RU2653775C1 - Способ мониторинга коррозии трубопровода - Google Patents
Способ мониторинга коррозии трубопровода Download PDFInfo
- Publication number
- RU2653775C1 RU2653775C1 RU2017111427A RU2017111427A RU2653775C1 RU 2653775 C1 RU2653775 C1 RU 2653775C1 RU 2017111427 A RU2017111427 A RU 2017111427A RU 2017111427 A RU2017111427 A RU 2017111427A RU 2653775 C1 RU2653775 C1 RU 2653775C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- corrosion
- impedance
- corrosion products
- potential
- free
- Prior art date
Links
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 title claims abstract description 143
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 title claims abstract description 143
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 42
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 22
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 16
- 238000012417 linear regression Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000012549 training Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 10
- 238000009659 non-destructive testing Methods 0.000 claims description 9
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 8
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 6
- 230000007547 defect Effects 0.000 claims description 5
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 claims description 4
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 3
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 claims description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 21
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 11
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 abstract description 11
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 6
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 5
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 5
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 5
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 4
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 2
- 102220638341 Spartin_F24D_mutation Human genes 0.000 description 1
- 230000001174 ascending effect Effects 0.000 description 1
- 244000309464 bull Species 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 1
- 229940021013 electrolyte solution Drugs 0.000 description 1
- 238000006056 electrooxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 150000004678 hydrides Chemical class 0.000 description 1
- 238000002847 impedance measurement Methods 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 230000033116 oxidation-reduction process Effects 0.000 description 1
- 230000001175 peptic effect Effects 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 231100000817 safety factor Toxicity 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 239000002455 scale inhibitor Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N17/00—Investigating resistance of materials to the weather, to corrosion, or to light
- G01N17/006—Investigating resistance of materials to the weather, to corrosion, or to light of metals
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N17/00—Investigating resistance of materials to the weather, to corrosion, or to light
- G01N17/02—Electrochemical measuring systems for weathering, corrosion or corrosion-protection measurement
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
- Ecology (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Environmental Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Testing Resistance To Weather, Investigating Materials By Mechanical Methods (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области мониторинга скорости коррозионного процесса в системах газо-, нефте- и теплоснабжения. Предложен способ мониторинга коррозии трубопровода, заключающийся в выполнении контрольных вырезок, в разделении контрольных вырезок на образцы, идентификации фаз продуктов коррозии, определении количества фаз продуктов коррозии, вычислении доли свободной поверхности, определении активной составляющей импеданса в щелочном электролите и ртути. Затем по полученным фазовому составу продуктов коррозии и их количеству, значению доли свободной поверхности, активной составляющей импеданса рассчитывается показатель коррозии по системе уравнений линейной регрессии, построенных по обучающим выборкам образцов, полученные для определенных параметров коррозионной среды. По распределению значений активной составляющей импеданса по площади анализируемого образца и фазового состава продуктов коррозии определяется вид коррозионных поражений. Технический результат - повышение точности, достоверности и увеличение временного интервала прогнозирования коррозии, а также обеспечение информацией о причинах коррозионных поражений. 9 ил., 3 табл.
Description
Изобретение относится к области мониторинга скорости коррозионного процесса в системах газо-, нефте- и теплоснабжения. Может быть использовано в нефтяной и газовой промышленности, а также теплосетях.
Известен способ мониторинга внутренних коррозионных изменений магистрального трубопровода, описанный в [Пат. RU №2514822. Опубл. 20.12.2013, МПК F17D 5/00], при котором на участках наиболее подверженных внутренней коррозии с внешней части поверхности трубопровода устанавливаются возбуждающие и измерительная катушки, генерируется гармонический испытательный сигнал, который затем передается на возбуждающую катушку для усиления напряжения, наводимого в измерительной катушке, по комплексной амплитуде периодически определяется толщина стенки трубопровода, полученные значения сравниваются с ранее накопленными и полученными в результате моделирования.
Недостатком данного способа является невозможность на основе полученной информации прогноза развития коррозионного процесса и анализа причин развития коррозионных поражений, необходимого для разработки мер по предотвращению коррозионного процесса.
Известен способ мониторинга коммунальных систем теплоснабжения [Пат. RU №2314458. Опубл. 10.001.2008, МПК F24D 19/10], заключающийся в периодическом измерении температуры наружного воздуха, температуры теплоносителя в подающем трубопроводе, температуры теплоносителя в обратном трубопроводе и температуры в отапливаемых зданиях, а также температуры отходящих газов из котла, жесткость и щелочность теплоносителя, содержание ингибитора солеотложений и коррозии в теплоносителе.
Недостатком данного способа является невозможность на основе полученной информации прогноза развития коррозионного процесса и анализа причин развития коррозионных поражений, необходимого для разработки мер по предотвращению коррозионного процесса.
