Способ диагностирования аварийного состояния резервуара

Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано для опережающего мониторинга состояния резервуаров, подверженных воздействию питтинговой коррозии. Способ диагностирования аварийного состояния резервуара в коррозионной среде включает размещение в ней электродной системы, содержащей исследуемый рабочий электрод, вспомогательный электрод и электрод сравнения, последовательное определение потенциала исследуемого рабочего электрода в разомкнутой цепи, потенциала питтингообразования, запаса питтингостойкости по потенциалу как разности между потенциалом питтингообразования и потенциалом разомкнутой цепи. В электродную систему дополнительно вводят контрольный рабочий электрод и определяют его потенциал в разомкнутой цепи. Затем выбирают пороговое значение потенциала исследуемого рабочего электрода. Контрольный рабочий электрод подсоединяют к потенциостату в качестве электрода сравнения. Исследуемый рабочий электрод периодически поляризуют при нулевом значении и при выбранном пороговом значении потенциала, изменяя продолжительность периода поляризации, и регистрируют силу тока и количество электричества, прошедшее через электродную систему. Об аварийном состоянии резервуара судят по наличию питтинговой коррозии на исследуемом рабочем электроде в период поляризации, а именно по появлению флуктуации тока с определенной амплитудой в период поляризации, которую количественно оценивают по значению количества электричества, прошедшего через электродную систему. Техническим результатом является повышение точности диагностирования аварийного состояния резервуара за счет определения количественной оценки питтинговой коррозии в условиях, близких к реальным. 1 табл.

 

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.

Способ диагностирования аварийного состояния резервуара в коррозионной среде включает размещение в ней электродной системы, содержащей исследуемый рабочий электрод, вспомогательный электрод и электрод сравнения. Затем последовательно определяют потенциал исследуемого рабочего электрода в разомкнутой цепи, потенциал питтингообразования, запас питтингостойкости по потенциалу как разности между потенциалом питтингообразования и потенциалом разомкнутой цепи. В электродную систему дополнительно вводят контрольный рабочий электрод, определяют его потенциал в разомкнутой цепи и выбирают пороговое значение потенциала исследуемого рабочего электрода. Затем контрольный рабочий электрод подсоединяют к потенциостату в качестве электрода сравнения, после чего исследуемый рабочий электрод периодически поляризуют при нулевом значении и при выбранном пороговом значении потенциала, изменяя продолжительность периода поляризации, регистрируют силу тока и количество электричества, прошедшее через электродную систему. Об аварийном состоянии резервуара судят по наличию питтинговой коррозии на исследуемом рабочем электроде в период поляризации по появлению флуктуации тока с определенной амплитудой, которую количественно оценивают по значению количества электричества, прошедшего через электродную систему.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков является способ диагностирования аварийного состояния резервуара в коррозионной среде, включающий размещение в ней электродной системы, состоящей из рабочего, вспомогательного электродов и электрода сравнения. Последовательно определяют потенциал рабочего электрода в разомкнутой цепи, потенциал питтингообразования, запас питтингостойкости по потенциалу как разность между потенциалом питтингообразования и потенциалом разомкнутой цепи и определяют пороговое значение потенциала рабочего электрода в пределах запаса питтингостойкости по потенциалу, затем рабочий электрод выдерживают при пороговом значении потенциала, после чего потенциал рабочего электрода разворачивают от порогового значения потенциала до потенциала разомкнутой цепи и в обратном направлении, при этом регистрируют значения силы тока и потенциала, при определенном значении потенциала сравнивают величину силы тока прямого и обратного направления и при превышении величины силы тока прямого направления над величиной силы тока обратного направления судят об аварийном состоянии резервуара, см. RU Патент №238235, МПК7 G01N 17/02, 2010.

Недостатками известного способа является то, что в условиях возникновения питтинговой коррозии в процессе эксплуатации резервуаров меняются значения потенциала рабочего электрода в разомкнутой цепи, потенциал питтингообразования и значения запаса питтингостойкости, возникают проблемы выбора продолжительности периода поляризации, что снижает точность определения питтинговой коррозии и не дает возможность получить ее количественную оценку.

Технической задачей является повышение точности способа диагностирования аварийного состояния резервуара и получение количественной оценки воздействия питтинговой коррозии.

