Способ определения межкристаллитной коррозии и коррозионных повреждений наружных поверхностей подземных и подводных трубопроводов

Изобретение относится к способам бесконтактного определения мест дефектов гидроизоляционного покрытия и коррозионных повреждений наружных поверхностей подземных и подводных катодно-защищенных трубопроводов с пленочной гидроизоляцией с помощью электрохимического анализа и может быть использовано в подземном трубопроводном транспорте. Способ определения межкристаллитной коррозии и коррозионных повреждений наружных поверхностей подземных и подводных трубопроводов осуществляется путем катодной поляризации трубопровода с измерением его потенциала через 5…10 с после снятия последней и нахождения местоположения и размеров дефектов по изменению потенциала. При этом по вершинам и краям "воронок провалов" поляризационной кривой определяют площадь S [мм2] повреждения гидроизоляционного покрытия по формуле: S=40000·ЕЭДС(КОРР)/ΔL, где ЕЭДС(КОРР)=EПА-EПК[В]; ЕПА - потенциал анодной зоны; ЕПК - потенциал катодной зоны; ΔL - половина протяженности катодной зоны [м]. Затем идентифицируют коррозионные повреждения, глубину которых δ(КОРР) определяют по формуле: δ(КОРР)=2[ЕЭДС(КОРР)/ΔL]·(ТГ-5)·[IМАХ/IД(СР)]; где ТГ - срок службы газопровода в годах; IMAX - максимально возможный (паспортный) ток станции катодной защиты [А]; IД(СР) - средний действующий ток катодной станции за период эксплуатации [А]. При этом межкристаллитную коррозию идентифицируют по вершинам «пиков» поляризационного потенциала при амплитуде «пика» более 150 мВ и градиенте потенциалов амплитуды «пика» более 50 мВ/м. Техническим результатом изобретения является обеспечение возможности определения местоположения и глубины коррозионных повреждений и межкристаллитной коррозии наружной поверхности подземного катодно-защищенного трубопровода, а также площади и мест повреждения пленочной гидроизоляции. 4 ил.

 

Изобретение относится к способам бесконтактного определения мест дефектов гидроизоляционного покрытия и коррозионных повреждений наружных поверхностей подземных и подводных катодно-защищенных трубопроводов с пленочной гидроизоляцией с помощью электрохимического анализа и может быть использовано в подземном трубопроводном транспорте.

Известны способы определения мест коррозионных повреждений наружных поверхностей подземных трубопроводов, заключающиеся в применении внутритрубных снарядов - дефектоскопов, оборудованных приборами ультразвуковой или магнитной дефектоскопии (В.В.Харионовский. Перспективы развития диагностики газопроводов в России. // Сб. науч. труд. «Проблемы ресурса газопроводных конструкций». - М.: ВНИИГАЗ, 1995. - С.3).

Недостатками таких способов являются:

1) высокая стоимость исследовательских внутритрубных снарядов;

2) необходимость устройства дорогостоящих шлюзовых устройств на трубопроводах;

3) требование вывода газопровода из эксплуатации на время прохождения внутритрубного дефектоскопа по участку;

4) невозможность определения дефектов гидроизоляционного покрытия;

5) применение внутритрубных снарядов возможно только на 50% газопроводов, так как половина газопроводов имеет неравнопроходную арматуру:

6) невозможность по результатам исследований отличить наиболее опасный вид коррозии, а именно межкристаллитную коррозию, от обычных коррозионных повреждений.

Известен способ определения дефектов изоляционного покрытия подземных и подводных трубопроводов путем катодной поляризации трубопровода, измерения его потенциала и нахождения местоположения и размеров дефектов изоляционного покрытия по изменению измеренного значения потенциалов (а.с. №873097 G01N 27/26), для чего, с целью повышения точности обнаружения дефектов путем исключения влияния неоднородностей грунтовых условий на результаты измерений, перед измерением потенциала снимают катодную поляризацию и по скорости измерения величины измеренного потенциала трубопровода судят о величине дефектов.

Недостатками этого способа являются:

1) низкая точность определения временных промежутков в полевых условиях ввиду высокой скорости (от 10-4 до 1…2 с) установления электрохимического равновесия между электродом в объеме грунта и электролитом, находящимся в зоне дефекта в случае малой толщины диффузионного слоя и высокой скорости диффузии;

2) невозможность определения местоположения и глубины коррозионных повреждений металла трубопроводов.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ определения площади и местоположения дефектов гидроизоляционного покрытия и глубины коррозионных повреждений наружных поверхностей подземных и подводных трубопроводов (патент РФ №2319139, G01N 27/26) путем катодной поляризации трубопровода, измерения его потенциала и нахождения местоположения и размеров дефектов по изменению потенциала, причем измерение поляризационного потенциала производят через 5…10 с после снятия поляризации, по поляризационной кривой по вершинам и краям "воронок провалов" определяют площадь S [мм2] повреждения гидроизоляционного покрытия по формуле:

