Examinarea cuprinzătoare a stării de coroziune și a modurilor de protecție electrochimică a conductelor principale de gaz și petrol existente. Evaluarea stării de coroziune a rețelelor de încălzire

Goncharov, Alexandru Alekseevici

Grad academic:

Candidat la Științe Tehnice

Locul susținerii tezei:

Orenburg

Cod de specialitate HAC:

Specialitate:

Rezistența chimică a materialelor și protecția împotriva coroziunii

Număr de pagini:

Capitolul 1. Analiza condițiilor de funcționare și a stării tehnice a posturilor și echipamentelor de transformare la ONGCF.

1.1 Condiții de funcționare a structurilor metalice.

1.2. Asigurarea proprietăților operaționale ale instalațiilor OGKM.

1.3. Starea de coroziune a TP și a echipamentelor OGKM.

1.3.1. Coroziunea tubulaturii si a TP.

1.3.2 Coroziunea comunicațiilor și echipamentelor stației de tratare a gazelor.

1.3.3 Starea de coroziune a echipamentului OGPP.

1.4. Metode de determinare a duratei reziduale.

Capitolul 2. Analiza cauzelor deteriorării echipamentelor și conductelor OOGCF.

2.1. Echipamente de câmp și conducte.

2.2. Conducte de conectare.

2.3. Echipamente și conducte ale OGPP.

2.4. Conducte de gaz purificat.

Concluzii la capitolul 2.

Capitolul 3. Determinarea caracteristicilor de fiabilitate și previziunea defectiunii echipamentelor și proceselor tehnologice la OOGKM.

3.1 Analiza defecțiunilor echipamentelor și proceselor.

3.2 Determinarea caracteristicilor de fiabilitate ale structurilor metalice.

3.3 Modelarea daunelor de coroziune a TP pe baza rezultatelor testelor cu ultrasunete în linie.

3.4 Predicția defectelor conductei.

Concluzii la capitolul 3.

Capitolul 4. Metode de evaluare a duratei de viață reziduale a echipamentelor și a proceselor tehnologice.

4.1. Estimarea duratei de viață a structurilor pe baza modificărilor rezistenței oțelurilor SR.

4.2. Caracteristici de evaluare a performanței structurilor cu stratificare cu hidrogen.

4.3 Determinarea duratei de viață reziduale a echipamentelor și

TP cu o suprafață deteriorată.

4.3.1 Parametrii de distribuție a adâncimii deteriorării coroziunii.

4.3.2 Criterii pentru stările limită ale structurilor cu deteriorare la suprafață.

4.3.3. Prognoza duratei de viață reziduale a TP.

4.4 Metodologia de diagnosticare a echipamentelor și conductelor.

Concluzii la capitolul 4.

Introducerea disertației (parte a rezumatului) La subiectul „Starea de coroziune și durabilitatea echipamentelor și conductelor zăcămintelor de petrol și gaze care conțin hidrogen sulfurat”

Prezența hidrogenului sulfurat în petrol și gaze necesită utilizarea anumitor clase de oțel și a unor tehnologii speciale pentru lucrări de sudură și instalare (W&E) la dezvoltarea acestor câmpuri și la operarea echipamentelor și conductelor (TP), un set de diagnosticare și anti- sunt necesare măsuri de coroziune. În plus față de coroziunea generală și pitting a structurilor sudate, hidrogenul sulfurat provoacă fisurarea hidrogenului sulfurat (HS) și stratificarea cu hidrogen (HS) a echipamentelor și conductelor.

Exploatarea structurilor metalice în zăcămintele de petrol și gaze care conțin hidrogen sulfurat este asociată cu implementarea monitorizării cu mai multe fațete a stării de coroziune a echipamentelor și conductelor, precum și cu un număr mare de lucrări de reparații: eliminarea situațiilor de urgență; conectarea puțurilor și conductelor noi la cele existente; înlocuirea dispozitivelor, supapelor de închidere, tronsoane defecte ale conductelor etc.

Conductele și echipamentele zăcământului de petrol, gaze și condens Orenburg (ONGKM) și-au atins în prezent durata de viață standard. Ar trebui să ne așteptăm la o scădere a fiabilității acestor structuri metalice în timpul funcționării din cauza acumulării de daune interne și externe. Probleme de diagnosticare și evaluare a echipamentelor TP și ONGCF pericol potenţial daunele la acest moment nu au fost suficient studiate.

În legătură cu cele de mai sus, sunt relevante cercetările legate de identificarea principalelor cauze de deteriorare a structurilor metalice ale zăcămintelor de petrol și gaze condensate care conțin hidrogen sulfurat, dezvoltarea metodelor de diagnosticare a conductelor și echipamentelor și evaluarea duratei lor reziduale.

Lucrarea a fost efectuată în conformitate cu direcție prioritară dezvoltarea științei și tehnologiei (2728p-p8 din 21 iulie 1996) „Tehnologie pentru asigurarea siguranței produselor, producției și instalațiilor” și Decretul Guvernului Rusiei din 16 noiembrie 1996 N 1369 privind realizarea în 1997-2000. diagnosticarea în conductă a TP pe teritoriile regiunii Ural și a regiunii Tyumen.

1. Analiza condițiilor de funcționare și a stării tehnice a posturilor de transformare și a echipamentelor OGKM

Încheierea disertației pe tema „Rezistența chimică a materialelor și protecția împotriva coroziunii”, Goncharov, Alexander Alekseevich

Principalele concluzii

1. Au fost identificate principalele cauze de deteriorare a stațiilor de transformare și a echipamentelor pe parcursul a 20 de ani de funcționare a OOGCF: tuburile și racordurile tubulare sunt supuse coroziunii prin pitting și SR, echipamente pentru brad de Crăciun - SR; VR-urile apar în stațiile de tratare a gazelor după 10 ani de funcționare; piesele dispozitivului eșuează din cauza coroziunii prin pitting; îmbinările sudate defecte ale TP sunt supuse SR, în metalul TP după 15 ani de funcționare, apare SR; supapele de închidere și control își pierd etanșeitatea din cauza fragilizării elementelor de etanșare; Dispozitivele OGPP sunt supuse coroziunii prin pitting, există defecțiuni ale dispozitivului din cauza VR și SR; Echipamentul de schimb de căldură eșuează din cauza înfundarii spațiului inter-tub cu depozite de sare și prin coroziunea prin pitting a metalului; defecțiunile pompelor sunt cauzate de distrugerea rulmenților, iar defecțiunile compresoarelor cu piston sunt cauzate de distrugerea tijelor și bolțurilor pistonului; Cele mai multe defecțiuni ale transformatorului de gaz purificat apar din cauza defectelor îmbinărilor sudate.

2. A fost creată o bază de date automatizată care conține mai mult de 1.450 de defecțiuni ale TP și echipamente și a făcut posibilă identificarea tiparelor în distribuția în timp a defecțiunilor structurale cauzate de aceleasi motive: numărul defecțiunilor cauzate de coroziunea prin pitting, deteriorarea mecanică, pierderea etanșeității și BP crește odată cu creșterea duratei de viață; iar numărul defecțiunilor din cauza SR este maxim în primii cinci ani de funcționare a OOGCF, apoi scade și rămâne aproape la același nivel.

3. S-a stabilit că durata medie de funcționare fără defecțiuni a dispozitivelor defectate ale stației de tratare a gazelor și stației de tratare a gazelor depășește de 1,3-1,4 ori proiectul planificat, în valoare de 10-2 ani. Rata medie de eșec a TP ONGKM

3 1 componenta 1.3-10 „an” se încadrează în limitele caracteristice valorilor ratei de defecțiune a conductelor de gaz și a conductelor de condens. Intensitate medie

3 1 defecțiuni ale tubulaturii sunt de 1,8-10 „an”. Rata medie de defectare a dispozitivelor OGPP este de 5-10"4 ani"1, ceea ce este aproape de acest indicator pentru centralele nucleare (4 T0"4 ani"). Rata medie de defectare a dispozitivelor CGTP

168 este egal cu 13-10"4 ani"1 și este de 2,6 ori mai mare decât această caracteristică pentru dispozitivele OGPP, ceea ce se explică în principal prin înlocuirea dispozitivelor UKPG care au stratificare non-through hidrogen.

4. S-a stabilit dependența numărului de defecte de modul de funcționare al postului de transformare și s-a construit un model de regresie pentru a prezice formarea leziunilor de coroziune pe suprafata interioara TP. Modelarea stării de coroziune a posturilor de transformare pe baza rezultatelor detectării defectelor în linie ne permite să determinăm cele mai economice și sigure moduri de funcționare ale stațiilor de transformare.

5. Au fost dezvoltate metode de evaluare:

Durata de viață reziduală a echipamentelor și a proceselor tehnologice pentru modificări ale rezistenței metalelor la fisurarea cu hidrogen sulfurat;

Performanța structurilor în care este detectată stratificarea cu hidrogen, sub rezerva monitorizării periodice a acestora;

Criterii pentru stările limită ale structurilor învelișului cu deteriorare a coroziunii la suprafață și defecte metalurgice interne;

Durata de viață reziduală a echipamentelor și a TP cu deteriorarea coroziunii la suprafață.

Metodele au făcut posibilă justificarea reducerii numărului de dispozitive demontate și reducerea numărului planificat de tăieturi ale secțiunilor defecte ale TP cu un ordin de mărime.

6. A fost elaborată o metodă de diagnosticare a echipamentelor și a proceselor tehnologice, care determină frecvența, metodele și domeniul de aplicare a monitorizării stării tehnice a echipamentelor și proceselor tehnologice, semnele de evaluare a tipului de defecte și a pericolului lor potențial, precum și condițiile pentru continuarea exploatarea sau repararea structurilor. Principalele prevederi ale metodologiei au fost incluse în „Regulamentul privind diagnosticarea echipamentelor de proces și a conductelor P” Orenburggazprom", expus la medii care conțin hidrogen sulfurat", aprobat de RAO GAZPROM și Gosgortekhnadzor din Rusia.

Lista de referințe pentru cercetarea disertației Candidatul de științe tehnice Goncharov, Alexander Alekseevich, 1999

1. Akimov G.V. Teorie și metode pentru studiul coroziunii metalelor. M. Ed. Academia de Științe a URSS, 1945, 414 p.

2. Andreykiv A.E. Panasyuk V.V. Mecanica fragilizării metalelor cu hidrogen și calculul rezistenței elementelor structurale / AN Ucrainean SSR. Fiz.-mec. Institutul - Lvov, 1987. -50 p.

3. Archakov Yu.I., Teslya B.M., Starostina M.K. și altele.Rezistența la coroziune a echipamentelor de producție chimică. JL: Chimie, 1990. 400 p.

4. Bolotin V.V. Aplicarea metodelor teoriei probabilităților și teoriei fiabilității în calculele structurale. -M.: Stroyizdat, 1971.-255 p.

5. VSN 006-89. Construcția conductelor principale și de câmp. Sudare. Ministerul Construcțiilor de Petrol și Gaze. M., 1989. - 216 p.

6. Gafarov N.A., Goncharov A.A., Grintsov A.S., Kushnarenko V.M. Metode de monitorizare a coroziunii conductelor și echipamentelor // Inginerie chimică și petrolieră. 1997. -Nr 2. - P. 70-76.

7. Gafarov N.A., Goncharov A.A., Grintsov A.S., Kushnarenko V.M. Expres-. evaluarea rezistenței metalelor la fisurarea cu hidrogen sulfurat. // Inginerie chimică și petrolieră. 1998. - Nr. 5. - P. 34-42.

8. Gafarov N.A., Goncharov A.A., Kushnarenko V.M. Coroziunea și protecția echipamentelor din zăcămintele de petrol și gaze care conțin hidrogen sulfurat. M.: Nedra.- 1998.-437 p.

9. Gafarov N.A., Goncharov A.A., Kushnarenko V.M. Metode de monitorizare a îmbinărilor sudate ale structurilor în contact cu medii cu conținut de hidrogen // Producția de sudare. 1997. -Nr 12. - P. 18-20.

10. Gafarov N.A., Goncharov A.A., Kushnarenko V.M., Shchepinov D.N. Modelarea stării de coroziune a TP pe baza rezultatelor diagnosticului în linie/Congresul Internațional „Zashchita-98”. M. 1998. - P. 22.

11. Goncharov A.A., Ovchinnikov P.A. Analiza lucrărilor de diagnosticare pentru 19998 la unitățile întreprinderii „ Orenburggazprom„și perspectivele de îmbunătățire a acestora în ceea ce privește implementarea în 1999 a „Regulamentului privind diagnosticul”.

12. Goncharov A.A., Nurgaliev D.M., Mitrofanov A.B. Și altele.Regulamente privind diagnosticarea echipamentelor și conductelor tehnologice ale întreprinderii Orenburggazprom expuse la medii care conțin hidrogen sulfurat M.: 1998.-86 p.

13. Goncharov A.A. Organizarea diagnosticării echipamentelor și conductelor P " Orenburggazprom„, care și-au epuizat resursele. Materiale ale seminarului internațional NT. M.: IRC Gazprom. - 1998. - P. 43-47.

14. Goncharov A.A. Fiabilitatea operațională a echipamentelor de proces și conductelor//Industria gazelor.-1998.-Nr 7. P. 16-18.

15. Goncharov A.A., Chirkov Yu.A. Prognoza duratei de viață reziduală a conductelor OGKM. Materiale ale seminarului internațional NT. M.: IRC Gazprom. - 1998. - P. 112-119.

16. GOST 11.007-75 Reguli pentru determinarea estimărilor și limitelor de încredere pentru parametrii de distribuție Weibull.

17. GOST 14249-89. Vase și dispozitive. Norme și metode de calcul al rezistenței.

18. GOST 14782-86. Testare nedistructivă. Conexiuni sudate. Metode cu ultrasunete.

19. GOST 17410-78. Testare nedistructivă. Țevi metalice cilindrice fără sudură. Metode de detectare a defectelor cu ultrasunete.

20. GOST 18442-80. Testare nedistructivă. Metode capilare. Cerințe generale.

21. GOST 21105-87. Testare nedistructivă. Metoda particulelor magnetice.

22. GOST 22727-88. Tablă laminată. Metode de testare cu ultrasunete.

23. GOST 24289-80. Testare nedistructivă cu curenți turbionari. Termeni și definiții.

24. GOST 25221-82. Vase și dispozitive. Fundul și capacele sunt sferice, nu cu margele. Norme și metode de calcul al rezistenței.

25. GOST 25859-83. Vase și aparate din oțel. Standarde și metode pentru calcularea rezistenței la sarcini cu ciclu redus.

26. GOST 27.302-86. Fiabilitate în tehnologie. Metode pentru determinarea abaterii admisibile a unui parametru de stare tehnică și estimarea duratei de viață reziduală componente unități de mașini.

27. GOST 28702-90. Testare nedistructivă. Calibre de grosime de contact cu ultrasunete. Cerințe tehnice generale

28. GOST 5272-68. Coroziunea metalelor. Termeni.

29. GOST 6202-84. Vase și dispozitive. Standarde și metode de calcul a rezistenței carcaselor și fundului sub influența sarcinilor de sprijin.

30. GOST 9.908-85. Metale și aliaje. Metode de determinare a indicatorilor de coroziune și a rezistenței la coroziune.

31. Gumerov A.G., Gumerov K.M., Roslyakov A.B., Dezvoltarea metodelor de creștere a duratei de viață a conductelor de petrol care funcționează pe termen lung. -M.: VNIIOENG, 1991.

32. Dubovoy V.Ya., Romanov V.A. Influența hidrogenului asupra proprietăților mecanice ale oțelului // Oțel. 1974. - T. 7. - N 8. - P. 727 - 732.

33. Dyakov V.G., Shreider A.B. Protecția împotriva coroziunii cu hidrogen sulfurat a echipamentelor din rafinarea petrolului și industria petrochimică. -M.: TsNIITEneftekhim, 1984. 35 p.

34. Zayvochinsky B.I. Durabilitatea conductelor principale și de proces. Teorie, metode de calcul, proiectare. M.: Nedra. 1992. -271 p.

35. Zaharov Yu.V. Influența tensiunii asupra plasticității oțelului într-o soluție de hidrogen sulfurat. // Coroziune și protecție în industria petrolului și gazelor. -1975. -N10.-S. 18-20.

36. Iino I. Umflarea și crăparea cu hidrogen.- traducere VTsP N B-27457, 1980, Boseku Gijutsu, t.27, N8, 1978, pp. 312-424.

37. Instrucțiuni pentru testarea cu curenți turbionari a părții liniare a conductelor principale de gaze - M.: RAO Gazprom, VNIIGAZ. 1997 - 13 p.

38. Instrucțiuni pentru inspecția la intrare a supapelor rezistente la hidrogen sulfurat. M.: VNIIGAZ. 1995. - 56 p.

39. Instrucțiuni pentru inspecția, respingerea și repararea în timpul exploatării și reviziei părții liniare a conductelor principale de gaz. M. VNIIGaz, 1991 -12 s.

40. Date inițiale care sprijină materiale și tehnologii pentru protecția inhibitorilor în interiorul conductelor de câmp. Raport de cercetare // Donețk. YUZHNIIGIPROGAZ. 1991. - 38 p.172

41. Karpenko G.V., Kripyakevici R.I. Influenţa hidrogenului asupra proprietăţilor oţelului.- M.: Metallurgizdat, 1962. 198 p.

42. Kostetsky B.I., Nosovsky I.G. și altele, Fiabilitatea și durabilitatea mașinilor. -"Tehnică". 1975. -408 p.

43. Cazane staționare de abur și apă caldă și abur și conducte apa fierbinte. Standarde de calcul a rezistenței. OST 108.031.02 75. -L.: TsKTI, 1977. -107 p.

44. Kushnarenko V.M., Grintsov A.S., Obolentsev N.V. Controlul interacțiunii metalului cu mediul de lucru al OGKM - M.: VNIIEgazprom, 1989. - 49 p.

45. Livshits L.S., Bakhrakh L.P., Stromova R.P. şi altele.Crăcarea cu sulfuri a oţelurilor aliate cu emisii reduse de carbon // Coroziunea şi protecţia conductelor, puţurilor, echipamentelor de producere a gazelor şi de prelucrare a gazelor. 1977. - N 5. - S. 23 - 30.

46. ​​​​Malov E.A. Despre starea accidentelor pe conductele principale și de câmp ale industriei de petrol și gaze // Rezumate ale seminarului, 23-24 mai 1996. M. Casa Cunoașterii Ruse Centrale, p. 3-4.

47. Mannapov R.G. Evaluarea fiabilității echipamentelor chimice și petroliere în timpul distrugerii suprafeței. KhN-1, TsINTIKHIMNEFTEMASH, Moscova, 1988.-38 p.

48. Metodă de evaluare și predicție a coroziunii pentru condițiile modificate la OGKM. Raport de cercetare // Institutul de Cercetare All-Rusian al Gazelor Naturale.-M.: 1994.28 p.

49. Metodologia de evaluare a duratei de exploatare reziduală a vaselor / colectoarelor de praf, separatoarelor de filtru etc./funcţionând sub presiune la staţiile de compresoare şi staţiile de comprimare booster ale RAO GAZPROM // SA TsKBN RAO GAZPROM 1995, 48 p.

50. Metodologie de evaluare probabilistică a duratei reziduale a conductelor tehnologice din oțel. M.: NTP "Pipeline", 1995 (Aprobat de Gosgortekhnadzor al Rusiei la 11 ianuarie 1996)

51. Metodologie de diagnosticare a stării tehnice a echipamentelor și dispozitivelor care funcționează în medii cu conținut de hidrogen sulfurat. (Aprobat de Ministerul Combustibilului și Energiei al Rusiei la 30 noiembrie 1993. Acordat de Gosgortekhnadzor al Rusiei la 30 noiembrie 1993)

52. Metodologia de evaluare a duratei de viață reziduale a echipamentelor de proces la fabricile de rafinare a petrolului, petrochimice și chimice, Volgograd, echipamente petrochimice VNIKTI, 1992.

53. Mazur I.I., Ivantsov O.M., Moldovanov O.I. Fiabilitatea structurală și siguranța de mediu a conductelor. M.: Nedra, 1990. - 264 p.

54. Mecanica fracturii / Ed. D. Templina M.: Mir, 1979.- 240 p. 173

55. Metodologia de previziune a duratei reziduale a conductelor, vaselor, aparatelor si blocurilor tehnologice ale statiilor de tratare a petrolului supuse coroziunii rafinariei de petrol - M.: MINTOPENERGO. -1993.- 88 p.

56. Metodologia de evaluare a duratei de viață a conductelor de gaz. M.IRC Gazprom, 1997 - 84 p.

57. Instrucțiuni privind examinarea diagnostică a condițiilor de coroziune și protecția completă a conductelor subterane împotriva coroziunii. -M.: SOYUZENERGOGAZ, GAZPROM, 1989. 142 p.

59. Mirochnik V.A., Okenko A.P., Sarrak V.I. Initierea unei fisuri de rupere la otelurile ferita-perlita in prezenta hidrogenului // FKhMM.- 1984. N 3. -S. 14-20.

60. Mitenkov F.M., Korotkikh Yu.G., Gorodov G.F. și altele.Determinarea și justificarea duratei de viață reziduale a structurilor de construcție de mașini în timpul funcționării pe termen lung. //Probleme de inginerie mecanică și fiabilitatea mașinii, N 1, 1995.

61. MSKR-01 -85. Metodologia de testare a oțelurilor pentru rezistența la fisurarea coroziunii cu hidrogen sulfurat.- M.: VNIINMASH, 1985. 7 p.

