Содержание к диссертации
Введение
1. Анализ вопроса полноты электрохимзащиты нефтегазопроводов под отслоившимся покрытием 9
1.1. Обзор факторов, влияющих на коррозионную поврежденность металла трубопроводов. Методы защиты от коррозии 9
1.1.1 Обзор типов антикоррозионных покрытий, применяемых в ООО «Газпром трансгаз Ухта» 12
1.1.2 Катодная защита подземных газонефтепроводов 14
1.2. Физико-химические аспекты отслаивания покрытия трубопроводов большого диаметра 17
1.2.1 Отслаивание под действием катодной поляризации 18
1.2.2 Отслаивания, обусловленные сдвигом покрытия 21
1.3. Примеры отслаиваний покрытия и связанной с ними коррозии на газопроводах 33
1.4. Обзор результатов лабораторного моделирования локально-щелевой коррозии 38
2. Методы лабораторных и трассовых исследований 45
2.1 Сущность стендового моделирования коррозии в условиях отслаивания покрытия 45
2.2.1 Назначение методики 45
2.2.2 Стандартные измерительные приборы и оборудование 46
2.2.3 Образцы для испытания 47
2.2.4 Стальной образец 48
2.2.5 Полимерная оболочка 49
2.2.6 Сборка образца 50
2.2.7 Система подачи электрического тока на образец 50
2.2.8 Система измерительных электродов 52
2.2. Методика проведения испытании 58
2.2.1 Лабораторные испытания 58
2.2.2 Полевые испытания 61
2.3. Способ оценки степени коррозионных повреждений стального образца 68
2.3.1 Классификация продуктов коррозии 68
2.3.2 Количественный анализ степени коррозионных повреждений на образце 73
3 Анализ результатов лабораторного моделирования коррозии в отслаиваниях покрытия 78
3.1 Последовательность проведения испытаний 78
3.2 Исследование потенциалов под покрытием при различных геометрических и электрических параметрах натекания тока 79
3.3 Оценка коррозионных повреждений стального образца 97
3.4 Исследование влияния внешнего источника переменного тока распределение потенциала в модели 105
4 Полевые испытания в районе прокладки действующих газопроводов 112
4.1 Результаты оценки скорости коррозии резистивными датчиками 112
4.2 Результаты мониторинга поляризационного потенциала 116
4.3 Результаты влияния выходных режимов УКЗ на распределение потенциала в оболочке 120
5 Разработка устройства для оценки эффективности и регулирования работы ЭХЗ 131
5.1 Конструкция устройства 131
5.2 Тестирование устройства в лабораторных условиях 134
Заключение 141
Список литературы 141
- Физико-химические аспекты отслаивания покрытия трубопроводов большого диаметра
- Способ оценки степени коррозионных повреждений стального образца
- Исследование потенциалов под покрытием при различных геометрических и электрических параметрах натекания тока
- Результаты мониторинга поляризационного потенциала
Введение к работе
Актуальность темы. Обеспечение надежного функционирования нефтегазо-роводов - основная задача нефтегазотранспортных предприятий. На долю магист-альных газопроводов (МГ) приходится подавляющее число крупных аварий и отка-ов во всей газовой промышленности. МГ является потенциально опасным объектом обладает огромным энергетическим потенциалом, способным оказывать значи-ельное негативное воздействие на окружающую среду. Только за последнее десяти-етие на магистральных трубопроводах произошло более 500 аварий, повлекших за обой человеческие жертвы, причинивших огромный экологический и экономиче-кий ущерб.
В отчетах Ростехнадзора отмечено, что основные угрозы целостности магист-ального трубопроводного транспорта являются следствием интенсивного развития оррозионных и стресс-коррозионных процессов на МГ большого диаметра. Если в іериод с 1991 по 1996 год доля аварий по причине коррозии в общем балансе ава-'Ийности по ОАО «Газпром» составляла около четверти, с 1998 по 2003 год аварии по этой причине составили треть от общего количества, то в 2006-2007 годах они составляли уже более 50 %.
