Коррозионный водородный зонд

Изобретение относится к испытательной контролирующей технике, а именно к коррозионным водородным зондам. Коррозионный водородный зонд содержит корпус, датчик водорода, поршни, манометры, тензодатчики и регистрирующий прибор. Датчик водорода выполнен в виде трубки, в которую вставлен трубчатый вкладыш с тензодатчиками, которые нагружаются растягивающей нагрузкой от давления агрессивной наводороживающей среды, воздействующей на связанный с ними поршень. При этом уровень напряжения регулируют изменением величины противодавления компенсирующего поршня через сжимаемую кремнийорганическую жидкость. Коррозионный водородный зонд может быть использован для контроля скорости коррозии оборудования, эксплуатируемого в агрессивной наводороживающей среде, в частности для определения эффективности и времени последействия ингибиторов коррозии, для контроля водородопроницаемости, что также может быть использовано для определения защитной эффективности ингибиторов коррозии и времени их последействия, для определения времени до сквозного питтингообразования в стенке датчика водорода для фиксации времени до коррозионного растрескивания датчика, водорода и обеспечения условий безопасной эксплуатации зонда. Технический результат - повышение чувствительности зонда и, как результат, обеспечение безопасности эксплуатации объекта. 1 ил.

 

Изобретение относится к испытательной контролирующей технике, а именно к коррозионным водородным зондам.

Из всех существующих средств коррозионного контроля (за исключением образцов-свидетелей) водородные зонды давления являются самыми недорогостоящими и наименее сложными. При работе они очень быстро, как правило, в течение 24 ч. отражают изменения скорости коррозионных процессов в системе (Митрофанов А.В., Киченко А.Б., Гафаров Н.А. Контроль коррозии на объектах нефтегазодобычи с помощью водородных зондов // Обз. информ. Сер.: Защита от коррозии оборудования в газовой промышленности. - ООО "ИРЦ Газпром". - 2003-113 с.).

Водородные зонды давления представляют собой устройства, имитирующие несплошность в металле, где происходит выделение продиффундировавшего через стенку зонда водорода, образующегося в результате коррозионного процесса на противоположной ее стороне (Гутман Э.М., Гетманский М.А., Клапчук О.В., Кригман Е.А. Защита нефтепромыслового оборудования от коррозии. - М.: Недра. 1988. - 200 с.). Их общей характеристикой является наличие искусственно созданной несплошности в металле, куда благодаря своей высокой диффузионной подвижности проникает атомарный водород. В несплошности такой водород переходит в молекулярную форму (молизуется), способную развивать огромные давления, регистрируемые манометром (Митрофанов А.В., Киченко А.Б., Гафаров Н.А. Контроль коррозии на объектах нефтегазодобычи с помощью водородных зондов // Обз. информ. Сер.: Защита от коррозии оборудования в газовой промышленности. - ООО "ИРЦ Газпром". - 2003. - 113 с.), и создавать тем самым высокие внутренние напряжения в металлической фазе, обусловливая ее водородную хрупкость.

Известен водородный зонд «труба в трубе» (Гутман Э.М., Гетманский М.А., Клапчук О.В., Кригман Е.А. Защита нефтепромыслового оборудования от коррозии. - М.: Недра. 1988. - 200 с.).

Подобные зонды монтируются на трубопровод, по которому подается агрессивная среда, в результате взаимодействия которой с материалом конструкции выделяется атомарный водород, диффундирующий в металл. Недостатком таких водородных зондов давления (далее водородных зондов (ВЗ)) является низкая чувствительность в связи с неизбежным наличием стенок большой толщины и сложностью контроля состояния металла в зоне установки ВЗ. В силу этих причин подобные водородные зонды не получили распространения в промышленности.

Известен накладной водородный зонд (Гутман Э.М., Гетманский М.Д., Клапчук О.В., Кригман Л.Е. Защита газопроводов нефтяных промыслов от сероводородной коррозии. - М.: Недра, 1988. - 200 с.). При очевидной простоте и надежности конструкции накладных зондов их большим недостатком является недостаточная чувствительность подобно водородным зондам типа «труба в трубе». Дополнительным серьезным недостатком является сложность, а подчас и невозможность осуществления надежного уплотнения между накладкой и контролируемой поверхностью конструкции. В результате эти зонды также мало используются.

