Развитие научных основ, разработка и реализация новых критериев эффективности электрохимической защиты трубопроводов от коррозии

• Автор: Хижняков, Валентин Игнатьевич
• Шифр специальности: 05.17.03
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 357 с. : ил.

Введение.
Глава 1. Механизм и кинетические особенности влияния факторов системы стальизоляциягрунт на коррозию подземных трубопроводов.

1.1 Контролирующие факторы электрохимической коррозии трубопроводов в грунтах

1.2 Зависимость переходного сопротивления изоляции подземных трубопроводов от времени.

1.3 Особенности электровосстановления кислорода в грунтах.

1.4 Влияние доставки кислорода, характеризуемой плотностью предельного

тока, на скорость коррозии трубных сталей

Глава 2. Методики экспериментальных исследований.

2.1. Определение плотности предельного тока но кислороду в толще грунта на различной глубине.
2.2. Определение плотности тока катодной защиты и величины катодной поляризации непосредственно в дефекте изоляции и под отслоившейся изоляцией в зоне контакта стального образца с электролитом.
2.3. Оборудование полигона для изучения распределения скорости коррозии трубной стали по окружности трубопровода Ду мм без катодной защиты и остаточной скорости коррозии при различных режимах катодной защиты.
2.4. Определение остаточной скорости коррозии трубной стали и степени электролитического наводороживания в зависимости от превышения плотности тока катодной защиты над плотностью предельного тока по кислороду при различных внутренних напряжениях.
2.5. Определение содержания водорода в трубных сталях, поглощенного при катодной поляризации.
2.6. Определение плотности тока катодной защиты при различных
потенциалах катодной защиты трубопровода.
Глава 3. Распределение скорости коррозии и плотности тока катодной защиты по окружности трубопровода большого диаметра.
3.1 Зависимость плотности тока катодной защиты от факторов коррозионной среды
3.2 Влияние катодной поляризации на величину поляризационного сопротивления.
3.3 Влияние режимов катодной защиты на подавление коррозии трубной стали в сквозном дефекте изоляции и под отслоившейся изоляцией
3.4 Распределение скорости коррозии и плотности тока катодной защиты по окружности трубопровода большого диаметра
3.5 Зависимость коэффициента полезного использования тока катодной защиты от превышения пло тности тока катодной защиты над плотностью предельного тока по кислороду.
3.6 Модель доставки кислорода к сквозному дефекту изоляции подземного трубопровода.
3.7 Анализ процессов, протекающих на внешней поверхности
трубопровода при различных потенциалах катодной защиты.
Глава 4. Разработка способа количественного определения остаточной скорости коррозии подземных стальных трубопроводов при различных потенциалах катодной защиты
4.1 Зависимость остаточной скорости коррозии от соотношения между плотностью тока катодной зашиты и плотностью предельного тока по кислороду
4.2 Новый критерий выбора режимов катодной защиты подземных стальных трубопроводов.
4.3 Коррозионноизмерительный зонд и коррозиметр для определения плотности предельного тока по кислороду и плотности тока катодной защиты на подземных трубопроводах.
4.4 Определение соотношения между плотностью тока катодной защиты и плотностью предельного тока по кислороду на линейной части магистральных
нефтегазопроводов Западной Сибири
Глава 5. Влияние степени превышения плотности тока катодной защиты над плотностью предельного тока кислорода на наводороживание трубных сталей при различных механических напряжениях.
5.1 Форма состояния и местонахождение катодного водорода в структуре ферритноперлитной стали трубного сортамента.
5.2 Влияние степени превышения плотности тока катодной защиты над предельным по кислороду на электролитическое наводороживание трубных
сталей.
5.3. Влияние пространственного положения образцов относительно окружности трубопровода большого диаметра на интенсивность
электролитического наводороживания
Глава 6. Комплексное обследование коррозионного состояния и режимов электрохимической защиты действующих магистральных нефтегазопроводов.
6.1 Определение длительности простоя средств ЭХЗ на основе электрохимических измерений и коррозионного состояния внешней катодно защищаемой поверхности трубопроводов.
6.2 Три этапа роста трещин КРН на катоднозащищаемой поверхности высоконапорных подземных трубопроводов.
6.3 Анализ режимов катодной защиты на аварийных разрушениях
магистральных трубопроводов по причине стресскоррозии.
Глава 7. Влияние тока кат одной защиты и механических напряжений на длительность инкубационного периода образования водородного надреза на катодно защищаемой поверхности.
7.1 Влияние одновременного воздействия механических напряжений и превышения плотности тока катодной защиты над плотностью предельного тока по кислороду на образование микротрещин в структуре трубных сталей
7.2 Определение инкубационного периода образования стрссскоррозионных трещин в зависимости от величины безразмерного критерия ЛЛ и рабочего давления в трубопроводе.
Область возможного применения новых критериев технической диагностики
электрохимической защиты подземных стальных трубопроводов
Заключение.
Общие выводы.
Литература