Наиболее близким к заявляемому является способ прогнозирования ресурса технических устройств [RU №2454648. Опубл. 27.06.2012 Бюл. №18 МПК G01M 15/00 G01N 3/00], включающий программу выбора оптимального маршрута и последовательности подготовительных операций, подготовки поверхностей и сварных швов, методов неразрушающего контроля, испытания образцов, определения объема работ, анализ проектных и фактических параметров эксплуатации, первичное техническое диагностирование до начала эксплуатации, вторичное (последующее) техническое диагностирование в процессе эксплуатации, визуально-измерительный, дефектоскопический, акустико-эмиссионный и другие методы контроля с определением параметров фактического технического состояния, включая фактические размеры, толщины и сечения элементов из которых состоит техническое устройство, конфигурацию и размеры имеющихся дефектов, механических характеристик материалов и зон с максимальными значениями механических напряжений, определение расчетных, фактических размеров элементов и их толщин стенок по допускаемым и фактическим нагрузкам, нормативного запаса прочности материала и допускаемых механических напряжений при коррозионном и эрозионном изнашивании, циклическом нагружении, ползучести, замедленном хрупком разрушении, степени износа, показателя коррозии и коррозионной стойкости материала, скорости коррозионного и эрозионного износа в зависимости от толщин стенок и площадей сечений элементов, объема неразрушающего контроля, проведенного при техническом диагностировании, группы или класса опасности технического устройства, определение эксплуатационных параметров, при которых возможно продолжение безопасной эксплуатации, и разработку экспертного заключения с назначением ресурса технического устройства, причем на любом этапе от проектирования до достижения предельного состояния проводят первичную экспертизу промышленной безопасности в процессе изготовления технического устройства по проектным эксплуатационно-техническим данным и параметрам исходного фактического технического состояния, включая фактические размеры, толщины и сечения элементов, конфигурацию и размеры имеющихся дефектов на момент изготовления, определенные первичным техническим диагностированием, по которым проводят первичное ресурсно-прочностное исследование с выполнением прочностных расчетов элементов по расчетным, допускаемым и предельным механическим характеристикам материалов и нормативным запасам прочности, по расчетным, допускаемым и предельным нагрузкам определяют степень износа на заданный период эксплуатации по исходным, расчетным и предельно допустимым запасам прочности с учетом погрешности их оценки, при снижении толщин стенок и площадей сечений элементов, подверженных, например, коррозии, износу, усталости, ползучести, изменению механических свойств и химического состава материала, с учетом показателей коррозии и коррозионной стойкости материалов, объема неразрушающего контроля, проведенного при первичном техническом диагностировании, коэффициента ответственности в зависимости от группы или класса опасности технического устройства, определяют исходный ресурс элементов и разрабатывают первичное заключение экспертизы промышленной безопасности с назначением ресурса безопасной эксплуатации по наименьшему исходному ресурсу элементов, на момент окончания исходного или назначенного ресурса по фактическим эксплуатационно-техническим данным и параметрам фактического технического состояния, определенным вторичным техническим диагностированием, проводят вторичное (последующее) ресурсно-прочностное исследование с выполнением прочностных расчетов элементов по фактическим расчетным, допускаемым и предельным механическим характеристикам материалов, определяют фактические и предельно допустимые нагрузки при изменении толщин стенок, площадей сечений элементов, подверженных одному или нескольким механизмам повреждения, например, коррозии, износу, усталости, ползучести, изменению механических свойств и химического состава, показателя коррозии, коррозионной стойкости материалов определяют степень износа элементов за период эксплуатации по фактическим и предельно допустимым запасам прочности с учетом погрешности их оценки, с учетом имеющихся дефектов, объема неразрушающего контроля, проведенного при вторичном техническом диагностировании, коэффициента ответственности в зависимости от группы или класса опасности технического устройства, достоверности оценки запасов прочности, определяют продляемый ресурс элементов и разрабатывают вторичное (последующее) заключение экспертизы промышленной безопасности с назначением ресурса безопасной эксплуатации по наименьшему продляемому ресурсу элементов технического устройства.
Недостатками данного технического решения является невозможность на основе полученной информации технического диагностирования анализировать причины коррозионных процессов и факторы повышения коррозионной устойчивости и разрабатывать комплексы мер по снижению скорости и предотвращению коррозионного разрушения, что позволяет увеличить срок эксплуатации технических устройств.
Задачей настоящего изобретения является повышение точности, достоверности и увеличение временного интервала прогнозирования коррозии, а также обеспечение информацией о причинах коррозионных поражений, что позволяет разрабатывать комплекс мер по снижению скорости коррозионного разрушения.
Техническим результатом изобретения является обеспечение входного и текущего контроля коррозионного состояния металла трубопроводов, обнаружение ранних стадий коррозионных поражений и обеспечение возможности выбора технологий коррозионной защиты.