S=40000·ЕЭДС(КОРР)/ΔL,

где ЕЭДС(КОРР)ПАПК [В];

ЕПА - потенциал анодной зоны;

ЕПК - потенциал катодной зоны;

ΔL -половина протяженности катодной зоны [м],

также по вершинам и краям "воронок провалов" определяют глубину δ(КОРР) коррозионных повреждений [мм] по формуле:

δ(КОРР)=2[ЕЭДС(КОРР)/ΔL]·(ТГ-5)·[IМАХ/IД(СР)],

где ТГ - срок службы газопровода в годах;

IMAX - максимально возможный (паспортный) ток станции катодной защиты [А];

IД(СР) - средний действующий ток катодной станции за период эксплуатации [А].

Недостатками данного способа являются:

1) в способе не приведены отличительные признаки, по которым можно идентифицировать межкристаллитную коррозию;

2) способ не позволяет по результатам измерений выявлять межкристаллитную коррозию.

Задача изобретения - определение местоположения и глубины коррозионных повреждений и межкристаллитной коррозии наружной поверхности подземного катодно-защищенного трубопровода, а также площади и мест повреждения пленочной гидроизоляции.

Поставленная задача достигается способом определения межкристаллитной коррозии и коррозионных повреждений наружных поверхностей подземных и подводных трубопроводов путем катодной поляризации трубопровода с измерением его потенциала через 5…10 с после снятия последней и нахождения местоположения и размеров дефектов по изменению потенциала, при этом по вершинам и краям "воронок провалов" поляризационной кривой определяют площадь S [мм2] повреждения гидроизоляционного покрытия по формуле:

S=40000·ЕЭДС(КОРР)/ΔL,

где ЕЭДС(КОРР)ПAПК [В]; ЕПA - потенциал анодной зоны; ЕПК - потенциал катодной зоны; ΔL - половина протяженности катодной зоны [м], и идентифицируют коррозионные повреждения, глубину которых δ(КОРР) определяют по формуле:

δ(КОРР)=2[ЕЭДС(КОРР)/ΔL]·(ТГ-5)·IМАХ/IД(СР)],

где ТГ - срок службы газопровода в годах; IМAХ - максимально возможный (паспортный) ток станции катодной защиты [А]; IД(СР) - средний действующий ток катодной станции за период эксплуатации [А], причем межкристаллитную коррозию идентифицируют по вершинам «пиков» поляризационного потенциала при амплитуде «пика» более 150 мВ и градиенте потенциалов амплитуды «пика» более 50 мВ/м. Новые существенные признаки:

1) участки межкристаллитной коррозии металла определяются по вершинам «пиков» поляризационного потенциала;

2) «пик» поляризационного потенциала должен иметь амплитудное значение не менее 150 мВ;

3) градиент потенциалов амплитуды пика поляризационного потенциала должен быть не менее 50 мВ/м.

Перечисленные новые существенные признаки в совокупности с известными обеспечивают получение технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.

Получение технического результата обеспечивается тем, что по поляризационной кривой определяется экстремальная разность потенциалов двух участков подземного стального сооружения, которая свидетельствует о том, что имеются благоприятные условия для интенсивных коррозионных процессов на анодных поверхностях, имеющих более низкий электродный потенциал. Теоретически катодная защита эффективно замедляет коррозию металла, что подтверждается результатами измерений суммарного потенциала поверхности трубы, а именно весь трубопровод имеет суммарный потенциал, значительно более низкий, чем поляризационный потенциал металла трубы. Как правило, разность потенциалов на кривой суммарного потенциала поверхности стального сооружения по длине подземного трубопровода не менее чем на порядок ниже и редко превышает 0,05 В, но, тем не менее, на поверхностях катодно-защищенных подземных сооружений наблюдаются коррозионные повреждения, места расположения которых легко идентифицируются по кривым поляризационных потенциалов.

Причины возникновения интенсивных коррозионных процессов трубной стали даже в непосредственной близости от точек дренажа станций катодной защиты определяются режимом работы тиристорных регуляторов станций катодной защиты (фиг.1), величина тока и напряжения в которых определяется соотношением времени протекания тока в цепи и временем пауз между отдельными импульсами, так как работа тиристорных регуляторов катодных станций основана на фазоимпульсном принципе, в соответствии с которым необходимую величину действующего защитного тока и напряжения получают за счет преобразования переменного синусоидального однофазного тока промышленной частоты 50 Гц в однополярные импульсы тока IИ и напряжения UИ переменной амплитуды и длительности (в зависимости от величины требуемых эффективно действующих защитных напряжения UД и тока IД), частотой 100 Гц. Это приводит к тому, что на анодных участках с более низким электродным потенциалом ЕПА формально защищенный действующим значением защитного потенциала UД подземный трубопровод значительную часть времени (в паузах между защитными импульсами тока IЗИ) оказывается свободным от защитного действия тока катодной защиты, в результате чего между катодными и анодными участками появляется ЕЭДС(КОРР)=(ЕПАПК).