Опыт эксплуатации МГ показывает, что несмотря на практически 100%-ную защищенность трубопроводов от коррозии по протяженности средствами электрохимической защиты (ЭХЗ), около 90% всех выявляемых средствами диагностики повреждений являются повреждениями коррозионного характера, расположенными в отслаиваниях гидроизоляционных покрытий, выполненных преимущественно из полимерных лент. Данные покрытия из-за несовершенной технологии нанесения и низких показателей механической прочности на ряде участков МГ утратили свои функциональные свойства.
В настоящее время проблема «подпленочной коррозии» остается актуальной, до сих пор не ясна роль катодной защиты в месте отслоения изоляции. Одни специалисты в области коррозии считают, что защита катодным током обеспечивается посредством протекания через покрытие (по сути, через переходное сопротивление изоляции) или через среду, которая проникает под отслоившееся покрытие, другие авторы утверждают, что катодная защита не оказывает никакого влияния, третьи полагают, что катодная защита является источником образования коррозионных гальванических пар, т.е. ее действие под покрытием исключительно отрицательное.
1 согласно действующих критериев защиты
Очевидно, что в таких условиях необходимо исследовать и расширить облас действия электрохимической защиты под отслоенным покрытием, либо устрани дефект отслаивания покрытия. Эффективных методов для реализации первого пол жения не разработано. Для устранения отслаиваний покрытия выполняют капитал ный ремонт изоляции. Однако замена изоляции требует колоссальных материальнь и трудовых затрат, что не позволяет выполнить ремонт на всех дефектных участках.
В настоящее время на МГ выявляют сотни тысяч коррозионных повреждеш метала труб, снижающих несущую способность и надежность МГ и требующих н медленной реализации превентивных мероприятий, включающих оценку и повыш ние эффективности защиты от коррозии в условиях отслаиваний изоляционных п крытий.
Вышесказанное свидетельствует о том, что противодействие интенсивно* развитию коррозионных процессов в дефектах отслаивания изоляционного покрыт] является актуальной ведомственной и государственной задачей в настоящее время, с учетом увеличения срока эксплуатации объектов ГТС, также и в будущем.
При написании диссертации автор обобщил и использовал научный опыт, с держащийся в теоретических и методологических трудах известных отечественнь и зарубежных ученых и специалистов по диагностированию и противокоррозиен» защите трубопроводных систем, среди которых: Б.И. Борисов, Ю.И. Гарбер, Н.' Глазов, А.Г. Гумеров, Н.П. Жук, О.М. Иванцов, Ф.М. Мустафин, Н.А. Петров, В. Притула, В.Н. Протасов, И.Л. Розенфельд, И.В. Стрижевский, Л.И. Фрейме Browseau R., Chan Li, Gan F., Sun Z.-W., Parkins R.N., Qian S. и многие другие.
Связь темы диссертации с плановыми исследованиями.
Результаты диссертации использованы при реализации научн исследовательских работ в области противокоррозионной защиты газопровод ООО «Газпром трансгаз Ухта», выполненных филиалом ООО «Газпром ВНИИГА - «Севернипигаз» за период 2004-2009 г г.
Цель работы. Повышение эффективности противокоррозионной защиты ы талла газонефтепроводов в условиях сформировавшихся отслаиваний изоляционно покрытия.
Основные задачи исследования. Для достижения поставленной цели в рабе решались следующие основные задачи:
разработка комплекса методик лабораторных и полевых испытаний образов, имитирующих металл трубы, расположенный в отслаивании покрытия в усло-іях действия катодной поляризации и коррозионно-активной среды;
определение характера распределения поляризационного потенциала в об-ізце в зависимости от расстояния до устья дефекта покрытия, силы поляризующего жа, пространственного положения модели анода, электрических свойств среды;
обоснование способа повышения эффективности противокоррозионной щиты воздействием переменного электрического тока;
проведение длительных полевых испытаний с установкой зондовых уст-эйств на трассе действующих магистральных газопроводов;
разработка практически реализуемого способа оценки эффективности про--шокоррозионной защиты в условиях отслаивания покрытия для регулирования ра-эты катодных станций защиты.