62. Nekashimo A., Iino M., Matsudo H., Yamada K. Cracarea în etape cu hidrogen a conductelor de oțel care funcționează în medii care conțin hidrogen sulfurat. Prospectul Nippon Steel Corporation, Japonia, 1981.P. 2 40.

63. Standarde de calcul a rezistenței elementelor reactoarelor, generatoarelor de abur, vaselor și conductelor centralelor nucleare, reactoarelor și instalațiilor nucleare experimentale și de cercetare. M.: Metalurgie, 1973. - 408 p.

64. Nurgaliev D.M., Gafarov N.A., Akhmetov V.N., Kushnarenko V.M., Shchepinov D.N., Aptikeev T.A. Pentru a evalua defectiunile conductelor în timpul detectării defectelor în linie. Al șaselea internațional o întâlnire de afaceri„Diagnostice-96”.- Yalta 1996 - M.: IRC GAZPROM. p.35-41.

65. Nurgaliev D.M., Goncharov A.A., Aptikeev T.A. Metodologia de diagnosticare tehnică a conductelor. Materiale ale seminarului internațional NT. M.: IRC Gazprom. - 1998. - P. 54-59.m

67. Pavlovsky B.R., Shchugorev V.V., Hholzakov N.V. Diagnosticarea hidrogenului: experiență și perspective de aplicare // Industria gazelor. -1989. Vol. 3. -S. 30-31

68. Pavlovsky B.R. şi altele.Expertiză asupra problemei resursei conductelor de legătură care transportă hidrogen sulfurat umed cu gaze: Raport de cercetare // AOOT. VNIINEFTEMASH.-M., 1994.-40 p.

69. PB 03-108-96. Reguli pentru proiectarea și funcționarea în siguranță a conductelor de proces. M.: NPO OBT, 1997 - 292 p. (Aprobat de Gosgortekhnadzor al Rusiei la 03/02/1995)

70. Perunov B.V., Kushnarenko V.M. Creșterea eficienței construcției conductelor care transportă medii care conțin hidrogen sulfurat. M.: Informneftegazstroy. 1982. Emisiunea. 11. - 45 s.

71. Petrov N.A. Prevenirea formării fisurilor în conductele subterane în timpul polarizării catodice. M.: VNIIOENG, 1974. - 131 p.

72. PNAE G-7-002-86. Standarde pentru calcularea rezistenței echipamentelor și conductelor centralelor nucleare. M.: ENERGOATOMIZDAT, 1986

73. PNAE G-7-014-89. Metode unificate de monitorizare a materialelor de bază (semifabricate), a îmbinărilor sudate și a suprafețelor echipamentelor și conductelor centralelor nucleare. Testare cu ultrasunete. Partea 1. M.: ENERGOATOMIZDAT, 1990.

74. PNAE G-7-019-89. Metode unificate de monitorizare a materialelor de bază (produse semifabricate), a îmbinărilor sudate și a suprafețelor echipamentelor și conductelor centralelor nucleare. Controlul etanșeității. Metode gazoase și lichide. ENERGOATOMIZDAT, Moscova, 1990

75. Paul Moss. British Gas. Probleme vechi soluții noi. „Neftegaz” la expoziţia „NEFTEGAZ-96". M.: - 1996. - P. 125-132.

76. Polovko A.M. Fundamentele teoriei fiabilității.-M.: „Știință”, 1964.-446 p.

77. Reglementări privind inspecția de intrare a fitingurilor, țevilor și pieselor de legătură la întreprindere " Orenburggazprom" Aprobat " Orenburggazprom» 26 noiembrie 1996 Acordat de districtul Orenburg al Supravegherii Miniere și Tehnice de Stat din Rusia la 20 noiembrie 1996175

78. Reglementări privind procedura de diagnosticare a echipamentelor tehnologice a instalațiilor de producere a explozivilor din complexul de combustibil și energie. (Aprobat de Ministerul Combustibilului și Energiei al Rusiei la 24 ianuarie 1993. Acordat de Gosgortekhnadzor al Rusiei la 25 decembrie 1992)

79. Reglementări privind sistemul de diagnosticare tehnică a cazanelor cu abur și apă caldă pentru energie industrială. -M.: NGP "DIEX" 1993. 36s.

80. Reglementări privind sistemul de întreținere și reparații preventive programate ale echipamentelor de câmp pentru întreprinderile producătoare de gaze.- Krasnodar: PA Soyuzorgenergogaz.- 1989. - 165 p.

81. Regulamente privind diagnosticarea tehnică expertă a conductelor, Orenburg, 1997. 40 p.

82. Polozov V.A. Criterii pentru pericolul de deteriorare a conductelor principale de gaz. // M. Industria gazelor Nr. 6, 1998

83. Reguli pentru proiectarea și funcționarea în siguranță a recipientelor sub presiune. (PB 10-115-96).- M.: PIO OBT.- 1996.- 232 p.

84. R 50-54-45-88. Calcule și teste de rezistență. Metode experimentale de determinare a stării de efort-deformare a elementelor și structurilor mașinii - M.: VNIINMASH. 1988 -48 p.

85. R 54-298-92. Calcule și teste de rezistență. Metode de determinare a rezistenței materialelor la medii cu conținut de hidrogen sulfurat M.: GOSSTANDART OF RUSSIA, VNIINMASH, OrPI. 26 p.

86. RD 09-102-95. Orientări pentru determinarea duratei reziduale a obiectelor potențial periculoase supravegheate de Supravegherea Tehnică și Minieră de Stat din Rusia. -M.: Gosgortekhnadzor. Rapid. N 57 din 17.11.95. 14 p.

87. RD 26-02-62-97. Calculul rezistenței elementelor vaselor și aparatelor care funcționează în medii corozive cu conținut de hidrogen sulfurat. M.: VNIINeftemash, TsKBN, 1997.

88. RD 26-15-88. Vase și dispozitive. Standarde și metode de calcul a rezistenței și etanșeității conexiunilor cu flanșe. M.: NIIKHIMMASH, UkrNII-KHIMMASH, VNIINEFTEMASH. - 1990 - 64 p.

89. RD 34.10.130-96. Instrucțiuni pentru controlul vizual și de măsurare. (Aprobat de Ministerul Combustibilului și Energiei al Federației Ruse la 15 august 1996)

90. RD 39-132-94. Reguli pentru operarea, inspecția, repararea și respingerea conductelor de câmp petrolier. M.: NPO OBT - 1994- 272 p.

92. RD-03-131-97. Reguli pentru organizarea și efectuarea testării emisiilor acustice ale vaselor, aparatelor, cazanelor și conductelor de proces. (Aprobat prin Rezoluția Gosgortekhnadzor al Rusiei din 11 noiembrie 1996 nr. 44.)

93. RD-03-29-93. Ghid pentru efectuarea inspecției tehnice a cazanelor de abur și apă caldă, recipientelor sub presiune, conductelor de abur și apă caldă M.: NPO OBT, 1994.

94. RD26-10-87 Ghid. Evaluarea fiabilității echipamentelor chimice și petroliere în timpul distrugerii suprafeței. M. OKSTU 1987, 30 p.

95. RD-51-2-97. Instrucțiuni pentru inspecția în linie a sistemelor de conducte. M.: IRC Gazprom, 1997, 48 p.

100. Rosenfeld I.L. Inhibitori de coroziune.-M.: Chemistry, 1977.-35 e.,

101. Sarrak V.I. Fragilarea prin hidrogen și starea structurală a oțelului //MITOM. 1982. - N 5. - S. 11 - 17.

102. Severtsev N.A. Fiabilitatea sistemelor complexe în funcționare și testare. -M.: Liceu. 1989.- 432 p.

103. SNiP Sh-42-80.Conducte principale. M.: Stroyizdat, 1981. - 68 p.

104. SNiP 2.05.06-85*. Conducte principale M.: Ministerul Construcțiilor din Rusia. GUL TsPP, 1997. -60 p.

105. SNiP 3.05.05-84. Echipamente tehnologice şi conducte de proces. Aprobat de Ministerul Petrolului și Industriei Chimice al URSS la 1 ianuarie 1984.

106. Conducte principale din oțel pentru transportul gazului petrol acru. Prospectul Nippon Kokan LTD, 1981. 72 p.

107. Standardul IEC. Tehnici de analiză a fiabilității sistemului. Metodă de analiză a tipului și a consecințelor defecțiunilor. Publicația 812 (1985). M.: 1987.

108. Steklov O.I., Bodrikhin N.G., Kushnarenko V.M., Perunov B.V. Testarea oţelurilor şi îmbinărilor sudate în medii bogate în hidrogen - M.: - Metalurgie - 1992. - 128 p.

109. Tomashov N.D. Teoria coroziunii și protecția metalelor. M. Ed. Academia de Științe a URSS, 1960, 590 p.

110. Ord K.P., Dunford D.H., Mann E.S. Detectarea defectelor conductelor existente pentru a identifica fisurile de coroziune și oboseală. „Diagnostice-94”.- Yalta 1994 - M.: IRC GAZPROM.- P.44-60.17?

111. F.A. Khromchenko, Fiabilitatea îmbinărilor sudate ale țevilor cazanului și conductelor de abur. M.: Energoizdat, 1982. - 120 p.

112. Shreider A.V., Shparber I.S., Archakov Yu.I. Influenţa hidrogenului asupra echipamentelor petroliere şi chimice.- M.: Mashinostroenie, 1979. - 144 p.

113. suedez M.M. Modificări ale proprietăților operaționale ale fierului și oțelului sub influența hidrogenului. Kiev: Naukova Dumka, 1985. - 120 p.

114. Yakovlev A.I. Efectul coroziv al hidrogenului sulfurat asupra metalelor. VNIIEgazprom, M.: 1972. 42 p.

115. Yamamota K., Murata T. Dezvoltarea conductelor de sondă de petrol destinate exploatării în mediu umed cu gaz acidulat // Raport tehnic al companiei „Nippon Steel Corp.” - 1979. - 63 p.

116. ANSI/ASME B 31G-1984. Manual pentru determinarea rezistenței rămase a conductelor corodate. CA MINE. New York.13 0 British Gas Engineering Standard BGC/PS/P11. 42 p.

117. Biefer G.I. The Stepwise Cracking of Pipe Line Steel in Sour Environments // Performanța materialelor, 1982. - iunie. - P. 19 - 34.

118. Marvin C.W. Determinarea rezistenței țevii corodate. // Protecția și performanța materialelor. 1972. - V. 11. - P. 34 - 40.

119. NACE MR0175-97.Cerinţe materiale. Materiale metalice rezistente la fisurare la efort la sulfuri pentru echipamentele de câmp petrolier.l997. 47 p.

120. Nakasugi H., Matsuda H. Dezvoltarea de noi dine-Pipe Steels for Sour Gas Servis // Nippon Steel Techn. rep.- 1979. N14.- P.66-78.

121. O"Grandy T.J., Hisey D.T., Kiefner J.F., Calcul de presiune pentru conducta corodata dezvoltată//Oil and Gas J.-1992.-Nr. 42.-P. 84-89.

122. Smialawski M. Hidrogenarea oţelului. Pergam Press L. 1962. 152 p.

123. Terasaki F., Ikeda A., Tekejama M., Okamoto S., The Hydrogen Induced Cracking Sucseptibilities of Diverses Kinds of Commercial.Rolled Steels under Wet Hydrogen Sulfide // Mediu. Căutarea Sumitomo. 1978. - N 19. - P. 103-111.

124. Thomas J. O'Gradyll, Daniel T. Hisey, John F. Kiefner.

125. Standardul NACE TM0177-96.Metoda de testare standard Testarea în laborator a metalelor pentru rezistența la forme specifice de fisurare a mediului în medii H2S. ora 32 p.m.

126. Standardul NACE TM0284-96 Metoda standard Tesn Evaluarea oțelurilor pentru conducte și recipiente sub presiune pentru rezistența la fisurarea indusă de hidrogen. ora 22:00

127. Townsend H. Crăpare prin coroziune la efort de sulfură de hidrogen a sârmei de oțel înalt straniu // Coroziune.- 1972.- V.28.- N2.- P.39-46.

Vă rugăm să rețineți că textele științifice prezentate mai sus sunt postate doar în scop informativ și au fost obținute prin recunoașterea textului disertației originale (OCR). Prin urmare, ele pot conține erori asociate cu algoritmii de recunoaștere imperfect.
ÎN Fișiere PDF Nu există astfel de erori în disertațiile și rezumatele pe care le oferim.

B. ÎN. Koshkin, ÎN. N. Șcherbakov, ÎN. YU. Vasiliev, GOUVPO "Moscova stat Institutul de Oțel Și Aliaje (tehnologic universitate) » ,

Întreprinderea Unitară de Stat "Mosgorteplo"

Metodele electrochimice pentru evaluarea, monitorizarea, diagnosticarea, prezicerea comportamentului la coroziune și determinarea vitezei de coroziune, care au fost bine dezvoltate în termeni teoretici de destul de mult timp și sunt utilizate pe scară largă în condiții de laborator, au început să fie utilizate pentru evaluarea stării de coroziune în condiții de funcționare. doar in ultimii 5-10 ani.

Trăsătură distinctivă metodele de evaluare electrochimică reprezintă capacitatea de a determina starea de coroziune (inclusiv în mod continuu) în timp real cu răspunsul simultan al materialului și al mediului coroziv.

Cele mai utilizate metode de evaluare a stării de coroziune în condiții de funcționare sunt rezistența la polarizare (galvano- și potențiostatică), metodele rezistometrice și de impedanță. Primele două au primit aplicare practică. Metoda de măsurare galvanostatică este utilizată în instrumentele portabile portabile, în timp ce metoda potențiostatică este utilizată în principal în studiile de laborator datorită echipamentelor mai complexe și mai costisitoare.

Metoda rezistenței la polarizare se bazează pe măsurarea vitezei de coroziune prin determinarea curentului de coroziune.

Instrumentele străine existente pentru măsurarea vitezei de coroziune se bazează în principal pe principiul rezistenței la polarizare și pot determina rata de coroziune cu un grad suficient de precizie numai în condiții de imersare completă a obiectului măsurat într-un mediu corosiv, adică. activitatea coroziva a mediului este practic determinata. Această schemă de măsurare este implementată în instrumente străine pentru evaluarea vitezei de coroziune (instrumente de la ACM, Ronbaks, Voltalab, Magna etc.). Dispozitivele sunt destul de scumpe și nu sunt adaptate condițiilor rusești. Contoarele de coroziune domestice determină agresivitatea mediului, indiferent de oțelurile reale din care sunt fabricate conductele și, prin urmare, nu pot determina rezistența la coroziune a conductelor în condiții de funcționare.

În acest sens, MISiS a dezvoltat un contor de coroziune conceput pentru a determina ratele de coroziune ale conductelor rețelei de încălzire realizate din oțeluri efectiv utilizate.

Contorul de coroziune de dimensiuni mici „KM-MISiS” (Fig. 1) a fost dezvoltat pe o bază de elemente modernă bazată pe un microvoltmetru digital de precizie cu rezistență zero. Contorul de coroziune este proiectat pentru a măsura viteza de coroziune folosind metoda rezistenței la polarizare cu compensare IR fără curent. Dispozitivul are o interfață de control simplă, intuitivă și informații de intrare/ieșire pe un afișaj cu cristale lichide.

Programul contorului de coroziune oferă posibilitatea de a introduce parametri care vă permit să evaluați rata de coroziune a diferitelor tipuri de oțel și să setați zero. Acești parametri sunt stabiliți în timpul fabricării și calibrării contorului de coroziune. Contorul de coroziune arată atât valoarea măsurată a vitezei de coroziune, cât și valorile curente ale diferenței de potențial „E 2 - E1» pentru a controla parametrii.

Parametrii principali ai contorului de coroziune sunt în conformitate cu Sistemul unificat de protecție împotriva coroziunii și îmbătrânirii (USZKS).

Contorul de coroziune KM-MISiS este proiectat pentru a determina viteza de coroziune prin metoda rezistenței la polarizare în medii conductoare electrolitic și poate fi utilizat pentru a determina viteza de coroziune a pieselor și echipamentelor metalice din sectorul energetic, industria chimică și petrochimică, construcții, inginerie mecanică , protecția mediului și pentru nevoi educaționale.

ExperienţăOperațiune

Contorul de coroziune a trecut testele pilot în condițiile de funcționare ale rețelelor de încălzire din Moscova.

Testele pe Leninsky Prospekt au fost efectuate în august - noiembrie 2003 pe primul și al doilea circuit al rețelelor de încălzire (abonat 86/80). În această secțiune, duzele au fost sudate în primul și al doilea circuit al conductelor rețelei de încălzire, în care au fost instalați senzori (electrozi de lucru) și au fost efectuate măsurători zilnice ale vitezei de coroziune și ale parametrilor electrochimici folosind un prototip de coroziune. S-au efectuat măsurători în partea internă a conductelor cu înregistrarea parametrilor lichidului de răcire. Principalii parametri ai lichidului de răcire sunt prezentați în tabelul 1.

Pentru măsurători cu durate diferite de la 5 la 45 de minute. a înregistrat principalii parametri ai stării de coroziune a conductelor rețelei de încălzire în timpul testelor pe termen lung. Rezultatele măsurătorilor sunt prezentate în Fig. 2 și 3. După cum reiese din rezultatele testelor, valorile inițiale ale vitezei de coroziune se corelează bine cu testele pe termen lung atât atunci când sunt testate în primul și al doilea circuit. Rata medie de coroziune pentru primul circuit este de aproximativ 0,025 - 0,05 mm/an, pentru al doilea circuit de aproximativ 0,25 - 0,35 mm/an. Rezultatele obținute confirmă datele experimentale și literare disponibile privind rezistența la coroziune a conductelor rețelelor de încălzire din oțeluri carbon și slab aliate. Valori mai precise pot fi obținute prin specificarea claselor de oțel ale conductelor în uz. O examinare a stării de coroziune a rețelelor de încălzire a fost efectuată pe tronsonul autostrăzii Entuziastov - strada Sayanskaya. Secțiuni ale magistralei de încălzire din această zonă (Nr. 2208/01 - 2208/03) deseori eșuează, conductele din această zonă
Stivele au fost așezate în 1999 - 2001. Tubul principal de încălzire este format dintr-un filet înainte și invers. Temperatura liniei directe a magistralei de incalzire este de aproximativ 80-120 °C la o presiune de 6 atm, cea de retur este de aproximativ 30-60 °C. În perioada de primăvară-toamnă, magistrala de încălzire este adesea inundată cu apă subterană (în apropierea iazurilor Terletsky) și/sau canalizare. Natura instalației principale de încălzire în această zonă este canal, în jgheaburi de beton cu capac, iar adâncimea de instalare este de aproximativ 1,5-2 m. Primele scurgeri în magistrala de încălzire au fost observate în primăvara anului 2003, au eșuat și au fost. înlocuit în august - septembrie 2003. În timpul inspecției, canalul principal de încălzire a fost inundat cu aproximativ 1/3 - 2/3 din diametrul conductei cu apă subterană sau scurgere. Conductele principale de încălzire au fost izolate cu fibră de sticlă.

Parcela nr 2208/01 - 22008/02. Conducta de încălzire a fost așezată în 1999, țevile sunt sudate, cu cusătură longitudinală, cu diametrul de 159 mm, presupus din st. 20. Conductele au un strat termoizolant din lac Kuzbass, vată minerală și sticlă (pâslă de acoperiș sau fibră de sticlă). În această zonă există 11 zone defecte cu leziuni prin coroziune, în principal în zona de inundare a canalului. Densitatea leziunilor de coroziune pe lungimea firului direct este de 0,62 m-1, invers -0,04 m-1. Ieșit din funcțiune în august 2003.

Parcela nr 2208/02 - 2208/03. Montat în 2001. Coroziunea predominantă a liniei drepte a magistralei de încălzire. Lungimea totală a secțiunilor defecte ale conductei de înlocuit este de 82 m. Densitatea daunelor de coroziune în linie dreaptă este de 0,54 m -1 . Potrivit Întreprinderii Unitare de Stat Mosgorteplo, conductele sunt realizate din oțel 10HSND.

Secția nr. 2208/03 - centrală termică. Posate în anul 2000, țevi fără sudură, probabil de la art. 20. Densitatea leziunilor de coroziune ale filetului înainte este de -0,13 m-1, firul de retur este de -0,04 m-1. Densitatea medie a leziunilor de coroziune prin coroziune (cum ar fi coroziunea prin pitting delocalizat) pe suprafața exterioară a conductelor în linie dreaptă este de 0,18 - 0,32 m -1. Eșantioanele de țeavă tăiate nu au acoperire la exterior. Natura leziunilor de coroziune pe partea exterioară a țevii de probă este predominant coroziunea generală în prezența leziunilor traversante, cum ar fi coroziunea prin pitting, care au o formă de con, cu o dimensiune de aproximativ 10-20 cm de suprafața exterioară, rotindu-se. în leziuni traversante cu un diametru de aproximativ 2-7 mm. Există o ușoară coroziune generală pe interiorul țevii, starea este satisfăcătoare. Rezultatele determinării compoziției probelor de țevi sunt prezentate în Tabelul 2.

Din punct de vedere al compoziției, materialul probelor de țeavă corespunde oțelului de tip „D” (sau KhGSA).

Deoarece unele dintre conducte se aflau într-un canal în apă, a fost posibil să se estimeze viteza de coroziune a părții exterioare a conductei. Viteza de coroziune a fost evaluată la punctele de ieșire ale căptușelii canalului, în apele subterane din imediata vecinătate a conductei și în locurile cu cel mai rapid debit de apă subterană. Temperatura apei subterane a fost de 40 - 60 °C.

