Способ выявления участков трубопроводов, подверженных коррозионному растрескиванию под напряжением
Владельцы патента RU 2325583:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Ухтинский государственный технический университет (RU)
Изобретение относится к трубопроводному транспорту и может быть использовано при эксплуатации подземных трубопроводов. С учетом изменения удельного электрического сопротивления грунта устанавливают различия в градиентах защитного потенциала. Определяют периоды высокого и низкого уровня грунтовых вод по стабилизации защитного тока установок катодной защиты (УКЗ) соответственно на максимальных и минимальных значениях, измеряют заглубление трубопровода, высокий и низкий уровни грунтовых вод и выявляют участки по расположению полосы переменного смачивания (или ее части) в пределах поперечного сечения газопровода. Повышается достоверность выявления участков газопроводов, подверженных коррозионному растрескиванию под напряжением. 3 ил.
Изобретение относится к техническому обследованию участков магистральных газопроводов, подверженных коррозионному растрескиванию под напряжением, и может быть применено в трубопроводном транспорте.
Известен способ обнаружения мест коррозионного карбонатного растрескивания по признаку высокой разности потенциалов, измеряемой между электродами относительно соседних участков без отключения источника катодной поляризации (Патент РФ №2175440, G01N 17/00, Способ обнаружения мест коррозионного карбонатного растрескивания).
Недостатком известного способа является его недостаточная чувствительность к местам отслоения изоляции и, вследствие этого, недостаточная достоверность выявления участков газопроводов, подверженных коррозионному растрескиванию под напряжением.
Наиболее близким к заявленному способу является способ выявления участков газопроводов, подверженных коррозионному растрескиванию под напряжением, по признакам качества металла, превышения уровня действующих напряжений порогового, относительно высокой температуры эксплуатации, периодического увлажнения и наличия различий в градиентах защитного потенциала при электрометрическом обследовании в периоды высокого и низкого уровня грунтовых вод (Патент РФ №2193718, F16L 58/00, Способ выявления участков газопроводов, подверженных коррозионному растрескиванию под напряжением).
Недостатками прототипа являются:
1) не определена последовательность установления периодов высокого и низкого уровня грунтовых вод, которые определяются субъективно, соответственно, не определено время проведения электрометрического обследования;
2) недостаточная достоверность выявления участков газопроводов, подверженных коррозионному растрескиванию под напряжением, вследствие того, что различия градиентов защитного потенциала могут быть обусловлены, кроме затекания грунтовых вод в места повреждений изоляции при подъеме уровня грунтовых вод, также изменением удельного электрического сопротивления грунта при изменении его водонасыщенности.
Задачей изобретения является повышение достоверности выявления участков газопроводов, подверженных коррозионному растрескиванию под напряжением. Технический результат изобретения заключается в повышении точности выявления тех дефектов изоляции трубопроводов, в которые проникает грунтовая вода.
Поставленная задача решается тем, что в известном способе выявления участков газопроводов, подверженных коррозионному растрескиванию под напряжением, по признакам качества металла, превышения уровня действующих напряжений порогового, относительно высокой температуры эксплуатации, периодического увлажнения и различий в градиентах защитного потенциала при электрометрическом обследовании в периоды высокого и низкого уровня грунтовых вод, с целью повышения достоверности различия в градиентах защитного потенциала устанавливают с учетом изменения удельного электрического сопротивления грунта, периоды высокого и низкого уровня грунтовых вод определяют по стабилизации защитного тока установок катодной защиты (УКЗ) соответственно на максимальных и минимальных значениях, измеряют заглубление трубопровода, высокий и низкий уровни грунтовых вод и выявляют участки по расположению полосы переменного смачивания (или ее части) в пределах поперечного сечения газопровода.
Сущность способа представлена на фиг.1, 2 и 3.
На фиг.1 и 2 представлены графики изменения силы защитного тока УКЗ соответственно в периоды высокого («весенние» измерения, май) и низкого («осенние» измерения, август) уровня грунтовых вод. На фиг.3 показан участок газопровода с различным положением высокого 2 и низкого 5 уровня грунтовых вод относительно поверхности грунта 4, а также графики изменения отношений градиентов защитного потенциала и удельного электрического сопротивления грунта по продольной координате, измеренных в периоды высокого и низкого уровня грунтовых вод.