Научная новизна:
Лабораторными испытаниями образцов с моделированием отслаивания порытая установлено, что поляризация металла образцов до минимального критерия іщитьі минус 0,85 В достигается на расстоянии не более 40 мм от точки натекания эка (устья отслаивания). Результаты подтверждены полевыми испытаниями на уча-гке действующего газопровода.
Поляризационный потенциал катодно поляризованного металла в отслаи-ании покрытия высотой 5 мм может быть определен из выражения:
U =(a-In(L) + b)-j + U„, где а и b - коэффициенты, зависящие от условий натекания тока: размеров отпаивания и электропроводности среды; L - расстояние между сквозным дефектом в золяционном покрытии и точкой в зоне дефекта; j - плотность поляризующего то-а, мА; U„ — собственный потенциал стальной конструкции, В.
3) Корреляционным анализом результатов исследования 108 сегментов об-
азцов доказано, что в отслаивании наиболее достоверным критерием ЭХЗ является
значение поляризационного потенциала металла.
4) Установлено, что наложение переменного синусоидального тока плотно
стью 8-12 мА/м2 в диапазоне частот 100-1000 Гц позволяет достичь минимального
критерия защищенности ЭХЗ на расстоянии от устья отслаивания, сопоставимом с
шириной полимерной ленты (450 мм).
Основные защищаемые положения диссертации:
Результаты лабораторного и полевого исследования эффективности ЭХЗ отслаиваниях покрытия в условиях катодной поляризации.
Методика оценки поврежденности образцов при коррозионных испытан: ях.
Метод повышения эффективности ЭХЗ в отслаиваниях покрытия налож нием переменного тока.
Конструкция устройства для оценки эффективности и регулирования Э> в условиях отслаиваний покрытия.
Практическая ценность и реализация результатов работы.
На основе результатов исследований разработаны и введены три стандарта о ганизации ООО «Газпром трансгаз Ухта» (до 2008 г. 000 «Севергазпром»), согл сованных с Ухтинским отделом Печорского округа Ростехнадзора. По материал; получены два патента на изобретения РФ, что характеризует новизну и промышле ную применимость полученных результатов.
Практическая ценность работы заключается в разработке, лабораторной и п левой апробации методов оценки и повышения эффективности ЭХЗ в условиях с спаиваний, включая применение метода наложения переменного тока, который п зволяет обеспечить критерии защиты в сформировавшемся отслаивании покрытия.
Результаты, полученные в работе, прошли промышленную апробацию предприятии 000 «Газпром трансгаз Ухта»: метод оценки и регулирования эффе тивности катодной защиты реализован на участке МГ «Пунга-Ухта-Грязовец».
Апробация работы.
Основные результаты исследований докладывались и обсуждались на Отр; левом совещании «Особенности проявления КРН на магистральных газопровод ОАО "Газпром". Методы диагностики, способы ремонта дефектов и пути преде вращения КРН», 000 «Севергазпром», г. Ухта, 11-15 ноября 2002 г.; Всероссийск конференции «Большая нефть: реалии и перспективы» (г. Ухта, УГТУ, 2003г.); z тырнадцатой международной деловой встречи "Диагностика-2004", Арабская Р( публика Египет, апр. 2004 г.; Всероссийской научно-технической конференц «Нефть и газ Западной Сибири», г. Тюмень, 2007 г.; Седьмой Всероссийской кон<] ренция молодых ученых, специалистов и студентов по проблемам газовой промы ленности России «Новые технологии в газовой промышленности» (г. Москва, РГ НиГ им. И.М. Губкина, 2007 г.); Конференциях сотрудников и преподавател УГТУ, г. Ухта, 2007 - 2009 гг.; Международной конференции «Целостность и щ
ноз технического состояния газопроводов» (PITSO-2007) (г. Москва, ООО ВНИИГАЗ», 2007 г.); Международной конференции «Газотранспортные системы: астоящее и будущее. Целостность и прогноз технического состояния газопроводов» GTS-2007) (г. Москва, ООО «ВНИИГАЗ», 2007 г.); 3-й Международной научно-ехнической конференции «Актуальные проблемы трубопроводного транспорта За-эдной Сибири», ТюмГНГУ, г. Тюмень, 2009 г.; Международной конференции «Га-отранспортные системы: настоящее и будущее» (GTS-2009) (г. Москва, ООО ВНИИГАЗ», 2009 г.).