Поставленная задача решается предлагаемым способом мониторинга коррозии трубопровода, заключающемся в подготовке поверхностей, визуально-измерительном, дефектоскопическом, акустико-эмиссионном и других методах неразрушающего контроля, определении параметров фактического технического состояния трубопровода, определении показателя коррозии, конфигурации и размеров имеющихся дефектов, причем по результатам визуально-измерительного, дефектоскопического, акустико-эмиссионного и других методов неразрушающего контроля, выполняют контрольные вырезки, в качестве подготовки поверхности используют разделение контрольной вырезки на образцы, на каждом из полученных образцов контрольной вырезки устанавливают прижимную электрохимическую ячейку с кислым электролитом, пропускают ступенчато меняющийся ток, включающий 30 импульсов с равномерно возрастающей амплитудой на 0,004 мА на каждом импульсе, длительность импульса 2000-2500 мс, длительности паузы между импульсами 300-400 мс, регистрируют зависимость потенциала от времени, из полученной зависимости отбирают значения зависимости бестоковых потенциалов от времени, полученную зависимость бестоковых потенциалов от времени дифференцируют, по полученной зависимости производной от времени определяют локальный минимум, на участках между точками перегиба находят точки с максимальным значением производной, по потенциалам которых идентифицируют фазу продуктов коррозии, а по длине участков между точками перегиба находят количество этой фазы, затем каждый из образцов контрольной вырезки помещают в трехэлектродную электролитическую ячейку со свободным объемом электролита, задают режим линейной развертки потенциала со скоростью 4-6 мВ/с и снимают кривые зависимости плотности тока от потенциала в 3% растворе хлорида натрия на поверхности без продуктов коррозии и на поверхности с продуктами коррозии, для полученных кривых зависимостей плотности тока от потенциала вычисляют производные плотности тока по потенциалу, находят значение потенциала, при котором производные отличаются не более чем на 0,01-0,015, для этого значения потенциала находят плотности тока на поверхности без продуктов коррозии и на поверхности с продуктами коррозии, вычисляют долю свободной поверхности, по формуле:
где ks - доля свободной поверхности; j n (Е) - плотность тока, полученная на поверхности с продуктами коррозии, А/см2; j n (Е) - плотность тока, полученная на поверхности без продуктов коррозии, А/см;
далее каждый из образцов контрольной вырезки помещают в электролитическую ячейку со свободным объемом электролита, получают годографы импеданса собственно продуктов коррозии и годографы импеданса продуктов коррозии в щелочном электролите, преобразуют годограф в координаты
где Im(Z) - мнимая составляющая импеданса, Ом, ω - частота, Гц, S - площадь поверхности исследуемого образца, см2
строят уравнение одномерной линейной регрессии по полученным данным
где Im(Z) - мнимая составляющая импеданса, Ом, ω - частота, Гц, S -площадь поверхности исследуемого образца, см2, а - свободный коэффициент, b - угловой коэффициент,
по свободному коэффициенту, а, определяют емкость двойного слоя, С д =а, а по угловому коэффициенту, b, вычисляют активную составляющую импеданса по формуле, 
где Cd - емкость двойного слоя, RF - активная составляющая импеданса, b - угловой коэффициент,
затем по полученным фазовому составу продуктов коррозии и их количеству, значению доли свободной поверхности, активной составляющей импеданса рассчитывают показатель коррозии по системе уравнений линейной регрессии, построенных по обучающим выборкам образцов, полученным для определенных параметров коррозионной среды, по распределению значений R F по площади анализируемого образца и фазового состава продуктов коррозии устанавливают вид коррозионных поражений.
Контрольные вырезки выполняют по результатам визуально-измерительного, дефектоскопического, акустико-эмиссионного и других методов неразрушающего контроля, поскольку на масштабах длины трубопроводной сети теплоэнергетических систем начало коррозионного процесса всегда локализовано. Для раннего обнаружения коррозионного процесса необходимо исследование коррозионного процесса именно в очаге развития.
Контрольную вырезку осуществляют согласно ГОСТ 32569-2013 и разрезают на 19-22 равные части, изолируют поверхности, которые не подвергались воздействию коррозии.