Известны пальчиковые водородные зонды (Гутман Э.М., Гетманский М.Д., Клапчук О.В., Кригман Л.Е. Защита газопроводов нефтяных промыслов от сероводородной коррозии. - М.: Недра, 1988. - 200 с.). Недостатком этих ВЗ является необходимость в наличии штуцера, имеющего фланцевое или резьбовое соединение, позволяющее установить зонд на трубопровод. В силу этих причин, несмотря на высокую чувствительность, такие зонды нашли ограниченное распространение в условиях магистральных нефтепроводов, по которым перекачивается агрессивная среда.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому водородному зонду является водородный зонд типа «стакан» (АС СССР №1078285, кл. G 01 N17100, 13.12.82, опубл. 07.03.84. Бюл. №9. Коррозионный водородный зонд. Авторы: Э.М. Гутман, А.Ф. Светличкин, Н.В. Холзаков, Г.Ф. Райзман, В.П. Яковлев), в полости которого установлен и взаимодействует с дном подпружиненный поршень, вдоль оси которого имеется ступенчатый канал. В расширенной части канала установлен датчик количества продиффундировавшего через дно водорода, гибкая мембрана с тензометрическим датчиком. Кроме того, ВЗ снабжен предохранительным клапаном, расположенным в канале между дном зонда и мембраной.

Недостаток указанного зонда - сложность монтажа, трудности в достижении уплотнения соединений. Кроме того, он характеризуется более низкой чувствительностью в силу малой площади поверхности, через которую диффундирует в них водород.

Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение чувствительности, тем самым обеспечивается надежность получения количественных показателей диффузии водорода внутри металла в условиях воздействия на него агрессивной наводороживающей среды, склонности материала конструкции к коррозионному растрескиванию и в итоге обеспечение безопасности эксплуатации объекта.

Указанная техническая задача достигается тем, что коррозионный водородный зонд содержит корпус, датчик водорода, поршни, манометры, тензодатчики и регистрирующий прибор, согласно изобретению датчик водорода выполнен в виде трубки, в которую вставлен трубчатый вкладыш с тензодатчиками, которые нагружаются растягивающей нагрузкой от давления агрессивной наводороживающей среды, воздействующей на связанный с ними поршень. При этом уровень напряжения регулируют изменением величины противодавления компенсирующего поршня через сжимаемую кремнийорганическую жидкость.

На чертеже представлена схема предлагаемого коррозионного водородного зонда. Зонд содержит корпус 1, установленный на контролируемом оборудовании 2. Датчик водорода 3 погружен в агрессивную наводороживающую среду 4. Датчик водорода 3 изготовлен из материала испытуемого оборудования и совместно с находящимся в нем трубчатым вкладышем 5 нагружен растягивающим напряжением, создаваемым давлением агрессивной наводороживающей среды 4, действующей на поршень 6. Поршень 6, установленный в корпусе 1, соединен с датчиком водорода 3 и трубчатым вкладышем 5. Величина напряжения в датчике водорода 3 контролируется тензодатчиками 7, установленными внутри трубчатого вкладыша 5. Тензодатчики 7 через токопровод 8 соединяются с регистрирующим прибором 9. Проникающий сквозь стенку датчика 3 атомарный диффузионно-подвижный водород в канале 10 образует молекулярную форму водорода (Н2) и по каналу 11 поступает к крану 12. В зависимости от положения затвора 13 водород направляется к манометру 14 для контроля давления водорода или к манометру 15 для контроля давления агрессивной наводороживающей среды 4 и определения момента разрушения датчика водорода 3. Для установки заданного уровня напряжений в сечении датчика водорода 3 используется компенсирующий поршень 16, при перемещении которого в направлении поршня 6 путем вращения регулирующей гайки 17 в объеме, заполненном сжимаемой кремнийорганической жидкостью 18, создается давление, которое передается на поршень 6. При этом изменяется уровень напряжения в сечении датчика водорода 3, величина которого определяется показаниями регистрирующего прибора 9.