Несмотря на то что катодно-защищенный трубопровод имеет суммарный потенциал, значительно более низкий, чем поляризационный потенциал металла трубы, а разность потенциалов на кривой суммарного потенциала поверхности стального сооружения по длине подземного трубопровода не менее чем на порядок ниже и редко превышает 0,05 В (участки незначительных коррозионных повреждений 1, фиг.2), коррозионные процессы протекают на анодных участках 2 (фиг.2) под действием ЭДС коррозии из-за градиента потенциала между основанием 3 и вершиной "воронки провала" 4 кривой поляризационных потенциалов, когда с анодного участка 2 ток коррозии Iкорр, являющийся защитным Iкорр (зэдс) для катодного участка 3, уносит ионы металла с наружной поверхности стальной трубы. Межкристаллитная коррозия 5 идентифицируется на вершинах «пиков» поляризационного потенциала 6, если амплитуда пика превышает 150 мВ.

Интенсивные коррозионные отложения 7 (фиг.3а) на поверхности стальной трубы 8 протекают под гидроизоляционным ковром 9 на тех участках поверхности трубы, где гидроизоляция не имеет внешних признаков механических повреждений с нарушением сплошности гидроизоляционного ковра, кроме его незначительного местного отслоения 10. Протяженность каналов 11, образовавшихся под пленочным покрытием в результате его отслоения, обычно не превышает нескольких метров, а площадь поперечного сечения образовавшегося под гидроизоляционным ковром пространства не превышает долей квадратного сантиметра и заполнена электролитом - грунтовыми водами, а сами каналы сообщаются с участками, где имеются значительные механические повреждения сплошности гидроизоляции 12.

В местах повреждения изоляции поверхность трубы аэрируется воздухом, имеющимся в грунте и растворенным в электролите - грунтовых водах, в результате на поверхности трубопровода появляются участки металла, адсорбция водорода которыми затруднена из-за наличия значительного количества кислорода и азота воздуха. В то же время в непосредственной близости от зон мощных локальных повреждений гидроизоляции существуют зоны отслоения пленочного покрытия, заполненные электролитом, доступ кислорода в которые затруднен.

Под действием катодной поляризации идет активное защелачивание прикатодного слоя электролита, но на поверхностях с мощным локальным повреждением пленочной гидроизоляции из-за открытости системы значение водородного показателя рН прикатодного слоя достаточно быстро снижается до значений рН 7. В местах местного незначительного отслоения гидроизоляции, где сообщение с окружающей средой затруднено, значение рН достаточно длительное время сохраняет высокие значения рН 9÷12. В результате начинает функционировать концентрационный гальванический элемент, электродвижущая сила ЕЭДС(КОРР) [В] которого определяется разностью значений потенциалов анодной ЕПА и катодной ЕПК зон, зависящих, в соответствии с уравнением Нернста, от значений рН соответствующих участков подземного трубопровода и логарифма отношений количеств адсорбированного водорода на хорошо аэрируемой поверхности катодной зоны СД в местах мощного нарушения изоляции к количеству СД адсорбированного водорода мелкодисперсными отложениями анодной зоны в местах местного локального незначительного отслоения пленочного гидроизоляционного покрытия:

ЕЭДС(КОРР)=0,0592[ΔрН+lg(САД)].

Расходные материалы этого гальванического элемента - водород и железо трубы, так как разность потенциалов активизирует все окислительные процессы.

В моменты поступления на трубу отрицательных защитных импульсов от станции катодной защиты происходит частичное выравнивание потенциалов этих участков вследствие поляризации. В результате коррозионные процессы на анодных участках сильно замедляются, но в периоды пауз между отрицательными защитными импульсами коррозионные процессы возобновляются.

При оценке состояния действующего газопровода, срок службы которого превышает 5 лет, предлагается эмпирическое выражение, позволяющее оценивать глубину коррозионного поражения δ(КОРР) [мм] стенки трубы:

δ(КОРР)=2[ЕЭДС(КОРР)/ΔL]·(ТГ-5)·[IМАХ/IД(СР)],

где ТГ - срок службы газопровода в годах;

IМАХ - максимально возможный (паспортный) ток станции катодной защиты [А];

IД(СР) - средний действующий ток катодной станции за период эксплуатации [А],

ЭДС(КОРР)/ΔL - [В/м] - градиент потенциалов между вершиной и основанием "воронки провала" 4 на катодном участке 3 кривой поляризационных потенциалов (фиг.2).

