Совершенствование системы катодной защиты подземных трубопроводов в различных грунтах и электрохимическое поведение в них трубных сталей

• Автор: Болотов, Андрей Альбертович
• Шифр специальности: 05.17.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 150 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Краткая характеристика коррозионного растрескивания под напряжением

1.2 Особенности КРН магистральных газопроводов МГ

1.3 Эксплуатационные признаки КРН МГ в России

1.4 Известные версии механизма КРН МГ в России.

1.5 Методы диагностики опасности КРН и их достоверность

1.6 Технологии обнаружения и предотвращения трещиноподобиых дефектов на газопроводах

1.7 Влияние катодной поляризации на развитие КРН.

1.8 Катодная защита под отслоившемся изоляционным покрытием

1.9 Влияние типа изоляционного покрытия на процессы КРН

1. Задачи исследования.
Глава 2. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1 Общая характеристика трубных сталей, отобранных для исследований
2.2 Общая характеристика отобранных грунтов
2.3 Стандартные методы исследования
2.3.1 Методика химического анализа трубных сталей.
2.3.2 Методика металлографического анализа трубных сталей.
2.3.3 Методика определения механических характеристик трубных сталей
на воздухе.
2.3.4 Методика классификации отобранных грунтов.
2.3.5 Методика химического анализа отобранных грунтов.
2.3.6 Методика определения коррозионной агрессивности отобранных грунтов.
2.3.7 Методика определения площади отслаивания ленточного изоляционного покрытия ИП при катодной поляризации
2.4 Специальные методы исследования
2.4.1 Методика статистической обработки данных внутритрубной
дефектоскопии ВТД
2.4.2 Методика измерения поляризационного потенциала на глубине
действующего МГ
2.4.3 Методика определения коррозионной агрессивности грунта при его уплотнении.
2.4.5 Методика исследования кинетики электрохимических процессов катодных реакций на поверхности трубной стали в грунтах в полевых и лабораторных условиях.
2.4.5.1. Методика лабораторных исследований
2.4.5.2. Методика полевых исследований.
2.4.6 Методика электрохимических исследований трубных сталей в грунтах при определении опасности развития локальной коррозии.
2.4.7 Методика коррозионномеханических испытаний трубных сталей на сопротивление КРН.
2.4.7.1 Особенности изоляции образцов трубных сталей перед
испытаниями.
2.4.7.2 Экспериментальная установка
2.4.8 Методика фрактографических исследований изломов образцов
2.4.9 Методика полевых испытаний образцов трубной стали при катодной поляризации и механическом напряжении.
Глава 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОПЫТОВ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
3.1. Обсуждение результатов статистической обработки данных ВТД
3.2 Изменение коррозионной агрессивности грунта при его уплотнении.
3.3 Влияние уплотнения грунта на кинетику электрохимических процессов при катодной поляризации электрода из трубной стали.
3.4 Кинетические особенности протекания электрохимических процессов катодных реакций на местах с различным видом коррозионного поражения труб МГ.
3.5 Разработка метода ранжирования участков МГ по виду коррозионной опасности с помощью нолевых поляризационных измерений.
3.6 Влияние катодной поляризации на сопротивление изолированных трубных сталей КРН
3.7 Результаты фрактографических исследований изломов образцов и их обсуждение
3.8 Результаты полевых испытаний образцов трубной стали и их обсуждение
3.9 Сопоставление результатов статистической обработки данных ВТД, испытаний трубных сталей на сопротивление КРН, фрактографических исследований и натурных испытаний образцов трубных сталей.
ВЫВОДЫ И ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Это свидетельствует о том, что вещества, способствующие возникновению данного вида разрушения, содержатся в грунтовом электролите, а не образуются на поверхности трубы в процессе эксплуатации трубопровода . Аварии МГ по причине КРН происходят на одних и тех же участках, протяженностью от нескольких сот метров до 5 км. Время до разрушения в большинстве случаев составляет лет . Электрохимические особенности КРН связаны с увеличением скорости растворения металла на порядок по сравнению с участками, где КРН не обнаружено , , , . Многочисленные наблюдения аварийных разрушений свидетельствуют, что КРН во многих случаях провоцируется локальной коррозией , , . Гретины часто зарождаются со дна питтинга, когда концентрация напряжений на дне достигает критических величин. Самые глубокие и длинные трещины на канадском нефтепроводе i ii, разрушенном изза КРН при нейтральном , располагались в местах локальной коррозии металла . В связи с этим, наибольший интерес представляет способность грунтов инициировать локальные виды коррозии. В таблице 1 представлены основные характеристики КРН подземных газопроводов при высоком и нейтральном и эксплуатационные признаки КРН МГ в России . Электрохимические и температурные условия КРН при высоком считают благоприятными для механизма активного анодного растворения металла в вершине трещины . Условия растрескивания при , близком к нейтральному, считают предпочтительными для инициируемых водородом форм КРН . Таблица 1. Среда Концентрированные карбонат бикарбонатные электролиты Разбавленные растворы с растворенным СО. Трещины ПрОДОЛЬЕЮориентированные узкие, склонные к слиянию. Развиваются мсжкристалл итно. Продольноориентированные широкие, склонные к слиянию. Развивают ея транскрис галлитно. Продольноориентированные, широкие, склонные к слиянию. Развиваются преимущественно транскисталлитно. Наводоражинание металла Нет Есть косвенные данные, теория Есть прямое определение
1. Принято считать, что у истоков формирования фундаментальных представлений о механизме КРН трубопроводов стоят такие зарубежные специалисты, как Р. Паркинс, который связал модель кинетики КРН с подземными условиями прокладки трубопроводов, Д. Фесслер, предложивший механизм КРН в бикарбоиатных фунтах, Э. ВендлерКалш, изучавшая растрескивание трубопроводов в нитратных средах. Однако, не меньший вклад в решении проблемы КРН трубопроводов внесли и отечественные коррозионисты. Н. Д. Томашов сформулировал принципиальную концепцию механизма КРН с контролем за счет наводороживания трубной стали и дальнейшей механической природой ее коррозионного растрескивания. И. Л. Розснфельд установил, что при ограниченном доступе кислорода в нейтральных средах возможно аналогичное наводороживание упрочненных сталей, как при катодной защите, так и при анодной поляризации, с последующим коррозионным растрескиванием. Подобное же заключение сделал Ф. Ф. Ажогин . До настоящего времени было заявлено версий механизма КРН подземных МГ. Впервые это сделал И. Л. Розенфельд Институт физической химии АН СССР в г. Согласно его концепции, основной контролирующий фактор механическое растрескивание газопроводов вследствие наводороживания кристаллической решетки трубной стали в условиях завышения потенциалов катодной защиты. Одновременно происходит слабо выраженное анодное растворение стенок образовавшихся трещин изза нсдозащиты при быстром затухании потенциала в узкой трещине. Аналогичный взгляд высказывал в г. Ф. Ф. Ажогин , который считал основным контролирующим фактором КРН наводороживание стали при не адекватном уровне защитных потенциалов к водном электролите грунта с последующим механическим разломом под действием механической внешней нагрузки. Э. М. Гутман в г. Согласно версии В. Г. Антонова , растрескивание МГ происходит в результате электрохимического образования и дальнейшего развития коррозионных трещин вследствие избирательного влияния внешней кислой среды на слабостойкие включения кристаллической решетки трубной стали, находящиеся иод нагрузкой. В. В. Пригула получил убедительные доказательства реальности концепции И. Л. Розенфельда .