Техническая задача решается способом диагностирования аварийного состояния резервуара в коррозионной среде, включающим размещение в ней электродной системы, содержащей исследуемый рабочий электрод, вспомогательный электрод и электрод сравнения, путем последовательного определения потенциала исследуемого рабочего электрода в разомкнутой цепи, потенциала питтингообразования, запаса питтингостойкости по потенциалу как разности между потенциалом питтингообразования и потенциалом разомкнутой цепи, в котором в электродную систему дополнительно вводят контрольный рабочий электрод и определяют его потенциал в разомкнутой цепи, затем выбирают пороговое значение потенциала исследуемого рабочего электрода, а контрольный рабочий электрод подсоединяют к потенциостату в качестве электрода сравнения, после чего исследуемый рабочий электрод периодически поляризуют при нулевом значении и при выбранном пороговом значении потенциала, изменяя продолжительность периода поляризации, регистрируют силу тока и количество электричества, прошедшее через электродную систему, при этом об аварийном состоянии резервуара судят по наличию питтинговой коррозии на исследуемом рабочем электроде в период поляризации по появлению флуктуации тока с определенной амплитудой в период поляризации, которую количественно оценивают по значению количества электричества, прошедшего через электродную систему.

Решение технической задачи позволяет повысить точность диагностирования аварийного состояния резервуара за счет определения количественной оценки питтинговой коррозии в условиях, близких к реальным.

Заявляемый способ осуществляют следующим образом. Исследуемый и контрольный рабочие электроды изготавливают из одного и того же материала - одинаковой марки стали, а вспомогательный электрод - из более благородного металла, например платины. Подготовку рабочего электрода к исследованиям осуществляют в соответствии с ГОСТ 9.912-89. Электродную систему, состоящую из исследуемого и контрольного рабочих электродов, вспомогательного электрода и электрода сравнения, размещают в коррозионной среде, содержащей галоидные ионы. Затем в соответствии с ГОСТ 9.912-89 определяют потенциалы рабочих электродов в разомкнутой цепи Ecor, потенциал питтингообразования Eb и вычисляют разность между ними ΔEb (запас питтингостойкости по потенциалу). Выбирают пороговое значение потенциала рабочего электрода Emin b при условии 30 мВ ≤ Emin b < Eb, величина которого зависит от степени опасности последствий перфорации стенок резервуара в результате питтинговой коррозии. Далее контрольный рабочий электрод подсоединяют к потенциостату в качестве электрода сравнения и выдерживают исследуемый рабочий электрод при нулевом значении потенциала, измеряя силу тока, продолжительность выдержки определяется моментом достижения заранее выбранного минимального значения плотности тока, например, j равная 0,5 мкА/см2, после чего циклически поляризуют исследуемый рабочий электрод посредством потенциостата на заданную величину запаса питтингостойкости, например ΔE (75-400 мВ), при этом изменяют с определенным шагом продолжительность периода поляризации, например, продолжительность периода поляризации от 10 до 120 с, и одновременно измеряют количество электричества, прошедшее через систему в период поляризации, и регистрируют значения силы тока в ее цепи, об аварийном состоянии резервуара судят по наличию питтинговой коррозии на исследуемом рабочем электроде по появлению в период поляризации флуктуации тока с заранее определенной амплитудой, после окончания каждого из периодов поляризации исследуемый электрод выдерживают при нулевом потенциале, при этом регистрируют значения силы тока в его цепи, продолжительность выдержки определяется моментом достижения заранее выбранного минимального значения плотности тока, например, j равная 0,5 мкА/см2.

Данное изобретение иллюстрируют следующие примеры конкретного выполнения.