Rezultatele măsurătorilor sunt prezentate în tabel. 3-4, unde datele obținute în apă calmă sunt evidențiate cu roșu.

Rezultatele măsurătorilor arată că ratele de coroziune generală și locală cresc variază în timp, ceea ce este cel mai pronunțat pentru coroziunea locală în apa calmă. Viteza de coroziune generală tinde să crească în curent; în apa calmă rata de coroziune locală crește.

Datele obținute fac posibilă determinarea vitezei de coroziune a conductelor rețelei de încălzire și prezicerea comportamentului lor la coroziune. Rata de coroziune a conductelor din această zonă este > 0,6 mm/an. Durata maximă de viață a conductelor în aceste condiții nu este mai mare de 5-7 ani, cu reparații periodice în locurile de deteriorare locală prin coroziune. Mai mult prognoză precisă posibil cu monitorizarea continuă a coroziunii și pe măsură ce se acumulează date statistice.

Analizăoperaționalădeteriorarea coroziuniiT

-- [ Pagina 1 ] --

UDC 622.691.4.620.193/.197

Ca manuscris

Askarov German Robertovich

EVALUAREA IMPACTULUI INSTABIL

REGIMUL DE TEMPERATURĂ PENTRU COROSIV

STAREA CONDUCTELOR DE GAZ DE DIAMETR MARE

Specialitatea 25.00.19 Construcția și exploatarea conductelor de petrol și gaze, baze și spații de depozitare, dizertație pentru gradul de Candidat în Științe Tehnice

Director stiintific Doctor în științe tehnice, profesor Harris Nina Aleksandrovna Ufa

INTRODUCERE……………………………………………………………………………… 1. Idei moderne despre efectul temperaturii asupra stării de coroziune a unei conducte de gaz……… ……………………………………………………. 1.1 Scurtă descriere a proceselor de coroziune în transportul prin conducte……………………………………………………………………………………………. 1.1.1 Defecte tipice de coroziune pe o țeavă de oțel………. 1.2 Încălcarea proprietăților de protecție ale stratului izolator………….. 1.3 Agresivitatea corozivă a solurilor……………………………………... Motive pentru formarea elementelor corozive pe exterioară 1. suprafața conductei de gaz……… ……………………………………………………………………. 1.4.1 Condiții de formare a elementelor macro-corozive pe suprafața exterioară a conductei de gaz……………………………………………………………………………… …. 1.4.2 Modificarea rezistenței electrice a solului adiacent conductei atunci când umiditatea se deplasează în stratul de sol coroziv... 1.5 Influența fluctuațiilor de temperatură și temperatură asupra stării de coroziune a conductei de gaze………………………………………………………………. 1.6 Diagnosticarea conductelor de gaz folosind instrumente în linie…. 1.7 Modele de predicție a proceselor de coroziune………… Concluzii la capitolul 1 Evaluarea efectului pulsat al umidității și temperaturii asupra 2.

activitatea de coroziune a solurilor din jurul gazoductului………… 2.1 Modelarea fizică și selectarea parametrilor de control…………... 2.2 Scurta descriere montaj experimental…………………………... 2.3 Rezultate experimentale și efectul creșterii activității de coroziune a solurilor sub efecte de temperatură pulsată………………………… 2.4 Studiul influenței frecvenței a fluctuațiilor de temperatură și a parametrilor termici ai solurilor cu activitate de coroziune……………………………… Dependența ratei de coroziune de temperatura medie la 2.

Schimb instabil de căldură……………………………………………………. Concluzii la capitolul 2………………………………………………………………………………. 3. Prognoza stării de coroziune a unei conducte de gaz pe baza datelor de detectare a defectelor în conductă…………………………………………………… 3.1 Criterii pentru evaluarea pericolului de coroziune………… ………………………. 3.2 Analiza stării de coroziune a secțiunii conductei de gaz pe baza datelor de detectare a defectelor în linie…………………………………………………… 3.2.1 Caracteristicile secțiunii conductei de gaz… …………………………………………………… … 3.2.2 Analiza rezultatelor VTD……………………………………………………. 3.3 Formarea și viteza de dezvoltare a focarelor de coroziune pe conductele cu izolație cu peliculă…………………………………………………………………. 3.4 Predicția coroziunii defectelor la conductele cu diametru mare……………. Concluzii la capitolul 3………………………………………………………………………. 4. Elaborarea unei metode de ierarhizare a tronsoanelor de conducte de gaze în funcție de gradul de pericol pentru îndepărtarea pentru reparații……………………………………….. 4.1. Metodologia de clasificare a tronsoanelor de conducte de gaze după gradul de pericol... 4.1.1 VTD ale conductelor de gaze la clasarea în funcție de gradul de pericol......... 4.1.2 Clarificarea indicatorilor integrali pentru determinarea tronsoanelor de conducte de gaze care urmează să fie scoase pentru reparații.................................................. ...... ………………. 4.2 Diagnosticarea cuprinzătoare a stratului izolator și a mijloacelor ECP……… 4.2.1 Factori de pericol pentru deteriorarea conductelor prin coroziune………. 4.2.2 Exemplu de calcul al unui indicator complex al activității de coroziune….. 4.3 Luând în considerare fluctuațiile de temperatură pe conductele de gaze cu diametre mari…..….. 4.4 Indicator integral total………………………………… ……………………. 4.4.1 Exemplu de calcul al indicatorului integral total…………. 4.5 Eficiența dezvoltării………………………………………………………

INTRODUCERE

Relevanţă lucrări Lungimea totală a celor operate în sistemul OJSC Gazprom

conductele principale subterane de gaze sunt de aproximativ 164,7 mii km.

Principalul material structural pentru construcția conductelor de gaz este în prezent oțelul, care are proprietăți de rezistență bune, dar rezistență scăzută la coroziune în condiții de mediu - sol, care, în prezența umidității în spațiul porilor, este un mediu coroziv.

După 30 sau mai mult de ani de funcționare a conductelor principale de gaze, stratul izolator îmbătrânește și încetează să mai îndeplinească funcții de protecție, ca urmare a stării corozive a conductelor de gaz subterane se înrăutățește semnificativ.

Pentru a determina starea de coroziune a conductelor de gaz principale, se utilizează în prezent detectarea defectelor în linie (IPT), care determină cu precizie locația și natura daunelor provocate de coroziune, ceea ce face posibilă monitorizarea și prezicerea formării și dezvoltării acestora.

Prezența apei subterane (electrolitul solului) joacă un rol semnificativ în desfășurarea proceselor de coroziune și trebuie remarcat faptul că viteza de coroziune crește într-o măsură mai mare nu în solul udat sau uscat în mod constant, ci în solul cu umiditate periodică.

modificări pulsate ale temperaturii conductei de gaz și fluctuații ale umidității în stratul de sol coroziv. Cu toate acestea, nu au fost determinați parametrii cantitativi ai efectelor temperaturii pulsate asupra activării proceselor de coroziune.

traseul conductelor principale de gaze sub influență termică pulsată și prognoza stării de coroziune a conductelor sunt relevante pentru industria transportului de gaze.

Dezvoltarea și îmbunătățirea metodelor de determinare a stării de coroziune a secțiunilor conductelor principale de gaz pentru îndepărtarea lor în timp util pentru reparații.

De bază sarcini:

1 Determinarea modificărilor rezistivității electrice a solului din jurul conductei principale de gaz și analiza caracteristicilor proceselor de coroziune în transportul prin conducte.

2 Studiul în condiții de laborator a influenței efectelor termice pulsate ale gazului pompat și umidității asupra activității corozive a solului din jurul conductei de gaze subterane.

3 Studiul formării și dezvoltării defectelor de coroziune pe conducta principală de gaz și prognoza stării de coroziune a acesteia pe baza datelor de detectare a defectelor în conductă.

Elaborarea unei metodologii de clasificare a secțiunilor principalelor conducte de gaze pe baza prognozei stării lor de coroziune pentru îndepărtarea pentru reparații.

Noutate științifică 1 Modificarea rezistivității electrice a solului a fost determinată și trasată în funcție de umiditatea de-a lungul perimetrului unei conducte subterane de gaz cu diametru mare.

2 Faptul activării proceselor de coroziune cu o modificare pulsată a temperaturii gazului pompat în comparație cu o influență stabilă a temperaturii a fost demonstrat experimental, iar intervalul de temperatură în care se dezvoltă viteza maximă de coroziune sub influența instabilă a temperaturii (impulsului) a fost determinat.

3 A fost determinată o relație funcțională pentru a prezice formarea și dezvoltarea defectelor de coroziune pe conductele principale de gaz.

Valoare practică Lucrare Pe baza cercetărilor efectuate, un standard de întreprindere RD 3-M-00154358-39-821-08 „Metodologie de clasificare a conductelor de gaze ale Gazprom Transgaz Ufa SRL pe baza rezultatelor detectării defectelor în linie pentru înlăturarea acestora pentru reparare” a fost elaborat, conform căruia se realizează ierarhizarea tronsoanelor principalelor conducte de gaz între stațiile de macara pentru a determina succesiunea demontării lor pentru reparații.

Metode de cercetare Problemele puse în lucrare au fost rezolvate folosind teoria similitudinii prin modelarea condițiilor de transfer de căldură și masă a unei conducte de gaze subterane cu solul înconjurător.

Rezultatele lucrărilor de diagnostic au fost prelucrate folosind metoda celor mai mici pătrate cu analiză de corelație. Calculele au fost efectuate folosind pachetul de aplicație StatGrapfics Plus 5.1.

Depus spre apărare:

rezultatele studiilor privind modificările rezistivității electrice a solului în funcție de umiditate de-a lungul perimetrului conductei principale de gaze;

rezultatele studiilor de laborator ale efectelor termice pulsate asupra activării proceselor de coroziune pe o conductă de oțel;

- o metodă de ierarhizare a tronsoanelor principale ale conductelor de gaze pentru îndepărtarea lor pentru reparații.

Principalele rezultate Lucrările de disertație au fost publicate în 30 de lucrări științifice, dintre care patru articole au fost publicate în reviste științifice de top, evaluate de colegi, recomandate de Comisia Superioară de Atestare a Ministerului Educației și Științei din Federația Rusă.

Structura și domeniul de activitate Lucrarea de disertație constă dintr-o introducere, patru capitole, concluzii principale, anexe, o listă bibliografică a literaturii utilizate, inclusiv 141 de titluri, prezentate pe 146 de pagini de text dactilografiat, conține 29 de figuri și 28 de tabele.

Aprobarea lucrării Principalele materiale ale tezei au fost prezentate la:

Consiliul științific și tehnic al OJSC Gazprom „Dezvoltarea și implementarea tehnologiilor, echipamentelor și materialelor pentru repararea straturilor izolatoare și a secțiunilor defecte ale conductelor, inclusiv defectele SCC, pe principalele conducte de gaze ale OJSC Gazprom, Ukhta, 2003;

- conferința științifică și tehnică a tinerilor specialiști ai OJSC Gazprom

„Noile tehnologii în dezvoltarea industriei gazelor”, Samara, 2003;

Conferința științifică și practică „Probleme și metode de asigurare a fiabilității și siguranței instalațiilor de transport prin conducte pentru hidrocarburi”, Întreprinderea Unitară de Stat IPTER, Ufa, 2004;

conferința internațională științifică și tehnică sinergetică II”, USNTU, Ufa, 2004;

A 2-a conferință științifică și tehnică internațională „Lecturi Novoselovsky”, USNTU, Ufa, 2004;

Conferința științifică și tehnică a tinerilor manageri și specialiști din industrie în condiții moderne”, Samara, 2005;

Transport prin conducte”, USNTU, Ufa, 2005, 2006, 2012;

Conferința științifică și practică a tinerilor oameni de știință și specialiști ai OJSC Gazprom „Potențialul inovator al tinerilor oameni de știință și specialiști ai OJSC Gazprom”, Moscova, 2006;

Conferință despre cea mai bună dezvoltare științifică și tehnică a tinerilor cu privire la problemele complexului de combustibil și energie „TEK-2006”, Moscova, 2006;

- conferința Asociației Internaționale pentru Combustibil și Energie (IFEA), Moscova, 2006.

Conferință științifică și practică internațională privind problemele complexului de petrol și gaze din Kazahstan”, Aktau, 2011.

Starea de coroziune a conductelor de gaz a fost dezvoltată în studii teoretice și experimentale de către oameni de știință direct implicați în problemele transportului prin conducte: A.B. Ainbinder, M.Z. Asadullina, V.L. Berezina, P.P. Borodavkina, A.G. Gareeva, N.A. Harris, A.G. Gumerova, K.M. Gumerova, I.G.

Ismagilova, R.M. Zaripova S.V. Karpova, M.I. Koroleva, G.E. Korobkova, V.V.

Kuznetsova, F.M. Mustafina, N.Kh. Hallyeva, V.V. Kharionovsky și alții.

Astfel, coroziunea subterană a metalelor este unul dintre cele mai complexe tipuri de coroziune electrochimică și biologică.

Conform documentelor de reglementare, există diverși indicatori pentru evaluarea coroziunii metalelor (pierderea de masă metalică într-un anumit timp, reducerea grosimii peretelui țevii, rata de creștere a carcasei etc.). Aceste valori sunt indicatori ai rezistenței metalelor la coroziune în anumite tipuri de sol.

1.1.1 Defecte de coroziune caracteristice pe o țeavă de oțel Lucrarea discută defectele de coroziune identificate de VTD și caracteristicile manifestării acestora asociate cu starea învelișului izolator.

Experiența de exploatare arată că daune sub formă de ulcere extinse de închidere (coroziune generală) se dezvoltă în zonele de exfoliere a filmului izolator care sunt supuse umezirii periodice cu apa subterană.

Protecția catodică a zonelor de decojire a izolației filmului este complicată, pe de o parte, de un ecran dielectric sub formă de peliculă de polietilenă și, pe de altă parte, de parametrii electroliți instabili, care împiedică trecerea curentului de polarizare catodic prin gol. în zona de inițiere și dezvoltare a coloniilor de ulcere sau fisuri. Ca rezultat, destul de des se observă dezvoltarea coroziunii sub peliculă sub forma unui lanț de cavități interconectate, a cărui geometrie urmează calea de mișcare a electrolitului sub izolație.

Este un fapt larg cunoscut că, după 10-15 ani de funcționare în soluri îmbibate cu apă, izolația bitum-cauciuc își pierde aderența la suprafața metalică.

Cu toate acestea, în multe cazuri, coroziunea sub izolația cu bitum nu se dezvoltă. Se dezvoltă numai în cazurile în care protecția catodică nu funcționează bine sau lipsește. Efectul de protecție este obținut datorită formării izolației ionice de bitum cu conductivitate transversală în timpul funcționării pe termen lung a conductei de gaz. Dovada directă a acestui lucru este o schimbare a pH-ului electrolitului din sol sub stratul de acoperire cu bitum la 10-12 unități, ca urmare a unei reacții cu depolarizarea oxigenului.

Un loc semnificativ în numărul deteriorărilor îl ocupă coroziunea locală ulceroasă sub formă de cavități individuale, care ajunge la 23-40% din numărul total de avarii. Se poate susține că, în condițiile egale, adâncimea deteriorării locale de coroziune evaluează integral eficacitatea acțiunii. protectie catodica prin defecte de izolare.

1.2 Încălcarea proprietăților de protecție ale stratului izolator Principala cerință pentru acoperirile de protecție este fiabilitatea protecției conductelor împotriva coroziunii pe toată durata de viață.

Materialele izolante utilizate pe scară largă pot fi împărțite în două grupuri mari:

Polimer, inclusiv benzi izolatoare, materiale din polietilenă extrudată și pulverizată, epoxidice și poliuretan;

-mastice de bitum cu materiale de ambalare, acoperiri combinate de mastic.

Benzile izolatoare polimerice au fost utilizate pe scară largă pentru a izola conductele în timpul construcției și reparațiilor lor încă din anii 60 ai secolului trecut. Potrivit , 74% din toate conductele construite sunt izolate cu benzi polimerice. Acoperirile realizate din benzi izolatoare polimerice sunt sisteme multistrat constând dintr-un film de bază, un strat adeziv și un strat de grund adeziv (grund). Aceste materiale de protecție sunt doar o barieră de difuzie care împiedică pătrunderea unui mediu corosiv pe suprafața metalică a conductei și, prin urmare, durata lor de viață este limitată.

În plus, dezavantajele acoperirilor de film sunt:

- instabilitatea aderenței;

- fragilitatea stratului de acoperire;

- cost relativ ridicat.

Instabilitatea aderenței și, în consecință, fragilitatea stratului de acoperire este asociată cu grosimea nesemnificativă a stratului adeziv.

Baza adezivă a materialelor film adezive este o soluție de cauciuc butilic în solvenți organici cu anumiți aditivi. În acest sens, îmbătrânirea stratului adeziv are loc mult mai rapid decât baza polimerică.

Când caracteristicile de performanță ale izolației sunt reduse la 50% din valorile inițiale, eficiența acoperirii ca barieră anticoroziune scade brusc.

Rezultatele cercetării arată că 73% din toate defecțiunile la conductele de gaz din Canada sunt cauzate de coroziunea sub tensiune care are loc sub straturile de polietilenă. S-a stabilit că sub acoperirile de polietilenă cu un singur strat se formează de cinci ori mai multe fisuri de coroziune sub tensiune decât sub acoperirile de bitum. Sub acoperiri de film cu două straturi, numărul de colonii de fisuri de coroziune sub tensiune pe metru de țeavă este de nouă ori mai mare decât în ​​cazul acoperirilor pe bază de bitum.

Durata de viață a benzilor izolatoare polimerice este de 7-15 ani.

Limitarea și, în unele cazuri, excluderea utilizării benzilor izolatoare polimerice în conformitate cu GOST R 51164 este asociată cu durata de viață scurtă a acestora.

Pe baza experienței de reizolare a conductelor principale de gaz, s-a stabilit că nu au fost identificate defecte SCC sau coroziune în zonele cu acoperiri izolatoare din fabrică.

Luarea în considerare a caracteristicilor de performanță ale celor mai utilizate acoperiri anticorozive ne permite să concluzionam că acestea nu au proprietăți care să satisfacă pe deplin cerințele pentru materialele izolante care protejează conductele de coroziunea solului:

- aderenta la metale;

- Putere mecanică;

Rezistență chimică la agenți corozivi - oxigen, soluții apoase de săruri, acizi și baze etc.

Parametrii menționați determină capacitatea materialului anticoroziv de a rezista coroziunii și coroziunii prin presiune a conductelor de gaz.

Încălcarea proprietăților de protecție ale stratului izolator pe conductele de gaz, cu un strat izolator de peliculă aplicat de-a lungul traseului, are loc din mai multe motive, care afectează calitatea proprietăților de protecție, atât independent unele de altele, cât și în combinație. Să luăm în considerare motivele impactului asupra stratului izolator al filmului.

Presiunea verticală a solului pe o conductă de gaz.

Datorită faptului că presiunea solului este distribuită neuniform de-a lungul perimetrului conductei, zonele cele mai problematice pentru apariția delaminarii și formarea ondulațiilor stratului izolator apar în pozițiile 3-5 și 7-9 o. „ceas de-a lungul fluxului de gaz, cu o împărțire condiționată a perimetrului conductei în sectoare (generatora superioară ora 0, inferioară ora 6). Acest lucru se datorează faptului că învelișul izolator al jumătății superioare a țevii suferă cea mai mare și relativ uniformă presiune a solului, ceea ce întinde stratul de film și previne formarea ondulațiilor și delaminațiilor în această zonă. În jumătatea inferioară a țevii imaginea este diferită: la poziția de aproximativ 6 ore țeava se sprijină pe fundul șanțului, motiv pentru care probabilitatea formării ondulației este nesemnificativă. La poziția orelor 3-5, presiunea solului este minimă, deoarece conducta din acest loc este în contact cu solul umplut de la marginea șanțului (vezi Figura 1.1). Astfel, în regiunea de 3-5 ore, are loc o deplasare-deplasare a stratului de peliculă de-a lungul perimetrului conductei cu formarea de ondulații. Această zonă poate fi considerată cea mai predispusă la apariția și dezvoltarea proceselor de coroziune.

Expansiunea liniară a materialelor de împerechere.

Unul dintre motivele formării ondulațiilor pe un strat izolator de film este coeficientul diferit de expansiune liniară a materialelor, a benzii de film și a țevii de metal.

Să analizăm modul în care efectul temperaturii asupra metalului conductei și a benzii de film diferă în secțiunile „fierbinte” ale unei conducte de gaz cu diametru mare (ieșirea conductei de gaz de la stația de compresor).

Figura 1.1 – Diagrama apariției ondulațiilor pe o peliculă izolatoare 1 – conductă de gaz; 2 – locul de formare probabilă a ondulațiilor; 3 – zona de susținere a conductei Valorile de temperatură ale izolației metalice ale conductei și filmului în timpul aplicării pot fi luate egale cu temperatura ambiantă, iar în timpul funcționării – egale cu temperatura gazului din conducta de gaz.

Conform datelor, creșterea lungimii tablei de oțel și a izolației foliei de-a lungul perimetrului unei țevi cu diametrul de 1420 mm atunci când temperatura se schimbă de la 20 la C (temperatura gazului) va fi de 1,6 mm și, respectiv, 25,1 mm. .

Astfel, în zonele „fierbinți”, izolația cu peliculă se poate alungi cu zeci de milimetri mai mult decât o tablă de oțel, creând condiții reale pentru formarea delaminațiilor cu formarea ondulațiilor, în special în direcțiile de cea mai mică rezistență la 3-5 și 7. -Pozițiile de la ora 9 ale perimetrului unei conducte de gaz cu diametru mare.