Об этом свидетельствует характер коррозии поверхности неизолированного трубопровода после 8ми лет эксплуатации в болоте . Проведенное обследование коррозионного состояния нефтепроводов на болотах показало, что коррозионные поражения поверхности труб образуются в виде каверн, глубина и размер которых находятся в определенной зависимости от влажности торфа и температуры перекачиваемого по трубопроводу продукта. Причем у трубопроводов, заложенных в толшу торфа, на наружной поверхности коррозионные повреждения практически отсутствуют их глубина не превышает 0,1 мм, чем у трубопроводов, проложенных по болоту в насыпи или открытым способом, где доставка кислорода к корродирующей поверхности трубопровода облегчена, здесь глубина проникновения коррозии при той же длительности эксплуатации трубопровода составила 0,7. Эксплуатация трубопроводов в наземных условиях значительно ухудшает их состояние в коррозионном отношении. Так, например, наиболее глубокие каверны 1,0 мм были сосредоточены на участках трубопровода диаметром 6 мм, проложенного в насыпи, где влажность торфа в момент коррозионного обследования изменялась в пределах от х до . Причем из 2 обследованных участков трубопровода в случаях каверны были сосредоточены в дефектах изоляции верхней части трубы, в х случаях в дефектах изоляции боковой поверхности и в х случаях коррозия развивалась равномерно или се не было. Ни в одном случае в дефектах изоляции трубопровода у нижней образующей, находящейся в условиях постоянно высокой влажности, следов язвенной коррозии не обнаружено. Анализ опубликованного материала свидетельствует о том, что возникновение основных очагов коррозии в сквозных дефектах изоляции верхней образующей трубопроводов связано с эффективной работой местных микрогальванических пар, условия для возникновения которых были благоприятны вследствие неодинакового увлажнения стальной поверхности и неравномерной толщины насыпного слоя торфа. Во всех выявленных случаях образование коррозионных язв произошло непосредственно в сквозных дефектах изоляции. Отсутствие следов язвенной коррозии в нижней части трубопровода результат торможения процесса коррозии с участием макрогальванических пар дифференциальной аэрации в обводненных, слабоминерализованных, высокоомных грунтах. На участках трассы, где трубопровод был проложен подземно на глубине 1,0 . При наземной прокладке трубопровода в насыпи среда становится неоднородной в диффузионном отношении изза неравномерности увлажнения торфа особенно верха трубы и неодинаковой высоты насыпного слоя торфа, что приводит к возникновению гальванических пар дифференциальной аэрации, работа которых в различных почвенноклиматических зонах детально исследована А. Ф. Марченко и В. Ф. Храмихиной . Известно, что скорость электрохимической коррозии с повышением температуры возрастает. Однако в фунтовых условиях она имеет более сложную зависимость, характер которой зависит от структуры и влажности грунта. Роль температуры при подземной коррозии определяется совокупным воздействием сезонных колебаний температуры грунта и колебаний температуры транспортируемого по трубопроводу продукта. В общем виде теоретическая задача по определению величины коррозионного тока при изменении температуры в процессе коррозии в течение длительного времени была исследована В. В. Притулой . Им предложена математическая модель, описывающая функциональные связи основных факторов, включая температуру на поверхности корродирующего стального электрода. В дальнейшем им же с сотрудниками в лабораторных и полевых условиях всесторонне было изучено влияние реального циклического изменения знакопеременных температур фунта на изменение скорости коррозии во времени. При этом установлено, что практически во всех фунтах Западной Сибири скорость коррозии со временем затухает по закону, близкому к экспоненциальному и стабилизируется на уровне 0,2 0, ммгод. В Гипротюменнефтегазе, проводившем аналогичные работы в районе Среднего Приобья, были получены результаты, отличающиеся на порядок 0, ммгод . Результаты длительных коррозионных испытаний представленные на рис.