Способ определения времени эксплуатации сооружения в условиях коррозионного карбонатного растрескивания

 

Изобретение относится к защите подземных сооружений от коррозии, в частности от коррозионного карбонатного растрескивания. Цель изобретения - повышение точности способа. Способ определения времени эксплуатации включает определение температуры эксплуатации, параметра, характеризующего стабильный рост трещины - эмпирического коэффициента A, толщины δ стенки сооружения, содержания растворимых солей в грунте, расстояния, проходимого трещиной на стадии стабильного роста, и времени B до образования катодных осадков. Время эксплуатации определяют из соотношения t = AδF/V+B,, где F-коэффициент корректировки, зависящий от температуры; V-параметр, характеризующий скорость данного вида разрушения, зависящий от температуры и содержания растворимых солей в грунте.

Изобретение относится к защите металлических сооружений от коррозии.

Известен способ определения мест коррозионного карбонатного растрескивания [1] согласно которому места коррозионного карбонатного растрескивания определяют с помощью измерения защитного потенциала до и после отключения катодной поляризации. Причем местами коррозионного карбонатного растрескивания являются участки с более отрицательным потенциалом в первый момент времени после отключения и более положительным потенциалом при более длительном отключении.

Недостатком способа является невозможность определения времени безаварийной эксплуатации катодно-защищенного сооружения после введения его в эксплуатацию.

Известен способ, [2] согласно которому длина трещины при коррозионном карбонатном растрескивании определяется соотношением l l₁ + l₂ + l₃ + l₄, где l₁, l₂, l₃, l₄ длины трещин, пройденные соответственно за 1-ю, 2-ю, 3-ю и 4-ю стадии развития. Для 2-й стадии роста длина трещины определяется соотношением l₂ 7,17˙ ( σ/σ_т 0,2) ˙t^0,83 ˙10^(5-2370/т), где σ действующее напряжение; σ_т предел текучести стали; t время эксплуатации; Т абсолютная температура.

Недостатком способа является невозможность определения времени безаварийной эксплуатации катодно-защищенного сооружения в связи с отсутствием аналитических выражений, позволяющих определять длину трещин на 1-й, 3-й и 4-й стадии развития. Определение времени эксплуатации сооружения только по второй стадии дает завышенную оценку длины трещины. Это связано с тем, что данная зависимость получена на основании лабораторных исследований, не учитывающих особенности коррозионного карбонатного растрескивания.

Целью изобретения является повышение точности, а именно определение времени эксплуатации катодно-защищенного газопровода в условиях коррозионного карбонатного растрескивания.

Цель достигается тем, что способ включает определение температуры эксплуатации, параметра, характеризующего стабильный рост трещины, и по указанным параметрам определяют время эксплуатации. Новым является то, что предварительно определяют толщину δ стенки контролируемого сооружения, содержание растворимых солей в грунте, расстояние, проходимое трещиной на стадии стабильного роста, и время В до образования катодных осадков, в качестве параметра, характеризующего стабильный рост трещины, определяют эмпирический коэффициент А, характеризующий среднее значение глубины стабильного развития трещины, а время эксплуатации определяют из соотношения: t A δF/V + B, где F коэффициент корректировки, зависящий от температуры; V параметр, характеризующий скорость данного вида разрушения, зависящий от температуры и содержания растворимых солей в грунте.

Предлагаемый способ позволяет определять время эксплуатации сооружения в грунтах с различной степенью минерализации в условиях коррозионного карбонатного растрескивания.

П р и м е р. Определение времени эксплуатации газопровода в условиях коррозионного карбонатного растрескивания определяли с помощью измерения до образования катодных осадков. Образец трубной стали 17Г1С поляризовали катодно при потенциале минус 0,9 В, соответствующим регламентированным значениям катодной защиты, в растворе солей, соответствующем минерализации р. Эмба, в пойме которой неоднократно отмечались случаи карбонатного растрескивания (в мг/л Са⁺² 166, Mg⁺² 47, Na⁺ + K⁺ 333, НСО₃^- 246, SO₄^-2 346, Cl^- 504). Через 6 мес экспозиции на поверхности образцов были обнаружены осадки, содержащие анионы НСО₃^- и СО₃^-2, необходимые для протекания коррозионного карбонатного растрескивания. То есть значение величины В выбираем 0,5 г. Анализ 9 аварий газопроводов дает следующие значения параметров. Фактографические исследования темплетов, отобранных из очаговых зон разрушения газопроводов по причине коррозионного карбонатного растрескивания, показали, что трещина стабильно развивалась до глубины 0,5.1 δ, где δ- толщина стенки трубы. Среднее значение 0,7 δ. Таким образом, значение величины А выбираем 0,7.

Для грунта с содержанием растворимых солей до 10 г/кг и температуре 50^оС значение параметра V изменялось от 0,6 до 1,1 мм/год, среднее значение равнялось 0,83 мм/год. Среднее значение выбираем 0,83 мм/год. Для грунта с содержанием растворимых солей свыше 10 г/кг (сорные участки газопроводов) значение параметра V равнялось 0,42 мм/год при той же температуре. Значение корректировки F определяли из статистики отказов газопроводов.

Для сталей с группой прочности до Х65 значение величины корректировки определяли следующим образом. По статистике отказов определяем значение энергии активации Q* 2668 кал/моль. Оно существенно отличается от величины энергии активации, определенной по данным лабораторных исследований и использованной в способе-аналоге. Значение величин корректировки приведено в таблице.

Для сталей с группой прочности до Х65 с содержанием растворимых солей до 10 г/кг расчетная формула имеет вид t 0,7δ F/0,83 + 0,5, год; δ- мм.

Время до разрушения газопровода с толщиной стенки 9 мм при температуре 50^оС, время эксплуатации равно 7 годам, что соответствует реальному времени эксплуатации.

Для сорных участков газопроводов с содержанием растворимых солей свыше 10 г/кг расчетная формула имеет вид t 0,7 δF/0,42 + 0,5, год; δ мм.

Время до разрушения газопровода с толщиной стенки 9 мм при температуре 50^оС, время эксплуатации равно 14,5 лет, что соответствует реальному времени эксплуатации. Таким образом предложенный способ определения времени эксплуатации газопровода в условиях коррозионного карбонатного растрескивания позволяет определять время безотказной работы. Использование данного способа позволяет повысить точность определения безаварийной работы газопроводов. Способ может быть использован на стадии проектирования и эксплуатации газопроводов. Применение данного способа позволяет повысить надежность газопроводов, своевременно намечать плановые мероприятия по контролю коррозионного карбонатного растрескивания на опасных участках.

Формула изобретения

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВРЕМЕНИ ЭКСПЛУАТАЦИИ СООРУЖЕНИЯ В УСЛОВИЯХ КОРРОЗИОННОГО КАРБОНАТНОГО РАСТРЕСКИВАНИЯ, по которому определяют температуру эксплуатации, параметр, характеризующий стабильный рост трещины, и по указанным параметрам определяют время эксплуатации, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, предварительно определяют толщину δ стенки контролируемого сооружения, содержание растворимых солей в грунте расстояние, проходимое трещиной на стадии стабильного роста, и время В до образования катодных осадков, в качестве параметра, характеризующего стабильный рост трещины, определяют эмпирический коэффициент A, характеризующий среднее значение глубины стабильного развития трещины, а время t эксплуатации определяют из соотношения
t = AδF/V+B,
где
F коэффициент корректировки, зависящий от температуры;
V параметр, характеризующий скорость данного вида разрушения, зависящий от температуры и содержания растворимых солей в грунте.

РИСУНКИ

Рисунок 1