Публикации: по теме диссертации опубликована 21 работа. В том числе 2 па-ента на изобретения РФ, 2 тематических обзора, 3 нормативно-технических доку-іента, 2 статьи опубликованы в изданиях, включенных в «Перечень...» ВАК РФ.
Структура и объем работы: диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, содержит 156 страниц текста, 93 рисунка, 11 таблиц и список литературы из 155 наименований.
Физико-химические аспекты отслаивания покрытия трубопроводов большого диаметра
Отслаиванием называют дефект изоляционного покрытия, при котором происходит потеря сцепления (адгезии) покрытия с металлом на локальном участке, при этом, как правило, образовавшаяся полость заполняется грунтовым электролитом. Все повреждения покрытия типа отслаивание можно по механизму разделить на две основные группы: - катодное отслаивание - отслаивание, инициированное действием катодной поляризации металла трубопровода относительно окружающей среды (грунта); - сдвиг покрытия - отслаивание, обусловленное сдвиговыми деформациями покрытия, вследствие перемещением грунта относительно трубопровода с покрытием.
Катодная поляризация, являясь составной и неотъемлемой частью комплексной защиты, может приводить к снижению защитной способности изоляционных покрытий, поскольку в зоне дефекта интенсифицируется процесс потери сцепления (адгезии) покрытия с трубой, т.е. процесс отслаивания покрытия от края повреждения, который получил название "катодное отслаивание".
Специалисты фирмы "Маннесманн" (Германия) [79 стр.103-110] отмечают, что в отсутствие внешней поляризации скорость отслаивания определяется скоростью анодного растворения металла, которое в силу различной аэрации коррозионной среды в дефекте покрытия протекает в его центре, в то время как катодные участки стали расположены по краям дефекта. В результате работы такой гальванопары на катоде образуются ионы гидроокислов, которые приводят к отслаиванию покрытий.
Н.А. Петров [57] указывает, что вклад в процессы отслаивания вносят также молекулы воды. Отслаивание в этом случае вызвано, с одной стороны, электрохимическими взаимодействиями между диполями воды, частицами покрытия, разностью потенциалов в двойном электрическом слое, т.е. от величины потенциала металла. С другой стороны, степень отслаивания при одной и той же величине потенциала металла должна зависеть от величины заряда функциональных групп покрытия и быть неодинаковой для разных покрытий. Таким образом, тип покрытия является решающим фактором в процессе отслаивания покрытий.
В. Швенк [83] считает, что в нейтральных средах в дефектах изоляционного покрытия происходит подщелачивание приэлектродного слоя за счет электрохимических процессов, протекающих на поверхности металла. В условиях катодной защиты эти процессы интенсифицируются.
Лидхайзер [79] отмечает, что образование щелочной среды происходит на передней кромке участка отслаивания или на границе раздела «металл-покрытие».
По мнению специалистов фирмы "Нитто" (Япония) [45,46] приоритетность воздействия факторов, влияющих на стойкость изоляции к катодному отслаиванию, выстраивается следующим образом: время испытаний; величина поляризации; температура испытаний (таблица 1.1).
Способ оценки степени коррозионных повреждений стального образца
Известно [6,7], что анодные процессы (растворение металла) и катодные (восстановление окислителя) протекают на разных участках поверхности образца, а их скорости зависят от потенциала стального материала, состава и проводимости среды. Потенциал стали определяется, как величинами внешних задаваемых потенциалов, так и гетерогенностью самого металла. В составе исследуемой стали имеются примеси различных металлов Pb, Mn, Zn, Ni, Cu, Cr, Mo в различных количествах, с большой неоднородностью по поверхности и по глубине. Известно, что в ряду активностей по отношению к железу эти примеси могут играть роль анодов и катодов. Так, в паре сталь-цементит, железо-окалина, железо-медь, железо-никель, железо-водород, железо аэрируемое - железо неаэрируемое, железо служит анодом, т.е. растворяется, а в паре цинк-железо, магний-железо может служить катодом. Разность потенциалов в паре железо аэрируемое - железо неаэрируемое может достигать 0,8-0,9 В, особенно при водородной деполяризации, а разность потенциалов в паре железо-окалина разниться на 0,45 В.