Коррозионные повреждения поверхности трубы тем больше, чем больше оголена поверхность подземного стального сооружения, так как величину тока коррозии, от которого зависит глубина коррозионных повреждений, определяет площадь оголенной (катодной) зоны. Протяженность оголенных участков трубопровода равна протяженности катодных зон и определяется по кривой поляризационных потенциалов. На участке 1 коррозионные повреждения незначительны, так как незначителен градиент потенциалов на участке (фиг.2). Площадь S [мм2] повреждения гидроизоляционного покрытия определятся по формуле:

S=40000 [ЕЭДС(КОРР)/ΔL.

Межкристаллитная коррозия идентифицируется на вершинах 5 «пиков» 6 поляризационного потенциала (фиг.2), если амплитуда пика превышает 150 мВ. Интенсивные коррозионные процессы (фиг.3б) металла стальной трубы 8 протекают под гидроизоляционным ковром 9 на тех участках поверхности трубы, где имеются значительные механические повреждения сплошности гидроизоляции 12 и созданы условия для осуществления межкристаллитной коррозии 13.

Основной причиной возникновения электрохимических процессов именно по границам зерен кристаллов является наводороживание металла, которое происходит вследствие «перезащиты» подземных трубопроводов, так как защитные импульсы значительно превышают потенциал разложения воды. Насыщение металла водородом приводит к разблагороживанию электродного потенциала и возникновению гальванических элементов дифференциальной наводороженности.

При потенциале минус 0,760 В н.в.э. молекулы воды у поверхности стали активно диссоциируют по схеме:

Н2О→OH2-1+.

Это приводит к повышению водородного показателя, но на поверхностях с мощным локальным повреждением пленочной гидроизоляции из-за открытости системы значение водородного показателя рН прикатодного слоя достаточно быстро снижается до значений рН 7, поэтому водородный показатель прикатодного слоя практически не меняется и сохраняет свое значение.

Под действием катодной поляризации в моменты подачи защитного импульса идет активное образование атомарного водорода в прикатодном слое электролита, как только напряжение импульса превысит 2,11 В. Образовавшиеся при диссоциации протоны (Н1+) разряжаются у поверхности стали, образуя атомы водорода:

Н1++е→Н.

Далее атомы водорода должны образовывать молекулу Н2, но это происходит только при больших плотностях тока защиты, когда оголенные площади поверхности трубопровода сравнительно невелики. Кроме того, следует учитывать, что в промежутках между защитными импульсами протекают медленные коррозионные процессы, идущие также с выделением атомарного водорода, рекомбинация которого затруднена именно ввиду его малых количеств.

Источником водорода при отсутствии катодной защиты, а также в промежутках между защитными импульсами выступает вода, взаимодействуя с железом по реакции:

Fe+Н2О=FeO+2Н↑,

или в ионной форме:

Fe+2H2+-Fe2++2H.

Реакция обратима и до 870 К сдвинута вправо. В результате взаимодействия железа с водой выделяется атомарный водород, который либо рекомбинирует, превращаясь в молекулы водорода Н2, либо адсорбируется поверхностью металла. В растворах щелочей железо взаимодействует с водой также с образованием водорода:

Fe+2Н2О=Fe(OH)2+2Н.

Способствуют наводороживанию сварных швов и околошовной зоны термические процессы, происходящие при сварке металла, во время которых происходит укрупнение зерна в зоне перегрева и рост кристаллов - столбчатых дендритов в центре сварного шва, так как стенки шва интенсивно отводят тепло из сварочной ванны. Из-за малых размеров входных отверстий в межкристаллитные полости атомы других элементов проникнуть не могут, так как радиусы двух наиболее распространенных и наиболее часто встречающихся в атмосфере атомов газов - азота и кислорода - больше атома водорода в 1,476 и 1,629 раз соответственно.

В результате наводороживания стенки межкристаллитных, межблочных и межфрагментарных объемов покрываются моноатомным слоем водорода, единственный электрон которого в металле становится квазиколлективизированным. Абсорбированный поверхностью металла водород связан с атомами металла абсорбционными связями, а водород с единственным электроном, покрывающий тончайшим атомарным слоем поверхность стали, вследствие контактной разности потенциалов оказывается «заряженным» положительно (получает эффективный положительный «заряд» q · Z*).

Насыщенность водородом дневной поверхности металла, контактирующей с окружающей водной средой (электролитом), оказывается значительно меньшей, так как парциальное давление водорода очень мало из-за незначительности его концентрации в этой среде. Вместе с тем и азот, и кислород, адсорбированные поверхностью металла, связаны с металлом слабыми силами Ван-дер-Ваальса, а атомы кислорода, в отличие от атомов водорода, наоборот, достаточно энергично отбирают коллективизированные электроны металла.

Атомы водорода, в соответствии с законом Фика, «заколачиваются» атмосферным давлением в межкристаллитные, межфрагментарные и межблочные и исходя из условий нагружения создают огромное давление на стенки полостей, а значит, и стенки полостей также оказывают на атомы водорода такое же давление.