Aplicare slabă a grundului pe conductă.

Calitatea aderenței stratului izolator determină durata de viață a acestuia.

Amestecarea insuficientă a bitumului în solvent în timpul preparării grundului sau depozitării în recipiente contaminate duce la îngroșarea grundului și, prin urmare, se aplică pe conductă neuniform sau cu pete.

În condiții de autostradă atunci când este aplicat tipuri variate grunduri pe suprafața umedă a țevilor și pe vreme cu vânt, se pot forma bule de aer în stratul de grund, care reduc aderența grundului la metal.

Dacă grundul este aplicat insuficient sau neuniform pe țeavă, prelata este înclinată, este foarte murdară și uzată, se pot forma goluri în stratul de grund.

În plus, tehnologia de aplicare a straturilor izolatoare rulante are un dezavantaj semnificativ. La efectuarea lucrărilor de izolare, intervalul de timp dintre aplicarea grundului pe țeavă și înfășurarea benzii de polietilenă nu este suficient pentru ca solventul conținut în grund să se evapore.

Filmul de polietilenă cu permeabilitate scăzută previne evaporarea solventului; sub acesta apar numeroase umflături, întrerupând conexiunea adezivă dintre straturile de acoperire.

În general, acești factori reduc semnificativ calitatea stratului izolator și conduc la o reducere a duratei de viață a acestuia.

1.3. Agresivitatea corozivă a solurilor Atunci când învelișul izolator își pierde proprietățile protectoare, unul dintre principalele motive pentru apariția și dezvoltarea coroziunii și coroziunii la stres este agresivitatea coroziva a solurilor.

Coroziunea metalelor din sol este influențată direct sau indirect de mulți factori: compoziția chimică și mineralogică, distribuția dimensiunii particulelor, umiditatea, permeabilitatea aerului, conținutul de gaze, compoziția chimică a soluțiilor de pori, pH și pH-ul mediului, cantitatea de materie organică, compoziția microbiologică, conductivitatea electrică a solurilor, temperatura, solul înghețat sau starea dezghețată. Toți acești factori pot acționa atât separat, cât și simultan într-un anumit loc. Același factor, în diverse combinații cu alții, poate în unele cazuri să accelereze și în alte cazuri să încetinească viteza de coroziune a metalului. În consecință, evaluarea activității corozive a mediului pe baza oricărui factor este imposibilă.

Există multe metode de evaluare a agresivității solului. Setul de parametrii caracteristici determinați în evaluarea generală a agresivității solului include o caracteristică precum rezistența electrică (vezi Tabelul 1.1).

Tabelul 1.1 - Proprietățile de coroziune ale solurilor se apreciază prin rezistivitatea electrică a solului în Ohm m. În funcție de solul specific, Ohm m, rezistivitatea solului nu este un indicator al activității sale corozive, ci ca un semn de marcare a zonelor în care poate apărea coroziune.” Rezistența ohmică scăzută indică doar posibilitatea de coroziune. Rezistența ohmică ridicată a solurilor este un semn al agresivității corozive slabe a solurilor numai în medii neutre și alcaline. În solurile acide cu pH scăzut, coroziunea activă este posibilă, dar compușii acizi nu sunt adesea suficienți pentru a reduce rezistența ohmică. Ca o completare a metodelor de mai sus pentru studierea coroziunii solului, autorii propun o analiză chimică a extractelor de apă, care determină destul de precis gradul de salinitate a solului.

Cel mai factori importanți Activitatea coroziva a solului este structura acestuia (vezi Tabelul 1.2) si capacitatea de a trece apa si aerul, umiditatea, pH-ul si aciditatea, potentialul redox (eH), compozitia si concentratia sarurilor prezente in sol. În acest caz, un rol important îl joacă nu numai anionii (Cl-; SO 2 ; NO 3 etc.), ci și cationii, care contribuie la formarea peliculelor protectoare și a conductivității electrice a solului.

Spre deosebire de electroliții lichizi, solurile au o structură eterogenă atât la microscală (microstructura solurilor), cât și la nivel macroscală (alternând lentile și straturi de roci cu diferite litologice și tabelul 1.2 - Activitatea corozivă a solurilor în funcție de tipul lor, proprietățile fizice și chimice ale acestora). ). Lichidele și gazele din sol au o capacitate limitată de mișcare, ceea ce complică mecanismul de alimentare cu oxigen la suprafața metalului și afectează viteza procesului de coroziune, iar oxigenul, după cum se știe, este principalul stimulator al coroziunii metalului.

Tabelul 1.3 oferă date despre activitatea coroziva a solurilor în funcție de pH și conținut elemente chimice.

SeverNIPIgaz a efectuat cercetări în legătură cu accidentele, au fost analizate date privind accidentele pentru anii 1995-2004. (39 accidente), a fost studiată compoziția chimică a solului și a electrolitului solului. Distribuția accidentelor datorate SCC pe tipuri de sol agregate este prezentată în Figura 1.2.

Tabelul 1.3 - Activitatea corozivă a solurilor în funcție de pH și conținutul de elemente chimice După cum se poate observa din Figura 1.2, majoritatea accidentelor (61,5%) s-au produs în zone cu sol greu, refractar, un număr semnificativ mai mic (30%) - în soluri mai usoare si numai accidente izolate apar in nisip si soluri mlastinoase. Prin urmare, pentru a reduce numărul de accidente din cauza SCC, este necesar să se controleze compoziția solului, ceea ce se poate face în faza de proiectare a unei noi ramuri de gazoduct. Acest lucru arată, de asemenea, necesitatea cercetării solului atunci când se analizează și se selectează amplasamentele pentru construcție și reconstrucție.

Figura 1.2 – Distribuția accidentelor cauzate de SCC pentru 1995 – 2004 în funcție de umiditatea solului joacă un rol mare rolîn cursul proceselor de coroziune. La umiditate scăzută, rezistența electrică a solului este mare, ceea ce determină o scădere a valorii curentului coroziv care curge. La umiditate ridicată, rezistența electrică a solului scade, dar difuzia oxigenului pe suprafața metalului devine foarte dificilă, drept urmare procesul de coroziune încetinește. Există opinia că coroziunea maximă se observă la o umiditate de 15-20%, 10-30%.

1.4 Motivele formării elementelor macro-corozive pe suprafața exterioară a conductei de gaz.

1.4.1 Condiții de formare a elementelor de macro-coroziune pe suprafața exterioară a conductei de gaz Pe suprafața exterioară a conductei de gaz are loc distrugerea corozivă a metalului în locurile în care stratul izolator este deteriorat, în ciuda prezenței protecției catodice a conducta de gaz. Adesea aceste fenomene se observă în tronsoanele inițiale ale conductelor de gaz (10-20 km după părăsirea stației de compresoare), cu teren accidentat, limitat la râpe, rigole și locuri cu umiditate periodică.

Analiza și sinteza a numeroase materiale arată că activarea proceselor de coroziune este influențată de comportamentul apelor subterane sub influența termică a unei conducte de gaz, care crește odată cu influența combinată (sau coincidența) a cel puțin trei factori:

- modificări ale impulsului temperaturii conductei de gaz;

- încălcarea stratului izolator al conductei de gaz;

- diametru mare al conductei.

1. Diferența fundamentală dintre secțiunea inițială și secțiunea finală (în absența sau stabilitatea extracției gazelor de-a lungul traseului) este că în secțiunea inițială a conductei de gaze se resimt cel mai mult fluctuațiile sau modificările pulsate ale temperaturii gazului. . Aceste fluctuații apar atât din cauza consumului neuniform de gaz, cât și din cauza imperfecțiunii sistemului de răcire cu aer pentru gazul furnizat conductei de gaz. La utilizarea dispozitivelor de răcire cu aer, fluctuațiile meteorologice ale temperaturii aerului provoacă fluctuații similare ale temperaturii gazului și sunt transmise direct printr-un ghid de undă către secțiunea inițială a conductei de gaz (acest fenomen este evident mai ales în primii 20...30 km de gaz). conductă).

În experimentele lui Ismagilov I.G. S-a înregistrat că un val de temperatură de 5 0C, creat artificial prin oprirea gazului răcitor de aer la Polyanskaya CS, a trecut la următoarea stație CS Moskovo cu o scădere a amplitudinii la 2 0C. Pe conductele de petrol, unde vitezele de curgere sunt cu un ordin de mărime mai mici, din cauza inerției produsului pompat, acest fenomen nu este observat.

2. Dacă stratul izolator este deteriorat, pe suprafața exterioară a conductei se formează elemente de macrocoroziune. De regulă, acest lucru se întâmplă în zonele cu o schimbare bruscă a parametrilor de mediu: rezistența ohmică a solurilor și mediile corozive (Figura 1.3 și Figura 1.4).

Figura 1.3 – Modelul elementului de microcoroziune 3. Efect „Diametru mare”. Parametrii geometrici ai conductei fierbinți sunt astfel încât atât temperatura, cât și umiditatea solului și, prin urmare, alte caracteristici: rezistența ohmică a solului, proprietățile electroliților din sol, potențialele de polarizare etc., se modifică de-a lungul perimetrului.

Umiditatea în jurul perimetrului variază de la 0,3% la 40% până la saturație completă. Rezistivitatea solului se modifică cu un factor de ...100.

Figura 1.4 – Modelul elementelor macro-corozive Cercetările au arătat că temperatura gazului pompat afectează polarizarea catodică a țevilor de oțel în soluții de carbonat. Dependența potențialelor curentului anodic maxim de temperatură este liniară. O creștere a temperaturii duce la o creștere a curentului de dizolvare și deplasează domeniul potențial al curentului anodic în regiunea negativă. O creștere a temperaturii nu numai că duce la o schimbare a vitezei proceselor electrochimice, ci modifică și valorile pH-ului soluției.

Odată cu creșterea temperaturii soluției de carbonat, potențialul curentului anodic maxim asociat cu formarea de oxid, cu o creștere a temperaturii cu 10 °C, se deplasează spre valori negative potențial la 25 mV.

Datorită eterogenității solului, modificări ale umidității și aerului acestuia, compactării neuniforme, gleying-ului și altor efecte, precum și defectelor metalului în sine, apar un număr mare de elemente macrocorozive. În acest caz, zonele anodice, care au un potențial mai pozitiv, sunt mai susceptibile la distrugerea coroziunii în comparație cu cele catodice, ceea ce este facilitat de efectul termic pulsat al conductei de gaz asupra proceselor de migrare în electrolitul de sol.

Procesele oscilatorii ale temperaturii și umidității în sol provoacă coroziune generală. Elementele de macrocoroziune localizate la suprafață se dezvoltă conform scenariului SCC sau ca focare de coroziune prin pitting. Caracterul comun al procesului electrochimic care duce la formarea de gropi și fisuri de coroziune este indicat în.

Procesele termodinamice neechilibrate apar mai intens și cu efectul maxim de manifestare a principalelor caracteristici. Atunci când un efect de temperatură pulsat este aplicat solului, aproape sincron, parametrii care determină corozivitatea acestuia se modifică. Deoarece acest proces are loc pe toată durata funcționării gazoductului sub influența puternică a parametrilor dominanti, locația macroelementului devine destul de definită, fixată în raport cu semnele geometrice.

După cum se arată în mișcarea oscilativă continuă a umidității solului, care poate fi explicată prin mecanismul de mișcare a filmului termocapilar, are loc pe toată durata funcționării conductei de gaz.

Astfel, chiar și în prezența protecției catodice a conductei de gaz, în locurile în care stratul izolator al unei conducte de gaz cu diametru mare este deteriorat, din cauza distribuției neuniforme a umidității solului de-a lungul perimetrului conductei, inevitabil apar elemente macrocorozive, provocând coroziunea solului a conductei metalice.

Unul dintre conditii importante apariția proceselor de coroziune este prezența ionilor disociați în electrolitul solului.

Un factor care nu a fost luat în considerare anterior care determină apariția proceselor de neechilibru este efectul de temperatură în impulsuri al gazului pe peretele conductei și modificarea în impulsuri a umidității solului adiacent conductei.

1.4.2 Modificările rezistenței electrice a solului adiacent conductei, cu deplasarea umidității în stratul de sol coroziv, asigură o creștere discretă a defectului. După cum se arată în, acest proces este facilitat de efectul termic pulsat al conductei de gaz asupra proceselor de migrare în electrolitul de sol.

Ca urmare a rezolvării problemei inverse a conductibilității termice pentru condițiile secțiunii coridorului Urengoy de conducte de gaz pe tronsonul Polyana - Moskovo, a fost determinat modelul de distribuție în timp a umidității solului W de-a lungul perimetrului conductei.

Studiile au arătat că, odată cu creșterea pulsată a temperaturii, umiditatea curge din conductă și, odată cu o scădere ulterioară a temperaturii peretelui conductei, umiditatea stratului activ de sol adiacent crește.

Umiditatea se modifică și de-a lungul perimetrului secțiunii transversale a conductei (Figura 1.5). Cel mai adesea, cea mai mare umiditate se observă de-a lungul generatricei inferioare a țevii, în poziția ora 6. Cele mai mari fluctuații ale umidității se înregistrează pe suprafețele laterale ale conductei, unde procesele de migrare sunt cele mai pronunțate.

În continuarea acestei lucrări (cu participarea solicitantului), au fost efectuate studii și s-a determinat rezistența electrică a stratului de sol coroziv din jurul conductei și s-au realizat scheme electrice.

rezistența electrică a solului de-a lungul perimetrului conductei de gaz DN 1400. Acestea sunt construite în diferite momente în timp pe baza rezultatelor unui experiment industrial pe secțiunea de conductă de gaz PolyanaMoskovo a coridorului Urengoy, care a arătat că la temperaturi de funcționare de 30 ...40 °C solul de sub țeavă rămâne întotdeauna umed, în timp ce timpul, la fel ca deasupra părții superioare a țevii, umiditatea solului scade semnificativ.

03.24.00, 04.10.00, 04.21.00 – regim cvasi-staționar 04.7.00 – după oprirea unui atelier de compresoare Figura 1.5 – Redistribuirea umidității W și a rezistivității solului pe circuitul conductei de gaz pe baza rezultatelor unui experiment industrial.

Tabel 1.4 – Modificarea umidității și a rezistivității solului de-a lungul perimetrului conductei Data tr, g tv, g Q, W/m.g Gama de modificări ale umidității stratului de sol în contact cu conducta variază de la saturație completă până la aproape deshidratare , vezi Tabelul 1.4.

Figura 1.5 prezentată arată că cele mai favorabile condiții pentru apariția coroziunii generale și a defectelor SCC apar în sfertul inferior al conductei la pozițiile 5...7 ore, unde el este minim și W este maxim, modul de schimbarea este pulsatorie, aerarea este nesemnificativă.

La construirea unei diagrame a rezistivității solului de-a lungul conturului conductei, a fost utilizat un grafic al dependenței rezistivității solului de umiditate (Figura 1.6).

Se arată că iarna, la secțiunea inițială a conductei de gaz, unde temperaturile sunt menținute la 25...30 °C și mai sus, zăpada se topește și perioadă lungă de timp O zonă de sol îmbibat cu apă este menținută deasupra conductei, ceea ce asigură reîncărcare și, de asemenea, crește activitatea coroziva a solului.

Timpul de acţiune sau trecerea unui impuls termic se măsoară prin oscilaţii). Acest timp este suficient pentru ca curenții de micro-egalizare să treacă într-o perioadă scurtă. Datele prezentate în figurile 1.5, 1.6 și tabelul 1.4, obținute în condiții industriale pentru o conductă de gaz cu diametrul de 1420 mm, arată că din cauza modificărilor de umiditate de-a lungul perimetrului conductei se modifică activitatea de coroziune locală a solurilor, ceea ce depinde de rezistența ohmică, vezi Tabelul 1.5.

Tabel - 1.5 Activitatea corozivă a solurilor în raport cu oțelul carbon în funcție de rezistivitatea electrică a acestora Rezistivitate, Ohm.m Figura 1.6 - Dependența rezistivității electrice a solului argilos de umiditate Graficele sunt trasate pe baza datelor de la punctul de măsurare nr. 2 la 1850 km a traseului Urengoy - gazoduct Novopskov, care este situat într-un loc destul de uscat, în cel mai înalt punct deasupra râpei. Izolația conductei din această secțiune a fost în stare satisfăcătoare.

În râpe și râpe, unde modificarea umidității este mai semnificativă, aceste efecte ar trebui să fie mai pronunțate. Această imagine este tipică pentru cazul solului omogen în jurul perimetrului conductei. În cazul solurilor eterogene de rambleu, rezistența ohmică a componentelor va varia foarte mult. Figura 1.7 prezintă grafice ale dependenței rezistivității diverselor soluri de umiditate.

Prin urmare, la schimbarea solurilor, vor exista lacune în diagrama de rezistivitate electrică și vor fi marcate clar elementele de macro-coroziune.

Astfel, o modificare a temperaturii unui microelement duce la o modificare a potențialelor de umiditate și a rezistenței electrice. Aceste fenomene sunt similare cu cele care apar la schimbarea modului de instalare a protecției catodice. Deplasarea potențialului sau trecerea prin punctul „mort” este echivalentă cu oprirea protecției catodice și provoacă curenți de micro-egalizare.

Dezvoltarea proceselor de coroziune în condiții de temperatură pulsată duce la eroziunea sau fisurarea prin coroziune a conductelor metalice.

Se creează o situație în care rezistența la mișcarea ionilor în electrolitul solului este variabilă de-a lungul perimetrului conductei. Cu cât secțiunea în cauză este mai mare pe suprafața conductei, cu atât reacția anodică are loc mai lentă, deoarece conținutul de umiditate al solului adiacent scade, rezistența ohmică crește și îndepărtarea ionilor metalici pozitivi din secțiunea anodului devine mai dificilă. . Odată cu scăderea sau apropierea de poziția pe circuitul conductei corespunzătoare orei 5..., viteza reacției anodice crește.

La poziția 6 solul este compactat, gleying-ul este adesea prezent, accesul oxigenului la conductă este dificil, drept urmare reacția de adăugare a electronilor Figura 1.7 - Dependența rezistivității solurilor de umiditatea lor:

1– mlastinoasa; 2 – nisipos; 3 – argilos.

(depolarizarea hidrogenului sau oxigenului) are loc într-un ritm mai lent. Într-o zonă cu acces dificil la oxigen, potențialul elementului de coroziune este mai puțin pozitiv, iar zona în sine va fi un anod.

În astfel de condiții, procesul de coroziune are loc cu control catodic, care este tipic pentru majoritatea solurilor dense și umede (râpe, grinzi).

Aici putem presupune că natura curenților de micro-egalizare și de egalizare este identică. Dar curenții de micro-egalizare sunt trecători și au o inerție redusă și, prin urmare, sunt mai distructivi.

Solul este un corp capilar-poros. În modul izotermic, mișcarea umidității în sol are loc sub influența electroosmozei și a filtrării hidromecanice. Când curge un curent anodic semnificativ, are loc îndepărtarea electroosmotică a umidității de la anod la catod. În anumite condiții, poate apărea un echilibru între filtrarea electroosmotică și cea hidromecanică.

Procesele de deplasare a umidității solului (electroliților) în zonele neizoterme, în special în modurile nestaționare, sunt mult mai complexe. Aici, în apropierea conductei, în prezența unui gradient de temperatură, are loc mișcarea filmului termocapilar sau termocapilar. Direcția de mișcare a apei (electrolitul) coincide practic cu direcția fluxului de căldură și se observă în principal pe direcția radială, dinspre conductă. Curenții convectivi la temperaturi de ordinul 30...40 °C sunt nesemnificativi, dar nu pot fi neglijați, deoarece afectează distribuția umidității de-a lungul conturului conductei și, prin urmare, condițiile de formare a cuplurilor galvanice.

Cu efecte de temperatură pulsată, gradienții de temperatură se modifică, ceea ce duce la o redistribuire a fluxurilor de migrație. În zona în care are loc coroziunea solului, mișcarea umidității are loc într-un mod oscilator sub influența următoarelor forțe:

- termomotor, - capilar, - electroosmotic, - filtrare, - convectiv etc.

În absența filtrării, se formează o „zonă de stagnare” în poziția ora 6.

De regulă, aceasta este o zonă cu gradienți minimi, din care evacuarea umidității este dificilă. Solul prelevat sub generatoarea inferioară, din poziția orei 6, prezintă semne caracteristice de gleying, ceea ce indică activitatea scăzută a proceselor de coroziune fără acces la oxigen.

Astfel, relația cauză-efect stabilește că câmpul potențial din jurul conductei de gaz formează un potențial de polarizare, variabil nu numai pe lungimea conductei, ci și pe secțiunea transversală și în timp.

Se crede, din punctul de vedere al teoriei tradiționale a carbonatului, că procesul de coroziune poate fi prevenit printr-un control precis al potențialului de polarizare în toată conducta, ceea ce pare insuficient. Potențialul trebuie să fie constant pe secțiunea transversală a conductei. Dar, în practică, astfel de măsuri sunt greu de implementat.

1.5 Influența temperaturii și a fluctuațiilor de temperatură asupra stării de coroziune a conductei de gaz Condiții de temperatură se modifică semnificativ în timpul funcționării sistemului principal de conducte de gaz. Pe parcursul perioadei anuale de funcționare, temperatura solului la adâncimea de așezare H = 1,72 m a axei conductei (DN 1400) într-o stare termică nederanjată în zona traseului conductei de gaz Bashkortostan variază în intervalul +0,6 . .. + 14,4 ° C. Pe parcursul anului, temperatura aerului se modifică deosebit de puternic:

- medie lunară de la –14,6…= +19,3 °C;

- maxim absolut +38 °C;

- minim absolut – 44 оС.

