Устройство для мониторинга коррозии трубопроводов

Авторы патента:

Бугай Дмитрий Ефимович (RU)

Лаптев Анатолий Борисович (RU)

Латыпов Олег Ренатович (RU)

Голубев Андрей Викторович (RU)

G01N17/00 - Исследование устойчивости материалов к атмосферному или световому воздействию; определение антикоррозионных свойств

F17D5/02 - для наблюдения, предотвращения или обнаружения утечек

Владельцы патента RU 2763514:

ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ "ГАЗПРОМ ТРАНСГАЗ УФА" (RU)

Изобретение относится к области обеспечения безопасности опасных производственных объектов и может быть использовано для контроля скорости коррозии в системах транспорта углеводородов. Задачей создания предлагаемого изобретения является определение концентрации водорода, эмитирующего с внешней поверхности трубопроводов при развивающейся подпленочной коррозии металла. Техническим результатом применения изобретения является определение потери массы металла корродирующего участка трубопровода под изоляцией и повышение точности выявления зоны его локализации. Технический результат достигается тем, что устройство, включающее в себя электрохимический датчик водорода на основе твердого электролита, содержит сенсоры для измерения основных параметров грунта и окружающей среды, элемент для определения геопозиции датчика и регистрирующий прибор для управления работой с возможностью сигнализации о превышении значения допустимой концентрации водорода на датчике. 1 ил.

Изобретение относится к области обеспечения безопасности опасных производственных объектов и может быть использована для контроля скорости коррозии в системах транспорта углеводородов.

Объем водорода, выделяющегося при коррозии внешней поверхности трубопровода под отслаивающейся изоляцией, эквивалентен количеству растворяющегося в этой локальной зоне металла.

Из существующего уровня техники известно, что устройств для определения содержания водорода над поверхностью грунта с целью выявления очагов подпленочной коррозии трубопроводов в настоящее время нет.

Из уровня техники известны технические решения, описывающие устройство для мониторинга коррозии трубопроводов, включающие элемент для определения геопозиции датчика (например, см. патент FR 3043204 А1, опубл. 05.05.2017 и патент US 6051977 А1, опубл. 18.04.2000).

Известный набор для анализа газообразного водорода (JP 2019045242 (А) -2019-03-22 HYDROGEN GAS ANALYSIS KIT, HYDROGEN GAS ANALYSIS METHOD, AND METHOD FOR CONTROLLING QUALITY OF HYDROGEN GAS) [1] включает в себя редуктор давления, который снижает давление газообразного водорода при высоком давлении от 1 МПа или более до менее 1 МПа. Данное изобретение предназначено для оценки содержания примесей в водороде высокого давления на станциях получения водорода.

В патенте (US 2019383731 (A1) - APPARATUS AND METHOD FOR PERFORMING GAS ANALYSIS USING OPTICAL ABSORPTION SPECTROSCOPY, SUCH AS INFRARED (IR) AND/OR UV, AND USE THEREOF IN APPARATUS AND METHOD FOR PERFORMING DISSOLVED GAS ANALYSIS (DGA) ON A PIECE OF ELECTRICAL EQUIPMENT) [2] - описаны устройство и связанный с ним способ проведения газового анализа на газовой пробе. Способ основан на возбуждении газовой пробы одним или несколькими источниками электромагнитной энергии и получении сигналов оптического поглощения, связанных с газовой пробой, до применения каталитического процесса к газовой пробе, а также во время и/или после применения каталитического процесса к газовой пробе. Полученные сигналы оптического поглощения затем могут быть обработаны с использованием дифференциальных методов расчета для получения информации, связанной с пробой газа, которая может включать, например, информацию, передающую концентрации определенных специфических газов в пробе газа. Недостатком метода является возможность анализа потоков газа только с высокой концентрацией.

Недостатком перечисленных аналогов является то, что разработанные устройства не могут быть использованы для мониторинга очагов подпленочной коррозии магистральных трубопроводов непосредственно над поверхностью грунта.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является полупроводниковый датчик водорода (Пат. 181283 Российская Федерация, МПК⁷ G01N 27/12. Полупроводниковый датчик водорода, работающий при комнатной температуре / А.С. Ильин, П.А. Форш, М.Н. Мартышов, М.И. Иким, Л.И. Трахтенберг, П.К. Кашкаров; - №2017138959, заявл. 09.11.2017; опубл. 09.07.2018; Бюл. №19) [3], принятый за прототип, включающий в себя чувствительный элемент, состоящий из тонкой наноструктурированной металлооксидной пленки на диэлектрической подложке с электродами для измерения проводимости, и источник света для возбуждения фотопроводимости чувствительного элемента. Техническим результатом полезной модели является возможность детектирования низких концентраций водорода с помощью полупроводникового датчика при комнатной температуре.