Фазовый состав и количество фаз продуктов коррозии определяют скорость коррозионного процесса, поскольку экранируют поверхность, участвуют в электрохимических реакциях восстановления окислителей, а также могут формировать очаги локальной коррозии, т.е. определяют стадии зарождения коррозионных процессов. Для определения фазового состава используются процессы восстановления продуктов коррозии, которыми являются различные фазы продуктов коррозии. Наибольшее отличие потенциалов процессов восстановления различных оксидных фаз продуктов коррозии достигается в кислых электролитах. Проведенными сравнительными исследованиями было установлено, что при использовании режима поляризации, включающего 30 импульсов тока амплитудой 0,004 мА при длительности импульса 2000-2500 мс и длительности паузы между импульсами 300-400 мс достигается наибольшая отчетливость разделения участков зависимости потенциала от времени, отвечающим различным оксидным фазам. Использование бестоковых значений потенциала увеличивает надежность идентификации продуктов коррозии, поскольку не содержит поляризации и лучше соответствует справочным данным по стандартным электродным потенциалам. На зависимости бестоковых потенциалов от времени каждой обнаруживаемой оксидной фазе соответствует горизонтальный участок (участок более медленного изменения потенциала), длина которого, согласно закону Фарадея, пропорциональна количеству фазы в продуктах коррозии. Участки восстановления каждой из фаз разделены точками перегиба. В точке перегиба производная функции имеет локальный минимум (зависимость потенциала от времени убывающая), а горизонтальный участок соответствует максимальному значению производной, поэтому количество фазы принимают равным длине участка ее восстановления. Максимальное значение производной определяют путем сортировки по возрастанию. Потенциал максимума производной сравнивают со справочным значением потенциалов и определяют природу фазы.
Доля свободной поверхности влияет на скорость коррозии, так как определяет проницаемость продуктов коррозии для коррозионной среды. Принцип определения доли свободной поверхности основан на выявлении участка диапазона потенциалов, в котором электродный процесс внутри пор продуктов коррозии и на свободной поверхности металла одинаков, а значит, соответствующие анодные поляризационные зависимости будут параллельны, т.е. будут иметь близкие наклоны, оцениваемые по производным от плотности тока по потенциалу. Диапазон значений различий производных 0,01-0,015 является оптимальным, согласно проведенным исследованиям. Поскольку значение потенциала одинаково для обоих поляризационных кривых, то они различаются только по плотностям тока на поверхности с продуктами коррозии и поверхности без продуктов коррозии, по соотношению которых определяют долю свободной поверхности, которая пропорционально кроющей способности продуктов коррозии. Оптимальным диапазон скорости линейной развертки потенциала является 4-6 мВ/с, поскольку при меньших скоростях развертки на электрохимические процессы накладывается химическое взаимодействие образца с электролитом, а при скоростях развертки потенциала больше 6 мВ/с на анодных поляризационных зависимостях могут появляться максимумы адсорбции, затрудняющие сравнение поляризационных зависимостей.
Активная составляющая импеданса собственно продуктов коррозии, которые определяются электронной проводимостью, измеряется с помощью ртутного электрода, который обеспечивает контакт только с поверхностью продуктов коррозии, в связи с чем измерения импеданса между ртутным электродом, контактирующим с исследуемым образцом и подпленочной поверхностью исследуемого образца дают возможность измерить активную составляющую импеданса собственно продуктов коррозии. Активная составляющая импеданса исследуемого образца в щелочном электролите отражает протонную проводимость продуктов коррозии. Для преобладающего в растворах электролитов электрохимического механизма коррозии электронная и протонная проводимости определяют сопротивление коррозионного микрогальванического элемента, от которого зависит скорость коррозии.
Систему уравнений для расчета скорости коррозии получают по результатам измерений фазового состава продуктов коррозии их количества, доли свободной поверхности, активной составляющей импеданса собственно продуктов коррозии и активной составляющей импеданса продуктов коррозии в щелочном электролите на образцах обучающей выборки, для которых известна скорость коррозии.
Система уравнений для расчета скорости коррозии строится по принципу кусочной аппроксимации. Для этого пространство параметров коррозии разбивается на подобласти по критерию величины различий параметров коррозии, составляющей более 50% от измеряемых величин.
Распределение фазового состава и значений RF по поверхности анализируемого образца дает возможность идентифицировать равномерную коррозию при однородном фазовом составе и близким значениям RF и язвенную коррозию при наличии неоднородного распределения этих величин.
Сущность способа поясняется чертежами.
На фиг. 1 представлен график зависимости потенциала от времени.
На фиг. 2 представлен график зависимости значений бестоковых потенциалов от времени.
На фиг. 3 представлена дифференцированная зависимость мгновенного бестокового потенциала от времени
На фиг. 4 представлены кривые зависимости плотности тока от потенциала
На фиг. 5 представлена разность между производными плотностями тока по потенциалу
На фиг. 6 представлен годограф импеданса в щелочном электролите
На фиг. 7 представлен годограф импеданса в ртути
На фиг. 8 представлен годограф импеданса в преобразованных координатах 
для щелочного электролита
На фиг. 9 представлен годограф импеданса в преобразованных координатах 
для ртути
Для проведения способа мониторинга коррозии трубопровода теплоснабжения был проведен отбор образцов обучающей выборки с известными скоростями коррозии, которые были определены гравиметрическим методом, для химического состава воды: Fe=0,3000 мг/л, Cd=0,0009 мг/л, Рb=0,0026 мг/л, Cl=74,0000 мг/л, F=0,2000 мг/л, Mn=0,0100 мг/л, температуры 60±5°С, давления в системе 1-2 атм. Результаты представлены в таблице 1. Поскольку наблюдается отклонение значения активной составляющей импеданса в пределах выборки больше чем на 50%, то производили деление данных по данному параметру и построение уравнений регрессии для каждого из условий.