Водородный зонд работает следующим образом. Первоначально определяется требуемый уровень напряжений в датчике водорода 3. Для этого рассчитывается распределение нагрузки между датчиком водорода 3 и трубчатым вкладышем 5 для установки соответствующих показаний регистрирующего прибора 9. После монтажа водородного зонда на контролируемое оборудование 2, до включения его в работу, путем закручивания гайки 17 перемещают компенсирующий поршень 16, передающий давление через сжимаемую кремнийорганическую жидкость 18 для перемещения поршня 6 в крайнее нижнее положение в корпусе 1 для того, чтобы датчик водорода 3 не находился под нагрузкой. После подачи в контролируемое оборудование 2 рабочего давления агрессивной наводороживающей среды 4 медленным вращением гайки 17 повышают уровень растягивающего напряжения в сечении датчика 3 до тех пор, пока на регистрирующем приборе 9 не будет достигнуто соответствующее показание, при котором датчик 3 будет нагружен до расчетного уровня напряжения. Во время выполнения этой операции кран 12 находится в положении, при котором канал 11 соединяется с манометром 15, рассчитанным на показание давления агрессивной наводороживающей среды 4. Затем затвор 13 крана 12 переводится в положение подключения канала 11 к манометру 14 для контроля давления водорода. Если при этом манометр 14 показывает избыточное давление, то его следует снизить, доведя до атмосферного давления. В процессе эксплуатации контролируемого оборудования 2 под давлением агрессивной наводороживающей среды 4 между установленными периодами измерения давления водорода затвор 13 крана 12 находится в положении, когда канал 11 соединен с манометром 15, что позволяет определить момент возможного разрушения датчика водорода 3. В процессе работы зонда необходимо периодически фиксировать показания регистрирующего прибора 9. Поскольку в результате коррозионных процессов уменьшается сечение датчика водорода 3, то при постоянной величине давления агрессивной наводороживающей среды 4 уровень растягивающего напряжения увеличивается. Регулировка величины напряжений в сечении датчика водорода 3 производится путем перемещения регулирующей гайки 17 до расчетной величины, определяемой по показанию регистрирующего прибора 9. В результате сопоставления изменений в показаниях регистрирующего прибора 9 вычисляется средняя скорость коррозии, а по анализу периодических показаний манометра 15 определяется изменение интенсивности наводороживания. Если в процессе воздействия агрессивной наводороживающей среды 4 произойдет разрыв механически нагруженного датчика 3, вся нагрузка воспримется вкладышем 5. В этом случае показания регистрирующего прибора 9 резко изменятся в направлении увеличения деформации. Также возможно, что манометр 15 покажет давление рабочей среды, но при этом показания регистрирующего прибора 9 изменятся незначительно, если в стенке датчика водорода 3 образуется минимальное сквозное отверстие, что, как правило, является следствием появления микропиттинга. Если при эксплуатации контролируемого оборудования 2 возникают импульсы давления, они гасятся за счет демпфирующего действия сжимаемой кремнийорганической жидкости 18. При отключении линии высокого давления от манометра 14 с помощью крана 12 и перед подключением этого манометра следует временно снижать уровень напряжения в сечении датчика водорода 3.

Таким образом, предлагаемый коррозионный водородный зонд может быть использован для контроля скорости коррозии оборудования, эксплуатируемого в агрессивной наводороживающей среде, в частности для определения эффективности и времени последействия ингибиторов коррозии, для контроля водородопроницаемости, что также может быть использовано для определения защитной эффективности ингибиторов коррозии и времени их последействия, для определения времени до сквозного питтингообразования в стенке датчика водорода, для фиксации времени до коррозионного растрескивания датчика водорода и обеспечения условий безопасной эксплуатации зонда.

Коррозионный водородный зонд, содержащий корпус, датчик водорода, поршни, манометры, тензодатчики и регистрирующий прибор, отличающийся тем, что датчик водорода выполнен в виде трубки, в которую вставлен трубчатый вкладыш с тензодатчиками, которые нагружаются растягивающей нагрузкой от давления агрессивной наводороживающей среды, воздействующей на связанный с ними поршень, при этом уровень растягивающего напряжения регулируют изменением величины противодавления компенсирующего поршня через сжимаемую кремнийорганическую жидкость.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для оценки опасности водной эрозии почв. Способ оценки эрозионной опасности дождя на орошаемых участках, обработанных раствором гербицида глифосат, включает создание капельного потока воды, торможение капель дождя в среде поровой жидкости, измерение в ней давления и оценку эрозионной опасности по средней величине давления в поровой жидкости.

