desiatky milimetrov viac ako oceľový plech, čím sa vytvárajú skutočné podmienky pre tvorbu delaminácie s tvorbou zvlnenia, najmä v smeroch najmenšieho odporu na pozíciách 3-5 a 7-9 hodina obvodu veľkopriemerového plynovodu.

Zlá aplikácia základného náteru na potrubie.

Kvalita priľnavosti izolačného náteru určuje jeho životnosť.

Nedostatočné premiešanie bitúmenu v rozpúšťadle pri príprave základného náteru alebo skladovaní v znečistenej nádobe vedie k zahusteniu základného náteru, a preto sa na potrubie nanáša nerovnomerne alebo so šmuhami.

V podmienkach cesty, keď sa na mokrý povrch potrubia nanášajú rôzne typy základných náterov a vo veternom počasí, sa môžu v základnej vrstve vytvárať vzduchové bubliny, ktoré znižujú priľnavosť základného náteru ku kovu.

Nedostatočné alebo nerovnomerné nanesenie základného náteru na potrubie, zošikmené plachtové utierky, silné znečistenie a opotrebovanie môžu viesť k medzerám v základnej vrstve.

Okrem toho existuje významná nevýhoda v technológii nanášania izolačných povlakov na valcovanie. Pri izolačných prácach je časový interval medzi nanesením základného náteru na potrubie a navinutím polyetylénovej pásky nedostatočný na to, aby sa rozpúšťadlo prítomné v základnom nátere odparilo.

Nízkopriepustný polyetylénový film zabraňuje odparovaniu rozpúšťadla a pod ním vznikajú početné vydutiny, ktoré porušujú adhéznu väzbu medzi vrstvami náteru.

Vo všeobecnosti uvedené faktory výrazne znižujú kvalitu izolačného náteru a vedú k zníženiu jeho životnosti.

1.3. Korozívnosť zemín Keď izolačný náter stratí svoje ochranné vlastnosti, jednou z hlavných príčin vzniku a rozvoja korózie a korózie pod napätím je korozívna agresivita zemín.

Koróziu kovov v pôdach priamo alebo nepriamo ovplyvňuje mnoho faktorov: chemické a mineralogické zloženie, distribúcia veľkosti častíc, vlhkosť, vzduchová priepustnosť, obsah plynov, chemické zloženie pórových roztokov, pH a eH média, množstvo organickej hmoty, mikrobiologické zloženie, elektrická vodivosť pôd, teplota, zmrazený alebo rozmrazený stav. Všetky tieto faktory môžu na konkrétnom mieste pôsobiť oddelene aj súčasne. Jeden a ten istý faktor v rôznych kombináciách s inými môže v niektorých prípadoch urýchliť a v iných prípadoch spomaliť rýchlosť korózie kovu. Preto nie je možné posúdiť korozívnosť prostredia jedným faktorom.

Existuje mnoho metód na hodnotenie agresivity pôdy. V súhrne zistených charakteristických parametrov všeobecné hodnotenie agresivity pôdy zahŕňa takú jej charakteristiku, ako je elektrický odpor (pozri tabuľku 1.1).

Tabuľka 1.1 - Korozívne vlastnosti zemín sa posudzujú hodnotou merného elektrického odporu zeminy v Ohm · m Podľa mernej zeminy Ohm · m odpor zeminy nie je ukazovateľom jej korozívnej aktivity, resp. ale ako znak, ktorý označuje oblasti, v ktorých môže dôjsť k intenzívnej korózii." Nízky ohmický odpor iba naznačuje možnosť korózie. Vysoký ohmický odpor pôd je znakom slabej korozívnosti zemín len v neutrálnych a alkalických médiách. V kyslých pôdach s nízkou hodnotou pH je možná aktívna korózia, ale kyslé zlúčeniny často nestačia na zníženie ohmického odporu. Ako doplnok k vyššie uvedeným metódam štúdia korózie pôdy autori navrhujú chemický rozbor vodných extraktov, ktorý pomerne presne určuje stupeň zasolenia pôdy.

Najdôležitejšími faktormi korozívnosti pôdy sú jej štruktúra (pozri tabuľku 1.2) a jej schopnosť prepúšťať vodu a vzduch, vlhkosť, pH a kyslosť, redoxný potenciál (eH), zloženie a koncentrácia solí prítomných v pôde. V tomto prípade dôležitú úlohu zohrávajú nielen anióny (Сl-; SO 2; NO 3 atď.), Ale aj katióny, ktoré prispievajú k tvorbe ochranných filmov a elektrickej vodivosti pôdy.

Na rozdiel od kvapalných elektrolytov majú pôdy heterogénnu štruktúru ako na mikroúrovni (mikroštruktúra pôd), tak aj na makroúrovni (striedanie šošoviek a vrstiev hornín s rôznou litologickou a tabuľkou 1.2 - Korózna aktivita pôd v závislosti od ich typu fyzikálno-chemických vlastností) . Kvapaliny a plyny v pôdach majú obmedzené možnosti pohybu, čo komplikuje mechanizmus dodávania kyslíka na povrch kovu a ovplyvňuje rýchlosť korózneho procesu a kyslík, ako je známe, je hlavným stimulátorom korózie kovov.

V tabuľke 1.3 sú uvedené údaje o korozívnosti pôd v závislosti od pH a obsahu chemické prvky.

SeverNIPIgaz vykonal vyšetrovanie súvisiace s nehodami a analyzovali sa údaje o nehodách za roky 1995-2004. (39 nehôd) sa skúmalo chemické zloženie pôdy a zemného elektrolytu. Rozdelenie nehôd spôsobených SZB podľa zväčšených typov pôd je znázornené na obrázku 1.2.

Tabuľka 1.3 - Korózna aktivita pôd v závislosti od pH a obsahu chemických prvkov Ako je zrejmé z obrázku 1.2, najviac havárií (61,5 %) sa stalo v oblastiach s ťažkými žiaruvzdornými pôdami, oveľa menej ich počet (30 %) - v ľahších pôdach. a iba ojedinelé nehody sa vyskytujú v pieskoch a bažinatých pôdach. Preto, aby sa znížil počet nehôd spôsobených SCC, je potrebné kontrolovať zloženie pôdy, čo je možné vykonať v štádiu projektovania novej vetvy plynovodu. To tiež ukazuje potrebu výskumu pôdy pri analýze a výbere lokalít pre výstavbu a rekonštrukciu.

Obrázok 1.2 - Rozdelenie havárií spôsobených SZB za roky 1995 - 2004 podľa Pôdna vlhkosť zohráva dôležitú úlohu v priebehu koróznych procesov. Pri nízkej vlhkosti je elektrický odpor pôdy vysoký, čo vedie k zníženiu hodnoty pretekajúceho korózneho prúdu. Pri vysokej vlhkosti sa elektrický odpor pôdy znižuje, ale difúzia kyslíka na povrch kovu je veľmi obtiažna, v dôsledku čoho sa proces korózie spomaľuje. Existuje názor, že maximálna korózia sa pozoruje pri vlhkosti 15-20%, 10-30%.

1.4 Príčiny vzniku makrokorozívnych prvkov na vonkajšom povrchu plynovodu.

1.4.1 Podmienky pre vznik makrokoróznych prvkov na vonkajšom povrchu plynovodu Na vonkajšom povrchu plynovodu v miestach, kde je poškodený izolačný povlak, dochádza ku koróznej deštrukcii kovu, a to aj napriek prítomnosti katódovej ochrany plynovodu. plynovodu. Tieto javy sú často pozorované na počiatočných úsekoch plynovodov (10-20 km po opustení kompresorovej stanice), s členitým terénom, obmedzeným na rokliny, rokliny, miesta s periodickou vlhkosťou.

Analýza a zovšeobecnenie mnohých materiálov ukazuje, že aktivácia koróznych procesov je ovplyvnená správaním sa podzemnej vody pri tepelnom pôsobení plynovodu, ktorý sa zintenzívňuje kombinovaným vplyvom (alebo koincidenciou) najmenej troch faktorov:

- impulzná zmena teploty plynovodu;

- porušenie izolačného povlaku plynovodu;

- veľký priemer potrubia.

1. Zásadný rozdiel medzi počiatočným úsekom a konečným (pri absencii alebo stabilite odberov plynu na trase) je v tom, že práve na počiatočnom úseku plynovodu je najviac cítiť kolísanie alebo impulzívne zmeny teploty plynu. Tieto výkyvy sa vyskytujú tak v dôsledku nerovnomernej spotreby plynu, ako aj v dôsledku nedokonalostí v systéme vzduchového chladenia plynu dodávaného do plynovodu. Pri použití vzduchových chladičov spôsobujú výkyvy teploty vzduchu podobné výkyvy teploty plynu a ako cez vlnovod sa prenášajú priamo do počiatočného úseku plynovodu (tento jav sa prejavuje najmä v prvých 20 ... 30 km plynovodu).