Нводороживание большинства углеродистых и нержавеющих сталей существенно разблагораживает их электродные потенциалы при контакте последних с электролитом, вследствие образования концентрационного водородного гальванического элемента, расходным материалом которого служит водород, находящийся под огромным давлением в межкристаллитных пространствах и совершающий работу при расширении, генерируя ЭДС. Это приводит к понижению электродного потенциала устья элементарного межкристаллитного объема по сравнению со слабо наводороженной, благодаря интенсивной аэрации, наружной поверхностью стальной конструкции, контактирующей с водой (электролитом).

В результате разблагороживания части металлической поверхности устья микрообъема, контактирующего с электролитом, появляется электрическая цепь с двумя стальными электродами, один из которых имеет потенциал на несколько десятых долей вольта ниже другого в результате функционирования гальванического элемента дифференциальной наводороженности.

ЭДС гальванической пары независимо от концентрации реагирующих компонентов может быть записано в виде:

Е=φЭ-0,0592 {ΔрН+[lg{c2/c1)]/z}.

Отношение концентраций в данном уравнении может быть заменено отношением давлений или отношением парциальных давлений. Понижение потенциала поверхности трубы сдвигает все окислительные процессы вправо и способствует протеканию межкристаллитной коррозии.

Все это способствуют наводороживанию межкристаллитных пространств и резкому понижению их потенциалов, способствуя протеканию межкристаллитной коррозии.

Расходные материалы этого гальванического элемента - водород и железо трубы, так как разность потенциалов активизирует все окислительные процессы.

Окисляющимся электродом (анодом) подобного гальванического элемента является устье межкристаллитного объема, интенсивно разрушающееся электрохимической коррозией. Основная токообразующая реакция анода - окисление водорода:

0,5Н21++е, ЕР-=-0,00 [В] (анод).

Катодом служат дневные, не наводороженные поверхности металла: катодный процесс представлен восстановлением водорода

0,5Hl++e=H2, ЕР+=0,00 [В] (катод).

ЭДС этого гальванического элемента дифференциальной наводороженности может достигать 0,25 [В], а с учетом адсорбционной составляющей анодный потенциал кратковременно может понижаться, по отношению к катоду, до -0,4 [В]. При понижении анодного потенциала ниже -0,12 [В] становится возможным протекание анодной токообразующей реакции окисления гидрооксида железа II до метагидрооксида железа III:

Fe(OH)2+(ОН)1-→FeO(OH)+Н2О+е,

потенциал которой может принимать значения от - 0,12 [В] и ниже (в зависимости от рН среды). В увеличенное коррозией входное сечение межкристаллитного объема проникают другие атомы и молекулы, в том числе молекулы О2, Н2О и тогда возможны следующие реакции:

4Fe+2Н2О+3O2=4FeO(OH)=2(Fе2О3·H2O),

4Fe(OH)2+O2=4FeO(OH)+2Н2O,

4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fе(ОН)3.

Любая идущая с выделением водорода реакция обеспечивает сколь угодно долгое протекание токообразующих процессов, понижающих анодный потенциал устья межкристаллитного объема, и сдвигает любую из представленных реакций коррозионного процесса вправо. Так как межкристаллитные полости при небольших поперечных сечениях имеют значительную протяженность в толще металла, то возникший концентрационный гальванический элемент дифференциальной наводороженности продолжает свое разрушающее действие, интенсивно расширяя и углубляя межкристаллитную полость, а все химические несовершенства границ кристаллов ускоряют этот процесс, интенсивно протекающий при условии, что площадь наводороженных участков значительно меньше хорошо аэрируемых (катодных) поверхностей металла, защищенных от наводороживания плотной магнетитовой пленкой и слоем наклепа.

Все эти процессы способствуют наводороживанию межкристаллитных пространств и резкому понижению их потенциалов, способствуя протеканию межкристаллитной коррозии.

Пример

На поляризационной кривой подземного трубопровода имеется участок протяженностью ΔL=10 м, на котором потенциал поверхности трубы изменился на величину ЕЭДС(КОРР)=0,2 В. Максимально возможное (паспортное) значение тока тиристорной станции катодной защиты составляет IMAX=100 А; среднее значение тока по оперативному журналу катодной станции за 11 лет его эксплуатации составило IД(СР)=10 А. Глубина коррозионного повреждения δ(КОРР) поверхности анодной зоны трубы:

δ(КОРР)=2[ЕЭДС(КОРР)/ΔL]·(ТГ-5)·[IMAX/IД(CP)]=2(0,2/10)-(11-5)-(100/10)=2,4 (мм);

площадь S [мм2] повреждения гидроизоляционного покрытия составит

S=40000·ЕЭДС(КОРР)/ΔL=40000·0,2/10=800 (мм2).