Пример 1. Проводят диагностирование аварийного состояния резервуара, изготовленного из стали марки 12Х18Н10Т, в растворе, содержащем хлорид натрия (5,85 г/л NaCl). В качестве вспомогательного электрода берут платиновый электрод. Далее электродную систему, состоящую из 2-х рабочих электродов, электрода сравнения (ХСЭ) и вспомогательного электрода, помещают в коррозионную среду, содержащую галоидные ионы (5,85 г/л NaCl). В соответствии с ГОСТ 9.912-89 последовательно измеряют потенциал исследуемого рабочего электрода в разомкнутой цепи E c o r и с с л (160 мВ), потенциал питтингообразования Eb (460 мВ) и вычисляют разность между ними ΔEb (460-160 равно 300 мВ). При этом в электродную систему дополнительно вводят второй контрольный рабочий электрод, изготовленный из того же металла, что и исследуемый рабочий электрод с рабочей поверхностью 10 см2 , и определяют потенциал контрольного рабочего электрода в разомкнутой цепи E c o r к о н т р (165 мВ). Выбирают пороговое значение потенциала исследуемого рабочего электрода (75 мВ) при условии 30 мВ ≤ 75 мВ < 300 мВ. Затем контрольный рабочий электрод подсоединяют к потенциостату в качестве электрода сравнения и выдерживают при нулевом значении потенциала до минимального значения плотности тока (j равная 0,5 мкА/см2 при S, равной 10 см2, сила тока I равна 5 мкА), после чего периодически поляризуют исследуемый рабочий электрод посредством потенциостата на заданную величину запаса питтингостойкости ΔE (75 мВ), изменяя с определенным шагом продолжительность периодов поляризации (τ 10; 30; 60; 90; 120 с), одновременно регистрируют значения силы тока в цепи, которое не превышает в первом цикле поляризации 5 мкА, и измеряют количество электричества (q1 равно 22,265 мкКл; q2 равно 19,507 мкКл; q3 равно 22,663 мкКл; q4 равно 30,856 мкКл; q5 равно 37,231 мкКл), прошедшее через электродную систему, по окончании каждого периода поляризации потенциал исследуемого рабочего электрода в течение заданного периода времени (τ равное 10 с) поддерживается равным потенциалу контрольного рабочего электрода, при этом посредством потенциостата регистрируют значения силы тока в его цепи. Отсутствие флуктуации тока в период поляризации и небольшое значение q указывает на отсутствие питтинговой коррозии на исследуемом рабочем электроде, тем самым свидетельствует о безопасности коррозионного состояния резервуара.

Пример 2 аналогичен Примеру 1. Проводят диагностирование аварийного состояния резервуара, изготовленного из стали марки 12Х18Н10Т, в растворе, содержащем хлорид натрия (5,85 г/л NaCl). В соответствии с ГОСТ 9.912-89 последовательно измеряют потенциал исследуемого рабочего электрода в разомкнутой цепи E c o r и с с л (170 мВ), E c o r к о н т р (180 мВ), потенциал питтингообразования Eb (470 мВ) и вычисляют разность между ними ΔEb (470-170 равно 300 мВ). Выбирают значение потенциала исследуемого рабочего электрода при условии 30 мВ ≤ 400 мВ > 300 мВ. Тем самым имитируют изменение потенциала в процессе воздействия агрессивной среды. Исследуемый рабочий электрод периодически поляризуют посредством потенциостата на выбранное значение потенциала ΔE (400 мВ), изменяя продолжительность периода поляризации (τ 10; 30; 60; 90; 120 с), и одновременно регистрируют значения силы тока в цепи, которое уже во втором цикле поляризации превышает 5 мкА, и измеряют количество электричества (q1 равно 359,82 мкКл; q2 равно 694,23 мкКл; q3 равно 2717,1 мкКл; q4 равно 15805 мкКл; q5 равно 51026 мкКл), прошедшее через систему, по окончании каждого периода поляризации потенциал исследуемого рабочего электрода в течение заданного периода времени (τ равное 10 с) поддерживается равным потенциалу контрольного рабочего электрода, при этом посредством потенциостата регистрируют значения силы тока в его цепи. Появление флуктуации тока в период поляризации и большое значение q свидетельствует о начале питтинговой коррозии на исследуемом рабочем электроде, тем самым указывает на опасность коррозионного состояния резервуара.

Сравнивая Пример 1 и Пример 2 видно, что значения количества, электричества затрачиваемого в периоды поляризации при наличии (q1 равно 359,82 мкКл; q2 равно 694,23 мкКл; q3 равно 2717,1 мкКл; q4 равно 15805 мкКл; q5 равно 51026 мкКл) и отсутствии питтингов (q1 равно 22,265 мкКл; q2 равно 19,507 мкКл; q3 равно 22,663 мкКл; q4 равно 30,856 мкКл; q5 равно 37,231 мкКл,) отличаются больше чем на порядок и, кроме того, при наличии питтингов скорость нарастания количества электричества с увеличением продолжительности поляризации растет значительно быстрее, чем в случае отсутствия питтингов. Информация о количестве электричества, затраченного в период поляризации, показывает степень воздействия питтинговой коррозии на исследуемый электрод.