Возможность протекания локальной коррозии с образованием питтингов обуславливается гетерогенностью поверхности, наличием неметаллических включений, которые растворяются в первую очередь, но также и тем, что при катодной поляризации металла большие поверхности работают катодами, а маленькие локальные включения анодно растворяются, причем развитие локальной коррозии в глубину происходит из-за малой площади их по отношению к катодным.
На трубах в состоянии поставки на металле имеется прокатная окалина. Как известно, она состоит из нескольких слоев и содержит в себе окислы железа разного состава FeO, Fe304, Fe203. Эти окислы проявляют защитные свойства, однако при наличии хлор - ионов могут разрушаться. Так и наблюдается на нижней образующей трубы, где окалина полностью отсутствует. Роль ионов-активаторов (CI) заключается в том, что они, адсорбируясь на металле, вытесняют кислород из окисной пленки и, образуя растворимые соединения с железом приводят к питтин-говой коррозии.
Для стали агрессивными ионами являются хлориды, нитраты и сульфаты. Рост хлорида в пределах до 30 г/л приводит к непрерывному росту скорости общей коррозии, рост нитрата и сульфата лишь до определенной концентрации, далее падает. Карбонаты и бикарбонаты проявляют определенные защитные свойства. Термодинамические расчеты показывают, что при взаимодействии железа с водой могут образовываться различные соединения, в зависимости от рН среды и потенциала стали. При рН -1 на железе могут идти реакции по нескольким механизмам:
При коррозии в средах с рН 5,5 образуется гидрат закиси Fe, белого цвета, хорошо растворимый в воде по реакции:
Гидрат закиси, взаимодействуя с растворенным в воде 02 образует труднорастворимый гидрат окиси Fe
Гидрат окиси железа представляет собой вещество красно-коричневого цвета, малорастворимое в воде. В зависимости от рН раствора, количества 02 эти соединения претерпевают дальнейшие превращения с образованием сложных гидратированных окислов РеО Ре2Оз пН20-ржавчины. Гидраты окислов Fe(OH)2 и Fe(OH)3 образуются в воде и осаждаются на металле, не защищая его от дальнейшего растворения. Скорость коррозии в этом случае может протекать беспрепятственно при доступе кислорода или воздуха.
В продуктах коррозии может присутствовать смесь кристаллических веществ: у - FeOOH (лепидокрит) коричневого цвета; а - FeOOH (гетит) желтого цвета; Fe(Fe02)2 или Fe(OH)3 (магнетит) темно-коричневого цвета. Структура продуктов коррозии рыхлая, спаечность высокая. В структуре также имеется связанная капиллярная вода.
Известно, что степень структурно-механической гидратации гидроокиси железа (III), т.е. отношение объема включенной воды к объему твердого вещества, достигает 600-900, а гидроокиси железа (II) - 115. Захваченная вода прочно удерживается в капиллярах геля. Для Fe(OH)3 предельное напряжение сдвига лежит в диапазоне 6-18 мг/см. Критическая величина давления для Fe(OH)3 достигает значения 22 мг/см2, удельная поверхность So примерно составляет 220 м2/г (для нейтральной среды). Свежесформованные аморфные гели имеют высокую пористость и развитую внутреннюю поверхность.
В осадке Fe(OH)3 протекают процессы коагуляции коллоидных частиц и обезвоживание. Конечным итогом протекания их в осадке является полностью обезвоженные структурно кристаллические соединения a-Fe203, y-Fe203, р-FeOOH.