Недостатком указанного прототипа является то, что для качественного детектирования концентрации водорода в атмосфере необходим дополнительный источник освещения с длиной волны излучения 515-530 нм.

Задачей создания предлагаемого изобретения является определение концентрации водорода, эмитирующего с внешней поверхности трубопроводов при развивающейся подпленочной коррозии металла.

Техническим результатом применения изобретения является определение потери массы металла корродирующего участка трубопровода под изоляцией и повышение точности выявления зоны его локализации.

Технический результат достигается тем, что устройство, включающее в себя электрохимический датчик водорода на основе твердого электролита, содержит сенсоры для измерения основных параметров грунта и окружающей среды, элемент для определения геопозиции датчика и регистрирующий прибор для управления работой с возможностью сигнализации о превышении значения допустимой концентрации водорода на датчике.

Сущность изобретения поясняется фиг.

На фиг. изображена структурная схема устройства для мониторинга коррозии трубопроводов.

Устройство для мониторинга коррозии трубопроводов состоит из параллельно соединенных: электрохимического датчика концентрации водорода 1 и сенсоров: рН грунта 2, температуры грунта и окружающего воздуха 3, влажности грунта 4, геопозиции датчиков 5 цифровой вход которых связан с цифровым выходом передачи данных микропроцессора 6, передающего по каналам беспроводной связи сигнал на микропроцессор регистрационного прибора 7, который позволяет удаленно контролировать работу микропроцессора 6. Микропроцессор регистрационного прибора 7 сигнализирует о превышении значения допустимой концентрации водорода на датчике и заносит координаты очага подпленочной коррозии в память прибора 8. На мониторе 9 регистрирующего прибора иллюстрируются все показания замеров.

Устройство работает в соответствие со способом определения очагов развивающейся подпленочной коррозии газопроводов (Пат. 2715078 Российская Федерация, МПК⁷ G01N 29/04, F17D 5/02. Способ определения очагов развивающейся подпленочной коррозии газопроводов / P.P. Усманов, М.В. Чучкалов, Р.А. Зозулько, А.Б. Лаптев, О.Р. Латыпов, Д.Е. Бугай; - №2019117689; заявл. 05.06.2019; опубл. 25.02.2020; Бюл. №6). По показаниям замеров в зонах превышения фоновых сигналов вдоль оси газопровода, оператор устройства фиксирует зону с максимальным значением потока водорода, которая соответствует центру очага подпленочной коррозии.

Пересчет выделяющегося из коррозионного очага объема водорода ΔV в показатель потери массы производится с помощью закона Авогадро. Изменение массы Δm металла (г) в результате подпленочной коррозии определяется по формуле

где - атомная масса металла, г;

- атомная масса газа, г;

n_г - валентность газа (для водорода n_г=1);

n_Ме - валентность корродирующего металла;

ρ_г - плотность газа, г/см³;

2 - число атомов в молекуле водорода.

Предлагаемое устройство мониторинга коррозии трубопроводов успешно прошло опытные испытания в составе комплекса неразрушающего контроля на линейной части магистральных газопроводов ООО «Газпром трансгаз Уфа».

Устройство для мониторинга коррозии трубопроводов, включающее в себя электрохимический датчик концентрации водорода на основе твердого электролита, отличающееся тем, что дополнительно содержит сенсоры для измерения температуры грунта, температуры окружающей среды, относительной влажности грунта, значения рН грунта и элемент для определения геопозиции датчика, а также регистрационный прибор, позволяющий управлять работой до 5 датчиков одновременно, иллюстрировать на мониторе измеряемые датчиками показатели, имеющий сигнализацию, оповещающую о превышении значения допустимой концентрации водорода на датчиках.