V experimentoch Ismagilova I.G. Bolo zaznamenané, že teplotná vlna 5 ° C, umelo vytvorená vypnutím plynu AVO na kompresorovej stanici Polyanskaya, prešla do ďalšej stanice kompresorovej stanice Moskovo s poklesom amplitúdy na 2 ° C. Na ropovodoch, kde je prietok rádovo nižší, vzhľadom na zotrvačnosť čerpaného produktu, tento jav nepozorujeme.

2. V prípade porušenia izolačného povlaku dochádza na vonkajšom povrchu potrubia k tvorbe makrokorozívnych prvkov. Spravidla sa to vyskytuje v oblastiach s prudkou zmenou parametrov prostredia: ohmický odpor pôd a korozívne prostredie (obrázok 1.3 a obrázok 1.4).

Obrázok 1.3 - Model mikrokorozívneho prvku 3. Vplyv "veľkého priemeru". Geometrické parametre horúcovodu sú také, že po obvode sa mení tak teplota, ako aj vlhkosť pôdy, a teda aj ďalšie charakteristiky: ohmický odpor pôdy, vlastnosti pôdnych elektrolytov, polarizačné potenciály atď.

Vlhkosť po obvode sa pohybuje od 0,3 % do 40 % a až po úplné nasýtenie. V tomto prípade sa odpor pôdy zmení o faktor ... 100.

Obrázok 1.4 - Model makrokorozívnych prvkov Štúdie ukázali, že teplota čerpaného plynu ovplyvňuje katódovú polarizáciu rúrkovej ocele v uhličitanových roztokoch. Závislosť potenciálov maxima anódového prúdu od teploty je lineárna. Zvýšenie teploty vedie k zvýšeniu rozpúšťacieho prúdu a posúva potenciálny rozsah anódového prúdu do zápornej oblasti. Zvýšenie teploty vedie nielen k zmene rýchlosti elektrochemických procesov, ale aj k zmene pH roztoku.

So zvýšením teploty roztoku uhličitanu sa potenciál maxima anodického prúdu spojeného s tvorbou oxidu, so zvýšením teploty o 10 ° C, posúva smerom k negatívnym hodnotám potenciálu o 25 mV.

V dôsledku heterogenity pôdy, zmien jej vlhkosti a prevzdušnenia, nerovnomerného zhutnenia, glejovitosti a iných vplyvov, ako aj defektov v samotnom kove vzniká veľké množstvo makrokorozívnych prvkov. Zároveň sú anódové úseky s kladnejším potenciálom ako katódové viac vystavené koróznej deštrukcii, čo je uľahčené pulzným tepelným účinkom plynovodu na migračné procesy v pôdnom elektrolyte.

Oscilačné procesy teploty a vlhkosti v pôde vyvolávajú všeobecnú koróziu. Makrokorózne prvky lokalizované na povrchu sa vyvíjajú podľa scenára SCC alebo centier bodovej korózie. Všeobecnosť elektrochemického procesu vedúceho k tvorbe koróznych jamiek a trhlín je naznačená v.

Práve nerovnovážne termodynamické procesy prebiehajú intenzívnejšie a s maximálnym efektom prejavu hlavných znakov. S pulzným teplotným dopadom na pôdu sa takmer synchrónne menia parametre, ktoré určujú jej korozívnosť. Keďže tento proces prebieha počas celej doby prevádzky plynovodu pod silným vplyvom dominantných parametrov, miesto lokalizácie makroprvku sa stáva celkom určitým, pevným vo vzťahu ku geometrickým značkám.

Ako ukazuje kontinuálny oscilačný pohyb zemnej vlhkosti, ktorý možno vysvetliť z hľadiska mechanizmu pohybu termokapilárno-vrstvového pohybu, prebieha počas celej doby prevádzky plynovodu.

Aj v prítomnosti katódovej ochrany plynovodu sa teda v miestach, kde je poškodený izolačný povlak plynovodu veľkého priemeru v dôsledku nerovnomerného rozloženia pôdnej vlhkosti po obvode potrubia, nevyhnutne objavujú makrokorozívne prvky, ktoré vyvolávajú pôdna korózia kovového potrubia.

Jednou z dôležitých podmienok pre vznik koróznych procesov je prítomnosť disociovaných iónov v pôdnom elektrolyte.

Predtým neuvažovaný faktor, ktorý určuje priebeh nerovnovážnych procesov, impulzný teplotný účinok plynu na stenu potrubia a impulznú zmenu obsahu vlhkosti v pôde susediacej s potrubím.

1.4.2 Zmeny elektrického odporu pôdy priľahlej k potrubiu počas pohybu vlhkosti v korozívnej pôdnej vrstve poskytujú diskrétne zvýšenie defektu. Ako je znázornené na obrázku, tento proces je uľahčený impulzným tepelným účinkom plynovodu na migračné procesy v zemnom elektrolyte.

V dôsledku riešenia inverzného problému tepelnej vodivosti pre podmienky úseku koridoru plynovodu Urengoi na úseku Poľana - Moskovo bol stanovený časový priebeh distribúcie pôdnej vlhkosti W po obvode potrubia.

Štúdie ukázali, že pri pulznom zvýšení teploty, odtoku vlhkosti z potrubia a s následným znížením teploty steny potrubia sa zvyšuje obsah vlhkosti v priľahlej aktívnej vrstve pôdy.

Vlhkosť sa mení aj pozdĺž obvodu časti potrubia (obrázok 1.5). Najčastejšie je najvyššia vlhkosť pozorovaná pozdĺž spodnej tvoriacej čiary potrubia, v polohe 6 hodín. Najväčšie kolísanie vlhkosti zaznamenávame na bočných plochách potrubia, kde sú migračné procesy najvýraznejšie.

V pokračovaní tejto práce (s účasťou žiadateľa) sa vykonali štúdie a stanovil sa elektrický odpor korozívnej vrstvy pôdy okolo potrubia a zostavili sa diagramy.

elektrický odpor pôdy po obvode plynovodu DN 1400. Boli postavené v rôznych časových bodoch na základe výsledkov priemyselného experimentu uskutočneného na úseku plynovodu PolyanaMoskovo koridoru Urengoy, ktorý ukázal, že pri prevádzkových teplotách 30 ... 40 ° C, pôda pod rúrou zostáva vždy mokrá, zatiaľ čo čas, ako nad hornou časťou rúry, je vlhkosť pôdy výrazne znížená.

03.24.00, 04.10.00, 04.21.00 - kvázistacionárny režim 7.04.00 - po odstavení jednej kompresorovne Obrázok 1.5 - Redistribúcia vlhkosti W a odporu pôdy na okruhu plynovodu podľa výsledkov priemyselného experimentu.

Tabuľka 1.4 - Zmena obsahu vlhkosti a odporu pôdy po obvode potrubia Dátum tr, gr tv, gr Q, W / m.gr Rozsah zmeny obsahu vlhkosti vrstvy pôdy v kontakte s potrubím sa mení od úplného nasýtenia po prakticky dehydratácia, pozri tabuľku 1.4.

Obrázok 1.5 ukazuje, že najpriaznivejšie podmienky pre výskyt defektov všeobecnej korózie a SCC vznikajú v spodnej štvrtine potrubia v polohách 5 ... 7 hodín, kde el je minimálne a W je maximálne, spôsob zmeny pulzuje, prevzdušňovanie je nepatrné.

Pri konštrukcii diagramu odporu pôdy el pozdĺž obrysu potrubia bol použitý graf závislosti rezistivity pôdy od vlhkosti (obrázok 1.6).

Ukazuje sa, že v zime sa v počiatočnom úseku plynovodu, kde sa teploty udržiavajú na 25 ... 30 ° C a vyššie, topí sneh a nad potrubím sa dlhodobo udržiava podmáčaná pôdna zóna, ktorá poskytuje dobíjať a tiež zvyšuje korozívnu aktivitu pôd.

Čas pôsobenia alebo prechodu tepelného impulzu sa meria pomocou kmitov). Tento čas je dostatočný na to, aby mikroekvalizačné prúdy prešli cez malý interval. Údaje uvedené na obrázkoch 1.5, 1.6 a v tabuľke 1.4, získané v priemyselných podmienkach pre plynovod s priemerom 1420 mm, ukazujú, že v dôsledku zmeny obsahu vlhkosti pozdĺž obvodu potrubia sa mení lokálna korozívnosť zemín, ktorá závisí od ohmického odporu, pozri tabuľku 1.5.

Tabuľka - 1.5 Korózna aktivita zemín vo vzťahu k uhlíkovej oceli, v závislosti od ich špecifického elektrického odporu Odpor, Ohm.m Obrázok 1.6 - Závislosť elektrického odporu ílovitej pôdy od vlhkosti Novopskov, ktorá sa nachádza na dosť suchom mieste, pri najvyšší bod nad roklinou. Izolácia potrubia v tomto úseku bola vo vyhovujúcom stave.