Перечень позиций на чертежах

Фиг.1

UИ, IИ - напряжение и ток защитного импульса катодной станции;

UД, IД - действующие значения защитного напряжения и тока станции;

IЗИ - импульсный защитный ток подземного сооружения;

ЕПК - поляризационный потенциал катодных участков трубы;

ЕПА - поляризационный потенциал анодных участков трубы;

ЕЭДС(КОРР)=(ЕПАПК) - ЭДС коррозии анодных участков трубы;

IКОРР=IЗЭДС - ток коррозии анодных участков, создаваемый ЕЭДС(КОРР), равный защитному току катодных участков, создаваемому той же ЭДС.

Фиг.2

1 - участки незначительных коррозионных повреждений;

2 - анодные (разрушаемые коррозией) участки поверхности катодно-защищенных подземных сооружений;

3 - катодные участки поверхности катодно-защищенных подземных сооружений;

4 - «воронка провала» поляризационного потенциала;

5 - место межкристаллитной коррозии;

6 - «пик» поляризационного потенциала;

ЕПК - поляризационный потенциал катодных участков трубы;

ЕПА - поляризационный потенциал анодных участков трубы.

Фиг.3а

7 - коррозионные отложения на поверхности стальной трубы;

8 - стальная труба;

9 - гидроизоляция трубы (гидроизоляционный ковер);

10 - местное отслоение (отслоившееся от наружной поверхности стальной трубы гидроизоляционное покрытие);

11 - канал, образовавшийся под пленочным покрытием в результате отслоения гидроизоляции и заполненный грунтовыми водами - электролитом;

12 - нарушение сплошности (повреждение) гидроизоляции.

Фиг.3б

8 - стальная труба;

9 - гидроизоляция трубы;

12 - нарушение сплошности (повреждение) гидроизоляции;

13 - продукты межкристаллитной коррозии на поверхности стальной трубы.

Способ определения межкристаллитной коррозии и коррозионных повреждений наружных поверхностей подземных и подводных трубопроводов путем катодной поляризации трубопровода с измерением его потенциала через 5...10 с после снятия последней и нахождения местоположения и размеров дефектов по изменению потенциала, при этом по вершинам и краям "воронок провалов" поляризационной кривой определяют площадь S, мм2, повреждения гидроизоляционного покрытия по формуле
S=40000·ЕЭДС(КОРР)/ΔL,
где ЕЭДС(КОРР)=EПА-EПК, В;
EПА - потенциал анодной зоны;
ЕПК - потенциал катодной зоны;
ΔL - половина протяженности катодной зоны, м,
и идентифицируют коррозионные повреждения, глубину которых δ(корр) определяют по формуле
δ(КOPP)=2[EЭДC(КOPP)/ΔL]·(TГ-5)·[IMAX/IД(CP)];
где ТГ - срок службы газопровода, годы;
IMAX - максимально возможный (паспортный) ток станции катодной защиты, А;
IД(СР) - средний действующий ток катодной станции за период эксплуатации, А,
отличающийся тем, что межкристаллитную коррозию идентифицируют по вершинам «пиков» поляризационного потенциала при амплитуде «пика» более 150 мВ и градиенте потенциалов амплитуды «пика» более 50 мВ/м.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области защиты подземных сооружений от коррозии и может быть использовано при выборе времени плановых отключений станций катодной защиты (СКЗ) трубопроводов и подземных металлических сооружений различного назначения.

Изобретение относится к способу предварительной обработки трубчатой оболочки топливного стержня для исследований материалов, в частности для исследований поведения в процессе коррозии.

Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано для диагностирования аварийного состояния резервуаров, изготовленных из нержавеющих сталей, эксплуатируемых в технологических средах, содержащих галоидные ионы, в условиях возможного возникновения питтинговой коррозии.

Изобретение относится к области оценки коррозионной стойкости сталей и изделий из них, предназначенных для эксплуатации в агрессивных средах. .
Изобретение относится к технологии определения коррозионной стойкости внутренней поверхности металлической тары. .

Изобретение относится к испытаниям металлов и может быть использовано при определении свойств металла сварных труб, работающих в агрессивных средах. .

Изобретение относится к способам определения агрессивности котловой воды и стойкости металла к межкристаллитной коррозии с помощью электрохимического анализа. .

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для определения коррозионного состояния подземной части железобетонных опор. .

Изобретение относится к области металлургии, конкретнее к контролю стойкости стальных изделий, предназначенных для эксплуатации в агрессивных средах, оказывающих коррозионное воздействие на металлы, в том числе в водных средах.