Изобретение относится к транспортной, энергетической, строительной и другим отраслям промышленности и может быть использовано для непрерывного (on-line) мониторинга скорости коррозии на таких объектах, как мосты, путепроводы, эстакады, градирни, дымовые трубы, резервуары и др.

Изобретение относится к области мониторинга коррозии и может быть использовано в нефте- и газотранспортных системах, а также теплосетях. Заявленное устройство для измерения коррозии трубопроводов, содержащее крышку, уплотняющую прокладку и пластину-свидетель, при этом в крышке закреплен центральный стержень, расположенный в отверстии на стенке трубопровода, снабженном сальниковым уплотнением, состоящим из прокладки и крышки сальника, в качестве пластины-свидетеля используют часть внутренней поверхности трубопровода, ограниченной внутренним диаметром крышки, на ограниченной части внутренней поверхности трубопровода расположены два патрубка с кранами на расстоянии 0,4-0,5 диаметра крышки от оси центрального стержня, а на расстоянии 0,2-0,3 диаметра крышки расположен серебряный электрод.

Изобретение относится к оценке эксплуатационных свойств топлив, в частности к оценке коррозионной активности реактивных топлив. Сущность изобретения заключается в том, что топливо циркулирует в вертикально расположенном замкнутом контуре из нержавеющей стали, представляющем собой конструкцию из труб круглого сечения, пластинку из бронзы ВБ-23НЦ размещают в верхнем горизонтальном участке контура, циркуляцию топлива в контуре осуществляют в 3 этапа по 3 ч каждый, со сменой топлива после 1-го и 2-го этапов, перед началом первого этапа непосредственно за пластинкой по ходу потока устанавливают фильтрующий элемент.

Изобретение относится к области исследований устойчивости материалов к световому воздействию и касается способа оценки светостойкости текстильных материалов. Способ включает в себя использование эталонов, проб и источника света.

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

Изобретение относится к электрохимическому способу оценки защитной концентрации летучих ингибиторов коррозии (ЛИК), которые абсорбируются в фазовой пленке влаги, формирующейся на поверхности металла.

Изобретение относится к области металлургии, конкретнее к оценке стойкости против коррозионного растрескивания под напряжением (КРН) низколегированных сталей, предназначенных для строительства магистральных газо- и нефтепроводов.

Изобретение относится к области принятия решений о продлении срока службы летательных аппаратов после 25 лет эксплуатации. Способ заключается в прогнозировании степени коррозионного поражения с помощью метода нечеткого логического вывода на основе априорных данных о свойствах конструкционного материала конструкции, условиях эксплуатации летательного аппарата, режиме эксплуатации и сроке службы после последнего ремонта.
Изобретение относится к контролю режима работы систем протекторной защиты стальных корпусов кораблей и судов. Способ контроля режима работы систем протекторной защиты стальных корпусов кораблей и судов включает периодическое измерение потенциала корпуса в контрольных точках по длине корпуса с помощью переносного электроизмерительного прибора и переносного электрода сравнения.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для определения остаточных технологических напряжений в образцах, вырезанных из исследуемой детали. Устройство содержит основание со стойкой, травильную ванну, датчики деформации и толщины образца, соединенные с системой обработки информации, приспособление для размещения узла крепления образца и датчиков деформации и толщины образца, выполненное в виде вертикальной рамки, присоединенной к стойке двумя подвижными консолями, в нижней части рамки установлен узел крепления исследуемого образца в вертикальном положении. Узел крепления образца снабжен держателем, зажимом для образца и плоским кронштейном с криволинейным пазом. Держатель расположен вертикально, выполнен в виде прямолинейной пластины с продольным пазом, прикреплен верхней частью к рамке и кронштейну болтами с шайбами и гайками, проходящими через пазы держателя и кронштейна, причем держатель установлен с возможностью перемещения в направлении продольного паза и отклонения от вертикали в пределах длин продольного и криволинейного пазов при ослабленной затяжке болтов. Зажим для образца расположен на нижней части держателя и состоит из двух пластинок, скрепленных болтами с гайками, причем одна из пластинок жестко соединена с держателем, другая пластинка выполнена накладной с возможностью размещения на нижнем конце закрепляемого образца. Плоский кронштейн жестко закреплен вертикально на рамке. Датчик деформации состоит из удлинителя, выполненного с возможностью закрепления на верхнем конце образца в вертикальном положении, и цифрового индикатора, закрепленного на рамке, контактирующего измерительным наконечником с верхним концом удлинителя, на верхнем конце удлинителя прикреплена пружинка, вторым концом соединенная с цифровым индикатором, датчик толщины включает два рычага, охватывающие концами образец по толщине, выполненные длинными, установленные вертикально, шарнирно закрепленные на рамке, на верхнем конце левого рычага закреплен цифровой индикатор, контактирующий измерительным наконечником с правым рычагом, нижние плечи рычагов соединены пружинкой, а верхний конец правого рычага соединен с индикатором другой пружинкой, при этом длины рычагов и удлинителя в 5…8 раз больше длины образца и соотношение длин плеч рычагов составляет 1:4…1:6, причем большему соотношению длин рычагов и удлинителя к длине образца соответствует большее соотношение длин плеч рычагов. Технический результат: возможность исследовать образцы с широким диапазоном длин рабочей зоны, с прямолинейной и криволинейной формой, что значительно расширяет технологические возможности устройства. 5 ил.