V roklinách a žľaboch, kde je zmena vlhkosti výraznejšia, by tieto vplyvy mali byť výraznejšie. Tento obrázok je typický pre prípad homogénnej pôdy pozdĺž obvodu potrubia. Pre rozdielne hrudkovité zásypové pôdy bude ohmický odpor komponentov veľmi odlišný. Obrázok 1.7 znázorňuje grafy závislosti rezistivity rôznych pôd od vlhkosti.

Preto pri výmene pôdy budú na schéme elektrického odporu prerušenia a makrokorozívne prvky budú jasne označené.

Zmena teploty stopového prvku teda vedie k zmene potenciálu vlhkosti a elektrického odporu. Tieto javy sú podobné tým, ktoré sa vyskytujú pri zmene spôsobu inštalácie katódovej ochrany. Potenciálne posunutie alebo prekročenie "mŕtveho" bodu je ekvivalentné deaktivácii katódovej ochrany a spôsobuje mikrovyrovnávacie prúdy.

Vývoj koróznych procesov v pulznom teplotnom režime vedie k erózii alebo koróznemu praskaniu kovového potrubia.

Vznikne situácia, keď je odpor voči pohybu iónov v pôdnom elektrolyte po obvode potrubia premenlivý. Čím vyššie je uvažovaný úsek umiestnený na povrchu potrubia, tým pomalšie prebieha anodická reakcia, pretože vlhkosť priľahlej pôdy klesá, zvyšuje sa ohmický odpor a je ťažké odstrániť kladné ióny kovu z anódového úseku. S poklesom alebo priblížením sa k polohe na potrubnom okruhu zodpovedajúcom 5 ... hodinám sa rýchlosť anodickej reakcie zvyšuje.

V polohe 6 hodín je pôda zhutnená, často dochádza k glejovaniu, prístup kyslíka do potrubia je sťažený, v dôsledku čoho dochádza k reakcii prichytenia elektrónov Obrázok 1.7 - Závislosť merného odporu zemín od ich vlhkosti:

1– močiarny; 2 - piesková; 3 - ílovitý.

(depolarizácia vodíka alebo kyslíka) prebieha pomalšie. V oblasti s ťažkým prístupom kyslíka je potenciál korózneho prvku menej pozitívny a samotná oblasť bude anódou.

Za takýchto podmienok korózny proces prebieha s katódovou kontrolou, ktorá je typická pre väčšinu hustých vlhkých pôd (rokliny, rokliny).

Tu možno predpokladať, že povaha mikrovyrovnávacieho a vyrovnávacieho prúdu je identická. Mikrovyrovnávacie prúdy sú však prchavé a majú nízku zotrvačnosť, a preto sú deštruktívnejšie.

Pôda je kapilárno – pórovité teleso. V izotermickom režime dochádza k pohybu vlhkosti v pôde pôsobením elektroosmózy a hydromechanickej filtrácie. Keď preteká významný anódový prúd, dochádza k elektroosmotickej destilácii vlhkosti z anódy na katódu. Za určitých podmienok môže nastať rovnováha medzi elektroosmotickou a hydromechanickou filtráciou.

Procesy pohybu zemnej vlhkosti (elektrolytov) v neizotermických oblastiach, najmä v nestacionárnych režimoch, sú oveľa komplikovanejšie. Tu, v blízkosti potrubia, v prítomnosti teplotného gradientu, dochádza k pohybu termokapilárneho alebo termokapilárneho filmu. Smer pohybu vody (elektrolytu) sa prakticky zhoduje so smerom tepelného toku a je pozorovaný hlavne v radiálnom smere z potrubia. Konvekčné prúdy pri teplotách rádovo 30 ... 40 ° C sú nevýznamné, ale nemožno ich zanedbať, pretože ovplyvňujú distribúciu vlhkosti pozdĺž obrysu potrubia, a tým aj podmienky na vytváranie galvanických párov.

Pri pulznom teplotnom efekte sa menia teplotné gradienty, čo vedie k prerozdeleniu migračných tokov. V zóne, kde dochádza k korózii pôdy, dochádza k pohybu vlhkosti v oscilačnom režime pri pôsobení nasledujúcich síl:

- termomotorické, - kapilárne, - elektroosmotické, - filtračné, - konvekčné a pod.

Ak na pozícii 6 hodín nie je žiadna filtrácia, vytvorí sa „stagnujúca zóna“.

Spravidla ide o oblasť s minimálnymi sklonmi, z ktorej je ťažké odvádzať vlhkosť. Pôda odobratá pod spodnou rodovou čiarou od polohy 6. hodiny má charakteristické znaky glejovitosti, čo svedčí o nízkej aktivite korozívnych procesov bez prístupu kyslíka.

Z kauzálneho vzťahu teda vyplýva, že potenciálne pole okolo plynovodu tvorí polarizačný potenciál, ktorý je premenlivý nielen po dĺžke potrubia, ale aj na úseku a v čase.

Z pohľadu tradičnej karbonátovej teórie sa predpokladá, že koróznemu procesu možno zabrániť presnou kontrolou veľkosti polarizačného potenciálu po celej dĺžke potrubia, čo sa zdá nedostatočné. Potenciál musí byť konštantný aj v priereze potrubia. V praxi sa však takéto opatrenia ťažko realizujú.

1.5 Vplyv teplôt a teplotných výkyvov na korozívny stav plynovodu Počas prevádzky hlavného plynovodného systému sa výrazne menia teplotné pomery. Počas ročného obdobia prevádzky sa teplota pôdy v hĺbke H = 1,72 m osi potrubia (DN 1400) v nenarušenom tepelnom stave v oblasti trasy plynovodu Bashkortostan pohybuje v rozmedzí + 0,6 .. + 14,4 °C. Počas roka sa teplota vzduchu mení obzvlášť výrazne:

- priemerne mesačne od –14,6… = +19,3 oC;

- absolútne maximum +38 оС;

- absolútne minimum je 44°C.

Takmer synchrónne s teplotou vzduchu sa mení aj teplota plynu po prechode cez vzduchové chladiče (AVO). Podľa dlhodobých pozorovaní sa zmena teploty plynu za aparatúrou z technologických dôvodov a zaznamenaná dispečingom pohybuje v rozmedzí + 23 ... + 39 ° C.

určuje nielen charakter výmeny tepla medzi plynovodom a zemou. Kolísanie teploty spôsobuje redistribúciu vlhkosti v pôde a ovplyvňuje korózne procesy oceľových rúr.

Existujú všetky dôvody domnievať sa, že aktivita koróznych procesov priamo nezávisí ani tak od teploty, ako od jej kolísania, pretože nerovnomernosť termodynamických procesov je jedným z dôvodov, ktoré aktivujú korózne procesy.

Na rozdiel od krehkej deštrukcie potrubia pod vplyvom vysokých tlakov alebo vibrácií, ktoré sa vyskytujú rýchlo, korozívne deštruktívne procesy sú zotrvačné. Sú spojené nielen s elektrochemickými alebo inými reakciami, ale sú determinované aj prenosom tepla a hmoty a pohybom zemných elektrolytov. Preto zmena teploty aktívneho média, predĺžená v čase o niekoľko dní (alebo hodín), môže byť považovaná za impulz pre korozívny mikro- alebo makroprvok.

K deštrukcii plynovodov v dôsledku SZB dochádza spravidla na počiatočných úsekoch trasy plynovodov za kompresorovou stanicou s potenciálne nebezpečnými pohybmi plynovodov, t.j. kde je teplota plynu a jej kolísanie maximálne. Na pomery plynovodov Spoločnosti Urengoy - Petrovsk a Urengoy - Novopskov na úseku Poľana - Moskovo ide najmä o prechody cez rokliny a rokliny s prechodnými tokmi. Vplyvom výrazných teplotných rozdielov, najmä keď poloha osi potrubia nezodpovedá projektovej a nedostatočnej priľnavosti potrubia k zemi, dochádza k pohybom potrubia.

Opakované pohyby potrubí vedú k narušeniu integrity izolačného povlaku a k otvorenému prístupu podzemnej vody ku kovu potrubia. V dôsledku vystavenia sa premenlivým teplotám sa tak vytvárajú podmienky pre rozvoj koróznych procesov.

Na základe predchádzajúcich štúdií teda možno tvrdiť, že zmena teploty steny potrubia má za následok zmenu vlhkosti a elektrického odporu pôdy okolo nej. Vo vedeckej a technickej literatúre však neexistujú žiadne údaje o kvantitatívnych parametroch týchto procesov.

1.6 Diagnostika plynovodov pomocou inline plášťov.

V systéme diagnostických prác na plynovodoch má kľúčovú úlohu in-line diagnostika, ktorá je najefektívnejšou a najinformatívnejšou metódou diagnostického vyšetrenia. V Gazprom transgaz Ufa LLC v súčasnosti vykonáva diagnostiku technického stavu líniovej časti plynovodov NPO Spetsneftegaz, ktorá má vo svojom arzenáli vybavenie na skúmanie plynovodov s menovitým priemerom 500 - 1400 mm - komplex DMTP ( 5 škrupín), ktorý obsahuje:

- čistiaci nástroj (CO);

- magnetické čistenie (MOP);

- elektronický profilovač (PRT);

priečna (DMTP) magnetizácia.