Выбор уравнения для расчета прогнозируемой скорости коррозии производится по условию величины активной составляющей импеданса продуктов коррозии в щелочном электролите. Если значение активной составляющей импеданса продуктов коррозии в щелочном электролите имеет значение больше 1000 Ом, то скорости коррозионного процесса попадают в области больших значений, от 10 до 100 г⋅см2/год. Если активная составляющая импеданса продуктов коррозии в щелочном электролите имеет значение меньше 1000 Ом, то выбор уравнения для расчета скорости коррозионного процесса осуществляют по активной составляющей импеданса собственно продуктов коррозии. В этом случае, если активная составляющая импеданса собственно продуктов коррозии имеет значение больше 50 Ом, то данный параметр исключается из уравнения регрессии и расчет скорости коррозионного процесса осуществляется по уравнению (1):
где Q1 - количество фазы SiO2, мКл; Q2 - количество фазы Fe(OH)2, мКл; ks - доля свободной поверхности; Rщ - активная составляющая импеданса продуктов коррозии в щелочном электролите, Ом.
Если активная составляющая импеданса собственно продуктов коррозии меньше 50 Ом, то используется второй тип уравнения регрессии. Расчет скорости коррозионного процесса осуществляют по уравнению (2):
где Q1 - количество фазы SiO2, мКл; Q2 - количество фазы Fe(OH)2, мКл; ks - доля свободной поверхности; Rщ - активная составляющая импеданса продуктов коррозии в щелочном электролите, Ом, Rpт - активная составляющая импеданса собственно продуктов коррозии, Ом.
Результаты расчета, по приведенным уравнениям, соответствуют экспериментальным данным с погрешностью не более 6% для первого уравнения и не более 0,5% для второго уравнения.
Вид коррозионного поражения определяется по дисперсии R F на частях образца и фазовому составу продуктов коррозии, согласно данным таблицы 2.
Для проверки способа мониторинга коррозии трубопровод теплоснабжения был проведен отбор образца контрольной вырезки с неизвестной скоростью коррозии.
На образце контрольной вырезки трубопровода определяли фазовый состав и количество фаз продуктов коррозии, при этом использовали прижимную электрохимическую ячейку и кислый электролит. Задавали режим ступенчатого изменения потенциала во времени, включающий 30 импульсов тока амплитудой 0,004 мА при длительности импульса 2000-2500 мс и длительности паузы между импульсами 300-400 мс. Регистрировали зависимости потенциала от времени (фиг. 1), по которым отбирали значения бестоковых потенциалов (фиг. 2), полученную зависимость бестоковых потенциалов от времени дифференцировали (фиг. 3). По зависимости производной определяли точки перегиба, как локальный минимум производной, который был достигнут в точках: 4,325, 6,425, 8,765, 12,025, 16,175, 18,775, 22,6. На участках между точками перегиба находили точки с максимальным значением производной: 2,925, 5,3, 7,6, 9,925, 14,325, 17,475, 21,3, 24,025, по потенциалам которых идентифицировали фазу пленки. По длине участков между точками перегиба определяли количество фазы, как разность между координатой максимума и координатой ближайшего минимума справа, при направлении рассмотрения графика слева направо. Полученные данные приведены в таблице 2.
Затем определяли долю свободной поверхности, для этого использовали электрохимическую ячейку со свободным объемом электролита. Задавали режим линейной развертки потенциала со скоростью не более 5 мВ/с и снимали кривые зависимости плотности тока от потенциала на поверхности с продуктами коррозии (1) и на поверхности без продуктов коррозии (2) в 3% растворе хлорида натрия (фиг. 4). Для полученных кривых зависимости плотности тока от потенциала вычисляли производные плотности тока по потенциалу. Затем определяли значение потенциала, при котором производные отличаются не более, чем на 0,01-0,015, которое составило -325 В (фиг. 5). Для этого значения потенциала определяли плотности тока на поверхности без продуктов коррозии и на поверхности с продуктами коррозии, 0,863 А/см2 и 2,067 А/см2, соответственно. Долю свободной поверхности вычисляли, как отношение плотностей тока на поверхности с продуктами коррозии и на поверхности без продуктов коррозии, которое составило 2,395.
Определение активной составляющей импеданса осуществляли с помощью годографов импеданса (фиг. 6, 7), которые получали в электролитической ячейке со свободным объемом щелочного электролита и в ртути. Преобразовали годографы в координаты 
(фиг. 7, 8).