Aproape sincron cu temperatura aerului, se modifică și temperatura gazului după trecerea prin unitățile de răcire cu aer (ACU). Conform observațiilor pe termen lung, modificarea temperaturii gazului după aparat din motive tehnologice și înregistrată de serviciul de dispecer fluctuează în intervalul +23...+39 °C.

determină nu numai natura schimbului de căldură dintre conducta de gaz și sol. Fluctuațiile de temperatură determină redistribuirea umidității în sol și afectează procesele de coroziune ale oțelurilor pentru țevi.

Există toate motivele să presupunem că activitatea proceselor de coroziune depinde în mod direct nu atât de temperatură, cât de fluctuațiile acesteia, deoarece neuniformitatea proceselor termodinamice este unul dintre motivele care activează procesele de coroziune.

Spre deosebire de distrugerea fragilă a unei conducte sub influența presiunilor ridicate sau a vibrațiilor, care apar rapid, procesele de distrugere a coroziunii sunt inerțiale. Ele sunt asociate nu numai cu reacții electrochimice sau de altă natură, ci sunt determinate și de transferul de căldură și de masă și de mișcarea electroliților de pământ. Prin urmare, o modificare a temperaturii mediului activ, prelungită pe mai multe zile (sau ore), poate fi considerată ca un impuls pentru un micro- sau macro-element corosiv.

Distrugeri ale conductelor de gaze din cauza SCC, de regulă, au loc în tronsoanele inițiale ale traseului gazoductului, în spatele stației de compresoare, cu mișcări potențial periculoase ale conductei, adică. unde temperatura gazului și fluctuațiile acestuia sunt maxime. Pentru condițiile gazoductelor Companiei Urengoy - Petrovsk și Urengoy - Novopskov în secțiunea Polyana - Moskovo, acestea sunt în principal traversări prin râpe și rigole cu cursuri de apă temporare. Sub influența unor schimbări semnificative de temperatură, mai ales atunci când poziția axei conductei nu corespunde cu cea de proiectare și aderența insuficientă a conductei la sol, apar mișcări ale conductei.

Mișcările repetate ale conductelor conduc la perturbarea integrității stratului izolator și permit accesul apei subterane la metalul conductei. Astfel, ca urmare a efectelor variabile ale temperaturii, se creează condiții pentru desfășurarea proceselor de coroziune.

Astfel, pe baza cercetărilor efectuate anterior, se poate susține că o modificare a temperaturii peretelui conductei implică o modificare a umidității și a rezistenței electrice a solului din jurul acestuia. Cu toate acestea, nu există date despre parametrii cantitativi ai acestor procese în literatura științifică și tehnică.

1.6 Diagnosticarea conductelor de gaze folosind instrumente în conducte.

În sistemul de diagnosticare a conductelor de gaze, un rol cheie îl joacă diagnosticarea în linie, care este cea mai eficientă și informativă metodă de examinare a diagnosticului. La Gazprom Transgaz Ufa LLC, în prezent, diagnosticarea stării tehnice a părții liniare a conductelor de gaz este efectuată de NPO Spetsneftegaz, care are în arsenal echipament pentru inspectarea conductelor de gaze cu diametrul nominal de 500 - 1400 mm - complexul DMTP (5 proiectile), care include:

- proiectil de curatare (CO);

- curatare magnetica (MOP);

- profiler electronic (PRT);

magnetizare transversală (DMTP).

Utilizarea VTD face posibilă identificarea celei mai periculoase categorii de defecte - efort - fisuri de coroziune (SCC), cu o adâncime de 20% din grosimea peretelui sau mai mult. Examinarea de diagnosticare a supapelor de înaltă presiune este de o importanță deosebită pentru conductele de gaz cu diametre mari, unde există o probabilitate mare de apariție și dezvoltare a defectelor SCC.

Dintre toate defectele detectate cel mai mare număr cade pe defecte de pierdere a metalului, cum ar fi coroziunea generală, cavitatea, groapa, canelura longitudinală, fisura longitudinală, zona de fisurare longitudinală, canelura transversală, fisura transversală, deteriorarea mecanică etc.

detector de defecte cu 95% probabilitate, sunt determinate în raport cu grosimea peretelui conductei „t” în coordonate tridimensionale (lungime x lățime x adâncime) și au următorii parametri:

- coroziune prin pitting 0,5t x 0,5t x 0,2t;

- fisuri longitudinale 3t x 0,1t x 0,2t;

- fisuri transversale 0t x 3t x 0,2t;

- caneluri longitudinale 3t x 1t x 0,1t;

- caneluri transversale 1t x 3t x 0,1t.

Evaluarea pericolelor defectelor identificate se poate realiza conform DDR 39 Recomandări metodologice pentru evaluarea cantitativă a stării principalelor gazoducte cu defecte de coroziune, clasarea acestora în funcție de gradul de pericol și determinarea resursei reziduale, OJSC Gazprom, .

Pentru defectele de tip coroziune, se determină următorii parametri de evaluare a pericolului:

- nivelul de presiune sigur în conducta de gaz;

- resursă pentru funcționarea în siguranță a unei conducte cu defecte.

posibilităților. Trecerea proiectilelor VTD face posibilă determinarea în mod fiabil a parametrilor cantitativi ai defectelor pereților conductei; trecerile repetate ne permit să determinăm dinamica dezvoltării lor, ceea ce face posibilă prezicerea dezvoltării defectelor de coroziune.

1.7 Modele de predicție a proceselor de coroziune.

Au existat încercări de a modela acest proces. Conform modelului liniar al procesului îi aparține lui M. Faraday și are forma:

unde: A-const (valoare constantă);

Un grup mare de cercetători a prezentat un model de lege al puterii:

unde: A=13, a=0,25; 0,5; 1.0.. Tabelul 1.6 oferă rezultate generalizate ale studiilor efectuate anterior asupra cineticii coroziunii electrochimice a metalelor - clasificarea modelelor matematice după forma generală a funcțiilor. Sunt oferite în total 26 de modele, care includ: liniare; potolit; exponențial; logaritmică;

hiperbolic; logaritmi naturali; rânduri; integrală; sinusoidal;

combinate etc.

Au fost luate în considerare următoarele criterii comparative: pierderea de masă metalică, subțierea peretelui probei, adâncimea cavității, zona de coroziune, accelerarea (încetinirea) procesului de coroziune etc.

Procesele de coroziune sunt influențate de mulți factori, în funcție de care procesele pot:

- se dezvolta cu viteza constanta;

- accelerează sau încetinește;

- oprește-te în dezvoltarea ta.

Să luăm în considerare curba cinetică prezentată în coordonatele adâncimii defectelor de coroziune - timp (Figura 1.8).

Secțiunea 0-1 a curbei ne permite să stabilim că distrugerea acestui metal într-un mediu agresiv (electrolit) în perioada t1 practic nu se observă.

Secțiunea curbei 1-2 arată că distrugerea intensivă a metalului începe în intervalul t = t2 - t1. Cu alte cuvinte, are loc cel mai intens proces tranzitoriu de coroziune a metalului, caracterizat prin pierderea maximă posibilă (pentru acest caz particular) de metal, precum și viteze maximeși accelerarea electrolizei.

Punctul 2, care are proprietăți speciale, este în esență punctul de inflexiune al curbei de coroziune cinetică. La punctul 2, viteza de coroziune se stabilizează, derivata vitezei de coroziune devine egală cu zero v2=dk2/dt=0, deoarece teoretic, adâncimea cavităţii de coroziune în acest punct este o valoare constantă k2= const. Secțiunea curbei 2-3 ne permite să concluzionam că în timpul t = t3 - t2 procesul de coroziune tranzitorie începe să se estompeze. În intervalul 3-4, procesul de atenuare continuă; dincolo de curba 4, coroziunea se oprește în dezvoltarea ei până când un nou impuls declanșează acest mecanism.

Analiza arată că, în cursul natural al procesului de coroziune electrochimică, are loc pasivarea metalului, ceea ce oprește practic distrugerea corozivă a metalului.

În secțiunile conductei principale de gaze supuse distrugerii coroziunii, ca urmare a efectelor de temperatură pulsată (pe măsură ce temperatura gazului se modifică), au loc procese alternative de pasivare și activare a proceselor de coroziune.

De aceea, niciunul dintre modelele luate în considerare nu poate fi utilizat pentru a prezice viteza de coroziune pe conductele principale de gaz.

În cazul lipsei de informații, care este de obicei principala problemă atunci când se încearcă prezicerea desfășurării proceselor de coroziune, se poate Tabel 1.6 - Clasificarea modelelor matematice a cineticii coroziunii electrochimice a metalelor în funcție de tipul general de funcții ( pierderea de masă a metalului sau adâncimea cavității, viteza și accelerarea procesului de coroziune).

I. Denison, E. Martin, G.

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

L.Da. Tsikerman y= y0 y0, A1=t1/(t1-t2) Yu.V. Demin 12 G.K. Schreiber, L.S. Saakiyan, 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 Figura 1.8 – Graficul curbei cinetice a activității de coroziune pe baza reprezentărilor fizice ale procesului (Figura 1.9) și utilizând funcționarea defectelor maxime și medii. Dar este puțin probabil ca acest lucru să facă posibilă prezicerea dinamicii creșterii cantitative a defectelor de coroziune.

Modelele prezentate descriu procesele de coroziune în situații specifice, supuse anumitor condiții, mediu chimic, temperatură, oțeluri de diferite grade, presiune etc. De interes deosebit sunt modelele care descriu procesele de coroziune ale sistemelor similare (conducte principale) cu un strat izolator, care funcționează în condiții similare conductelor de gaz și care înregistrează rezultatele și pe baza diagnosticului în linie. De exemplu, în metodologia de realizare a analizei factorilor pe conductele petroliere principale, indiferent de diametrul și tipul de acoperire izolatoare, autorii propun un model:

unde L este coeficientul de atenuare al procesului de coroziune;

H – adâncimea deteriorarii coroziunii, mm;

Din formula 1.6 de mai sus, este clar că autorii au acceptat afirmația că la începutul funcționării conductei, coroziunea are cea mai intensă creștere, iar apoi are un caracter de estompare din cauza pasivării. Derivarea și justificarea formulei (1.6) sunt date în lucrare.

operarea conductei este destul de controversată, deoarece Noul strat de izolație asigură o protecție mult mai fiabilă decât în ​​timp, când izolația îmbătrânește și își pierde proprietățile de protecție.

În ciuda abundenței cercetărilor, niciunul dintre modelele propuse pentru prezicerea proceselor de coroziune nu ne permite să luăm în considerare pe deplin efectul temperaturii asupra vitezei de coroziune, deoarece nu țineți cont de schimbarea impulsului acestuia în timpul funcționării.

Această afirmație ne permite să formulăm scopul cercetării:

pentru a demonstra experimental că regimul de temperatură instabil al conductei de gaz este cauza principală a activării proceselor de coroziune pe suprafața exterioară a conductei de gaz.

1. A fost efectuată o analiză a surselor literare pentru a releva influența temperaturii gazului asupra stării de coroziune a conductei de gaz:

1.1. Sunt luate în considerare caracteristicile proceselor de coroziune în transportul prin conducte;

1.2 S-a determinat rolul activității de coroziune a solului atunci când stratul izolator își pierde proprietățile de protecție.

1.3. A fost studiată fezabilitatea tehnică a detectării defectelor în linie pentru a evalua defectiunile conductelor.

1.4. Sunt luate în considerare modele ale altor cercetători pentru prezicerea proceselor de coroziune.

2. Au fost investigate motivele formării elementelor de macrocoroziune pe suprafața exterioară a conductei.

3. S-a dovedit că atunci când umiditatea se deplasează într-un strat de sol coroziv, rezistența electrică a solului adiacent conductei se modifică.

2. EVALUAREA INFLUENȚEI PULSULUI A UMIDITĂȚII ȘI

TEMPERATURILE PE ACTIVITATEA COROZIVĂ A SOLURILOR,

ÎNCĂJURUL CONDUCTEI DE GAZ

2.1. Modelarea fizică și selectarea parametrilor de control Faptul că umezirea periodică a solului accelerează procesele de coroziune este indicat de practica exploatării conductelor principale de gaze.

Studiind acest fenomen, Ismagilov I.G. a demonstrat că o conductă de gaz cu diametru mare este o sursă puternică de căldură care are un efect de temperatură pulsată asupra solului și provoacă mișcări oscilatorii ale umidității în stratul de sol activ coroziv.

Cu toate acestea, presupunerea lui că efectele de temperatură pulsată sporesc activitatea de coroziune a stratului de sol adiacent conductei necesită o confirmare experimentală.

Prin urmare, scopul studiului este de a stabili un experiment pentru a studia și evalua activitatea de coroziune a solurilor sub efecte de temperatură pulsată.

Problemele studierii proceselor de coroziune sunt de obicei rezolvate experimental. Există diferite metode de evaluare a efectului coroziunii, inclusiv testele accelerate de coroziune.

Astfel, este necesar să se simuleze condițiile de schimb de căldură și de masă cu solul înconjurător, caracteristice unei secțiuni a unei conducte de gaz care traversează o râpă, de-a lungul căreia curge un pârâu și să se determine în ce măsură activitatea corozivă a modificările solului sub influența pulsată a temperaturii și umidității.

Este posibil să se studieze cât mai precis efectul fiecărui factor (temperatura pulsului și umiditatea) în condiții de laborator, unde parametrii procesului de coroziune sunt fixați și controlați cu mare precizie.

Regimul de temperatură în impulsuri al unei conducte de gaz în timpul schimbului de căldură cvasi-staționar a fost modelat pentru conductele de gaz care trec prin teritoriul Bashkortostan și regiuni similare. Conform teoriei similitudinii, dacă numerele de similaritate care caracterizează procesul de transfer de căldură sunt egale, sub rezerva similitudinii geometrice, procesele de transfer de căldură pot fi considerate similare.

Solul folosit în experiment a fost preluat de pe traseul gazoductului Urengoy - Petrovsk, secțiunea Polyana - Moskovo, din pozițiile ora 3, ora 12 și de-a lungul perimetrului conductei de gaz. Proprietățile termofizice ale solului utilizat în studiile de laborator sunt aceleași cu cele in situ, deoarece

au fost prelevate probe de sol dintr-o secțiune corozivă a unei conducte de gaze existente. Pentru soluri identice, egalitatea numerelor Lykov Lu și Kovner Kv pentru natură și model a fost îndeplinită automat:

Dacă s-a observat egalitatea presiunilor de temperatură, identitatea solurilor și același nivel de umiditate, a fost îndeplinită egalitatea numerelor Kossovich Ko și Postnov Pn.

Astfel, sarcina de a modela condițiile de transfer de căldură și masă, în în acest caz,, s-a rezumat la o astfel de selecție de parametri de instalare care a asigurat egalitatea numerelor Fourier Fo și Kirpichev Ki pentru real și model.

exploatarea unei conducte cu diametrul de 1,42 m, cu coeficienți de difuzivitate termică egali a = a”, pe baza (2.5) obținem pentru model:

(2.7) Astfel, cu un diametru al țevii de testare de 20 mm, perioada anuală în instalație ar trebui să „trece” în 1,7 ore.

Condițiile de transfer de căldură au fost modelate după criteriul Kirpichev Luând în considerare, aproximativ, fluxul de căldură conform (2.9) La adâncimea conductei de gaz până la axa conductei Н0 = 1,7 m și Н0/Rtr = 2, (adâncimea relativă a gazoduct în secțiunea Polyana - Moskovo), pe baza egalității (2.6), obținem pentru model:

Pentru a modela un „flux”, este necesar să se mențină egalitatea numerelor Reynolds pentru lumea reală și modelul:

Deoarece lichidul este același, apa, pe baza (2.12) și ținând cont de asemănarea geometrică, obținem egalitatea:

Calculele corespunzătoare ținând cont de (2.13) arată că alimentarea cu apă care simulează un flux în această instalație trebuie să fie prin picurare.

Deoarece în timpul experimentului este necesară modificarea temperaturii peretelui conductei în limitele modificării sale efective de 30...40°C și reglarea acesteia prin menținerea unui mod de impuls, temperatura ttr a suprafeței exterioare a oțelului tub - proba St. a fost ales ca parametru de control. 3.

Pentru a determina corozivitatea relativă a solului sub influența temperaturii pulsate, în comparație cu influența stabilă a temperaturii, a fost aleasă o metodă de testare accelerată, pe baza căreia corozivitatea solului este determinată de pierderea în greutate a probelor de oțel.

2.2. Scurtă descriere a configurației experimentale Configurația pilot, a cărei diagramă este prezentată în Figura 2.1, constă dintr-o cutie de tablă 1, cu dimensiunile 90x80x128 mm. Solul special pregătit 11 este turnat în cutie la o înălțime H, calculată din condiția ca volumul de sol să fie egal cu:

Un tub de oțel este plasat în pământ, precântărit pe o balanță analitică cu o precizie de 0,001 g. Parametrii tuburilor de oțel:

Diametrul, lungimea, greutatea și suprafața tuburilor sunt date în tabelul 2.1.

Figura 2.1 – Diagrama montajului experimental pentru studierea efectului temperaturii pulsate asupra activității de coroziune a solurilor Tabel 2.1 – Parametrii tuburilor de oțel - probe, art. 3.

Nr. Diametru, Lungime, Suprafață, Greutate, Notă Tubul a fost izolat din cutia de tablă folosind dopuri de cauciuc.

Probele de sol inițial în contact cu conducta principală de gaze au fost pregătite după cum urmează.

Fiecare probă a fost uscată într-un cuptor. Deoarece probele de sol au conținut compuși organici și, eventual, bacterii sulfato-reducătoare, temperatura de uscare nu a depășit 70 °C. Pământul uscat a fost zdrobit și cernut printr-o sită cu găuri de 1 mm. Proba de sol astfel pregătită a fost turnată într-o cutie cu tub instalat și umezită la un conținut de umiditate de W = 20...25%, ceea ce corespunde umidității naturale a solului din zonele traseului conductei de gaz. În experimente a fost folosită apă de la robinet la temperatură naturală.

Accelerarea procesului de coroziune a fost realizată prin conectarea polului negativ la corp și a polului pozitiv al unei surse de 6 V DC la proba de metal.

Regimul de temperatură în impulsuri a fost creat prin pornirea și oprirea periodică a unui încălzitor termo-electric (TEH) instalat în interiorul tubului de probă. Durata ciclului a fost determinată experimental. De exemplu, pentru condițiile primului experiment, în timpul controlului temperaturii, durata ciclului a fost determinată a fi egală cu c = 22 min (timp de încălzire n = 7 min; timpul de răcire o = 15 min). Controlul temperaturii a fost efectuat folosind un termocuplu la rece instalat deasupra generatricei superioare a tubului, fără a perturba suprafața probei.

În timpul experimentului, s-a asigurat o alimentare prin picurare cu apă printr-o pâlnie în pământ la nivelul axei tubului. S-a creat un efect de baraj, caracteristic drenurilor transversale. Apa a fost drenată prin orificii perforate de pe peretele lateral al cutiei (5 orificii simetrice situate la același nivel).

După oprirea curentului la 24 de ore după începerea experimentului, proba a fost fotografiată și curățată temeinic de produsele de coroziune cu o cârpă uscată și o gumă de șters. Apoi a fost spălat cu apă distilată, uscat și cântărit pe o balanță analitică cu o precizie de 0,001 g.

activitatea solului sub influența temperaturii pulsate.O condiție necesară pentru testele de coroziune este accelerarea etapei de control a procesului. În electroliții neutri, procesul de coroziune este limitat de viteza de depolarizare a oxigenului, prin urmare, pentru a accelera procesul de coroziune, este necesară creșterea ratei procesului catodic.

Testarea probelor trebuie efectuată în așa fel încât, cu modificări periodice ale umidității, metalul să fie expus la straturi subțiri de electrolit cât mai mult timp posibil.

Este important să selectați moduri atunci când solul nu este complet deshidratat din cauza uscării solului, iar umiditatea rămâne în stare de film.

La o temperatură ambiantă tgr = 20 °C și o temperatură a peretelui conductei ttr = 30...40 °C, în instalație se creează o presiune de temperatură, această presiune corespunde cu t în condițiile naturale ale modurilor de funcționare toamnă - primăvară și vară. a conductei de gaz, când temperatura solului la adâncimea conductei crește la nivelul 18 °C.

În timpul iernii, presiunea temperaturii t crește la 30 °C. Cu toate acestea, regimul de iarnă la instalație nu este modelat, deoarece condițiile de schimb de căldură și coroziunea solului în timpul iernii sunt calitativ diferite: „curenți”

îngheață, iar stratul de zăpadă de deasupra conductei se topește parțial, umezind solul și apare efectul „termos”. Cu toate acestea, datorită umidității suficiente a solului, există toate motivele să credem că iarna sunt active și procesele de coroziune, inclusiv SCC.

Temperaturile de aproximativ 30°C reprezintă nivelul de temperatură prag pentru perioada de vara, sub care umiditatea nu este îndepărtată din conductă și, după cum au arătat studiile la punctele de măsurare nr. 1 și nr. 2 ale conductei de gaz de pe tronsonul Polyana CS - Moskovo CS, se acumulează la o anumită distanță mică de conductă, fiind în stare de neechilibru (mică este o distanță de aproximativ 0,2 ..0,3 m de peretele unei conducte cu diametrul de 1,42 m). Prin urmare, orice scădere ușoară a temperaturii duce la revenirea umidității.