Изобретение относится к области защиты от коррозии промысловых нефтепроводов, работающих под одновременным воздействием агрессивной среды, механических напряжений и абразивных частиц, и может быть использовано для оценки стойкости трубопроводных сталей к "канавочной" или "ручейковой" коррозии. Способ включает изготовление пластины из анализируемой стали, изгиб пластины в скобе до необходимой стрелы прогиба, при этом длина и остаточная стрела прогиба пластины берутся в соотношении, которое обеспечивает возникновение в средней точке пластины уровня остаточных напряжений, имеющего место в трубопроводе, в средней точке пластины с внутренней стороны поперек длины наносится округлый надрез радиусом 0,5 мм и глубиной до 0,3 мм, установку пластины в горизонтальном положении стороной с надрезом вниз в термостат с агрессивной средой, в качестве которой используют водный раствор NaCl концентрации от 2 до 3%, проведение термостатирования при температуре от 55 до 65°С в течение от 5 до 50 часов с подачей потока воздуха к месту надреза и фиксацией времени выдержки, при этом поверхность пластины вокруг надреза покрывают защитным лаком, который перед измерениями удаляют, а глубину надреза до Нi и после Нi* воздействия среды определяют в n ≥10 точках по его длине, при этом пластину размещают под оптическим микроскопом и проводят измерение тонкой фокусировкой расстояния между дном надреза и поверхностью пластины, затем определяют изменение глубины надреза ΔНi в каждой точке, как ΔНi = Нi* - Нi, в результате коррозионного воздействия среды, далее определяют среднее изменение ΔНср, как ΔНср = ΣΔНi / n и рассчитывают скорость коррозии по формуле К = (ΔНср / t) 8760 [мм/год], где ΔНср, мм, t - время термостатирования, час, 8760 - число часов в году.

Контроль обработки промышленной воды с помощью цифровых изображений // 2757351

Изобретение относится к способам анализа коррозии в промышленной системе. Способ анализа подложки, соприкасающейся с флюидом, присутствующим в промышленной системе, включает создание цифрового изображения подложки, когда указанная подложка соприкасается с флюидом, присутствующим в промышленной системе, определение изучаемого участка на цифровом изображении указанной подложки, идентификацию признаков коррозии на изучаемом участке цифрового изображения указанной подложки, и анализ признаков коррозии на изучаемом участке цифрового изображения указанной подложки.

Метод и устройство фиксации образцов-свидетелей для определения скорости коррозии на разных глубинах насосно-компрессорных труб // 2752377

Изобретение относится к области эксплуатации скважин газовых, газоконденсатных и нефтяных месторождений и может быть использовано для определения фактической скорости коррозии металла в различных интервалах насосно-компрессионных труб без остановки работы скважины. Способ определения фактической скорости коррозии металла в интервалах максимального коррозионного воздействия включает подготовку и взвешивание образцов-свидетелей коррозии, крепление образцов-свидетелей при помощи болта крепления к металлическому стержню цилиндрической формы с углублениями, вкручивание металлического стержня при помощи резьбового крепления в автоотцеп и опускание на заданную глубину в колонну насосно-компрессорных труб, извлечение по истечении заданного времени автоотцепа с прикрепленным к нему металлическим стержнем с образцами-свидетелями коррозии из насосно-компрессорных труб и определение по образцам-свидетелям коррозии гравиметрическим методом фактической скорости коррозии, при этом установка образцов-свидетелей коррозии производится без остановки работы скважины.

Контролирующее устройство и способ контроля коррозии проволочной сетки // 2748582

Изобретение относится к контролирующему устройству и способу контроля коррозии проволочной сетки. Контролирующее устройство для проволочной сетки, прежде всего для защитной сетки для стабилизации, перехвата, и/или улавливания, и/или удержания тяжелых грузов имеет по меньшей мере два входящих в зацепление друг с другом сеточных элемента, из которых по меньшей мере один сеточный элемент изготовлен по меньшей мере из одной отдельной проволоки, пучка проволок, проволочной пряди, проволочного троса и/или другого продольного элемента, по меньшей мере с одной проволокой, прежде всего изготовленной из высокопрочной стали, отличающееся наличием по меньшей мере одного блока контроля коррозии, который предусмотрен для контроля по меньшей мере одного индикатора коррозии, включающего в себя по меньшей мере одну подверженную влиянию коррозии характеристику, индикативную в отношении коррозии защитной сетки, причем индикатор коррозии позволяет определять интенсивность и/или прогресс коррозии, а блок контроля коррозии имеет по меньшей мере один модуль передачи данных, выполненный, прежде всего, по меньшей мере, для выдачи обнаруженного индикатора коррозии.

Осуществление контроля за отложением // 2747834

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для контроля уровня отложений. Системы потока текучей среды могут содержать один или несколько резистивных температурных датчиков (RTD), контактирующих с жидкостью, протекающей через систему.

Способ исследования скорости коррозии трубопровода // 2747078

Изобретение относится к устройствам для оценки скорости коррозионного износа внутренней стенки трубопроводов и технологического оборудования. Изобретение может быть использовано в нефтяной, газовой, химической и других отраслях промышленности.