Použitie VTD umožňuje identifikovať najnebezpečnejšiu kategóriu defektov - korózne trhliny (SCC), s hĺbkou 20 % hrúbky steny a viac. Diagnostické vyšetrenie vysokotlakového paliva má osobitný význam pre plynovody veľkého priemeru, kde je vysoká pravdepodobnosť výskytu a rozvoja defektov SCC.

Spomedzi všetkých zistených defektov pripadá najväčší počet na defekty straty kovu, ako je celková korózia, dutina, vred, pozdĺžna drážka, pozdĺžna trhlina, zóna pozdĺžnej trhliny, priečna drážka, priečna trhlina, mechanické poškodenie atď.

defektoskopy s 95% pravdepodobnosťou, sú určené vzhľadom na hrúbku steny rúry "t" v trojrozmerných súradniciach (dĺžka x šírka x hĺbka) a majú nasledujúce parametre:

- bodová korózia 0,5t x 0,5t x 0,2t;

- pozdĺžne trhliny 3t x 0,1t x 0,2t;

- priečne trhliny 0t x 3t x 0,2t;

- pozdĺžne drážky 3t x 1t x 0,1t;

- priečne drážky 1t x 3t x 0,1t.

Hodnotenie nebezpečnosti zistených porúch je možné vykonať podľa RSV 39 Metodické odporúčania pre kvantitatívne hodnotenie stavu plynovodov s koróznymi poruchami, ich zoradenie podľa stupňa nebezpečenstva a určenie zvyškového zdroja, as Gazprom,.

Pre chyby korozívneho typu sa určujú tieto parametre hodnotenia nebezpečnosti:

- úroveň bezpečného tlaku v plynovode;

- zdroj bezpečnej prevádzky potrubia s poruchami.

možnosti. Priechod projektilov VTD umožňuje spoľahlivo určiť kvantitatívne parametre defektov steny rúr, opakované prechody - dynamiku ich vývoja, čo umožňuje predpovedať vývoj koróznych defektov.

1.7 Modely na predpovedanie koróznych procesov.

existujú pokusy modelovať tento proces. Podľa lineárneho modelu procesu patrí M. Faradayovi a má tvar:

kde: A-const (konštantná hodnota);

Veľká skupina výskumníkov predložila model mocenského zákona:

kde: A = 13, a = 0,25; 0,5; 1,0 .. Tabuľka 1.6 sumarizuje výsledky skorších štúdií kinetiky elektrochemickej korózie kovov - klasifikáciu matematických modelov podľa všeobecnej formy funkcií. Celkovo existuje 26 modelov, ktoré zahŕňajú: lineárne; mocenské právo; exponenciálny; logaritmický;

hyperbolický; prirodzené logaritmy; hodnosti; integrálne; sínusový;

kombinované atď.

Za porovnávacie kritériá sa považovali: strata kovovej hmoty, stenčenie steny vzorky, hĺbka dutiny, oblasť korózie, zrýchlenie (spomalenie) korózneho procesu atď.

Korózne procesy sú ovplyvnené mnohými faktormi, v závislosti od toho, ktoré procesy môžu:

- rozvíjať sa konštantnou rýchlosťou;

- zrýchliť alebo spomaliť;

- zastaviť sa v ich vývoji.

Uvažujme kinetickú krivku prezentovanú v súradniciach hĺbky koróznych defektov - čas (obrázok 1.8).

Úsek krivky 0-1 nám umožňuje zistiť, že deštrukcia tohto kovu v agresívnom prostredí (elektrolyte) po dobu t1 sa prakticky nepozoruje.

Časť krivky 1-2 ukazuje, že intenzívna deštrukcia kovu začína v intervale t = t2 - t1. Inými slovami, dochádza k najintenzívnejšiemu prechodnému procesu korózie kovu, ktorý sa vyznačuje maximálnou možnou (v tomto konkrétnom prípade) stratou kovu, ako aj maximálnymi rýchlosťami a zrýchleniami elektrolýzy.

Bod 2, ktorý má špeciálne vlastnosti, je v podstate inflexný bod krivky kinetickej korózie. V bode 2 je rýchlosť korózie stabilizovaná, derivácia rýchlosti korózie sa rovná nule v2 = dk2 / dt = 0, pretože teoreticky je hĺbka koróznej dutiny v tomto bode konštantná k2 = konšt. Úsek krivky 2-3 nám umožňuje dospieť k záveru, že v priebehu času t = t3 - t2 sa prechodný korózny proces začína vytrácať. V intervale 3-4 proces rozpadu pokračuje, za krivkou 4 sa korózia zastaví vo svojom vývoji, kým nový impulz nespustí tento mechanizmus.

Z vykonanej analýzy vyplýva, že pri prirodzenom priebehu elektrochemického korózneho procesu dochádza k pasivácii kovu, čím sa prakticky zastaví korózna deštrukcia kovu.

V úsekoch hlavného plynovodu, ktoré podliehajú koróznej deštrukcii, sa v dôsledku pulzného teplotného efektu (pri zmene teploty plynu) striedajú procesy pasivácie a aktivácie koróznych procesov.

To je dôvod, prečo žiadny z uvažovaných modelov nemožno použiť na predpovedanie rýchlosti korózie na plynovodoch.

V prípade nedostatku informácií, ktoré zvyčajne predstavujú hlavný problém pri predpovedaní vývoja koróznych procesov, môžete použiť tabuľku 1.6 - Klasifikácia matematických modelov kinetiky elektrochemickej korózie kovov podľa všeobecného tvaru funkcií (strata kovovej hmoty alebo hĺbky dutiny, rýchlosť a zrýchlenie korózneho procesu).

I. Denison, E. Martin, G.

Thornes, E. Welner, W. Johnson, I. Upham, E. Mohr, A. Bikkaris F. Champion, P. Aziz, J.

L. Ya. Tsikerman y = y0 y0, A1 = t1 / (t1-t2) Yu.V. Demin 12 GKShreiber, LS Sahakiyan, y = a0 + a1x1 + a2x2 + ... + a7x7 a1, a2, ... ..a7 x1, x2, ... x7 y = f (x1, 14 L.Ya. Tsikerman, Ya.P. Shturman, A. V. Turkovskaya, Yu. M. Zhuk I. V., Gorman I. V. Gorman. G. B. Clark, L. A. Shuvakhina, V. V.

Agafonov, N.P. Zhuravlev Obrázok 1.8 - Graf kinetickej krivky koróznej aktivity na základe fyzikálnych znázornení procesu (Obrázok 1.9) a pomocou operácie maximálnych a priemerných defektov. Je však nepravdepodobné, že by to umožnilo predpovedať dynamiku kvantitatívneho rastu koróznych defektov.

Prezentované modely popisujú korózne procesy v rámci špecifických situácií, za určitých podmienok, chemického prostredia, teploty, ocelí rôznych akostí, tlaku atď. Zaujímavé sú najmä modely popisujúce korózne procesy podobných systémov (kufrových potrubí) s izolačným povlakom, pracujúcich v podobných podmienkach ako plynovody a zaznamenávajúce výsledky aj na základe in-line diagnostiky. Napríklad v metóde vykonávania faktorovej analýzy na hlavných ropovodov bez ohľadu na priemer a typ izolačného povlaku autori navrhujú model:

kde L je koeficient útlmu korózneho procesu;

Н - hĺbka korózneho poškodenia, mm;

Z uvedeného vzorca 1.6 je vidieť, že autori akceptovali tvrdenie, že na začiatku prevádzky potrubia má korózia najintenzívnejší rast a následne má hnilobný charakter v dôsledku pasivácie. Odvodenie a zdôvodnenie vzorca (1.6) je uvedené v práci.

prevádzka ropovodu je dosť kontroverzná, keďže Nový izolačný náter poskytuje oveľa lepšiu ochranu ako časom, pretože izolácia starne a stráca svoje ochranné vlastnosti.

Napriek množstvu štúdií žiadny z modelov navrhnutých na predpovedanie koróznych procesov neumožňuje plne zohľadniť vplyv teploty na rýchlosť korózie. neberte do úvahy jeho zmenu impulzu počas prevádzky.

Toto vyhlásenie nám umožňuje formulovať účel výskumu:

experimentálne dokázať, že nestabilný teplotný režim plynovodu je primárnou príčinou aktivácie koróznych procesov na vonkajšom povrchu plynovodu.

1. Analýza literárnych zdrojov bola vykonaná s cieľom odhaliť vplyv teploty plynu na korózny stav plynovodu:

1.1. Zvažujú sa vlastnosti koróznych procesov v potrubnej doprave;

1.2 Bola stanovená úloha korozívnosti zemín v prípade straty ochranných vlastností izolačným náterom.

1.3. Študovala sa technická uskutočniteľnosť zisťovania chýb v rade, aby sa posúdila závadnosť potrubí.

