Развитие научных основ, разработка и реализация новых критериев эффективности электрохимической защиты трубопроводов от коррозии (26.07.2010)

Автор: Хижняков Валентин Игнатьевич

ХИЖНЯКОВ ВАЛЕНТИН ИГНАТЬЕВИЧ

РАЗВИТИЕ НАУЧНЫХ ОСНОВ, РАЗРАБОТКА И РЕАЛИЗАЦИЯ НОВЫХ КРИТЕРИЕВ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ЗАЩИТЫ ТРУБОПРОВОДОВ ОТ КОРРОЗИИ

Специальность 05.17.03 – «Технология электрохимических процессов и защита от коррозии»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

доктора технических наук

Тамбов - 2010

Работа выполнена в Национальном исследовательском Томском политехническом университете и Центре противокоррозионной защиты и диагностики Инжиниринговой нефтегазовой компании «Всероссийский научно-исследовательский институт по строительству и эксплуатации трубопроводов»

Научный консультант:

доктор химических наук, профессор Цыганкова Л.Е.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Котельников А.В.

доктор технических наук, профессор Ткаченко В.Н.

доктор технических наук,

старший научный сотрудник Прохоренков В.Д.

Ведущая организация: ФГУП НИФХИ им. Л.Я. Карпова, г. Москва

Защита состоится 6 октября 2010 года в 11 часов на заседании совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.260.06 при Тамбовском государственном техническом университете по адресу:

392000, г. Тамбов, ул. Ленинградская, 1а, аудитория 160/Л

С диссертацией можно познакомиться в библиотеке Тамбовского государственного технического университета

Автореферат разослан «_____»_______________2010 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета И.В. Зарапина

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В современных условиях защита от коррозии подземных стальных трубопроводов является одним из важнейших способов обеспечения их безотказной работы. Анализ результатов коррозионных обследований и внутритрубной диагностики показывает, что вследствие подготовки нефти и газа к транспортировке по магистральным трубопроводам, доля коррозионных дефектов на внутренней поверхности не превышает 6% от доли коррозионных дефектов, обнаруживаемых на внешней катоднозащищаемой поверхности (КЗП), где: 31,7% - коррозионные язвы и питтинги; 68,3% - стресс-коррозионные трещины. Это свидетельствует о низкой эффективности электрохимической защиты трубопроводов. До настоящего времени нет методов, позволяющих количественно контролировать остаточную скорость коррозии и степень электролитического наводороживания стенки трубопроводов при различных потенциалах катодной защиты. В ряде опубликованных работ в России и за рубежом указывается, что при высоких потенциалах катодной защиты в нейтральных и слабокислых грунтах возможно развитие водородного коррозионного растрескивания ферритно-перлитных сталей при одновременном воздействии механических напряжений. Действительно, в очаговых зонах стресс-коррозионных трещин, вблизи КЗП, на расстоянии 150…300 мкм, концентрация водорода в процессе эксплуатации магистральных газопроводов (МГ) накапливается до значений, превышающих фоновое в 7…10 раз. Однако систематических исследований по влиянию режимов катодной защиты на образование коррозионных трещин под напряжением на КЗП трубопроводов до настоящего времени не проведено. Не установлена минимальная степень наводороживания стальных трубопроводов различных диаметров, приводящая к появлению в стенке трубы колоний трещин, как правило продольных. В условиях стареющего трубопроводного парка страны коррозионное растрескивание трубопроводов под напряжением (КРН) со стороны внешней КЗП превращается в важнейшую проблему. При этом до настоящего времени отсутствует инструментальный метод, позволяющий прогнозировать появление трещин КРН в зависимости от степени электролитического наводороживания и давления транспортируемого продукта.

Указанные проблемы трубопроводного транспорта определяют актуальность темы диссертации, связанной с разработкой методов технической диагностики электрохимической защиты от коррозии современных трубопроводных систем, впервые позволяющих количественно определять недопустимо высокий коррозионный износ и прогнозировать появление трещин КРН на внешней КЗП напряженно-деформированных подземных трубопроводов.

Целью работы является развитие научных основ для создания аппаратно-программных комплексов коррозионного мониторинга подземных стальных трубопроводов, позволяющих в количественно определять остаточную скорость коррозии и интенсивность электролитического наводороживания стенки трубопроводов при различных потенциалах катодной защиты. В связи с этим, основные задачи диссертационной работы заключаются в следующем:

Изучить и обобщить механизм и кинетические особенности влияния системы «сталь – изоляция – грунт» на коррозию подземных стальных трубопроводов через доставку кислорода в грунтах, водная вытяжка которых имеет нейтральную или близкую к ней реакцию (рН 5,5…7,5), в которых проложено большинство российских подземных стальных трубопроводов.

Провести комплексные коррозионные обследования действующих магистральных нефтегазопроводов с целью определения реальных плотностей тока катодной защиты при нормируемых значениях защитных потенциалов, измеренных в трассовых условиях.

Разработать новые инструментальные методы количественного определения остаточной скорости коррозии в сквозных дефектах изоляции подземных трубопроводов при различных потенциалах катодной защиты в трассовых условиях.

Разработать критерий и методику определения остаточной скорости коррозии и степени электролитического наводороживания напряженно-деформированных трубопроводов при различных потенциалах катодной защиты.

Достоверность и обоснованность результатов подтверждена результатами коррозионных испытаний трубных сталей в нейтральных и слабощелочных грунтах в лабораторных и трассовых условиях. Прогноз коррозионного и стресс-коррозионного состояния трубопроводов на основе результатов электрохимических измерений с помощью разработанного и изготовленного коррозионно-измерительного зонда и коррозиметра «Магистраль» в лабораторных и полевых условиях с достаточной для практики точностью согласуется с результатами внутритрубной диагностики, результатами комплексных обследований эффективности электрохимической защиты подземных стальных трубопроводов и результатами технических расследований аварий на магистральных газопроводах, подверженных стресс-коррозионному разрушению.

Положения, выдвигаемые на защиту

Коэффициент полезного использования тока катодной защиты

является безразмерным критерием

Научная новизна

, при том, что скорость коррозии в дефектах изоляции, в отсутствии катодной защиты, различается практически на порядок.

коррозионный процесс подавляется до значений 0,007…0,01 мм/год при практическом отсутствии электролитического наводороживания трубной стали.

Практическое значение

Апробация работы. Материал диссертационной работы докладывался и обсуждался на:

Международном симпозиуме по экологическим проблемам и техногенной безопасности строительства и эксплуатации нефтегазопроводов, Иркутск, 2004.


загрузка...