Atunci când solul în contact cu conducta este deshidratat în straturi foarte subțiri, împreună cu facilitarea reacției catodice, poate apărea inhibarea reacției anodice, care în cele din urmă va încetini procesul de coroziune.

Procese similare apar pe generatoarea superioară a conductei de gaz, unde practic nu se observă fisurarea coroziunii.

Tabelul 2.2 prezintă rezultatele studiilor de coroziune efectuate pe probele de tuburi de oțel Nr. 1-4. Experimentele au fost efectuate secvenţial, în ordinea indicată în acest tabel.

Probele de sol nu au fost refolosite. Temperatura ambiantă nu a depășit 18...20 °C. Condițiile de temperatură au fost înregistrate într-un jurnal de observare. Aceste date sunt prezentate în Anexa 1.

Proba nr. 1 a fost supusă la temperatură pulsată.

Modul real a fost determinat de temperatura probei de oțel, care a variat în limitele: tнi…tоi, (Anexa 1). Temperatura de încălzire tn este temperatura la care temperatura peretelui probei a crescut în timpul încălzirii n. Temperatura de răcire to este temperatura la care temperatura probei a scăzut în timpul o. Timpul ciclului i = ni + oi ; numărul de cicluri în timpul experimentului n = 66.

Tabel 2.2 Condiții și rezultate ale experimentelor nr. 1-4 pentru determinarea activității corozive a solurilor Temperaturile medii au fost determinate folosind formulele:

În timpul experimentului, cu durata de 24 de ore. 30 de minute, s-au menținut valorile medii ale parametrilor:

În timpul testului, 24 ore 30 minute, a fost simulat un proces care a avut loc în condiții naturale timp de 24,5/1,7 14 ani. Pe parcursul anului, în medie, 1.760/22.3 = de 4 ori temperatura s-a schimbat de la 30 la 40 °C.

Natura distrugerii coroziunii este prezentată în fotografii (Figura 2.2).

Există o manifestare a coroziunii generale pe întreaga suprafață a probei, dar nu semnificativă. Focare foarte extinse, concentrate și profunde predomină Figura 2.2 - Deteriorarea prin coroziune a probei nr. 1 în timpul coroziunii prin pitting pulsat. Adâncimea maximă a leziunii ulcerative se notează în picurarea continuă a apei prin pâlnie, vezi schema de instalare din Figura 2.1. A fost furnizată apă în partea centrală a probei la nivelul axei tubului. Curgând prin pământ, „pârâul” a deviat la stânga. Apa s-a scurs în principal prin a 2-a gaură din stânga (dacă erau 5 găuri perforate uniform). Această parte a probei a fost supusă la coroziune maximă.

Datorită efectului de baraj și umidității crescute, eroziunea este mai profundă și mai extinsă pe partea din amonte. Eșantionul arată, de asemenea, o zonă „stagnantă” în care practic nu există eroziune. Acest lucru poate fi explicat după cum urmează.

Întrucât în ​​condițiile experimentale s-a simulat un pârâu care curge pe o râpă, iar apa a fost furnizată fără presiune, apoi departe de albia râului, cu solul strâns adiacent suprafeței probei, datorită rezistenței hidraulice ridicate, apa nu nu se spală suprafața tubului în zona de contact strâns și intensitatea proceselor de coroziune a fost semnificativ mai mică. Fenomene similare se observă în condiții industriale de-a lungul traseului gazoductului.

Datorită evaporării și fluxurilor ascendente de umiditate din „flux”

Procesele de coroziune s-au intensificat în partea stângă sus a probei.

Acest fenomen poate fi explicat printr-un factor de scară, care se datorează dimensiunii mici a tubului, creșterii capilare a umidității și efectului de baraj.

Sub efectele de temperatură pulsată și neuniformitatea temperaturii, umidității, rezistenței ohmice și a altor parametri în jurul perimetrului tubului, condițiile create predispun la formarea elementelor de micro și macro-coroziune.

Trebuie remarcat faptul că pe parcursul întregului experiment a fost eliberată o cantitate mare de hidrogen. Nu s-au efectuat măsurători corespunzătoare, dar s-a observat un efect sonor constant, care a fost clar audibil.

Proba nr. 2 Materialul celui de-al doilea eșantion este același. Solul este același:

proba a fost prelevată din poziţia 3 ore. Umiditatea solului W = 22%. Condițiile experimentale au fost diferite în ceea ce privește temperatura și absența unui „flux”. Pe parcursul întregului experiment, care a durat 24 de ore. 30 min., temperatura a fost menținută constantă:

Daunele de coroziune aici sunt mult mai mici (Figura 2.3).

Pierderea de masă a probei este de 7 ori mai mică (în unități relative). Predomină coroziunea generală. Suprafața probei este afectată uniform. O mică leziune focală este observată în partea de jos a specimenului.

Să remarcăm diferența fundamentală în natura daunelor provocate de coroziune la probele nr. 1 și nr. 2.

Figura 2.3 – Deteriorarea prin coroziune a probei nr. 2 la o temperatură constantă ttr=33 °C Cu efecte de temperatură pulsată asupra procesului și prezența apei curgătoare, coroziunea extinsă, pronunțată, a suprafeței de oțel se dezvoltă cu deteriorare maximă de-a lungul „fluxului”. ”.

La o temperatură stabilă și absența drenajului, dar cu aceeași umiditate inițială, se observă uscarea solului și dezvoltarea coroziunii generale cu ulcerații minime. Rata proceselor de coroziune și pierderea metalului este de 7 ori mai mică.

Proba nr. 3 Materialul probelor nr. 3 și nr. 4 este același: St. 3, dar mostrele sunt făcute dintr-o altă bucată de țeavă. Umiditatea solului a fost în limitele naturale W = 20...25%. Durata experimentului a fost de 24 de ore.

Temperatura în timpul experimentului a fost menținută la ttr = 33,12 33 °C.

Proba de sol a fost prelevată din poziția ora 6. Solul a avut o diferență semnificativă, care a constat în gleying, care este caracteristică țevilor supuse SCC. (Gleyingul este procesul de refacere chimică a părții minerale a solului sau a rocilor din orizonturile mai adânci, suprasaturate cu apă, când compușii oxizi ai fierului se transformă în compuși oxizi și sunt duși de apă, iar orizonturile sărăcite în fier sunt vopsite în verzui. , tonuri de negru și gri.).

Apa, cu o cantitate mică de picurare (6 picături pe minut), practic nu s-a infiltrat sub conducta de probă, provocând îmbinarea apei în zona de contact a solului cu metalul, uneori ridicându-se în pâlnie și creând o presiune statică. Apa a fost furnizată asimetric, cu o deplasare spre partea dreapta probă.

Pentru proba nr. 3 (Figura 2.4), supusă la coroziune, în condiții stabile de schimb de căldură, când temperatura probei a fost menținută constantă la ttr = 33 °C, se notează următoarele semne:

1) Caracterizat prin coroziune generală, aproape pe toată suprafața;

2) Nu au fost identificate semne caracteristice de coroziune prin pitting în timpul unei examinări generale;

3) În zona zgârieturilor:

2 zgârieturi de 30 mm fiecare 2 zgârieturi de 30 mm fiecare 2 zgârieturi de 30 mm fiecare Nu au fost găsite semne de ulcerație.

4) deteriorarea maximă de coroziune, determinată de grosimea crustei de coroziune, a fost observată pe partea arcului, adică pe partea dreaptă a probei, și de-a lungul generatricei inferioare a tubului, unde umiditatea a fost maximă;

5) este clar vizibil că culoarea crustei de coroziune la poziția ora 6 de-a lungul întregii generatrice inferioară a tubului și în zona circumferinței este mai închisă, cel mai probabil maro închis;

6) prezența a 3 zgârieturi într-o zonă plină de apă (în dreapta) și a 3 din aceleași zgârieturi în sol mai puțin umed (în stânga) nu a afectat în niciun fel natura desfășurării procesului de coroziune;

7) trebuie remarcat faptul că, după prelucrarea tubului de probă pe un strung, au fost vizibile urme de deformare plastică din punctul de strângere (sub formă de întărire ușoară) pe partea dreaptă a acestuia, ceea ce nu a afectat natura deteriorării coroziunii.

Proba nr. 4 Proba este prelucrată din aceeași bucată de țeavă ca și proba nr. 3, art. 3. Sol, condițiile experimentale sunt aceleași ca în experimentul nr. 3. Singura diferență: regimul de temperatură este pulsat, conform scenariului: 30/40 °C. În timpul experimentului, care a durat 24 de ore, s-au menținut valorile medii ale parametrilor, determinate după formule (2.14 – 2.16):

Curgerea unui „pârâu într-o râpă” a fost modelată prin picurarea apei printr-o pâlnie, asimetric, în partea dreaptă a probei. Numărul de cicluri n = 63.

Eșantionul are zgârieturi, la fel ca pe proba nr. 3:

2 zgârieturi de 30 mm fiecare 2 zgârieturi de 30 mm fiecare 2 zgârieturi de 30 mm fiecare Natura deteriorării coroziunii este prezentată în Figura 2.5.

Comparând rezultatele experimentelor nr. 3 și nr. 4, care au fost și ele efectuate în condiții identice, dar cu diferențe în condițiile de temperatură, observăm că în sol cu ​​semne de gleying, expunerea la temperatură pulsată intensifică și procesul. În ceea ce privește pierderea relativă de masă, diferența este de 11 ori! (Tabelul 2.2).

Figura 2.4 – Natura deteriorării prin coroziune a probei nr. 3 la o temperatură constantă ttr=33 °C Figura 2.5 – Natura distrugerii probei nr. 4 cu o modificare pulsată a temperaturii în modul 31/42 °C După cum se poate observa, în acest caz, efectul pierderii prin coroziune a metalului îl depășește semnificativ pe cel obținut în experimentele nr. 1 și nr. 2.

În experimentul nr. 4, se remarcă un fenomen special care ne permite să explicăm procesele fizice care au loc în sol sub influența temperaturii pulsate.

Faptul activării procesului de coroziune indică faptul că „oscilația” umidității, care are loc într-un mod pulsat, sub influența forțelor termomotoare, duce în cele din urmă la o modificare a structurii solului, netezirea tuberculilor și mișcarea particulele fracției de praf din capilare, adică

de fapt, se formează canale îmbunătățite prin care electrolitul de pământ se mișcă liber. În timpul experimentului, în momentul în care apa a început să curgă prin găurile perforate, s-a remarcat și mișcarea bulelor de H2 prin capilare și îndepărtarea lor împreună cu apa (vizual).

În experimentul nr. 3 (t = const), apa furnizată prin pâlnie practic nu s-a scurs prin orificiile perforate, uneori provocând chiar și o creștere a nivelului apei în pâlnie, creând o presiune statică. Apa nu a trecut niciodată prin găurile perforate. Electrolitul din sol diferă de electrolitul lichid prin rezistența sa mai mare la mișcarea ionilor.

În experimentul nr. 4 (t = 31/42 °C), același sol a fost folosit cu gleying, la poz. Singura diferență: modul de temperatură în impuls. Mișcându-se într-un mod de curgere liberă, apa a depășit rezistența solului la aproximativ 8 ore după începerea experimentului. După încă o oră s-a stabilit echilibrul: afluxul de apă a devenit egal cu scurgerea. Instalarea a fost oprită peste noapte. Dimineața, după pornirea instalației, apa a picurat prin orificiile de drenaj după 50 de minute.

Acest fapt indică o scădere a rezistenței hidraulice a capilarelor datorită formării de canale îmbunătățite. Într-un astfel de mediu, ionii de electroliți sunt mai mobili, ceea ce contribuie, fără îndoială, la coroziunea metalelor, deoarece asigură reînnoirea electrolitului din sol. apa curgatoare.

În acest caz, fiecare impuls asigură o schimbare în etapele 1 și 2 de formare, parcă ar intensifica și accelerează creșterea discretă a proceselor de coroziune.

Desigur, acest lucru intensifică nu numai dezvoltarea proceselor de coroziune, dar intensifică și coroziunea focală, pitting și suprafață, deoarece acestea sunt caracterizate de procese electrochimice generale.

Astfel, experimentele arată că, în condițiile egale, expunerea la temperatură pulsată și umiditatea variabilă crește de 6,9 ​​ori activitatea coroziva a solului (experimentele nr. 1 și nr. 2), iar cu deteriorarea caracteristicilor fizice ale solului prin 11,2 ori (experimentul nr. 3 și nr. 4).

2.4. Studiul influenței frecvenței fluctuațiilor de temperatură și a parametrilor termici asupra activității de coroziune a solurilor (serie a doua de experimente) Modurile de funcționare ale conductelor principale de gaze se caracterizează prin fluctuații frecvente de temperatură. În timpul lunii, numai numărul de porniri ale ventilatoarelor răcitorului de aer la locurile de răcire gaz natural ajunge la 30...40.

Pe parcursul anului, luând în considerare operațiunile tehnologice (închiderea atelierului de compresoare, compresor de gaz etc.) și factorii climatici(ploi, inundații, modificări ale temperaturii aerului etc.), acestea sunt sute de fluctuații, iar pe întreaga durată de viață - mii și zeci de mii.

Pentru a studia influența frecvenței impulsurilor de temperatură și a creșterii temperaturii medii asupra activității de coroziune a solurilor, a fost efectuată o a doua serie de experimente (Nr. 5 - Nr. 8) pe probe de oțel într-un electrolit de sol. Condițiile de temperatură au fost înregistrate într-un jurnal de observare. Aceste date sunt prezentate în Anexa 2.

Experimentele au fost efectuate pe aceeași configurație experimentală.

Au fost simulate procese termodinamice de lungă durată care au loc într-o secțiune a unei conducte principale de gaze cu izolație deteriorată și umidificare periodică (Figura 2.1).

expus la efecte de temperatură pulsată (umiditate) a arătat că, atunci când apa curgătoare curge în jurul unui eșantion, se dezvoltă o coroziune extinsă și pronunțată a suprafeței de oțel cu deteriorare maximă de-a lungul trecerii umidității.

Acest fapt indică efectul însumării sau suprapunerii efectelor temperaturii și umidității asupra proceselor de coroziune cu o creștere bruscă a activității corozive a mediului.

La o temperatură stabilă și absența drenajului, cu aceeași umiditate inițială a solului, leziunile ulcerative de la suprafață sunt minime sau absente, iar pierderea de metal din cauza coroziunii este cu un ordin de mărime mai mică.

Rezultatele primei serii de experimente au dat, de asemenea, motive de a presupune că o creștere a numărului de impulsuri de temperatură duce la o creștere a pierderii de masă a prototipurilor. Baza acestei afirmații a fost, de asemenea, faptul că electroliții măcinați din stratul de sol activ coroziv din jurul unei conducte de gaz cu diametru mare se comportă într-un mod foarte special, și anume:

1. Lucrează într-un mediu de sol poros, care împiedică mișcarea ionilor în formele scheletice ale solului.

2. Ele sunt în mișcare oscilatorie sub influența forțelor termomotoare, deoarece gradienții de temperatură sunt în continuă schimbare. În același timp, umiditatea „împinge” calea optimă în mediul poros, netezește neregulile și tuberculii din canalul capilar, ceea ce în timp reduce semnificativ rezistența hidraulică a capilarelor.

3. O creștere a mobilității umidității solului și mișcarea sa oscilativă activează procesele de coroziune. În prezența drenurilor (ravene, grinzi etc.), are loc o evacuare activă a produselor de coroziune din stratul activ de sol la periferie și reînnoirea electrolitului.

În acest mod, defectele de coroziune se dezvoltă rapid, se îmbină, formând o zonă mare afectată, ceea ce duce la o slăbire a capacității portante a peretelui conductei de gaz, din care se poate presupune că o creștere a numărului de cicluri de temperatură contribuie. la acest proces.

Experimentele nr. 5-nr. 8 au fost efectuate pe un amestec de soluri argiloase si lutoase pe probe identice cu cele din prima serie de experimente (Tabelul 2.3).

Tabel 2.3 – Parametrii probelor din seria a doua de experimente, cu regim de încălzire ciclică Solurile pentru experimente au fost prelevate din gropi la identificarea defectelor SCC pe gazoductul Urengoy - Petrovsk Du 1400 PK 3402+80. Probele de sol prelevate din poziția ora 6 prezintă urme de gleying. Secțiunea conductei de gaze din groapa PK 3402+80 a fost supusă efectelor de coroziune și coroziune tensionată și a fost înlocuită în timpul lucrărilor de reparație.

Regimul de temperatură a fost setat pulsat, conform schemei dovedite 45/35°C. Apa a fost furnizată tuturor probelor în același mod. Temperatura medie pe suprafața probei și fluxul de căldură specific sunt date în Tabelul 2.4.

Probele din a doua serie de experimente au fost testate în aceeași configurație experimentală, dar spre deosebire de prima, în condiții identice. Acestea. s-au luat aceleași soluri, s-a asigurat aceeași alimentare cu apă prin pâlnie și s-au asigurat aceleași temperaturi ale apei și aerului.

În aceste experimente, intervalul de temperatură de expunere este menținut la un nivel superior: 35...40 °C (în prima serie de experimente, temperatura a variat în intervalul 30...35 °C).

Tabel 2.4 – Moduri de încălzire pentru probe Nr. 5-Nr. Tensiune Putere Specific Medie Singura variabilă a fost numărul de cicluri n în timpul fiecărui experiment.

a fost menținută în 24±0,5 ore, ceea ce a corespuns la aproximativ 14 ani de funcționare a gazoductului în condiții naturale (a se vedea clauza 2.1).

Variația ciclurilor din această serie de experimente a fost realizată prin modificarea tensiunii pe elementul de încălzire și, prin urmare, prin modificarea fluxului de căldură specific furnizat probelor. Exemple de parametri de încălzire sunt dați în Tabelul 2.7.

Cu aceeași durată a experimentelor comparate, numărul de cicluri de încălzire a probei este diferit: n=14 (experimentul nr. 6) și n=76 (experimentul nr. 8). Prin urmare, viteza de încălzire a probei din experimentul nr. 8 este foarte mare, iar viteza de răcire este lentă. În experimentul nr. 6, dimpotrivă, răcirea are loc rapid, iar căldura este acumulată de sol treptat. Datorită transferului de căldură calitativ diferit, temperaturile medii tav în aceste experimente sunt diferite.

Tabelul 2.5 – Parametrii pentru încălzirea probelor într-un mod ciclic de 35/45°C Nr eșantion Din Tabelul 2.5 se poate observa că raportul dintre timpul de încălzire și timpul de răcire se modifică odată cu numărul de cicluri. Și acest lucru se reflectă în natura schimbării temperaturii ttr, determină diferența de temperaturi medii tav, electroliți și, în cele din urmă, rata de coroziune a probelor.

Natura modificării temperaturii ttr este prezentată în Figura 2.6. Analiza graficelor arată că, odată cu creșterea numărului de cicluri, raportul dintre duratele de încălzire și răcire se modifică. Figura 2.7 prezintă un fragment din experimentul nr. cu o putere mică a sursei de încălzire, iar Figura 2.8 prezintă un fragment din experimentul nr. 8 cu o putere mare a sursei de încălzire. În experimentele nr. 5 (82 cicluri) și nr. 8 (76 cicluri), timpul de încălzire este mai mic decât timpul de răcire, iar în experimentele nr. 6 și nr. 7, invers.

Rezultatele experimentelor nr. 5-8 arată că pierderile de greutate prin coroziune ale probelor diferă, a se vedea tabelul 2. Tabel 2.6 - Pierderea în greutate a probelor nr. 5-nr. 8 cu un mod de încălzire ciclică conform 45/35 ° C schemă.Acest lucru se întâmplă din cauza intensităților diferite ale proceselor electrice chimice. Natura biochimică a accelerării sau activării proceselor de coroziune într-o astfel de configurație experimentală este practic exclusă.

Figura 2.6 - Natura regimurilor de temperatură în impulsuri pentru încălzirea probelor din experimentele nr. 5 - Figura 2.7 - Fragment din experimentul nr. 6, ilustrând ratele de încălzire și răcire la puterea sursei scăzute (q = 46,96 W/m) Figura 2.8 - Fragment din experimentul nr. 8, ilustrând viteza de încălzire și răcire la puterea sursei mare (q = 239,29 W/m) Figura 2.9 prezintă o dependență grafică a pierderii de masă a probelor de numărul de impulsuri termice din experimente.

Pierderea de masă a probelor, g/cm2 0, Figura 2.9 – Dependența pierderii de masă a probelor de numărul de impulsuri termice Pierderea de masă a probelor, g/cm Figura 2.10 – Dependența pierderii de masă a probelor de puterea termică Pierderea de masă a probelor, g/cm Figura 2.9 arată că odată cu creșterea numărului de cicluri în aceeași perioadă de timp, activitatea proceselor de coroziune crește, evidențiată prin creșterea pierderii relative de masă a probelor. Această dependență este neliniară și progresivă.

Trebuie remarcat faptul că, în ciuda faptului că în experimentul nr. 8 a fost utilizată o probă cu o masă mai mică și o suprafață mai mică în comparație cu celelalte probe, pierderea sa de masă specifică a fost mare. Acest lucru poate fi explicat prin faptul că proba nr. 8 a fost expusă la un flux de căldură specific mai mare, vezi Figura 2.10. Comparativ cu proba nr. 6, care a fost supusă celui mai scăzut flux de căldură specific, proba nr. 8 are o pierdere de masă specifică cu 6% mai mare.