Сущность заявляемого способа поясняется следующим.
При повышении уровня грунтовых вод происходит ее затекание в места повреждений изоляции и одновременно снижение удельного электрического сопротивления грунта в результате его водонасыщения. Этот процесс вызывает повышение силы защитного тока на УКЗ, продолжающийся до подъема грунтовой воды на максимальный уровень в пределах сечения трубопровода, и наоборот. Поэтому периоды низкого и высокого уровня грунтовых вод устанавливают по стабилизации силы защитного тока УКЗ на максимальных и минимальных значениях в периоды сезонного повышения и снижения уровня грунтовых вод.
Различия градиентов защитного потенциала могут быть вызваны следующим.
1. Затеканием грунтовой воды в отслоение изоляции (в т.ч. в повреждения в виде складки, гофра и т.п.). При отсутствии грунтовой воды в зоне повреждения, электрический контакт между грунтом и металлом трубы отсутствует или обеспечивается по минимальной площади при прямом контакте грунта с металлом трубы. При этом градиент защитного потенциала в зоне повреждения минимален.
При затекании грунтовой воды в отслоение изоляции увеличивается площадь электрического контакта и градиент возрастает.
2. Изменением «электрических» параметров измерения. В частности, величина градиентов защитного потенциала U⊥ для локальных дефектов изоляции произвольной формы определяется из обобщающего выражения (Белеевский B.C., Лисов С.Ф. Коррекция режимов катодной защиты газопроводов по результатам интенсивных измерений // Газовая промышленность. - 1998. - №12. - С.17-18):
U⊥=IρФ,
где I - сила тока на участке измерения, А;
ρ - удельное электрическое сопротивление грунта, Ом·м;
Ф - функциональный коэффициент, определяемый формой дефекта, глубиной залегания и расположением на поверхности грунта точек, между которыми измеряется градиент потенциала.
Из формулы следует, что измеряемый между электродами сравнения градиент защитного потенциала (разность потенциалов) U⊥ зависит от геометрических (Ф) и электрических (I, ρ) параметров.
Очевидно, что при неизменности геометрических параметров «весеннего» и «осеннего» измерений, различия могут быть также обусловлены изменением «электрических» параметров.
Сила тока на участке измерения может изменяться вследствие изменений напряжения на выходе УКЗ (этот параметр не входит в формулу изобретения) и удельного электрического сопротивления грунта. При этом сопротивление грунта уменьшается с увеличением степени влагонасыщения.
Следовательно, при неизменном напряжении на выходе УКЗ (напряжение на УКЗ между измерениями не регулируют) различия градиентов защитного тока могут быть вызваны, кроме затекания грунтовой воды в повреждения изоляции, также изменением удельного сопротивления грунта.
Выявление участка газопровода, подверженного коррозионному растрескиванию под напряжением, предлагаемым способом осуществляется в следующей последовательности.
Устанавливают периоды наибольшего и наименьшего уровня грунтовых вод следующим образом. Регистрируют изменение силы защитного тока на УКЗ в периоды сезонного повышения и снижения уровня грунтовых вод.
При стабилизации силы тока УКЗ на максимальном значении 1 (фиг.1) измеряют высокий уровень грунтовых вод 2 (фиг.3), удельное сопротивление грунта ρв, заглубление газопровода 3 относительно поверхности земли 4 и градиенты защитного потенциала Uв⊥. Измеряют низкий уровень грунтовых вод 5, удельное сопротивление грунта ρн и градиенты защитного потенциала Uн⊥ в момент стабилизации минимальных значений 6 (фиг.2) силы защитного тока УКЗ.
Вычисляют отношения градиентов защитного потенциала Uв⊥/Uн⊥ и удельного электрического сопротивления ρн/ρв (фиг.3).
Выделяют участки газопровода 7, подверженные коррозионному растрескиванию под напряжением, на которых отношение Uв⊥/Uн⊥ превышает ρн/ρв и полоса переменного смачивания от низкого до высокого уровня грунтовых вод (или часть ее) находится в пределах поперечного сечения трубопровода.