Гидроокись железа может в осадке перейти в окись гидрооокись FeOOH: FeOOH может присутствовать в виде четырех кристаллических форм, отличающихся друг от друга по структуре и цвету, a -FeOOH- гетит - желтого цвета; р -FeOOH-акагенит -оранжевого цвета; у -FeOOH- лепидокрит - коричневого цвета; 5-FeOOH - названия не имеет.
Исследование потенциалов под покрытием при различных геометрических и электрических параметрах натекания тока
На начальном этапе испытания была определена зависимость потенциала, измеренного в устье отслаивания от местоположения анодного заземления. Местоположение анодного заземления изменялось в одной плоскости в двух направлениях: перемещением вдоль образца и удалением или приближением к образцу. Кроме этого имелась возможность изменять глубину погружения анодного стержня, тем самым регулировалось сопротивление растеканию анода. В результате для двух значений погружения были получены требуемые зависимости (рис. 3.1). На основании полученных результатов установлено, что потенциал в устье возрастает с приближением анода. Наиболее оптимальным является установка анода на глубину 100 мм, в точке с координатами (0; 50) см. С одной стороны это положение создает максимально эффективные условия для натекания тока, с другой - минимизируются погрешности связанные с поляризацией анода во времени и неравномерностью натекания тока, которая возможна при минимальном расстоянии до устья.
Далее выполнялись исследования направленные на получение зависимости потенциала металла образца внутри оболочки, измеренного в различных точках от интенсивности поляризующего тока.
Точки 7-12 расположены на одной стороне с устьем отслаивания (номера точек возрастают с удалением от устья), точки 1-6 - с противоположной стороны оболочки. где L - расстояние от устья отслаивания до точки измерения, м. С удалением от устья потенциал в точке уменьшается. р - сопротивление электролита, Ом-м. С уменьшением сопротивления электролита потенциал в удаленных точках снижается. /- сила поляризующего тока, А. В электрохимии наиболее удачным является применение не абсолютной силы тока, а ее величины приведенной к площади защищаемой поверхности - плотности защитного тока j, А/м2. Для использования величины плотности поляризующего тока, определим площадь стального образца диаметр и длина стального образца соответственно, м.
Определяем зависимость потенциала в устье отслаивания от плотности поляризующего тока при различных сопротивлениях среды, находящейся внутри модели (1,24; 3,35; 4,48 Ом-м). Зависимость на рис. 3.3 имеет важное практическое значение: зная ее можно измерив показания поляризации в устье отслаивания и параметры среды, определить плотность натекающего тока вызывающего такую поляризацию.
Результаты мониторинга поляризационного потенциала
На рисунках 4.5 и 4.6 показано, как изменялись выходные параметры СКЗ и потенциал на поверхности стального образца. Видно, что все параметры, за исключением итд (поддерживается станцией автоматически), изменялись в некоторых пределах. Вероятно, происходило это по причине изменения гидрогеологических условий в зоне прокладки МГ. Такой вывод сделан на основании того, что минимальное значение поляризационного потенциала в дефекте и под полимерной оболочкой, силы выходного тока СКЗ, выходного напряжение СКЗ соответствуют периоду, в котором количество выпавших атмосферных осадков было не-значительным. Распределение поляризационного потенциала под поверхностью полимерной оболочки, как для первого, так и для второго образца идентично и подчиняется логарифмическому уравнению вида: где \J() - поляризационный потенциал в закрытом дефекте, В; - расстояние от открытого дефекта изоляции до точки, в которой необходимо определить уровень поляризационного потенциала, см; 0,4 - коэффициент, полученный опытным путём, как среднее значение коэффициентов при Ln для серии кривых, характеризующих распределение поляризационного потенциала по поверхности образца при незначительном изменении Umg.
Это распределение, по всей видимости, определяется параметрами среды в дефекте, а именно её химическим составом, агрессивностью по отношению к материалу трубопровода, проводимостью.
Не зависимо от времени выдержки образцов, поляризационный потенциал в наиболее удалённых точках измерения, оставался практически неизменным, и примерно соответствовал собственному потенциалу стали в данной среде.