По свободному коэффициенту а определили емкость двойного слоя, С д =а, которая составила С д =5,937⋅10-8 Ф/см2 для раствора, а для ртути Сд=1,418⋅10-6 Ф/см2. По угловому коэффициенту b, который составил b=1,793⋅105 для раствора и b=77,55 для ртути, определили активную составляющую импеданса согласно формуле, 
, которая составила RF=9,692 Ом для раствора, RF=95,361 Ом для ртути. Значение активной составляющей импеданса, определенное для ртути, RF=95,361 Ом, входит в диапазон распределений второго типа линейной регрессии (RF от 55 до 355 Ом), для которой возможно пренебрежение активной составляющей импеданса в ртути.
По полученным данным рассчитали скорость коррозии согласно уравнению линейной регрессии (1), построенному по обучающим выборкам образцов, полученным для определенных параметров коррозионной среды. Скорость коррозии образца, рассчитанная по уравнению регрессии, составила 0,948 см2/год. Результаты проведения способа мониторинга коррозии трубопроводов для образца с неизвестной скорость коррозии приведены в таблице 3.
По полученным данным: уровень дисперсии R F составил 0,01, и в продуктах коррозии отсутствуют такие фазовые составляющие как гидриды, согласно таблица 2, установили вид коррозионного поражения, который характеризуется как равномерная коррозия.
Claims (13)
- Способ мониторинга коррозии трубопровода, заключающийся в подготовке поверхностей, визуально-измерительном, дефектоскопическом, акустико-эмиссионном и других методах неразрушающего контроля, определении параметров фактического технического состояния трубопровода, определении показателя коррозии, конфигурации и размеров имеющихся дефектов, отличающийся тем, что по результатам визуально-измерительного, дефектоскопического, акустико-эмиссионного и других методов неразрушающего контроля, выполняют контрольные вырезки, в качестве подготовки поверхности используют разделение контрольной вырезки на образцы, на каждом из полученных образцов контрольной вырезки устанавливают прижимную электрохимическую ячейку с кислым электролитом, пропускают ступенчато меняющийся ток, включающий 30 импульсов с равномерно возрастающей амплитудой на 0,004 мА на каждом импульсе, длительность импульса 2000-2500 мс, длительности паузы между импульсами 300-400 мс, регистрируют зависимость потенциала от времени, из полученной зависимости отбирают значения зависимости бестоковых потенциалов от времени, полученную зависимость бестоковых потенциалов от времени дифференцируют, по полученной зависимости производной от времени определяют локальный минимум, на участках между точками перегиба находят точки с максимальным значением производной, по потенциалам которых идентифицируют фазу продуктов коррозии, а по длине участков между точками перегиба находят количество этой фазы, затем каждый из образцов контрольной вырезки помещают в трехэлектродную электролитическую ячейку со свободным объемом электролита, задают режим линейной развертки потенциала со скоростью 4-6 мВ/с и снимают кривые зависимости плотности тока от потенциала в 3% растворе хлорида натрия на поверхности без продуктов коррозии и на поверхности с продуктами коррозии, для полученных кривых зависимостей плотности тока от потенциала вычисляют производные плотности тока по потенциалу, находят значение потенциала, при котором производные отличаются не более чем на 0,01-0,015, для этого значения потенциала находят плотности тока на поверхности без продуктов коррозии и на поверхности с продуктами коррозии, вычисляют долю свободной поверхности, по формуле:
-
- где ks - доля свободной поверхности;- плотность тока, полученная на поверхности с продуктами коррозии, А/см2;
- плотность тока, полученная на поверхности без продуктов коррозии, А/см2;
- далее каждый из образцов контрольной вырезки помещают в электролитическую ячейку со свободным объемом электролита, получают годографы импеданса собственно продуктов коррозии и годографы импеданса продуктов коррозии в щелочном электролите, преобразуют годограф в координаты
-
- где Im(Z) - мнимая составляющая импеданса, Ом, ω - частота, Гц, S - площадь поверхности исследуемого образца, см2
- строят уравнение одномерной линейной регрессии по полученным данным
-
- где Im(Z) - мнимая составляющая импеданса, Ом, ω - частота, Гц, S - площадь поверхности исследуемого образца, см2, a - свободный коэффициент, b - угловой коэффициент,