Viteza de coroziune, exprimată în pierderea de masă a metalului, depinde de temperatura medie tav a suprafeței exterioare a probelor (Figura 2.11, Figura 2.12). Când temperatura crește la 43..44 °C, viteza de coroziune scade. Acest lucru poate fi explicat prin scăderea umidității solului din jurul țevii și „uscarea” acesteia cu mai mult temperaturi mari. Pe măsură ce umiditatea scade, activitatea proceselor electrochimice corozive scade.

efectul temperaturii pulsului (n), dar și asupra puterii termice a sursei (q) și a temperaturii medii a acesteia tav.

2.5 Dependența vitezei de coroziune de temperatura medie în condiții de transfer instabil de căldură.

Analiza rezultatelor experimentale, inclusiv luarea în considerare a caracteristicilor calitative și a relațiilor cantitative, a făcut posibilă selectarea caracteristicilor factorilor care influențează caracteristica efectivă a modelului.

s-a dovedit a fi insuficientă pentru a efectua o analiză de regresie a corelațiilor multiple a rezultatelor. Cu toate acestea, analiza matricei coeficienților de corelație perechi obținute în prima etapă de selecție a relevat factori care sunt strâns legați între ei, Tabelul 2.7.

Tabelul 2.7 – Corelația parametrilor x1 (n) și x2 (tav), în raport cu y (G/s) Relația cea mai strânsă a fost găsită între temperatura medie proba tav și pierderea masei sale G/s. Coeficient de corelație pereche ruх2=-0,96431.

Au apărut și au fost eliminați factori care erau strâns legați între ei.

Ca urmare, s-a decis să se ia în considerare o dependență a formei:

clasificând parametrul x1(n) ca exprimând instabilitatea procesului de transfer de căldură și masă.

Acest lucru a făcut posibilă luarea în considerare a ambelor serii de experimente împreună. La cele patru experimente din seria a doua nr. 5..8 s-au adăugat încă două experimente nr. 1 și nr. 4 din prima serie.

Dependența grafică rezultată este prezentată în Figura 2.13.

Graficele din Figura 2.13 ilustrează clar procesul de pierdere prin coroziune a metalului.

Transferul instabil de căldură și masă al țevii cu solul (și în condiții naturale ale conductei de gaz cu solul) crește pierderea de masă prin coroziune a țevii de metal cu un ordin de mărime în comparație cu modurile stabile când temperatura țevii este menținut constant.

În al doilea rând, odată cu creșterea temperaturii în regiune care depășește 33°C, viteza de coroziune încetinește. Acest lucru se explică prin faptul că la temperaturi ridicate, atingând 40 °C sau mai mult, are loc o ieșire de umiditate și migrarea acesteia către periferie, ceea ce face ca solul să se usuce. Când solul adiacent conductei este deshidratat, activitatea proceselor de coroziune scade.

În al treilea rând, se poate presupune că activitatea maximă de coroziune are loc în domeniul de temperatură în regiunea 30...33°C. Deoarece se știe că pe măsură ce temperatura scade de la 30°C la 10°C, viteza de coroziune încetinește, iar la 0°C practic se oprește.

Când temperatura scade de la +20 °C la -10 °C, activitatea de coroziune scade de aproximativ 10 ori.

Acea. Cele mai periculoase, din punct de vedere al coroziunii, pot fi considerate temperaturi de funcționare de ordinul +30…+33 °C. În acest interval sunt operate conductele de gaz cu diametru mare.

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

inginer S. D. Fedotov;
candidat de stiinte tehnice, conf. univ. A. V. Ulybin *;
Doctor în științe fizice și matematice, profesorul N. N. Shabrov,
FSBEI HPE Universitatea Politehnică de Stat din Sankt Petersburg

Cuvinte cheie: uzura coroziva; structuri de otel; măsurarea grosimii cu ultrasunete; inspecția structurilor clădirii

Este bine cunoscut faptul că pierderile de coroziune ale structurilor metalice cauzează mari daune economice. Distrugerea corozivă a elementelor structurilor de oțel și armăturile din beton armat este unul dintre principalii factori care conduc la o stare inacceptabilă și de urgență a structurilor. Rata de coroziune variază mult de la 0,05 la 1,6 mm pe an și depinde de rezistența la coroziune a metalului, parametrii mediului agresiv, prezența și starea tratamentului anticoroziv, soluțiile de proiectare și alți factori.

Definiţia actual uzura coroziva de funcționare a structurilor din oțel este necesară atât pentru monitorizarea stării tehnice a acestora și refacerea la timp, cât și pentru prevenirea accidentelor (defecțiuni și prăbușiri).

În standardele moderne de inspecție, literatura tehnică și lucrările științifice, problema determinării corecte a uzurii corozive nu este dezvăluită pe deplin. Din instrucțiunile disponibile nu este întotdeauna clar cum și cum să măsurați pierderile, ce zone să alegeți și cum să le pregătiți. Nu există o opinie clară cu privire la modul de afișare a rezultatului măsurării. Astfel, este necesar să se sintetizeze datele disponibile în literatură și să se dezvolte o tehnică de control ținând cont de instrumentarul modern.

Controlul pierderilor de coroziune în practică se rezumă la două sarcini principale:

1) determinarea secțiunii transversale reziduale efective a elementului metalic;

2) compararea grosimii efective cu cea inițială (sau măsurată la etapa anterioară a examinării).

S-ar părea că ambele probleme sunt foarte ușor de rezolvat. Cu toate acestea, în practică, apar probleme atât la măsurarea grosimii unei structuri deteriorate, cât și la compararea acesteia cu cea originală. De asemenea, nu este întotdeauna evident cum să afișați cel mai convenabil și mai informativ rezultatul cercetării. Acest articol este dedicat rezolvării acestor probleme, prezentate schematic în Fig. 1.

Figura 1. Metode de determinare a pierderilor de coroziune

Articolul discută principalele metode de control implementate în prezența coroziunii continue a metalelor. Probleme de măsurare a coroziunii locale (pitting, pitting, intergranular etc.) în acest material nu sunt luate în considerare.

Măsurarea mecanică a grosimii reziduale

Înainte de a lua în considerare problema măsurării grosimii, trebuie remarcat faptul că măsurătorile structurilor metalice necesită o precizie maximă de măsurare în comparație cu structurile realizate din alte materiale. Conform documentelor de reglementare și metodologice și literaturii tehnice, precizia măsurării ar trebui să fie de cel puțin 0,05-0,1 mm.

Cea mai simplă metodă și care necesită costuri minime de echipare este de a determina grosimea reală a elementelor structurii de oțel folosind diverse instrumente mecanice de măsură. Pentru a atinge aceste obiective, asigurând în același timp precizia necesară, se recomandă utilizarea șublerelor, micrometrelor și calibrelor mecanice de grosime, precum și cleme de măsurare.

În practică, utilizarea celui mai accesibil dintre aceste mijloace, și anume șublere, nu este întotdeauna convenabilă și uneori imposibilă. Acest lucru se explică prin faptul că măsurarea cu un șubler poate fi efectuată numai pe zone deschise profile (pene ale colțurilor, flanșe ale grinzilor în I și canale etc.) (Fig. 2). Mai ales adesea, este nevoie să se măsoare grosimea reziduală a unui element de secțiune mai subțire, care este peretele în canale și grinzi în I. În cele mai multe cazuri, capătul liber al profilului (la zonele de sprijin) este inaccesibil și, în consecință, măsurarea nu poate fi efectuată. A doua limitare semnificativă este lungimea fălcilor etrierului. În acest caz, este posibil să se măsoare grosimea metalului numai în zonele situate de-a lungul marginii profilului studiat în cadrul unei benzi egale cu lungimea fălcilor.

Figura 2. Măsurarea grosimii reziduale cu șublere

Figura 3. Măsurarea grosimii reziduale a BB cu un suport

Figura 4. Micrometru - calibre de grosime

Mijloacele de măsurare mai convenabile sunt calibrele de grosime cu suport. Folosindu-le, este posibilă măsurarea grosimii în zonele locale situate la distanță de marginile elementului studiat. În caz de deteriorare neuniformă prin coroziune, acest avantaj va fi decisiv în comparație cu etrierele. În plus, atunci când se utilizează un indicator de grosime cu o masă (Fig. 3), precizia măsurării poate fi mărită în comparație cu un șubler mecanic la 0,01 mm sau mai mult. Pe de altă parte, utilizarea calibrelor mecanice de grosime sub formă de capse este însoțită de aceleași limitări ca și în cazul etrierelor.

Este evident că utilizarea instrumentelor mecanice de măsurare de mai sus este imposibilă pe elemente cu profil închis - țevi, care sunt utilizate în fiecare an în volume crescânde. Singura modalitate posibilă de a măsura mecanic grosimea unui profil închis este să găuriți o gaură și să măsurați cu un micrometru specializat (Fig. 4). În același timp, precizia măsurării și performanța controlului sunt reduse drastic.

Măsurarea grosimii reziduale prin metoda fizică

Pentru a determina grosimea, continuitatea și alți parametri ai produselor și acoperirilor din diverse materiale, se utilizează o gamă largă de metode fizice de testare nedistructivă (NDT). Printre acestea se pot remarca metodele magnetice, curenți turbionari, unde radio etc.

Una dintre cele mai utilizate metode fizice pentru monitorizarea grosimii și a altor parametri ai structurilor din oțel este metoda ultrasonică. Acest lucru este confirmat de studiul și utilizarea pe scară largă a dispozitivelor cu ultrasunete (calibre de grosime și detectoare de defecte) în practica națională și străină. Această metodă se bazează pe capacitatea undelor ultrasonice de a fi reflectate la interfața dintre medii. Trebuie remarcat faptul că, în scopurile descrise în această lucrare, metoda ecoului ultrasonic este singura aplicabilă dintre metodele fizice NDT.

Principalele avantaje ale utilizării dispozitivelor moderne care implementează metoda de măsurare a grosimii cu ultrasunete:

Posibilitate de control cu ​​acces unidirecțional;

Lucrați în zone îndepărtate de marginea structurii (fără margini deschise);

Performanta ridicata;

Precizie suficientă de măsurare;

Cerințe relativ simple pentru pregătirea preliminară a locului de măsurare.

În Rusia, calibrele de grosime cu ultrasunete de la producători interni și străini sunt utilizate pe scară largă (AKS LLC, Tekhnotest LLC, Konstanta CJSC, Olympus etc.). Cel mai convenabil pentru a lucra în condiţiile de teren dispozitivele sunt monoblocuri (Fig. 5).

Figura 5. Măsurarea grosimii folosind un dispozitiv ultrasonic

Desigur, au și dezavantaje, inclusiv o gamă limitată de grosimi măsurate, capacitate mai mică a bateriei și altele.

Pentru a utiliza majoritatea calibrelor de grosime cu ultrasunete, suprafața de oțel trebuie pregătită prin răzuire sau (de preferință) șlefuire a zonei de măsurare. Pe de o parte, această circumstanță reduce performanța controlului, iar în absența unei surse de alimentare - destul de semnificativ. Pe de altă parte, pregătirea locului de măsurare este, de asemenea, necesară pentru a asigura acuratețea normală a controlului cu calibrele de grosime mecanice. În plus, disponibilitatea instrumentelor portabile de prelucrare a metalelor fără fir în zilele noastre a eliminat practic această problemă.

Având în vedere cele de mai sus, putem concluziona că avantajul dispozitivelor cu ultrasunete față de calibrele mecanice de grosime este evident.

Determinarea grosimii secțiunii inițiale

Pentru a înțelege ce sunt pierderile de metal, trebuie să cunoașteți grosimea sa inițială. Cea mai simplă și mai fiabilă modalitate este de a măsura grosimea elementului studiat într-o secțiune intactă. În cazul accesului nelimitat (în spațiu) și prelungit al unui mediu agresiv la elementele deschise, de multe ori întreaga zonă a elementului are deteriorarea coroziunii. În acest caz, este imposibil să se determine grosimea inițială a elementului prin măsurare directă.

Într-o astfel de situație, parametrii secțiunii transversale ai elementelor sunt determinați fie în funcție de documentația de proiectare, fie de sortimentul de produse metalice laminate. Această abordare are o fiabilitate scăzută și în unele cazuri este imposibilă (lipsa documentației, utilizarea profilelor sudate nestandardizate etc.). Dacă documentația de proiectare este disponibilă pentru analiză, probabilitatea determinării parametrilor necesari este mai mare. Cu toate acestea, nu există nicio garanție că structurile ridicate respectă pe deplin soluția de proiectare, iar în realitățile construcțiilor interne - cu documentația executivă.

Identificarea grosimii elementelor prin sortiment prin determinarea dimensiunilor secțiunii transversale totale (înălțime și lățime) nu este întotdeauna posibilă. Dacă structurile sunt realizate din canale și grinzi în I, pentru a rezolva problema este necesar să existe sortimente corespunzătoare perioadei de fabricație a profilelor. Cu toate acestea, la examinarea structurilor, nu este întotdeauna posibil să se determine conformitatea profilelor cu un sortiment specific. Când se examinează țevi și unghiuri, utilizarea unui calibre pentru a determina grosimea inițială este imposibilă, deoarece o gamă largă de grosimi corespunde acelorași dimensiuni de secțiune. De exemplu, unghiul unghi egal nr. 50 conform GOST 8509-93 poate avea o grosime inițială de la 3,0 la 8,0 mm în trepte de 1,0 mm.

Metodă indirectă de monitorizare a pierderilor de coroziune

În standardele și literatura tehnică privind inspecțiile clădirilor, se pot găsi recomandări pentru utilizarea unei metode indirecte pentru a estima aproximativ cantitatea pierderilor de coroziune. Esența sa constă în măsurarea grosimii stratului de produse de coroziune și estimarea cantității de deteriorare egală cu 1/3 din grosimea oxizilor corozivi.

Fiabilitatea acestei abordări, din punctul nostru de vedere, este foarte îndoielnică din următoarele motive. Ideea se bazează probabil pe faptul că produsele de coroziune au o densitate semnificativ mai mică decât metalul distrus. Se poate presupune că, pentru implementarea fiabilă a metodei, densitatea oxizilor corozivi ar trebui să fie de 3 ori mai mică decât densitatea oțelului. Cu toate acestea, conform rezultatelor măsurătorilor efectuate de autori la diferite obiecte, raportul dintre densitățile produselor de coroziune (fără a lua în considerare volumul porilor deschiși și al straturilor de aer) și oțel variază în intervalul de 2,1... de 2,6 ori (Tabelul 1).

Tabel 1. Densitatea oxizilor corozivi

	Obiect de selecție	Element	termeni de utilizare	Densitatea oxidului, t/m3	Relația cu densitatea oțelului
	Grinzi între etajele unei clădiri rezidențiale	Flanșă grinda	Hidratarea în timpul scurgerilor
		Pânză fasciculă
	Grătar de canalizare de laborator	Colț pentru grătar	Umidificare periodică
	Sump	Strut de tavă	Sub nivelul lichidului
	statii de epurare	Colț de scurgere	Hidratare constantă

Ar fi posibil să respingem aceste afirmații prin faptul că tocmai datorită prezenței porilor și a straturilor de aer grosimea produselor de coroziune este de exact trei ori mai mare decât stratul de metal deteriorat. Acesta este însă al doilea motiv pentru imposibilitatea implementării abordării indirecte. Densitatea de „ambalare” a produselor de coroziune (raportul straturilor de aer și porilor la volumul de oxizi) depinde de diverși factori. Acestea includ, în diferite grade, tipul de mediu agresiv, frecvența de acces al mediului la material, prezența microorganismelor care catalizează procesul și altele. Soluția de proiectare joacă un rol mai mare și anume prezența altor structuri adiacente elementului de coroziune care împiedică acumularea liberă a produselor de coroziune.

Autorii au observat de mai multe ori produse de coroziune a diferitelor structuri atunci când au examinat elemente structurale similare. De exemplu, într-una dintre clădirile construite la sfârșitul secolului al XIX-lea, densitatea oxizilor corozivi fixați pe pereții grinzilor pardoselii diferă semnificativ. Motivul pentru densitatea mare a oxizilor a fost umplutura între grinzi sub formă de bolți de cărămidă, care a împiedicat acumularea liberă a straturilor de coroziune. La un alt etaj al aceleiași clădiri, „plăcintele” de coroziune de-a lungul pereților grinzilor în I aveau o grosime totală de 5,0-7,0 cm cu o pierdere de grosime a oțelului de 5,0-7,0 mm (Fig. 6). În acest caz, umplutura dintre grinzi a fost realizată sub formă de teșit de lemn.

Figura 6. Oxizi corozivi stratificati colectați din grinzile pardoselii

Pentru a rezuma, trebuie menționat că această metodă indirectă ar putea fi implementată numai în cazul în care produsele de coroziune se acumulează pe toată perioada de coroziune și nu sunt îndepărtate de la locul de formare. În condițiile elementelor deschise (ferme metalice, stâlpi etc.), este imposibil să se determine fără ambiguitate grosimea totală a produselor de coroziune, care ar putea fie curățate în timpul funcționării, fie pur și simplu să cadă din structură sub propria greutate.

Prezentarea rezultatelor măsurătorilor

O altă problemă neabordată în literatură este modul de prezentare a rezultatului măsurării uzurii. Sunt disponibile următoarele opțiuni: în unități absolute (mm, µm); ca procent din grosimea unui element de secțiune individual (flanșe, pereți); ca procent din suprafața întregii secțiuni. De remarcat că criteriul de urgență pentru uzura corozivă, disponibil în documente, este exprimat ca procent din suprafața secțiunii transversale. De regulă, uzura normalizată deoarece uzura de urgență reprezintă 25% din suprafață.

Pentru a efectua calcule de verificare, nu este suficient să aveți informații despre pierderea ariei secțiunii transversale (sau despre suprafața reală a secțiunii transversale rămase). Astfel de informații pot fi suficiente doar pentru calcularea elementelor de tensiune. Pentru a calcula elementele comprimate și curbate, este necesar să se cunoască dimensiunile reale ale tuturor elementelor în secțiune transversală (rafturi, pereți, pene de colț etc.). Prin urmare, prezentarea rezultatelor măsurătorilor ca procent din aria secțiunii transversale nu este suficient de informativă. Nu este posibil să se stabilească procentul de pierdere a ariei secțiunii transversale prin măsurare directă, deoarece acest parametru poate fi determinat doar prin recalculare. Această afirmație este justificată de următoarele: în cazul aceleiași viteze de coroziune a tuturor elementelor secțiunii, valoarea pierderii va fi aceeași în valoare absolută (mm), în timp ce uzura în procente va fi egală doar pentru elementele cu aceeași grosime inițială. Cu toate acestea, cazurile de coroziune uniformă a tuturor elementelor de secțiune transversală la aceeași viteză sunt rare.

Adesea, greșeala cercetătorilor se datorează faptului că pierderile se măsoară doar într-unul dintre elementele secțiunii, din care trag o concluzie despre uzura corozivă a secțiunii în ansamblu. Această abordare este eronată, deoarece în funcție de locația spațială, tipul de secțiune, accesul la un mediu agresiv și alți factori, uzura diferitelor părți ale secțiunii va fi diferită. Un exemplu tipic este coroziunea grinzilor I în aer. Cu acces uniform la un mediu agresiv, acestea vor fi supuse unei uzuri mai mari. suprafata superioara părți ale secțiunii amplasate orizontal (de exemplu, rafturi). Acest lucru se întâmplă din cauza acumulării de umiditate, praf și produse de coroziune pe ele, accelerând procesul de distrugere.

În anumite condiții, asociate, de regulă, cu accesul la un mediu agresiv, adâncimea pierderilor de coroziune variază foarte mult chiar și în cadrul unui element de secțiune. Ca exemplu în Fig. 7. prezintă o secțiune transversală a unei grinzi în I a unui etaj de subsol cu ​​pierderi de coroziune. După cum se poate observa din figură, deteriorarea maximă are loc la marginile flanșei inferioare și atinge 100% din grosime. În același timp, pe măsură ce te apropii de perete, procentul de uzură scade. Să presupunem din măsurătorile de la margini că raftul, și mai ales întreaga secțiune, este complet pierdut, ar fi fundamental greșit.

Figura 7. Deteriorarea neuniformă prin coroziune a flanșei inferioare a unei grinzi în I de subsol

Pe baza celor de mai sus, pentru implementarea de înaltă calitate a sondajului și prezentarea rezultatelor acestuia, este necesar:

Măsurați grosimea reziduală în toate elementele de secțiune transversală care prezintă semne de deteriorare;

În cazul deteriorării neuniforme prin coroziune în interiorul unei părți a secțiunii, determinați grosimile minime și maxime, precum și identificați zonele cu pierderi maxime (construiți un profil specific al secțiunii reziduale);

Când determinați pierderea ariei secțiunii transversale, calculați-o pe baza măsurătorilor de grosime ale fiecăruia dintre elementele secțiunii transversale.

Studiu de caz

Pentru a ilustra cele descrise mai sus, prezentăm rezultatele unui sondaj, a cărui sarcină a fost de a determina procentul de uzură corozivă a fermelor de acoperire.

Ferpile metalice examinate (Fig. 8) sunt amplasate în clădirea de producție a unei fabrici de cărămidă și acoperă o deschidere de 36 m. Elementele curelelor și grilajele fermelor sunt realizate în principal din unghiuri pereche formând o secțiune în T (Fig. . 9). Coarda superioară din panourile exterioare este realizată dintr-o grindă în I sudată cu lățimi diferite ale rafurilor. Legăturile elementelor se realizează prin sudură cu gușeuri. Conform documentației de proiectare, elementele de ferme sunt realizate din diferite grade de oțel: elemente de zăbrele din VStZps 6 în conformitate cu GOST 380-71, elemente de coardă de la 14 G 2 în conformitate cu GOST 19281-73, garnituri de la VStZspb în conformitate cu GOST 380-71.