Пример. Необходимо выявить участки, подверженные коррозионному растрескиванию под напряжением, на отрезке газопровода протяженностью 50 м. Диаметр газопровода D=1420 мм.
Дистанционно, с помощью системы телеметрии в паводковый период регистрируют значение силы тока на УКЗ, в зоне защиты которой расположен отрезок газопровода (фиг.1). По стабилизации силы тока на максимальных значениях 1 (5,5 А) определяют период высокого уровня грунтовых вод: с 16 по 19 мая. После этого измеряют в начале и конце отрезка газопровода высокий уровень грунтовых вод 2 (фиг.3) и удельное сопротивление грунта ρв, например, с помощью заглубляемого пробника (Soil probe measures several properties to predict corrosion / M.J.Wilmott and oth. // Oil and Gas J. - 1995, 3/IV. - Vol.93, №14. - P.54-57), а также заглубление газопровода 3 (его оси) Нтр относительно поверхности земли 4, например, с помощью универсального трассоискателя УТ-3 (Е.А.Никитенко, Я.M.Эдельман. Монтер по защите подземных трубопроводов от коррозии. - M.: Недра, 1981, 256 с.). С шагом 2 м производят измерения градиента защитного потенциала Uв⊥.
По стабилизации силы тока на минимальных значениях (2,7 А) 6 (фиг.2) определяют период низкого уровня грунтовых вод: с 19 по 22 августа. Измеряют в начале и конце отрезка трубопровода низкий уровень грунтовых вод 5 (фиг.3), удельное сопротивление грунта ρн. С шагом 2 м производят измерения градиента защитного потенциала Uн⊥.
На координатной плоскости (фиг.3) строят положение полосы переменного смачивания, ограниченной высоким и низким уровнем грунтовых вод относительно поперечного сечения трубопровода (Нтр±0,5D). Отмечают участок переменного смачивания газопровода: 10...36 м.
Вычисляют и строят на графике изменение отношений Uв⊥/Uн⊥ и ρн/ρв на отрезке газопровода. В интервале 10...36 м выявляют участки, на которых Uв⊥/Uн⊥ превышает ρн/ρв - это участок 7 с координатой 25...27 м. Выявленный участок является подверженным коррозионному растрескиванию под напряжением.
Источники информации
1. Патент РФ №2175440, G01N 17/00. Способ обнаружения мест коррозионного карбонатного растрескивания. Опубл. 27.10.2001 г. Бюлл. №30, ч.2, С.361 (аналог).
2. Патент РФ №2193718, F16L 58/00. Способ выявления участков газопроводов, подверженных коррозионному растрескиванию под напряжением. Опубл. 27.11.2002 г. Бюлл. №33, ч.2, С.304 (прототип).
3. Белеевский B.C., Лисов С.Ф. Коррекция режимов катодной защиты газопроводов по результатам интенсивных измерений // Газовая промышленность. - 1998. - №12. - С.17-18.
4. Soil probe measures several properties to predict corrosion / M.J.Wilmott and oth. // Oil and Gas J. - 1995, 3/IV. - Vol.93, №14. - P.54-57.
5. Е.А.Никитенко, Я.M.Эдельман. Монтер по защите подземных трубопроводов от коррозии. - M.: Недра, 1981, 256 с.
Способ выявления участков газопроводов, подверженных коррозионному растрескиванию под напряжением, по признакам качества металла, превышения уровня действующих напряжений порогового, относительно высокой температуры эксплуатации, периодического увлажнения и различий в градиентах защитного потенциала при электрометрическом обследовании в периоды высокого и низкого уровней грунтовых вод, отличающийся тем, что различия в градиентах защитного потенциала устанавливают с учетом изменения удельного электрического сопротивления грунта, периоды высокого и низкого уровней грунтовых вод определяют по стабилизации защитного тока установок катодной защиты (УКЗ) соответственно на максимальных и минимальных значениях, измеряют заглубление газопровода, высокий и низкий уровни грунтовых вод и выявляют участки по расположению полосы переменного смачивания (или ее части) в пределах поперечного сечения газопровода.