Пример 3. Проводят диагностирование аварийного состояния резервуара, изготовленного из стали марки 12Х18Н10Т в растворе, содержащем хлорид натрия (5,85 г/л NaCl). В качестве вспомогательного электрода берут платиновый электрод. Далее электродную систему, состоящую из рабочего электрода, электрода сравнения (ХСЭ) и вспомогательного электрода, помещают в коррозионную среду, содержащую галоидные ионы (5,85 г/л NaCl). Последовательно определяют потенциал исследуемого рабочего электрода в разомкнутой цепи E c o r и с с л (150 мВ), потенциал питтингообразования Eb (460 мВ) и запаса питтингостойкости по потенциалу (310 мВ) и выбирают пороговое значение потенциала контрольного рабочего электрода (75 мВ) при условии 30 мВ ≤ 75 мВ < 310 мВ аналогично Примеру 1. Затем рабочий электрод выдерживают при пороговом значении потенциала (75 мВ) в течение определенного времени τ, равного 10 минутам. После чего потенциал рабочего электрода (75 мВ) разворачивают от порогового значения потенциала (75 мВ) до потенциала разомкнутой цепи (150 мВ) и в обратном направлении (от 150 мВ до 75 мВ) с заданной постоянной скоростью развертки (150-75/25 равно 3 мВ/сек), при этом регистрируют значения силы тока и потенциала. Величина силы тока прямого направления, например, при выбранном потенциале 150 мВ, составляет (-0,013 мА), что меньше величины силы тока обратного направления (0,020 мА), и это свидетельствует об отсутствии питтинговой коррозии на исследуемом электроде, что указывает на безопасность коррозионного состояния резервуара.

Пример 4 аналогичен Примеру 3. Проводят диагностирование аварийного состояния резервуара, изготовленного из стали марки 12Х18Н10Т, в растворе, содержащем хлорид натрия (5,85 г/л NaCl). Превышение величины силы тока прямого направления (0,078 мА) над величиной силы тока обратного направления (0,019 мА), например, при выбранном потенциале 200 мВ, свидетельствует о необходимости принятия мер по обеспечению безопасности состояния резервуара. Табл.

Пример 5. Проводят диагностирование аварийного состояния резервуара, изготовленного из стали марки 12Х18Н10Т, в растворе, содержащем хлорид натрия (5,85 г/л NaCl). В качестве вспомогательного электрода берут платиновый электрод. Далее электродную систему, состоящую из рабочего электрода, электрода сравнения (хлорид серебряный электрод сравнения - ХСЭ) и вспомогательного электрода, помещают в коррозионную среду, содержащую галоидные ионы (5,85 г/л NaCl). В соответствии с ГОСТ 9.912-89 последовательно измеряют потенциал исследуемого рабочего электрода в разомкнутой цепи E c o r и с с л (160 мВ), потенциал питтингообразования Eb (460 мВ) и вычисляют разность между ними ΔEb (460-160 = равно 300 мВ). В пределах запаса питтингостойкости (300 мВ) выбирают пороговое значение потенциала исследуемого рабочего электрода (75 мВ) при условии 30 мВ ≤ 75 мВ < 300 мВ и поддерживают потенциал в периоды поляризации равным 235 мВ относительно ХСЭ.

В процессе исследования при изменении условий эксплуатации, например появление в коррозионной среде дополнительного окислителя K3Fe(CN)6 (добавление в раствор с концентрацией 5,85 г/л NaCl 6 мл раствора, содержащего 4 г/л K3Fe(CN)6), потенциал исследуемого рабочего электрода в разомкнутой цепи поддерживается 300 мВ (ХСЭ). При проведении диагностирования аварийного состояния резервуара по прототипу потенциал в периоды поляризации поддерживается 235 мВ относительно ХСЭ, что на 65 мВ отрицательнее потенциала исследуемого рабочего электрода в разомкнутой цепи, т.е. исследуемый рабочий электрод будет подвергаться не анодной, а катодной поляризации.

При проведении испытаний по заявляемому способу потенциал исследуемого рабочего электрода в разомкнутой цепи изменяется синхронно с потенциалом контрольного рабочего электрода в разомкнутой цепи, потенциал исследуемого электрода поддерживается на 75 мВ положительное потенциала рабочего электрода в разомкнутой цепи, т.е. исследуемый рабочий электрод будет подвергаться анодной поляризации, что обеспечивает создание условий, близких к реальным.

Результаты диагностирования аварийного состояния резервуара сведены в таблицу 1.

Таблица 1.

Ecor1, Ecor2 - потенциалы исследуемого и контрольного рабочих электродов в разомкнутой цепи, соответственно, мВ;

Eb - потенциал питтингообразования, мВ;

ΔEb - запас питтингостойкости по потенциалу, мВ

Emin b - пороговое значение потенциала исследуемого рабочего электрода, мВ;

τ - время поляризации, мин;

V - скорость развертки потенциала, мВ/с;

q - количество электричества, прошедшее через электродную систему, мкКл.