Изменение выходного тока и напряжения СКЗ во времени объясняется состоянием грунта, его удельным сопротивлением. Потенциал в точке дренажа, оставался практически неизменным, его колебания, скорее всего, можно объяснить погрешностью регулирующей и измерительной аппаратуры, установленной в СКЗ. Следующим этапом испытания было исследования влияния режима работы СКЗ на распределение поляризационного потенциала в образце.
На основании данных, приведённых в таблицах 4.1, 4.2 можно сделать вывод, что поляризационный потенциал в наиболее удалённых от дефекта покрытия, точках остаётся практически на одном и том же уровне, независимо от силы катодного тока на выходе СКЗ.
На рисунках 4.7 - 4.8 показано, на какую величину увеличивался поляризационный потенциал в дефекте и каждой измерительной точке. Видно, что максимальное расстояние от дефекта, на котором защита обеспечивается в необходимом объёме, составляет примерно 15-20 см, при диаметре устья - 20 мм. В наиболее удалённых от устья точках поляризационный потенциал остаётся практически на одном и том же уровне, независимо от режима работы СКЗ, даже при потенциале труба-земля в точке дренажа минус 3,0 В (рисунки 4.8, 4.9).
Поляризационный потенциал на поверхности образцов, при увеличении выходных параметров станции меняется по-разному. Потенциал в дефекте образца, установленного на 16 км практически равен потенциалу в точке дренажа, в то время как на 18 км, при тех же выходных параметрах СКЗ, защита обеспечивается лишь в дефекте и на небольшом удалении от него. Можно предположить, что объясняется это, прежде всего, составом грунтов, в которых установлены образцы. Песчаный грунт обладает большим удельным сопротивлением, чем торф по причине меньшего содержания соединений, способных в растворе проводить электрический ток. В данном случае, песчаные грунт расположены по левому берегу р. Крохаль, далее, до 16 км, располагается торф. На рисунках 1.9-1.3 показано, как изменялся поляризационный потенциал в дефекте и на поверхности стального образца при постепенном повышении выходных параметров, а именно Утд и UB.
Распределение поляризационного потенциала под покрытием в зависимости от условий среды и выходных параметров СКЗ, определяли в следующей последовательности. Сначала по результатам измерения поляризационного потенциала при изменяющихся режимах СКЗ, выяснили, на какую величину изменяется потенциал в дефекте и каждой точке измерения под поверхностью полимерной оболочки. Для этого первоначальное значение потенциала вычитали из значения при определённом выходном режиме СКЗ, далее построили группу графиков (рисунок 4.11), каждый из которых характеризует распределение приращения поляризационного потенциала под поверхностью изоляции при определённом выходном режиме. Видно, что каждый из них можно описать уравнением вида: где т - коэффициент, характеризующий положение кривой, - расстояние до сквозного дефекта.
Из рисунка 4.11 видно, что графики, соответствующие образцу №1 и №2 практически идентичны и можно говорить о том, что распределение потенциала под поверхностью полимерной оболочки будет определяться, прежде всего, проводимостью среды в полости дефекта. Для определения параметра т, построена графическая зависимость этого параметра от поляризационного потенциала в дефекте, данные на основании которых построены графики на рисунке 4.12 приведены в таблице 4.3.
Видно, что параметр m описывается линейным уравнением, а соответствующие коэффициенты в нем примерно равны, как для первого, так и для второго образца. Для уравнения 4.2 коэффициент m определим как среднее значение коэффициентов полученных на основании данных полученных на образце №1 и №2.
То есть уравнение распределения приращения потенциала под поверхностью полимерной оболочки примет вид: Тогда, поляризационный потенциал под покрытием определим по следующей формуле: где UCT- собственный потенциал стали в грунте.
На рисунок 4.13 приведён график, характеризующий изменение поляризационного потенциала в открытом дефекте изоляционного покрытия, в зависимости от силы выходного тока СКЗ. Зависимость описывается линейным уравнением и соответствует приращению потенциала в дефекте, как первого, так и второго образца.
Похожие диссертации на Повышение эффективности защиты от коррозии газонефтепроводов с отслаиваниями изоляционного покрытия