1.4. Zvažujú sa modely iných výskumníkov na predpovedanie koróznych procesov.

2. Boli skúmané príčiny vzniku makrokorozívnych prvkov na vonkajšom povrchu potrubia.

3. Je dokázané, že pri pohybe vlhkosti v korozívnej vrstve pôdy dochádza k zmene elektrického odporu pôdy susediacej s potrubím.

2. POSÚDENIE IMPULZNÉHO VPLYVU VLHKOSTI A

TEPLOTY PRI KOROZÍVNEJ ČINNOSTI PÔD,

OKOLITÝ PLYNOVOD

Pri štúdiu tohto fenoménu Ismagilov I.G. dokázal, že hlavný plynovod s veľkým priemerom je výkonným zdrojom tepla, ktorý pôsobí na pôdu pulzne a spôsobuje oscilačné pohyby vlhkosti v korozívnej vrstve pôdy.

Jeho návrh, že pulzný teplotný efekt zvyšuje korozívnosť vrstvy pôdy susediacej s potrubím, však potrebuje experimentálne potvrdenie.

Účelom štúdie je preto vytvoriť experiment na štúdium a posúdenie korozívnosti pôd pri vystavení pulznej teplote.

Problémy štúdia koróznych procesov sa zvyčajne riešia experimentálne. Existujú rôzne metódy hodnotenia vplyvu korózie, vrátane zrýchlených koróznych testov.

Preto je potrebné simulovať podmienky prenosu tepla a hmoty s okolitou pôdou, typické pre úsek plynovodu prechádzajúceho roklinou, po dne ktorej preteká potok, a určiť mieru korozívnosti Pôda sa mení impulzným vystavením teplote a vlhkosti.

Najpresnejšie skúmanie vplyvu každého faktora (pulznej teploty a vlhkosti) je možné v laboratórnych podmienkach, kde sú parametre korózneho procesu fixné a vysoko presne regulované.

Impulzný teplotný režim plynovodu s kvázistacionárnou výmenou tepla bol modelovaný pre plynovody prechádzajúce územím Baškortostanu a podobných regiónov. Podľa teórie podobnosti, ak sú čísla podobnosti charakterizujúce proces prenosu tepla rovnaké, pri dodržaní geometrickej podobnosti možno procesy prenosu tepla považovať za podobné.

Pôda použitá v experimente bola odobratá z trasy plynovodu Urengoj - Petrovsk úseku Poľana - Moskovo z polôh 3. hodiny, 12. hodiny a hodiny pozdĺž obvodu plynovodu. Termofyzikálne vlastnosti pôdy používanej v laboratórnych štúdiách sú rovnaké ako v teréne, pretože

vzorky pôdy boli odobraté z koróznej časti prevádzkovaného plynovodu. Pre identické pôdy bola automaticky splnená rovnosť Lykovových čísel Lu a Kovner Kv pre prírodu a model:

Za predpokladu rovnosti teplotných výšok, identity pôd a rovnakej úrovne ich vlhkosti bola splnená rovnosť Kossovich Ko a Postnovských čísel Pn.

Problém modelovania podmienok prenosu tepla a hmoty sa teda v tomto prípade zredukoval na taký výber parametrov inštalácie, aby sa zabezpečila rovnosť Fourierových čísel Fo a Kirpichev Ki pre prírodu a model.

prevádzka potrubia s priemerom 1,42 m, pri rovnakých koeficientoch tepelnej difúznosti a = a ", na základe (2.5) získame pre model:

(2.7) Takže pri priemere skúmavky 20 mm by mala ročná perióda inštalácie „ubehnúť“ za 1,7 hodiny.

Podmienky prestupu tepla boli modelované Kirpichevovým kritériom, pričom sa približne uvažuje s tepelným tokom podľa (2.9) V hĺbke plynovodu k osi potrubia H0 = 1,7 ma H0 / Rtr = 2, (relatívna hĺbka plynovodu v úseku Poľana - Moskovo) na základe rovnosti (2.6) získame pre model:

Na modelovanie „prúdu“ je potrebné zachovať rovnosť Reynoldsových čísel pre prírodu a model:

Pretože kvapalina je rovnaká, voda, potom na základe (2.12) a pri zohľadnení geometrickej podobnosti dostaneme rovnosť:

Zodpovedajúce výpočty, berúc do úvahy (2.13), ukazujú, že prívod vody simulujúci prúd na danom zariadení musí byť kvapkajúci.

Keďže v priebehu experimentu je potrebné meniť teplotu steny potrubia v medziach jej reálnej zmeny 30 ... 40 °C a regulovať ju pri zachovaní pulzného režimu, teplota ttr vonkajšej povrch oceľovej rúry - vzorka Obj. 3.

Na stanovenie relatívnej korozívnosti zeminy pri pulznej teplotnej expozícii v porovnaní so stabilnou teplotnou expozíciou bola zvolená zrýchlená skúšobná metóda, na základe ktorej sa korozívnosť zemín určuje úbytkom hmotnosti vzoriek ocele.

2.2. Stručný popis experimentálnej zostavy Experimentálna zostava, ktorej schéma je znázornená na obrázku 2.1, pozostáva z plechovej krabice 1 s rozmermi 90x80x128 mm. Špeciálne pripravená zemina 11 sa naleje do boxu do výšky H, vypočítanej z podmienky, že objem zeminy by sa mal rovnať:

Do zeme sa položí oceľová rúra, ktorá sa vopred odváži na analytických váhach s presnosťou 0,001 g. Parametre oceľových rúr:

priemer, dĺžka, hmotnosť a povrch rúr sú uvedené v tabuľke 2.1.

Obrázok 2.1 - Schéma experimentálneho usporiadania na štúdium vplyvu pulznej teploty na korozívnu aktivitu zemín Tabuľka 2.1 - Parametre oceľových rúr - vzorky, čl. 3.

č. Priemer, dĺžka, povrch, hmotnosť, poznámka Rúrka bola izolovaná od plechovej škatule gumovými zátkami.

Vzorky pôdy, v počiatočnom stave v kontakte s hlavným plynovodom, boli pripravené nasledovne.

Každá zo vzoriek bola vysušená v sušiarni. Keďže vzorky pôdy obsahovali organické zlúčeniny a prípadne baktérie redukujúce sírany, teplota sušenia nepresiahla 70 °C. Suchá pôda bola rozdrvená a preosiata cez sito s 1 mm otvormi. Takto pripravená vzorka pôdy bola nasypaná do boxu s inštalovanou rúrkou a navlhčená na vlhkosť W = 20 ... 25 %, čo zodpovedá prirodzenej pôdnej vlhkosti v oblastiach, kadiaľ prechádza trasa plynovodu. V experimentoch bola použitá voda z vodovodu s prirodzenou teplotou.

Zrýchlenie korózneho procesu sa dosiahlo pripojením záporného pólu k puzdru a kladného pólu zdroja 6 V DC ku kovovej vzorke.

Pulzný teplotný režim bol vytvorený periodickým zapínaním a vypínaním termoelektrického ohrievača (TEN) inštalovaného vo vnútri skúmavky. Trvanie cyklu bolo stanovené empiricky. Napríklad pre podmienky 1. experimentu bolo pri kontrole teplotného režimu stanovené trvanie cyklu rovné t = 22 min (doba ohrevu n = 7 min; doba chladenia o = 15 min). Regulácia teploty sa uskutočňovala pomocou HK - termočlánku inštalovaného nad hornou tvoriacou čiarou trubice, bez narušenia povrchu vzorky.

V priebehu experimentu bola voda privádzaná v kvapkách cez lievik do zeme v úrovni osi rúrky. Vznikol efekt hrádze, ktorý je typický pre priečne žľaby. Voda bola odvádzaná cez perforované otvory na bočnej stene boxu (5 symetrických otvorov na rovnakej úrovni).

Po vypnutí prúdu 24 hodín od začiatku experimentu bola vzorka odfotografovaná, dôkladne očistená od produktov korózie suchou handričkou a gumenou gumou. Potom sa premyla destilovanou vodou, vysušila a odvážila na analytických váhach s presnosťou 0,001 g.

aktivita zemín pri vystavení pulznej teplote Nevyhnutnou podmienkou koróznych skúšok je zrýchlenie riadiaceho štádia procesu. V neutrálnych elektrolytoch je proces korózie obmedzený rýchlosťou depolarizácie kyslíka, preto je na urýchlenie korózneho procesu potrebné zvýšiť rýchlosť katódového procesu.

Skúška vzoriek by sa mala vykonávať tak, aby pri periodickej zmene vlhkosti bol kov vystavený čo najdlhšiemu pôsobeniu tenkých vrstiev elektrolytu.

Je dôležité zvoliť režimy, keď pôda nie je úplne vysušená v dôsledku sušenia pôdy a vlhkosť zostáva v stave filmu.

Pri teplote okolia tgr = 20 °C a teplote steny rúrky ttr = 30 ... 40 °C sa pri inštalácii vytvorí teplotná výška 18 °C.