Изобретение относится к области защиты от коррозии и может быть использовано для контроля процесса коррозионной защиты и автоматической коррекции величины защитного потенциала по длине трубопровода для его эффективной защиты

Изобретение относится к системе контроля эффективности электрохимической защиты заглубленных, полузаглубленных (емкости) в грунт, под слоем бетона, а также морских стальных сооружений, находящихся под катодной защитой

Изобретение относится к системе контроля эффективности электрохимической защиты подземных трубопроводов, находящихся под катодной поляризацией

Изобретение относится к испытательной технике, предназначенной для определения влияния агрессивных сред на коррозионные свойства материалов и может быть использовано при разработке мероприятий по антикоррозионной защите оборудования в нефтяной, газовой, нефтехимической и других отраслях промышленности. Установка включает рабочий вал с приводом вращательного движения, герметичный контейнер, закрепленный на валу и частично заполненный коррозионной жидкостью, исследуемый образец, установленный в полости контейнера с помощью средств крепления, и трубки для подвода и отвода испытательного газа, снабженные регулирующими элементами. При этом герметичный контейнер выполнен в форме полого тора, в полости которого образец расположен вдоль меридиональных линий тора. Уровень коррозионной жидкости в герметичном контейнере установлен ниже внутренней образующей тора. Корпус герметичного контейнера и средства крепления образца изготовлены из диэлектрического материала или покрыты диэлектрическим материалом. Образец представлен в виде одного или нескольких проволочных элементов. Техническим результатом является повышение точности коррозионных испытаний. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Способ прогнозирования аварийного технического состояния трубопровода канализационной системы применяют в канализационной системе мегаполиса или крупного промышленного района и могут использовать для диагностики технического состояния водоочистных сооружений и трубопроводов со сточными водами. В зоне контролируемого участка трубопровода размещают, по меньшей мере, два датчика технического состояния. Затем периодически снимают показания с датчиков и сравнивают их значения с заданным пороговым значением. По результатам упомянутого сравнения судят о техническом состоянии данного участка трубопровода. В качестве датчика технического состояния применяют газоанализатор. Причем все датчики располагают на соответствующих торцах контролируемого участка трубопровода и связывают их с блоком управления и обработки информации, который предварительно располагают вне зоны контролируемого участка трубопровода. Таким образом образуют измерительный комплекс для контроля за развитием коррозии на внутренней поверхности трубопровода канализационной системы. Техническим результатом является упрощение процесса прогнозирования технического состояния всей внутренней поверхности участка трубопровода канализационной системы при обеспечении постоянного контроля за причинами возникновения и развитием коррозии на этой поверхности. 2 ил.

Изобретение относится к контролю протекания коррозионных процессов и может быть применено для определения степени опасности проникновения локальной коррозии, в частности питтинговой коррозии, в металлические конструкции (реакторы, теплообменники, емкости, трубопроводы и т.д.), контактирующие с электропроводными коррозионными средами. Устройство для контроля локальной коррозии, которое состоит из объектов воздействия коррозионной среды - металлических пластин, имеющих заранее меньшую и различную между собой толщину, чем стенка металлической конструкции, и изготовленных из того же материала, что и металлическая конструкция. При этом одна сторона каждой пластины обращена в сторону коррозионной среды, а другая путем известных способов электрически и механически присоединена к протектору тех же размеров, что и пластина, изготовленному из металла, имеющего более отрицательный потенциал коррозии в данной среде, чем металл пластины. Каждые пластина и протектор образуют датчики, которые электрически изолированы друг от друга, а протектор и от среды, антикоррозионным диэлектрическим покрытием, причем каждый датчик помещен в общий корпус из коррозионно-стойкого диэлектрического материала и имеет через блок переключателей и токоизмерительный прибор электрический контакт с металлической конструкцией. Техническим результатом изобретения является повышение надежности дистанционного диагностирования коррозионного состояния металлических конструкций, контактирующих с коррозионной средой, независимо от давления, температуры, движения среды и типа конструкции. 2 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.
Изобретение относится к области металлургии, конкретнее к контролю стойкости трубных сталей, предназначенных для эксплуатации в агрессивных (водородсодержащих) средах, оказывающих коррозионное воздействие на материалы. Способ контроля стойкости трубных сталей против коррозионного растрескивания под напряжением заключается в том, что из сталей изготавливают образцы, в которых определяют общее содержание водорода в исходном состоянии, в состоянии после искусственного старения в течение 10-40 часов при температурах 50-300°C и после дополнительной термической обработки при температуре 850-1000°C в течение 10-60 минут в печи в воздушной атмосфере с последующим охлаждением на воздухе, а перед термической обработкой обеспечивают влажность атмосферы в рабочем пространстве печи не менее 50%. При этом о стойкости стали против коррозионного растрескивания судят по изменению содержания водорода в процессе старения и термической обработки по сравнению с его содержанием в исходном состоянии. Техническим результатом является обеспечение информативности при небольшой длительности проведения контроля на стойкость против коррозионного растрескивания с учетом химического состава и микроструктуры, наличия и распределения неметаллических включений, являющихся ловушками водорода.