Использование: для оценки индивидуальных вкладов компонентов антикоррозионной системы в ее суммарную защитную эффективность при коррозии металлических конструкционных материалов в воздушной атмосфере или в объеме жидкой агрессивной среды любой природы. Сущность изобретения заключается в том, что экспериментально определяют интегральную эффективность антикоррозионной системы в агрессивной среде, на основании которой производят оценку вклада каждого компонента системы. Технический результат: обеспечение возможности оценки индивидуальных вкладов компонентов антикоррозионной системы в ее суммарную защитную эффективность. 5 ил.

Изобретение относится к средствам для мониторинга и диагностики коррозионных процессов внутри технологических аппаратов и трубопроводов. Способ включает установку метки, отбор флюида и контроль индикаторов. Метку наносят на внутреннюю металлическую поверхность исследуемого объекта на заранее определенные участки. Метку выбирают из условий: устойчивости к рабочему флюиду, отсутствия аналогов в составе рабочего флюида, биологической и химической неактивности по отношению к рабочему флюиду и поверхности, на которую наносят метку, а также устойчивости к баротермическому воздействию. При эксплуатации объекта в результате коррозионного процесса метка вместе с частицами металла или антикоррозийного покрытия отслаивается от объекта и выходит в зону отбора флюида. По концентрации меток определяют наличие, интервал, в котором произошла коррозия, и интенсивность коррозионного процесса. В качестве метки выбирают флуоресцентные вещества, или индикаторы радикального типа, или вещества с высоким поглощением тепловых нейтронов, или радиоактивные изотопы, или цветные вещества. 4 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к испытательной контролирующей технике, а именно к коррозионным водородным зондам. Коррозионный водородный зонд содержит корпус, датчик водорода, поршни, манометры, тензодатчики и регистрирующий прибор. Датчик водорода выполнен в виде трубки, в которую вставлен трубчатый вкладыш с тензодатчиками, которые нагружаются растягивающей нагрузкой от давления агрессивной наводороживающей среды, воздействующей на связанный с ними поршень. При этом уровень напряжения регулируют изменением величины противодавления компенсирующего поршня через сжимаемую кремнийорганическую жидкость. Коррозионный водородный зонд может быть использован для контроля скорости коррозии оборудования, эксплуатируемого в агрессивной наводороживающей среде, в частности для определения эффективности и времени последействия ингибиторов коррозии, для контроля водородопроницаемости, что также может быть использовано для определения защитной эффективности ингибиторов коррозии и времени их последействия, для определения времени до сквозного питтингообразования в стенке датчика водорода для фиксации времени до коррозионного растрескивания датчика, водорода и обеспечения условий безопасной эксплуатации зонда. Технический результат - повышение чувствительности зонда и, как результат, обеспечение безопасности эксплуатации объекта. 1 ил.

Наверх