V zime sa teplotná výška t zvýši na 30 ° C. Zimný režim sa však pri inštalácii nesimuluje, pretože podmienky výmeny tepla a korózie pôdy v zimnom období sú kvalitatívne odlišné: „prúdy“

zamrznúť a nad potrubím sa čiastočne topí snehová pokrývka, zvlhčuje pôdu, prejavuje sa efekt "termosky". Avšak vzhľadom na dostatočnú vlhkosť pôdy existuje dôvod domnievať sa, že korózne procesy, vrátane SCC, sú aktívne aj počas zimných období.

Teploty rádovo 30 ° C - to je prahová úroveň teploty pre letné obdobie pod ktorým sa vlhkosť z potrubia nepohybuje a ako ukazujú štúdie na meracích bodoch č.1 a č.2 plynovodu na úseku kompresorová stanica Polyana - kompresorová stanica Moskovo, hromadí sa v určitej malej vzdialenosti. od potrubia, pričom je v nerovnovážnom stave (malá je vzdialenosť cca 0,2 .0,3 m od steny potrubia s priemerom 1,42 m). Preto každé mierne zníženie teploty vedie k návratu vlhkosti.

Keď je pôda v kontakte s potrubím vo veľmi tenkých vrstvách dehydratovaná, spolu s uľahčením katódovej reakcie môže byť anodická reakcia inhibovaná, čo v dôsledku toho spomaľuje proces korózie.

Podobné procesy prebiehajú na hornej tvoriacej priamke plynovodu, kde sa korózne praskanie pod napätím prakticky nepozoruje.

V tabuľke 2.2 sú uvedené výsledky koróznych štúdií vykonaných na oceľových rúrach – vzorky č. 1-4. Experimenty sa uskutočňovali postupne v poradí uvedenom v tejto tabuľke.

Vzorky pôdy neboli opätovne použité. Okolitá teplota nepresiahla 18 ... 20 ° С. registrácia teplotné režimy bol vedený v denníku pozorovaní. Tieto údaje sú uvedené v prílohe 1.

Vzorka č. 1 bola vystavená pôsobeniu pulznej teploty.

Skutočný režim bol určený teplotou vzorky ocele, ktorá sa menila v rozmedzí: tнi ... toi, (Príloha 1). Teplota ohrevu tn je teplota, na ktorú sa počas ohrevu n zvýšila teplota steny vzorky. Teplota chladenia t® je teplota, na ktorú klesla teplota vzorky počas cca. Čas i-tého cyklu i = ni + oi; počet cyklov počas experimentu n = 66.

Tabuľka 2.2 Podmienky a výsledky experimentov č. 1-4 na stanovenie korozívnosti zemín Priemerné teploty boli určené podľa vzorcov:

Počas experimentu, ktorý trvá 24 hodín. 30 minút sa zachovali priemerné hodnoty parametrov:

Počas testu 24 hodín 30 minút sa simuloval proces, ktorý prebiehal v prírodných podmienkach 24,5 / 1,7 14 rokov. Počas roka sa v priemere 1,760 / 22,3 = 4 zmenil teplotný režim z 30 na 40 ° C.

Charakter korózneho poškodenia je znázornený na fotografiách (obrázok 2.2).

Prejav všeobecnej korózie na celom povrchu vzorky je zaznamenaný, ale nie významný. Dominujú veľmi rozsiahle, koncentrované a hlboké ohniská Obrázok 2.2 - Deštrukcia korózie vzorky č.1 pri pulznej jamkovej korózii. Maximálna hĺbka ulceróznej lézie je zaznamenaná v nepretržitom prívode kvapkajúcej vody cez lievik, pozri schému inštalácie na obrázku 2.1. Voda bola privádzaná do centrálnej časti vzorky na úrovni osi trubice. Pretekajúci zemou sa „prúd“ odchýlil doľava. Odtok vody bol realizovaný najmä cez 2. otvor vľavo (v prítomnosti rovnomerne perforovaných 5 otvorov). Práve táto časť vzorky prešla maximálnym koróznym poškodením.

Vďaka barážovému efektu a vysokej vlhkosti je erózia na protiľahlej strane hlbšia a rozsiahlejšia. Vzorka tiež ukazuje „stagnujúcu“ zónu, kde erózia prakticky chýba. Dá sa to vysvetliť nasledovne.

Keďže v experimentálnych podmienkach bol simulovaný prúd stekajúci roklinou a voda bola privádzaná bez tlaku, potom preč z kanála, s tesnou priľnavosťou pôdy k povrchu vzorky v dôsledku vysokého hydraulického odporu, voda nepremývala povrch rúry v zóne tesného kontaktu a intenzita koróznych procesov bola výrazne nižšia. Podobné javy sú pozorované v priemyselných podmienkach pozdĺž trasy plynovodu.

V dôsledku vyparovania a stúpajúcich prúdov vlhkosti z "prúdu"

korózne procesy zosilneli v ľavej hornej časti vzorky.

Tento jav možno vysvetliť veľkým faktorom, ktorý je spôsobený malou veľkosťou trubice, kapilárnym vzostupom vlhkosti a barážovým efektom.

Pri pulznom teplotnom efekte a nerovnomernosti teploty, vlhkosti, ohmického odporu a ďalších parametrov po obvode trubice vytvorené podmienky predisponujú k tvorbe mikro- a makrokorozívnych prvkov.

Treba poznamenať, že počas celého experimentu sa uvoľnilo veľké množstvo vodíka. Zodpovedajúce merania sa neuskutočnili, ale zvuk bol konštantný, čo bolo dobre počuť.

Vzorka č. 2 Materiál druhej vzorky je rovnaký. Pôda je rovnaká:

vzorka bola odobratá z polohy 3 hod. Vlhkosť pôdy W = 22 %. Experimentálne podmienky sa líšili v teplotnom režime a absencii "prúdu". Počas celého experimentu, ktorého trvanie bolo 24 hodín. 30 min., Teplota sa udržiavala konštantná:

Poškodenie koróziou je tu oveľa menšie (obrázok 2.3).

Vzorový úbytok hmotnosti je 7-krát menší (v relatívnych jednotkách). Prevláda všeobecná korózia. Povrch vzorky je rovnomerne ovplyvnený. Jedna malá fokálna lézia je zaznamenaná v spodnej časti vzorky.

Všimnite si zásadný rozdiel v charaktere korózneho poškodenia vzoriek č.1 a č.2.

Obrázok 2.3 - Korózne lézie vzorky č. 2 pri konštantnej teplote ttr = 33 °C Pod vplyvom pulznej teploty na proces a prítomnosti tečúcej vody sa rozvinie rozsiahla výrazná ulcerózna korózia povrchu ocele s maximálnym poškodením pozdĺž „prúdu ".

Pri stabilnej teplote a absencii odtoku, ale pri rovnakom počiatočnom obsahu vlhkosti sa pozoruje vysychanie pôdy a rozvoj všeobecnej korózie s minimálnym ulceróznym poškodením. Rýchlosť koróznych procesov a straty kovu je 7-krát nižšia.

Vzorka č. 3 Materiál vzoriek č. 3 a č. 4 je rovnaký: čl. 3, ale vzorky sú vyrobené z iného kusu rúrky. Vlhkosť pôdy bola v prirodzených medziach W = 20 ... 25%. Experiment trval 24 hodín.

Teplota počas experimentu sa udržiavala na hodnote tfr = 33,12 ± 33 °C.

Vzorka pôdy bola odobratá z pozície 6 hodín. Pôda mala výrazný rozdiel, ktorý je typický pre rúry vystavené SZB, glej. (Gélovanie je proces chemickej obnovy minerálnej časti pôdy resp skaly hlbšie horizonty, presýtené vodou, keď zlúčeniny oxidov železa prechádzajú do železnatých a sú odnášané vodou a horizonty ochudobnené o železo sa farbia do zelenkastých, čiernych a sivastých tónov.).

Voda s malým prítokom kvapiek (6 kvapiek za minútu) prakticky nepresakovala pod vzorkovaciu rúrku, čo spôsobilo podmáčanie v zóne kontaktu medzi zeminou a kovom, niekedy stúpalo v lieviku a vytváralo statickú hlavu. Voda bola privádzaná asymetricky, s posunom na pravú stranu vzorky.

Pre vzorku č. 3 (obrázok 2.4), skorodovanú, za stabilných podmienok prenosu tepla, keď sa teplota vzorky udržiavala konštantná na úrovni ttr = 33 °C, sú zaznamenané tieto znaky:

1) Charakteristická je všeobecná korózia, prakticky na celom povrchu;

2) Charakteristické znaky jamkovej korózie neboli počas celkového vyšetrenia odhalené;

3) V oblasti škrabancov:

2 škrabance po 30 mm 2 škrabance po 30 mm 2 škrabance 30 mm neboli nájdené žiadne známky ulceróznej lézie.