Figura 8. Vedere generală a fermelor chestionate

Figura 9. Secțiunea transversală a unuia dintre elementele fermei

Curățarea suprafeței din golul dintre colțuri este foarte laborioasă, iar utilizarea calibrelor mecanice de grosime fără a îndepărta produsele de coroziune duce la o eroare semnificativă de măsurare. Pentru a rezolva problema, a fost folosit un cadru de grosime ultrasonic A 1207 cu o frecvență de operare de 2,5 MHz. Gama de viteze setate variază de la 1000 la 9000 m/s, ceea ce permite calibrarea dispozitivului pentru diferite oțeluri structurale.

Figura 10. Deteriorări cauzate de coroziune asupra unui element de fermă

În timpul inspecției s-a efectuat o inspecție vizuală a elementelor metalice ale fermelor, în urma căreia s-a stabilit că a existat o uzură pe scară largă a straturilor de protecție cu vopsea și coroziune completă a elementelor metalice (Fig. 10). Măsurătorile de grosime reziduală au fost efectuate pe zonele elementelor de ferme care au fost cele mai deteriorate de semne vizuale.

Datorită funcționării pe termen lung, fără reparații periodice în timp util și refacerea straturilor de protecție, elementele fermei din întreaga zonă au suferit daune de coroziune.

Astfel, nu a fost posibil să se determine grosimea inițială a secțiunii din măsurători pe o zonă nedeteriorată. Ținând cont de acest lucru, s-a încercat compararea dimensiunilor reale ale secțiunilor cu cea mai apropiată secțiune mai mare (în grosimea profilului) conform sortimentului. Pierderile de coroziune determinate astfel s-au ridicat la 25-30%, ceea ce, conform cerințelor standardului, este un semn de urgență.

După analiza inițială (comparație cu sortimentul), clientul a găsit și a furnizat documentația de proiectare. În urma analizei proiectului s-a stabilit că unele dintre elementele de sarpă au fost realizate din profile de secțiune transversală (ca grosime și dimensiuni) mai mare decât cea specificată în proiect. Ținând cont de utilizarea inițială a profilelor de secțiuni transversale mai mari și de uzura lor corozivă, s-a dezvăluit că grosimile efective ale acestor elemente le depășesc pe cele de proiectare. Astfel, se asigură capacitatea portantă prevăzută de proiectare pentru aceste elemente. Pierderile de coroziune ale acelei părți a elementelor a căror secțiune transversală corespunde datelor de proiectare s-au dovedit a nu fi atât de semnificative (nu mai mult de 10%).

Deci, la determinarea uzurii corozive pe baza comparației cu documentația de proiectare, a fost relevat că valoarea acesteia nu depășește 10% din aria secțiunii transversale a unor elemente. În lipsa documentației de proiectare și utilizate ca secțiuni inițiale conform sortimentului, starea tehnică a structurilor ar putea fi recunoscută din greșeală drept urgență.

Concluzie

Din materialul prezentat se pot trage următoarele concluzii.

1. S-a demonstrat că cea mai convenabilă și productivă și uneori singura metodă posibilă pentru determinarea grosimii reziduale a structurilor din oțel este metoda ecoului ultrasonic. Utilizarea grosimilor mecanice poate fi recomandată numai în absența sau imposibilitatea utilizării grosimilor cu ultrasunete (de exemplu, la temperaturi scăzute ale aerului).

2. Se argumentează că metoda indirectă de determinare a pierderilor de coroziune bazată pe măsurarea grosimii produselor de coroziune nu este aplicabilă din cauza nefiabilității rezultatelor obținute.

3. Prezentarea pierderilor de coroziune a metalelor ca procent oferă o evaluare calitativă a stării structurii și, de asemenea, permite estimarea ratei de coroziune.

4. Starea structurilor în majoritatea cazurilor trebuie determinată prin calcule de verificare. Pentru a face acest lucru, este necesar să aveți informații despre caracteristicile geometrice reziduale ale secțiunii deteriorate.

5. A fost elaborat un algoritm pentru determinarea uzurii corozive, care este recomandat pentru utilizare în practica examinării obiectelor (Fig. 11).

6. Este necesară actualizarea secțiunilor documentelor de reglementare care reglementează evaluarea instrumentală a uzurii corozive și clasificarea stării tehnice a structurilor metalice, ținând cont de metodologia propusă.

Figura 11. Algoritm pentru evaluarea uzurii corozive (* pentru coroziunea continuă a metalului)

Literatură

1. Puzanov A.V., Ulybin A.V. Metode de examinare a stării de coroziune a armăturii structurilor din beton armat // Jurnal de inginerie și construcții. 2011. Nr 7(25). pp. 18-25.

2. Dobromyslov A. N. Diagnosticul deteriorării clădirilor și structurilor inginerești. M.: ASV, 2006. 256 p.

3. Un manual pentru inspectarea structurilor clădirilor. M.: SA „TSNIIPROMZDANIY”, 1997. 179 p.

4. Remnev V.V., Morozov A.S., Tonkikh G.P. Inspecția stării tehnice a structurilor clădirilor și structurilor: manual pentru universitățile de transport feroviar. M.: Traseu, 2005. 196 p.

5. Un manual privind monitorizarea stării de construcție a structurilor metalice ale clădirilor și structurilor în medii agresive, efectuarea de sondaje și proiectarea refacerii protecției anticorozive a structurilor (la SNiP 2.03.11-85). M.: GOSSTROY URSS, 1987. 23 p.

6. Gurevich A.K. [et al.] Tabel: Metode și sarcini de măsurare a grosimii // În lumea NK. 2008. Nr 2(40). S. 4.

7. Yunnikova V.V.Cercetarea și dezvoltarea metodelor și mijloacelor de creștere a fiabilității testării cu ultrasunete a grosimii: dis.... cand. tehnologie. Sci. Khabarovsk, 1999. 107 p.

8. Yunnikova V.V. Despre fiabilitatea controlului ultrasonic al grosimii // Control și diagnosticare. 1999. Nr. 9. p. 31-34.

9. Broberg P., Runnemalm A., Sjodahl M. Îmbunătățirea detectării colțurilor prin testare cu ultrasunete folosind analiza de fază // Ultrasunete. 2013. Nr 53(2). pp. 630-634.

10.Xiong R., Lu Z., Ren Z., Xu C. Cercetări experimentale asupra tubului de oțel umplut cu beton de diametru mic prin detecție cu ultrasunete // Mecanică și materiale aplicate. 2012. Vol. 226-228. pp. 1760-1765.

11. Tang R., Wang S., Zhang Q. Studiu în detectarea defectelor cu ultrasunete pentru țevi de oțel de diametru mic cu perete gros // Jurnalul Internațional de Tehnologie de Conținut Digital și Aplicațiile sale. 2012. Nr 6(16). pp. 17-27.

12. Samokrutov A.A., Shevaldykin V.T. Ecografie cu ultrasunete - tomografia structurilor metalice. Starea și tendințele // Laboratorul fabricii. Diagnosticarea materialelor. 2007. Nr 1. P. 50-59.

13. Danilov V. N., Samokrutov A. A. Modelarea funcționării traductoarelor piezoelectrice cu contact punct uscat în modul de radiație // Defectoscopie. 2003. Nr 8. P. 11-23.

14. Introducere în aplicațiile tehnologiei ultrasunete cu matrice în faze: Ghid tehnologic R/D. Quebec: R/D Tech inc., 2004. 368 p.

15. Samokrutov A. A., Kozlov V. N., Shevaldykin V. G. Noi abordări și mijloace hardware de măsurare a grosimii cu ultrasunete cu utilizarea sondelor cu un singur element // A 8-a conferință europeană privind testarea nedistructivă, Barcelona, ​​​​17-21 iunie 2002. pp. 134-139.

16. Samokrutov A. A., Shevaldykin V. G., Kozlov V. N., Alekhin S. T., Meleshko I. A., Pastushkov P. S. A 1207 - Grosimetru cu ultrasunete de o nouă generație // În lumea NK. 2001. Nr. 2(12). pp. 23-24.

17. Fowler K.A., Elfbaum G.M., Smith K.A., Nelligan T.J. Teoria și aplicarea calculării grosimii cu ultrasunete de precizie [Resursa electronică]. URL: http://www.ndt.net/article/w... (data accesului: 01/09/2013).

18. Sorokin Yu. N. Metode cu ultrasunete de testare nedistructivă // Sat. VINITI. Rezultate ale științei și tehnologiei: Metrologie și tehnologie de măsurare. 1979. T.4. P.253-290.

19. Gmyrin S. Ya. Influența rugozității suprafeței de contact asupra citirilor calibrelor de grosime cu ultrasunete // Defectoscopie. 1993. Nr 10. P. 29-43.

20. Gmyrin S. Ya. Cu privire la problema grosimii pereților produsului și a erorii de măsurare a acestuia în măsurarea grosimii cu ultrasunete în cazul coroziunii semnificative a suprafeței de intrare // Defectoscopie. 1996. Nr 11. P. 49-63.

21. Zemlyansky A. A., Vertynsky O. S. Experiență în identificarea defectelor și fisurilor în rezervoarele de mari dimensiuni pentru depozitarea hidrocarburilor // Jurnal de inginerie și construcții. 2011. Nr 7(25). pp. 40-44.

22. GOST R 53778-2010. Clădiri și construcții. Reguli de inspecție și monitorizare a stării tehnice. Introduce. 01/01/2011. M., 2010. 60 p.

23. Startsev S. A. Probleme de inspecție a structurilor clădirilor cu semne de deteriorare biologică // Jurnal de inginerie și construcții. 2010. Nr. 7(17). pp. 41-46.

24. TSN 50-302-2004. Proiectarea fundațiilor clădirilor și structurilor din Sankt Petersburg. Introduce. 08/05/04. Sankt Petersburg, 2004. 57 p.

25. Prishchepova N. A. Durabilitatea fermelor de oțel ale acoperirilor clădirilor industriale ale întreprinderilor de metalurgie neferoasă din nordul îndepărtat: rezumat al tezei. dis.... cand. tehnologie. Sci. Norilsk: Norilsk industrial. inst - t, 1997. 25 p.

Evaluarea stării de coroziune a unei conducte situate în câmpul electric al unei linii de transport în curent continuu se face prin diferența de potențial dintre conductă și pământ și valoarea curentului din conductă.
Lok-schemă a unei evaluări cuprinzătoare a stării tehnice a unității MG. În viitor, evaluarea stării de coroziune a MG LP ar trebui să devină o parte integrantă a unei evaluări cuprinzătoare a stării tehnice a MG LP.
Schema apariției și propagării celor rătăcitori. Atunci când se evaluează starea de coroziune a unei conducte de gaz, este important să se cunoască atât valorile medii, cât și valorile maxime ale diferenței de potențial.
Instrumentele pentru evaluarea condițiilor de coroziune trebuie să includă senzori, un sistem de înregistrare și surse de alimentare adecvate. Când se utilizează metode magnetice și electromagnetice, este posibil să se utilizeze diferite sisteme de magnetizare. Problema scanării este rezolvată fie printr-un număr mic de senzori care se deplasează în interiorul conductei de-a lungul unei linii elicoidale, fie printr-un număr mare de senzori care se deplasează înainte împreună cu sistemul de magnetizare și amplasați în jurul perimetrului dispozitivului. În acest caz, cel mai indicat este să utilizați un sistem de aranjare a senzorilor eșalonați cu două inele pentru a elimina eventualele omisiuni ale defecte ale conductei. Dispozitivele de tip Linenalog produse în SUA constau din trei secțiuni conectate prin balamale. Prima secțiune conține surse de alimentare și colere de etanșare, a doua conține un electromagnet cu sistem de casete pentru senzori, iar a treia conține componente electronice și un dispozitiv de înregistrare. Acestea sunt utilizate pentru inspecțiile conductelor.
Forajul pentru evaluarea stării de coroziune a conductei trebuie efectuat cu o deschidere completă a conductei și cu posibilitatea de a inspecta generatoarea inferioară a acesteia. Lungimea părții deschise a țevii trebuie să fie de cel puțin trei diametre.
Mod eficient evaluarea stării de coroziune a echipamentului (în etapele de proiectare, exploatare, renovare) este monitorizarea coroziunii - un sistem de observare și predicție a stării de coroziune a unui obiect pentru a obține informații în timp util despre posibilele defecțiuni ale coroziunii.
În tabel 6 oferă o evaluare a stării reale de coroziune a sistemelor de alimentare cu apă caldă din țevi negre într-un număr de orașe. În plus, pentru comparație, sunt furnizați indici calculați ai saturației apei la 60 C, date privind conținutul de oxigen dizolvat și dioxid de carbon liber în apă și o evaluare a activității de coroziune.
Distribuția zonelor vitezei de mișcare a fluxului de apă-gaz-petrol pentru conducte de diferite diametre. Inspecțiile de coroziune ale șirurilor de carcasă sunt efectuate pentru a evalua starea lor de coroziune (atât în ​​adâncime, cât și în zona câmpului), pentru a determina parametrii de protecție electrochimică, pentru a identifica cauzele scurgerilor șirurilor de carcasă în timpul funcționării și pentru a monitoriza securitatea.
Pe baza analizei datelor de mai sus privind evaluarea stării de coroziune și a fiabilității echipamentelor și proceselor tehnologice de la ONGKM, rezultatele detectării defectelor în linie și externe, testelor mecanice de coroziune în teren și de laborator, studiilor metalografice ale șabloanelor și probelor, rezultatele diagnosticelor tehnice ale structurilor, precum și ținând cont de documentele de reglementare și tehnice actuale (NTD), a fost elaborată o metodologie de diagnosticare a echipamentelor și proceselor tehnologice ale zăcămintelor de petrol și gaze care conțin hidrogen sulfurat.
În țara noastră și în străinătate se dezvoltă metode și instrumente pentru a evalua starea de coroziune a unei conducte fără a o deschide. Cele mai promițătoare metode se bazează pe trecerea unui dispozitiv special echipat printr-o conductă, care detectează focarele de deteriorare prin coroziune a peretelui conductei din interior și din exterior. Literatura de specialitate oferă date despre metodele de monitorizare a stării conductelor. Atenția principală este acordată metodelor magnetice și electromagnetice, cu preferință celor din urmă. Metodele cu ultrasunete și radiografie sunt, de asemenea, descrise pe scurt aici.
Modele care nu sunt descrise de nicio ecuație matematică și sunt prezentate sub forma unui set de coeficienți tabulari sau nomograme recomandate pentru evaluarea stării de coroziune a metalelor.

Pentru a evalua starea acoperirii pe conductă în timpul funcționării, este recomandabil să se folosească rezistența de tranziție a conductei izolate, parametrii care caracterizează permeabilitatea materialului de acoperire și cantitatea de antioxidant (pentru compozițiile stabilizate) rămasă în acoperire. Pentru a evalua starea de coroziune a peretelui conductei, ar trebui să se utilizeze date din măsurătorile pierderilor de coroziune ale metalului sub acoperire sau în locurile defectului acestuia, precum și dimensiunea și poziția relativă a leziunilor de coroziune pe peretele conductei. Al doilea include coroziunea locală (cavități, pittinguri, pete), unică (cu o distanță între cele mai apropiate margini ale leziunilor adiacente de mai mult de 15 cm), grup (cu o distanță între cele mai apropiate margini ale leziunilor adiacente de la 15 la 0,5 cm). ) și leziuni extinse (cu o distanță între marginile cele mai apropiate ale leziunilor adiacente mai mică de 0 5 cm). Leziunile unice de coroziune nu conduc la defecțiuni ale conductelor.
Pentru a evalua starea învelișului izolator pe o conductă în timpul funcționării, este necesar să se utilizeze valorile rezistenței tranzitorii a conductei, parametrii care caracterizează permeabilitatea materialului de acoperire și cantitatea de antioxidant (pentru compozițiile stabilizate) rămasă în izolația. Pentru a evalua starea de coroziune a peretelui conductei, este necesar să se utilizeze date din măsurătorile pierderilor de coroziune ale metalului sub acoperire sau în locurile defectului acestuia, precum și dimensiunea și pozițiile relative ale leziunilor de coroziune pe peretele conductei.
La evaluarea stării de coroziune a unei conducte, se determină tipurile de coroziune, gradul de deteriorare a peretelui exterior al conductelor prin coroziune cu o caracteristică generalizată a secțiunilor, maximul și viteza medie coroziunea, preziceți starea de coroziune a șantierului timp de 3 - 5 ani.
În tabel 9.12 oferă o evaluare a stării de coroziune a conductei cu un set complet de factori de influență și recomandări corespunzătoare.
În practică, pentru a cuantifica rezistența la coroziune a metalelor, puteți utiliza orice proprietate sau caracteristică a unui metal care se modifică semnificativ și natural în timpul coroziunii. Astfel, în sistemele de alimentare cu apă, starea de coroziune a conductelor poate fi evaluată prin modificări ale rezistenței hidraulice a sistemului sau a secțiunilor acestuia în timp.
Pentru a găsi posibilitatea reducerii pierderilor de metal ca urmare a coroziunii și reducerea pierderilor semnificative directe și indirecte din coroziune, este necesar să se evalueze starea de coroziune a dispozitivelor și comunicațiilor sistemelor tehnologice chimice. În acest caz, este necesar să se efectueze atât o evaluare a stării de coroziune a sistemului chimico-tehnologic, cât și o prognoză. posibila dezvoltare coroziunea și impactul acestui proces asupra performanței dispozitivelor și comunicațiilor sistemelor tehnologice chimice.
Tehnica de măsurare este dată în secțiunea II. Domeniul de aplicare și setul de măsurători necesare pentru a evalua starea de coroziune a unei structuri sunt prevăzute de instrucțiunile departamentale aprobate în modul prescris.
Complexitatea și originalitatea procesului de coroziune a structurilor subterane din metal și beton armat se datorează condițiilor speciale ale mediului subteran, unde atmosfera, biosfera și hidrosfera interacționează. Din cauza asta Atentie speciala este dedicat dezvoltării și creării de echipamente și sisteme de evaluare a stării de coroziune a obiectelor aflate în subteran. O astfel de evaluare poate fi făcută prin măsurarea potențialului mediu în timp al structurii metalice față de sol. Pentru a determina valoarea potențială medie, au fost dezvoltate dispozitive - integratoare de curent parazit. Sunt ușor de fabricat, nu necesită surse speciale de alimentare și sunt fiabile în funcționare. Utilizarea acestor dispozitive oferă informații despre natura distribuției spațiale a zonelor anodice, catodice și alternante pentru alegerea locației de conectare a mijloacelor de protecție electrochimică și contabilizarea integrală a eficienței funcționării acestuia. Aceste informații pot fi utilizate atât în ​​timpul proiectării, construcției și instalării echipamentelor noi, cât și în timpul funcționării. Devine posibilă implementarea măsurilor planificate pentru a asigura fiabilitatea ridicată a structurilor metalice și din beton armat în condiții de funcționare pe termen lung.
O evaluare a riscului de coroziune a conductelor subterane din oțel cauzat de influența transportului electrificat care funcționează pe curent alternativ ar trebui făcută pe baza rezultatelor măsurătorilor diferenței de potențial dintre conductă și mediu. Tehnica de măsurare este dată în secțiunea II. Volumul și complexul de măsurători necesare pentru a evalua starea de coroziune a conductei sunt determinate de instrucțiunile departamentale aprobate în modul prescris.
Regimul este monitorizat pe baza rezultatelor analizelor probelor de apă și abur, citiri ale pH-metrelor apei de alimentare și din cazan, determinări periodice ale compoziției cantitative și calitative a depozitelor, precum și evaluarea stării metalului cazanului în ceea ce privește de coroziune. Personalul de exploatare monitorizează în mod specific doi indicatori principali ai regimului: doza de complex (pe baza scăderii nivelului în gabaritul de măsurare a soluției de lucru 7, recalculată la consumul de apă de alimentare) și pH-ul apei din cazan a compartimentului curat. Tăierea mostrelor reprezentative de țevi de suprafață de încălzire, analiza calitativă și cantitativă a depozitelor și evaluarea stării de coroziune a metalului în comparație cu starea sa inițială în primii 1 - 2 ani de funcționare a regimului se efectuează la fiecare 5 - 7 mii. orele de funcționare.
Prin urmare, există cazuri când, din cauza determinării incorecte a localizării defectelor de coroziune la suprafață și în interiorul conductei din cauza reasigurării, este permisă înlocuirea nejustificată a conductei în zone semnificative, ceea ce duce la o cheltuire excesivă a fondurilor publice. Prin urmare, este necesară o evaluare fiabilă a stării de coroziune a conductelor și reparații în timp util și corecte pe baza datelor obținute. În acest scop, în țara noastră au fost dezvoltate, construite și testate detectoare de defecte pentru a evalua starea de coroziune a conductelor fără a le deschide din șanț.

 

Ar putea fi util să citiți:

• Dicționar de șerpi mitici;
• Aditivi MKI - Turtă dulce crudă și turtă dulce Rețetă pentru prăjitura „mai”;
• Cine face ce din morcovi?;
• Reteta de sofran flotant de ciuperci;
• Omletă cu smântână, cârnați și brânză într-un cuptor lent;
• Aluat făcut din miere, ouă, făină și zahăr;
• ZHIZ-BYZ: preparat delicios și videoclip într-un nou format Să începem să gătim;
• Salutări din copilărie: coacerea turtelor cu smântână la cuptor fără drojdie;