- по свободному коэффициенту, a, определяют емкость двойного слоя,, а по угловому коэффициенту, b, вычисляют активную составляющую импеданса по формуле,
-
- где Cd - емкость двойного слоя, RF - активная составляющая импеданса, b - угловой коэффициент,
- затем по полученным фазовому составу продуктов коррозии и их количеству, значению доли свободной поверхности, активной составляющей импеданса рассчитывают показатель коррозии по системе уравнений линейной регрессии, построенных по обучающим выборкам образцов, полученным для определенных параметров коррозионной среды, по распределению значений RF по площади анализируемого образца и фазового состава продуктов коррозии устанавливают вид коррозионных поражений.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017111427A RU2653775C1 (ru) | 2017-04-04 | 2017-04-04 | Способ мониторинга коррозии трубопровода |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017111427A RU2653775C1 (ru) | 2017-04-04 | 2017-04-04 | Способ мониторинга коррозии трубопровода |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2653775C1 true RU2653775C1 (ru) | 2018-05-14 |
Family
ID=62152715
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017111427A RU2653775C1 (ru) | 2017-04-04 | 2017-04-04 | Способ мониторинга коррозии трубопровода |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2653775C1 (ru) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU187819U1 (ru) * | 2018-07-31 | 2019-03-19 | ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "Брянский государственный технический университет" | Трехэлектродная электрохимическая ячейка для экспериментального исследования процесса коррозионно-механического изнашивания |
| CN112033890A (zh) * | 2020-10-05 | 2020-12-04 | 中国石油大学(华东) | 一种管道的腐蚀检测方法及其设备 |
| CN113640208A (zh) * | 2021-08-11 | 2021-11-12 | 中国人民解放军海军航空大学青岛校区 | 一种海洋环境下含涂层金属结构腐蚀损伤多尺度仿真方法 |
| CN114414233A (zh) * | 2022-01-25 | 2022-04-29 | 国家石油天然气管网集团有限公司 | 阀门维护保养方法、确定最优保养参数的实验方法和系统 |
| RU2796240C1 (ru) * | 2022-12-07 | 2023-05-18 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ангарский государственный технический университет" | Способ определения степени износа оборудования под воздействием коррозии |
| CN116630323A (zh) * | 2023-07-25 | 2023-08-22 | 山东建筑大学 | 一种稠密金属腐蚀深度自动计算方法、系统、介质和设备 |
| CN118364418A (zh) * | 2024-06-20 | 2024-07-19 | 无锡中基电机制造有限公司 | 用于轴承座的耐腐性智能检测方法及系统 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1392459A1 (ru) * | 1985-04-16 | 1988-04-30 | Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт По Сбору,Подготовке И Транспорту Нефти И Нефтепродуктов | Датчик скорости коррозии |
| EA011965B1 (ru) * | 2004-03-26 | 2009-06-30 | Бейкер Хьюз Инкорпорейтед | Количественный анализ переходных процессов местной коррозии |
| RU2362142C1 (ru) * | 2008-01-29 | 2009-07-20 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им. И.П. Бардина" (ФГУП "ЦНИИчермет им. И.П. Бардина") | Способ контроля стойкости стальных изделий против локальной коррозии |
| RU2454648C1 (ru) * | 2011-01-12 | 2012-06-27 | Анатолий Петрович Черепанов | Способ прогнозирования ресурса технических устройств |
| RU2457465C1 (ru) * | 2011-03-30 | 2012-07-27 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования (ФГОУ ВПО) "Санкт-Петербургский государственный университет сервиса и экономики (СПбГУСЭ)" | Способ определения межкристаллитной коррозии и коррозионных повреждений наружных поверхностей подземных и подводных трубопроводов |
| RU2514822C2 (ru) * | 2012-06-15 | 2014-05-10 | Закрытое Акционерное Общество "Корпоративный институт электротехнического приборостроения "Энергомера" | Способ мониторинга внутренних коррозийных изменений магистрального трубопровода и устройство для его осуществления |
| CN205665155U (zh) * | 2016-06-03 | 2016-10-26 | 向东 | 油气管道内壁防腐检测仪 |
-
2017
- 2017-04-04 RU RU2017111427A patent/RU2653775C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1392459A1 (ru) * | 1985-04-16 | 1988-04-30 | Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт По Сбору,Подготовке И Транспорту Нефти И Нефтепродуктов | Датчик скорости коррозии |
| EA011965B1 (ru) * | 2004-03-26 | 2009-06-30 | Бейкер Хьюз Инкорпорейтед | Количественный анализ переходных процессов местной коррозии |
| RU2362142C1 (ru) * | 2008-01-29 | 2009-07-20 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им. И.П. Бардина" (ФГУП "ЦНИИчермет им. И.П. Бардина") | Способ контроля стойкости стальных изделий против локальной коррозии |