Как видно из примеров конкретного выполнения (см. таблицу), результат диагностирования состояния резервуара, изготовленного из стали марки 12Х18Н10Т, в коррозионной среде, содержащей галоидные ионы, по заявляемому объекту показал, что в условиях, близких к реальным, например, значение количества электричества, равное 37,231 мкКл, показывает отсутствие питтинговой коррозии, а значение количества электричества, равное 51026 мкКл, прошедшее через электродную систему, показывает развитие питтинговой коррозии во времени.

Таким образом, по сравнению с прототипом совокупность признаков заявляемого объекта позволяет повысить точность диагностирования аварийного состояния резервуара за счет определения количественной оценки питтинговой коррозии в условиях, близких к реальным.

Способ диагностирования аварийного состояния резервуара в коррозионной среде, включающий размещение в ней электродной системы, содержащей исследуемый рабочий электрод, вспомогательный электрод и электрод сравнения, путем последовательного определения потенциала исследуемого рабочего электрода в разомкнутой цепи, потенциала питтингообразования, запаса питтингостойкости по потенциалу как разности между потенциалом питтингообразования и потенциалом разомкнутой цепи, отличающийся тем, что в электродную систему дополнительно вводят контрольный рабочий электрод и определяют его потенциал в разомкнутой цепи, затем выбирают пороговое значение потенциала исследуемого рабочего электрода, а контрольный рабочий электрод подсоединяют к потенциостату в качестве электрода сравнения, после чего исследуемый рабочий электрод периодически поляризуют при нулевом значении и при выбранном пороговом значении потенциала, изменяя продолжительность периода поляризации, и регистрируют силу тока и количество электричества, прошедшее через электродную систему, при этом об аварийном состоянии резервуара судят по наличию питтинговой коррозии на исследуемом рабочем электроде в период поляризации по появлению флуктуации тока с определенной амплитудой в период поляризации, которую количественно оценивают по значению количества электричества, прошедшего через электродную систему.



 

Похожие патенты:

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.

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.

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).
Изобретение относится к области металлургии, конкретнее к контролю стойкости трубных сталей, предназначенных для эксплуатации в агрессивных (водородсодержащих) средах, оказывающих коррозионное воздействие на материалы.

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.

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.

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.

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

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 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 может быть использовано для испытаний нержавеющих сталей и сплавов на устойчивость к межкристаллитной коррозии (МКК) с целью прогнозирования их поведения в агрессивных средах, оказывающих коррозионное воздействие на металлы. Способ включает изготовление и подготовку образцов и приготовление растворов. Также способ включает проведение провоцирующего нагрева образцов, выдержку последних в рабочем растворе при заданных температуре и продолжительности и оценку коррозионной стойкости методом изгиба образцов. Провоцирующий нагрев проводят только на части образцов, а образцы без провоцирующего нагрева испытывают в состоянии поставки. Затем оценивают стойкость против МКК всех испытанных образцов гравиметрическим методом, рассчитывают скорость проникновения коррозии и сравнивают скорости проникновения коррозии образцов с провоцирующим нагревом и в состоянии поставки. Кроме того, оценку коррозионной стойкости проводят дополнительно металлографическим методом. Оценка результатов испытаний образцов на стойкость против МКК выполняется методом изгиба образцов на 90° с целью определения трещин и металлографическим методом. Дополнительно проводится оценка стойкости образцов, подвергнутых провоцирующему нагреву, и образцов в состоянии поставки гравиметрическим методом и исследование микроструктуры образцов после испытаний. Техническим результатом является повышение достоверности определения процессов межкристаллитной коррозии. 1 табл., 1 з.п. ф-лы.
Изобретение относится к металлургии, конкретно к области оценки стойкости трубных марок стали и труб против коррозионного разрушения. Способ контроля качества стальных изделий путем определения их коррозионной стойкости, заключающийся в том, что от изделий отбирают пробы. Затем изготавливают образцы с полированной поверхностью, которую обрабатывают электрохимическим методом реактивом, содержащим ионы хлора. После чего судят о коррозионной стойкости стали. Причем поверхность образца обрабатывают электрохимическим методом в потенциостатическом режиме, при потенциале -400÷-150 мВ (х.с.э.) в течение 35÷120 мин в растворе, содержащем 0,1-25 г/л ионов хлора и дополнительно 0,1-4 г/л ионов магния, а о коррозионной стойкости стали судят по значению плотности тока насыщения. Техническим результатом является повышение информативности и достоверности способа оценки коррозионной стойкости трубных марок стали и труб, эксплуатируемых в условиях высокоминерализованных агрессивных сред. 3 табл.
Наверх