4) maximálne poškodenie koróziou, určené hrúbkou koróznej kôry, bolo pozorované zo strany pružiny, t.j. z pravej strany vzorky, a pozdĺž spodnej tvoriacej čiary rúrky, kde bola maximálna vlhkosť;

5) je jasne vidieť, že farba koróznej kôry v polohe 6 hodín pozdĺž celej spodnej tvoriacej čiary rúrky a v oblasti tlmenia je tmavšia, s najväčšou pravdepodobnosťou tmavohnedej farby;

6) prítomnosť 3 škrabancov v podmáčanej zóne (vpravo) a 3 rovnakých škrabancov v menej vlhkej pôde (vľavo) nijako neovplyvnila charakter vývoja korózneho procesu;

7) je potrebné poznamenať, že po spracovaní trubice vzorky na sústruhu boli na jej pravej strane viditeľné stopy plastickej deformácie od miesta upnutia (vo forme ľahkého mechanického spevnenia), čo neovplyvnilo charakter korózneho poškodenia .

Vzorka č. 4 Vzorka bola vyrezaná z rovnakého kusu rúry ako vzorka č. 3, čl. 3. Pôda, podmienky experimentu sú rovnaké ako v experimente č. 3. Jediný rozdiel: pulzný teplotný režim, podľa scenára: 30/40 ° С. V priebehu experimentu, ktorý trval 24 hodín, sa udržiavali priemerné hodnoty parametrov určené vzorcami (2,14 - 2,16):

Prúd "prúdu v rokline" bol simulovaný kvapkaním vody cez lievik, asymetricky, na pravú stranu vzorky. Počet cyklov n = 63.

Vzorka má rovnaké škrabance ako vzorka č. 3:

2 škrabance po 30 mm 2 škrabance po 30 mm 2 škrabance 30 mm Charakter poškodenia koróziou je znázornený na obrázku 2.5.

Porovnaním výsledkov pokusov č. 3 a č. 4, ktoré boli tiež realizované za rovnakých podmienok, ale s rozdielom v teplotných podmienkach, konštatujeme, že v pôde, ktorá má známky glejovitosti, zintenzívňuje proces aj pulzný teplotný efekt. . Podľa relatívnej straty hmotnosti je rozdiel 11-násobný! (tabuľka 2.2).

Obrázok 2.4 - Charakter korózneho poškodenia vzorky č.3 pri konštantnej teplote ttr = 33°C 1 a #2.

V experimente č. 4 je zaznamenaný zvláštny jav, ktorý umožňuje vysvetliť fyzikálne procesy prebiehajúce v pôde pri pulznom teplotnom efekte.

Skutočnosť aktivácie korózneho procesu naznačuje, že „hojdanie“ vlhkosti, ku ktorému dochádza v pulznom režime, pod vplyvom termomotorických síl, nakoniec vedie k zmene štruktúry pôdy, vyhladzovaniu hrbolčekov a pohybu. častíc prachovej frakcie v kapilárach, tzn

v skutočnosti sú vytvorené vylepšené kanály, ktorými sa zemný elektrolyt pohybuje bez prekážok. Počas experimentu, v momente, keď voda začala pretekať cez perforované otvory, bol zaznamenaný aj pohyb bublín H2 po kapilárach a ich odstraňovanie spolu s vodou (vizuálne).

V experimente č. 3 (t = konštanta) voda privádzaná cez lievik prakticky nepresakovala cez perforované otvory, čo spôsobilo niekedy až zvýšenie hladiny vody v lieviku s vytvorením statickej hlavy. Cez perforované otvory neunikala žiadna voda. Pôdny elektrolyt sa líši od tekutého elektrolytu vysokou odolnosťou voči pohybu iónov.

V pokuse č. 4 (t = 31/42 °C) bola pôda použitá rovnako s glejovaním, s hodinou. Jediný rozdiel je pulzný teplotný režim. Voda, ktorá sa pohybovala v beztlakovom režime, prekonala odpor zeme za približne 8 hodín od začiatku experimentu. Po ďalšej hodine sa nastolila rovnováha: prítok vody sa rovnal odtoku. Jednotka bola v noci odstavená. Ráno po zapnutí jednotky po 50 minútach kvapkala voda cez drenážne otvory.

Táto skutočnosť naznačuje pokles hydraulického odporu kapilár v dôsledku vytvorenia vylepšených kanálov. V takomto prostredí sú ióny elektrolytu mobilnejšie, čo nepochybne prispieva ku korózii kovu, pretože zabezpečuje obnovu pôdneho elektrolytu tečúcou vodou.

Okrem toho každý impulz zaisťuje zmenu v 1. a 2. štádiu tvorby, akoby zosilnenie, čím sa upravuje diskrétny rast koróznych procesov.

Prirodzene to nielen podporuje rozvoj koróznych procesov, ale aj zintenzívňuje ohniskovú koróziu, bodovú a povrchovú koróziu, keďže sú charakterizované všeobecnými elektrochemickými procesmi.

Uskutočnené experimenty teda ukazujú, že za rovnakých okolností pulzná teplotná expozícia a premenlivá vlhkosť zvyšujú korozívnosť pôdy 6,9-krát (experimenty č. 1 a č. 2) a so zhoršením fyzikálnych vlastností pôdy. pôdy 11,2-krát (pokus č. 3 a 4).

2.4. Skúmanie vplyvu frekvencie teplotných výkyvov a tepelných parametrov na korozívnu aktivitu zemín (druhá séria experimentov) Časté teplotné výkyvy sú charakteristické pre prevádzkové režimy hlavných plynovodov. Za mesiac len počet spustení ventilátorov AVO na chladiacich miestach zemného plynu dosiahne 30 ... 40.

V priebehu roka sú to s prihliadnutím na technologické operácie (odstávka kompresorovne, GPU a pod.) a klimatické faktory (dažďe, povodne, zmeny teploty vzduchu a pod.) stovky výkyvov a počas celého servisu život - tisíce a desaťtisíce.

Za účelom štúdia vplyvu frekvencie teplotných impulzov a zvýšenia priemernej teploty na korozívnu aktivitu zemín sa uskutočnila druhá séria experimentov (č. 5 - č. 8) na vzorkách ocele, v pôde elektrolyt. Registrácia teplotných režimov bola vykonaná v denníku pozorovaní. Tieto údaje sú uvedené v prílohe 2.

Experimenty sa uskutočňovali na rovnakom experimentálnom usporiadaní.

Boli simulované dlhodobé termodynamické procesy prebiehajúce v priereze hlavného plynovodu s poškodenou izoláciou a periodickou vlhkosťou (obrázok 2.1).

vystavené pulznej teplotnej (vlhkosti) expozícii ukázali, že pri prúdení vody okolo vzorky vzniká rozsiahla, výrazná ulcerózna korózia povrchu ocele s maximálnym poškodením pozdĺž prechodu vlhkosti.

Táto skutočnosť poukazuje na vplyv súčtu alebo superpozície účinkov teploty a vlhkosti na korózne procesy s prudkým zvýšením koróznej aktivity média.

Pri stabilnej teplote a bez odtoku, pri rovnakej počiatočnej vlhkosti pôdy sú ulcerózne lézie na povrchu minimálne alebo chýbajú a straty kovov v dôsledku korózie sú rádovo menšie.

Výsledky prvej série experimentov tiež odôvodnili predpoklad, že zvýšenie počtu teplotných impulzov vedie k zvýšeniu straty hmotnosti prototypov. Podkladom pre toto tvrdenie bola aj skutočnosť, že zemné elektrolyty v korozívnej pôdnej vrstve okolo plynovodu veľkého priemeru sa správajú veľmi zvláštne, a to:

1. Pracujú v poréznom pôdnom prostredí, ktoré bráni pohybu iónov v skeletových formách pôdy.

2. Sú v oscilačnom pohybe pôsobením termomotorických síl, pretože teplotné gradienty sa neustále menia. Vlhkosť zároveň "preráža" svoju optimálnu cestu v poréznom médiu, vyhladzuje nerovnosti a hrbole v kapilárnom kanáliku, čo časom výrazne znižuje hydraulický odpor kapilár.

3. Zvýšenie pohyblivosti pôdnej vlhkosti a jej oscilačný pohyb aktivujú korózne procesy. V prítomnosti žľabov (roklín, trámov a pod.) dochádza k aktívnemu odvádzaniu produktov korózie z aktívnej vrstvy pôdy na perifériu a k obnove elektrolytu.

V tomto režime sa korózne defekty rýchlo rozvíjajú, spájajú sa a vytvárajú rozsiahlu oblasť poškodenia, čo vedie k oslabeniu únosnosti steny plynovodu, z čoho možno predpokladať, že zvýšenie počtu teplotných cyklov prispieva k tomuto procesu.

Pokusy č. 5 až č. 8 sa uskutočnili na zmesi ílovitých a hlinitých pôd na vzorkách identických so vzorkami z prvej série pokusov (tabuľka 2.3).

Tabuľka 2.3 - Parametre vzoriek druhej série experimentov, s režimom cyklického ohrevu Zeminy pre experimenty boli odobraté z jám pri identifikácii porúch SCC na plynovode Urengoy - Petrovsk Du 1400 PK 3402 + 80. Vzorky pôdy odobraté z polohy 6 hodín majú stopy oglejenia. Úsek plynovodu v jame PK 3402 + 80 bol vystavený koróznym a napäťovo-korozívnym účinkom a počas opravných prác bol vymenený.