Способ ускоренного определения долговечности фильтрующих противогазов // 2746580

Изобретение относится к области исследования надежности технических систем, а именно к созданию экспериментальных способов ускоренных испытаний защитного снаряжения, в частности противогазов. В способе выполняют последовательные воздействия на противогазы климатических факторов, вызывающие процессы старения лицевых частей и фильтрующе-поглощающих коробок, а также механических факторов, вызывающие процессы накопления повреждений в элементах конструкции противогазов и их износа и включающие механические удары, надевание и снятие противогазов.

Способ определения скорости коррозии переходных металлов в кислородсодержащих средах // 2745243

Изобретение относится к области испытаний материалов и может быть использовано для определения скорости коррозии переходных металлов кислородсодержащих средах, когда продукты коррозии находятся в твердом агрегатном состоянии. Способ определения скорости коррозии переходных металлов в кислородсодержащих средах включает в себя размещение образца в коррозионной среде и выдерживание в ней в течение времени t, после извлечения образца из коррозионной среды на нем выбирают участок вдоль фронта окисления образца без отслоений продуктов коррозии и осуществляют его локальный количественный спектральный анализ, при помощи которого находят распределение весового содержания интегрированной массовой доли металла, химически связанного с кислородом, и массы кислорода, вступившего в химическое взаимодействие с металлом, а среднюю скорость коррозии К вычисляют по формуле K=[n⋅mO2/(1-n)]/t⋅S, где n - распределение весового содержания интегрированной массовой доли металла, химически связанного с кислородом; mO2 - распределение массы кислорода, вступившего в химическое взаимодействие с металлом; S - площадь поверхности образца; t - время выдержки образца в кислородсодержащей среде.

Неполяризующийся электрод сравнения // 2745017

Изобретение относится к стационарным неполяризующимся электродам сравнения длительного действия и предназначено для систем коррозионного мониторинга и электрохимической защиты подземных металлических сооружений от коррозии. Неполяризующийся электрод сравнения содержит токонепроводящий корпус, заполненный электролитом из насыщенного раствора соли, в который частично погружен металлический стержень с подключенным к нему снаружи проводником в изоляторе, а также бентонитовую смесь со смачиваемым сепаратором и корпусную перегородку, разделяющую бентонитовую смесь и электролит из насыщенного раствора соли, содержащую одно или несколько сквозных отверстий, заполненных ионообменным материалом, в качестве ионообменного материала используется как минимум один капиллярный стержень, представляющий собой микроканалы, заполняющие внутреннюю часть трубчатого корпуса, нижний конец стержня при этом находится в электролите из насыщенного раствора соли, а верхний - в бентонитовой смеси, при чем в перегородке также зафиксирован металлический стержень.

Установка для изучения влияния жидкостей на материалы // 2744883

Изобретение относится к испытательной технике, предназначенной для изучения влияния разных жидкостей на свойства различных материалов, в том числе для изучения коррозионной стойкости материалов. Установка для изучения влияния жидкостей на материалы содержит емкость с жидкостью, приспособление для размещения образцов исследуемого материала и нагревательный элемент, при этом емкость выполнена в виде стальной прямоугольной ванны, установленной горизонтально и покрытой кислотостойким составом, с крышкой, имеющей рабочие отверстия для залива жидкости и отвода воздуха из емкости, приспособление для размещения образцов исследуемого материала выполнено в виде поддерживающей сетки, при этом установка снабжена уровнемером для контроля высоты жидкости, соединенным с ванной, и крюком монтажным, предназначенным для извлечения с заданной периодичностью образцов исследуемого материала, а нагревательный элемент расположен в нижней части ванны по всей ее площади.

Способ автоматического мониторинга состояния асбестоцементных сбросных трубопроводов закрытой оросительной системы // 2762365

Изобретение относится к эксплуатационному мониторингу технического состояния сооружений оросительных систем в гидротехническом строительстве, в частности к определению состояния асбестоцементных труб, как наиболее экономичного материала для сооружения оросительных систем. В способе автоматического мониторинга состояния асбестоцементных сбросных трубопроводов закрытой оросительной системы, включающем перемещение относительно обследуемого трубопровода устройства со средствами получения изображений поверхности трубопровода, регистрации и передачи данных на компьютер, сканирование поверхности трубопровода, сохранение полученных результатов в блоке памяти компьютера, формирование трехмерной модели трубопровода с помощью блока программного обеспечения, выявление дефектов и принятие решения о необходимом виде ремонта, согласно изобретению осуществляют одновременно циклическое, круговое, последовательное сканирование участков внутренней поверхности трубопровода совместно с объемом грунта, прилегающего к нему с его внешней поверхности, получение плоскостного панорамного изображения внутренней поверхности трубопровода этих же участков и маркировку каждого участка сканирования.