| RU2454648C1 (ru) * | 2011-01-12 | 2012-06-27 | Анатолий Петрович Черепанов | Способ прогнозирования ресурса технических устройств |
| RU2457465C1 (ru) * | 2011-03-30 | 2012-07-27 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования (ФГОУ ВПО) "Санкт-Петербургский государственный университет сервиса и экономики (СПбГУСЭ)" | Способ определения межкристаллитной коррозии и коррозионных повреждений наружных поверхностей подземных и подводных трубопроводов |
| RU2514822C2 (ru) * | 2012-06-15 | 2014-05-10 | Закрытое Акционерное Общество "Корпоративный институт электротехнического приборостроения "Энергомера" | Способ мониторинга внутренних коррозийных изменений магистрального трубопровода и устройство для его осуществления |
| CN205665155U (zh) * | 2016-06-03 | 2016-10-26 | 向东 | 油气管道内壁防腐检测仪 |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU187819U1 (ru) * | 2018-07-31 | 2019-03-19 | ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "Брянский государственный технический университет" | Трехэлектродная электрохимическая ячейка для экспериментального исследования процесса коррозионно-механического изнашивания |
| CN112033890A (zh) * | 2020-10-05 | 2020-12-04 | 中国石油大学(华东) | 一种管道的腐蚀检测方法及其设备 |
| CN112033890B (zh) * | 2020-10-05 | 2023-07-25 | 中国石油大学(华东) | 一种管道的腐蚀检测方法及其设备 |
| CN113640208A (zh) * | 2021-08-11 | 2021-11-12 | 中国人民解放军海军航空大学青岛校区 | 一种海洋环境下含涂层金属结构腐蚀损伤多尺度仿真方法 |
| CN113640208B (zh) * | 2021-08-11 | 2024-04-26 | 中国人民解放军海军航空大学青岛校区 | 一种海洋环境下含涂层金属结构腐蚀损伤多尺度仿真方法 |
| CN114414233A (zh) * | 2022-01-25 | 2022-04-29 | 国家石油天然气管网集团有限公司 | 阀门维护保养方法、确定最优保养参数的实验方法和系统 |
| RU2796240C1 (ru) * | 2022-12-07 | 2023-05-18 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ангарский государственный технический университет" | Способ определения степени износа оборудования под воздействием коррозии |
| CN116630323A (zh) * | 2023-07-25 | 2023-08-22 | 山东建筑大学 | 一种稠密金属腐蚀深度自动计算方法、系统、介质和设备 |
| CN116630323B (zh) * | 2023-07-25 | 2023-09-22 | 山东建筑大学 | 一种稠密金属腐蚀深度自动计算方法、系统、介质和设备 |
| RU2808661C1 (ru) * | 2023-08-21 | 2023-11-30 | Акционерное общество "Энергия" (АО "Энергия") | Способ прогнозирования удельной емкости графитового анодного материала литий-ионного аккумулятора |
| RU2817544C1 (ru) * | 2023-12-20 | 2024-04-16 | Акционерное общество "Ачимгаз" | Способ диагностики коррозии трубопровода |
| CN118364418A (zh) * | 2024-06-20 | 2024-07-19 | 无锡中基电机制造有限公司 | 用于轴承座的耐腐性智能检测方法及系统 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2653775C1 (ru) | Способ мониторинга коррозии трубопровода | |
| Si et al. | Potential difference methods for measuring crack growth: A review | |
| RU2299399C2 (ru) | Определение профиля поверхности объекта | |
| AU2005231176A1 (en) | Quantitative transient analysis of localized corrosion | |
| US20080283418A1 (en) | Quantitative Transient Analysis of Localized Corrosion | |
| KR101477962B1 (ko) | 음향 방출법을 이용한 금속의 공식부식 측정장치 및 방법 | |
| KR101952375B1 (ko) | 다양한 해수환경을 반영하는 능동형 부식 평가 장치 및 방법 | |
| JP2020517948A (ja) | 水素拡散係数の非破壊測定のための装置および方法 | |
| JP2013019841A (ja) | 構造物の欠陥評価方法 | |
| JP3728286B2 (ja) | 非破壊高温クリープ損傷評価方法 | |
| CN103575618A (zh) | 一种铸坯中心疏松定量化的测量方法 | |
| JPH09113488A (ja) | 電磁気的材質評価方法及び装置 | |
| Lee et al. | Effect of oxide film on ECT detectability of surface IGSCC in laboratory-degraded alloy 600 steam generator tubing | |
| US5612621A (en) | Method for monitoring cracks and critical concentration by using phase angle | |
| Goldfine et al. | Introduction to the Meandering Winding Magnetometer (MWM) and the grid measurement approach | |
| Oltra et al. | Real-time monitoring of intergranular corrosion damage on AA2024 | |
| Mitra et al. | Eddy-Current Measurements of Corrosion-Related Thinning in Aluminium Lap Splices | |
| Bonzom et al. | Optical and chemical monitoring during foil penetration experiments to study intergranular corrosion in AA2024 | |
| KR101047405B1 (ko) | Ｅｉｓ를 이용한 코팅 소재의 기공율 측정방법 | |
| Yee et al. | A reversing direct current potential drop system for detecting and sizing fatigue cracks along weld toes | |
| Todorov et al. | Correlation between NDT measurements and sigma phase contents in duplex stainless steels | |
| JPH05312747A (ja) | 樹脂塗膜の劣化判定試験方法 | |
| RU2554659C1 (ru) | Способ оценки коррозионной стойкости углеродистых и низколегированных трубных сталей и труб, изготовленных из них | |
| CN103323520B (zh) | 利用电化学噪声技术测量材料局部腐蚀的方法及噪声探头和制法 | |
| JP2019128161A (ja) | 解析方法、解析プログラム、および解析装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190405 |