Устройство для электрохимического исследования коррозии металлов относится к области исследования коррозионного поведения материалов в различных средах с помощью построения коррозионных диаграмм, что позволяет оценить характер воздействия отдельных факторов на скорость коррозии, а также выявить наиболее значимый (лимитирующий) процесс (установить степень анодного, катодного и омического контроля). Установка для электрохимического исследования коррозии металлов (фиг. 1) включает в себя цепь для измерения потенциалов электродов, цепь для измерения коррозионного тока, а также термостат. Цепь для измерения потенциалов состоит из электродов (1), погруженных в растворы, находящиеся в сосудах (4). Растворы соединяются электролитическим ключом (3). В каждый раствор погружается электрод сравнения (например, хлорсеребряный электрод) (2). Переключатель (6) и милливольтметр (7) позволяют измерять потенциалы металлических электродов относительно применяемого электрода сравнения. Цепь для измерения коррозионного тока состоит из электродов (1), погруженных в растворы, находящиеся в сосудах (4). Растворы соединяются электролитическим ключом (3). Между электродами последовательно включены: тумблер (5), калиброванный резистор (8) с подключенным параллельно к нему высокоомным цифровым милливольтметром (9), магазин сопротивлений (10). Термостат состоит из сосуда, заполненного теплоносителем, наример водой (13), в который погружены сосуды с исследуемыми электродами, а также мешалка (11) и термометр (12). Электрохимическое исследование коррозионного элемента осуществляется следующим образом. В соответствии со схемой (фиг.1) собирается установка. Металлические образцы частично изолируют по длине термоусадочной трубкой или лаком для создания определенной площади поверхности и предотвращения контакта металлической поверхности с границей раздела фаз «раствор-воздух». Затем производят обработку поверхности в соответствии с ГОСТ 9.305-84. При разомкнутом тумблере (5) измеряют потенциалы исследуемых металлических образцов при отсутствии тока в цепи (стационарный потенциал металлического электрода), который затем пересчитывают относительно стандартного водородного электрода (СВЭ). При замыкании цепи тумблером (5) выставляется с помощью магазина сопротивлений (10) необходимое значение электрического сопротивления, и милливольтметром (9) измеряют падение напряжения на калиброванном резисторе (8). Полученное значение напряжения используют для расчета силы тока в исследуемой цепи из закона Ома. По полученным экспериментальным данным строят коррозионную диаграмму в координатах E ( С В Э ) = f ( I ) . На фиг.2 приведен пример такой диаграммы. Затем производят расчет степени анодного, катодного и омического контроля, а также весового показателя коррозии. Техническим результатом является упрощение схемы установки для измерения силы тока практически короткозамкнутого коррозионного элемента. 2 ил.

Изобретение относится к области оценки коррозионной поврежденности подземных сооружений и может применяться в нефтяной и газовой промышленности в составе систем дистанционной оценки скорости коррозии и определения вида коррозии (поверхностной равномерной, неравномерной, язв и питтингов) подземных трубопроводов. Размещают устройство для оценки скорости коррозии, состоящее из образца-свидетеля и двух пьезоэлектрических преобразователей раздельно-совмещенного и совмещенного типа в коррозионной среде, последовательно преобразователем каждого типа определяют текущую толщину образца по времени прихода донных эхо-сигналов. Затем рассчитывают скорость и определяют вид коррозии по изменению значений текущей толщины образца-свидетеля относительно начальной. Техническим результатом является упрощение способа оценки скорости коррозии для применения его в составе систем коррозионного мониторинга магистральных трубопроводов и создание устройства, реализующего способ с применением стандартных средств ультразвукового контроля. 2 н.п. ф-лы.

Изобретение относится к канализационной системе и может быть использовано для диагностики технического состояния бетонного трубопровода. Мобильный комплекс включает транспортное средство, в котором размещены портативный компьютер, связанный с ним блок обработки и управления, датчики технического состояния, в качестве которых применены газоанализаторы. Портативный компьютер связан с удаленной базой данных беспроводной дистанционной связью и оснащен программами, позволяющими производить считывание информации из энергонезависимой памяти блока обработки и управления, сохранение ее на жесткий диск портативного компьютера, конвертирование в формат, пригодный для последующей обработки стандартными программами, и просмотр получаемых результатов в графической форме в функции времени на экране портативного компьютера. Датчики технического состояния выполнены с возможностью их выемки из транспортного средства и установки в зоне контролируемого участка канализационного трубопровода. Технический результат: оперативность диагностирования технического состояния подсводной части внутренней поверхности бетонного канализационного трубопровода. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к способам бесконтактного определения мест дефектов гидроизоляционного покрытия и коррозионных повреждений наружных поверхностей подземных и подводных катодно-защищенных трубопроводов с пленочной гидроизоляцией с помощью электрохимического анализа и может быть использовано в подземном трубопроводном транспорте

Наверх