Teplotný režim bol nastavený na pulzný režim podľa vypracovanej schémy 45/35 °C. Voda bola dodávaná do všetkých vzoriek v rovnakom režime. Priemerná teplota na povrchu vzorky a špecifický tepelný tok sú uvedené v tabuľke 2.4.

Vzorky z druhej série experimentov boli testované na rovnakom experimentálnom usporiadaní, ale na rozdiel od prvej, za rovnakých podmienok. Tie. Pôdy boli odobraté rovnaké, bol zabezpečený rovnaký prívod vody cez lievik, boli zabezpečené rovnaké teploty vody a vzduchu.

V týchto experimentoch sa teplotný rozsah expozície udržiava na vyššej úrovni: 35...40 °C (v prvej sérii experimentov sa teplota pohybovala v rozmedzí 30 ... 35 °C).

Tabuľka 2.4 - Režimy zahrievania pre vzorky č. 5 - Č. Napätie Sila Výkon Špecifická priemerná premenná bola len počet cyklov n počas každého experimentu.

bola zachovaná v priebehu 24 ± 0,5 hodiny, čo zodpovedalo približne 14 rokom prevádzky plynovodu v prírodných podmienkach (pozri bod 2.1).

Zmena cyklov v tejto sérii experimentov bola dosiahnutá zmenou napätia na vykurovacom prvku a následne zmenou špecifického tepelného toku dodávaného vzorkám. Vzorové parametre ohrevu sú uvedené v tabuľke 2.7.

Pri rovnakom trvaní porovnávaných experimentov je počet cyklov ohrevu vzoriek rôzny: n = 14 (pokus č. 6) an = 76 (pokus č. 8). Preto je rýchlosť ohrevu vzorky v experimente č. 8 veľmi vysoká a chladenie je spomalené. V pokuse č. 6 naopak dochádza k rýchlemu ochladzovaniu a k akumulácii tepla v pôde dochádza postupne. V dôsledku kvalitatívne odlišného prenosu tepla sú priemerné teploty tav v týchto experimentoch odlišné.

Tabuľka 2.5 - Parametre ohrevu vzoriek v cyklickom režime 35/45 ° С Vzorka č. Z tabuľky 2.5 je vidieť, že pomer času ohrevu n a času chladenia o sa mení so zmenou počtu cyklov. A to sa odráža v charaktere zmeny teploty ttr, určuje rozdiel priemerných teplôt tav, elektrolytov a v konečnom dôsledku aj na rýchlosti korózie vzoriek.

Charakter zmeny teploty ttr je znázornený na obrázku 2.6. Analýza grafov ukazuje, že s nárastom počtu cyklov sa pomer trvania ohrevu a chladenia mení. Obrázok 2.7 znázorňuje fragment experimentu č. slaby prud zdroj vykurovania a na obrázku 2.8 fragment experimentu č. 8 s veľkým výkonom zdroja vykurovania. V experimente č. 5 (82 cyklov) a č. 8 (76 cyklov) je čas ohrevu kratší ako čas chladenia a v experimente č. 6 a č. 7 naopak.

Výsledky experimentov č. 5-8 ukazujú, že korózna strata hmotnosti vzoriek je rôzna, pozri tabuľku 2. Tabuľka 2.6 - Strata hmotnosti vzoriek č. 5-č. 8 pri cyklickom ohreve režim podľa schémy 45/35 °C chemické procesy. Biochemická povaha zrýchlenia alebo aktivácie koróznych procesov v takomto experimentálnom usporiadaní je prakticky vylúčená.

Obrázok 2.6 - Charakter pulzných teplotných režimov zahrievacích vzoriek v experimentoch č. 5 - Obrázok 2.7 - Fragment experimentu č. 6, ilustrujúci rýchlosti zahrievania a chladenia pri nízkom zdroji energie (q = 46,96 W/m) Obrázok 2.8 - Fragment experimentu č. 8 znázorňujúci rýchlosti ohrevu a chladenia pri vysokom výkone zdroja (q = 239,29 W/m) Obrázok 2.9 znázorňuje grafickú závislosť straty hmotnosti vzorky od počtu tepelných impulzov v experimentoch.

Strata hmotnosti vzorky, g / cm2 0, Obrázok 2.9 - Závislosť úbytku hmotnosti vzorky od počtu tepelných impulzov Strata hmotnosti vzorky, g / cm Obrázok 2.10 - Závislosť úbytku hmotnosti vzorky od tepelného výkonu Strata hmotnosti vzorky, g / cm, ktorá s an zvýšenie počtu cyklov za rovnaké časové obdobie, aktivita koróznych procesov sa zvyšuje, o čom svedčí zvýšenie relatívnej straty hmotnosti vzoriek. Tento vzťah je nelineárny a progresívny.

Treba poznamenať, že napriek tomu, že v experimente č. 8 bola použitá vzorka s nižšou hmotnosťou a menším povrchom v porovnaní so zvyškom vzoriek, jej merná strata hmotnosti bola veľká. Dá sa to vysvetliť tým, že vzorka č. 8 bola vystavená vyššiemu špecifickému tepelnému toku, pozri obrázok 2.10. V porovnaní so vzorkou č. 6, ktorá podliehala najnižšiemu špecifickému tepelnému toku, má vzorka č. 8 špecifickú stratu hmotnosti o 6 % vyššiu.

Rýchlosť korózie, vyjadrená v strate kovovej hmoty, závisí od priemernej teploty tav vonkajšieho povrchu vzoriek (obrázok 2.11, obrázok 2.12). So zvýšením teploty na hodnoty 43..44°C rýchlosť korózie klesá. Dá sa to vysvetliť poklesom vlhkosti pôdy v okolí potrubia a jeho „vysychaním“ pri vyšších teplotách. S poklesom vlhkosti klesá aktivita korozívnych elektrochemických procesov.

impulzný teplotný efekt (n), ale aj od tepelného výkonu zdroja (q) a jeho priemernej teploty tav.

2.5 Závislosť rýchlosti korózie od priemernej teploty s nestabilným prestupom tepla.

Analýza výsledkov experimentov, vrátane zohľadnenia kvalitatívnych charakteristík a kvantitatívnych vzťahov, umožnila vybrať faktory faktorov, ktoré ovplyvňujú efektívny atribút modelu.

sa ukázalo ako nedostatočné na vykonanie viacnásobnej korelačno-regresnej analýzy výsledkov. Napriek tomu analýza matice párových korelačných koeficientov získaných v prvej fáze výberu odhalila faktory, ktoré spolu úzko súvisia, tabuľka 2.7.

Tabuľka 2.7 - Pomer parametrov x1 (n) a x2 (tav), vo vzťahu k y (G/s) Najtesnejší vzťah bol zistený medzi priemernou teplotou vzorky tav a stratou jej hmotnosti G/s. Párový korelačný koeficient rх2 = -0,96431.

Objavili sa faktory, ktoré spolu úzko súviseli, ktoré boli vyradené.

V dôsledku toho sa rozhodlo zvážiť závislosť formulára:

klasifikácia parametra х1 (n) ako vyjadrenia nestability procesu prenosu tepla a hmoty.

To umožnilo zvážiť obe série experimentov spoločne. K štyrom pokusom druhej série č.5..8 pribudli ďalšie dva pokusy č.1 a č.4 prvej série.

Výsledná grafická závislosť je znázornená na obrázku 2.13.

Grafy na obrázku 2.13 jasne ilustrujú proces strát koróziou kovu.

nestabilný prenos tepla a hmoty potrubia so zemou (a v prirodzených podmienkach plynovodu so zemou), zvyšuje stratu korózneho kovu potrubia rádovo v porovnaní so stabilnými režimami, keď sa teplota potrubia udržiava konštantná .

Po druhé, so zvýšením teploty v oblasti presahujúcej teplotu 33 ° C sa rýchlosť korózie spomaľuje. Je to spôsobené tým, že pri vysokých teplotách, dosahujúcich 40°C a viac, dochádza k odtoku vlahy, jej migrácii na perifériu, čo spôsobuje vysychanie pôdy. Pri dehydratácii pôdy susediacej s potrubím sa aktivita koróznych procesov znižuje.

Po tretie, možno predpokladať, že maximálna korozívna aktivita spadá do teplotného rozsahu v oblasti 30 ... 33 ° C. Pretože je známe, že s poklesom teploty z 30 ° C na 10 ° C sa rýchlosť korózie spomaľuje a pri 0 ° C sa prakticky zastaví.

Keď teplota klesne z +20 °C na -10 °C, korozívnosť sa zníži asi 10-krát.

To. za najnebezpečnejšie z hľadiska korózie možno považovať prevádzkové teploty rádovo + 30 ... + 33 ° C. Práve v tomto rozsahu sú prevádzkované plynovody veľkého priemeru.