Способ определения коррозионной активности гликолей в теплообменном оборудовании

Авторы патента:

Кузьбожев Александр Сергеевич (RU)

Бирилло Игорь Николаевич (RU)

Шкулов Сергей Анатольевич (RU)

Шишкин Иван Владимирович (RU)

Волков Дмитрий Сергеевич (RU)

Кузьбожев Павел Александрович (RU)

Янчук Виталий Михайлович (RU)

Галкин Станислав Сергеевич (RU)

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

Владельцы патента RU 2777000:

Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - Газпром ВНИИГАЗ" (RU)
Общество с ограниченной ответственностью "Газпром трансгаз Ухта" (RU)

Изобретение относится к области исследований коррозионных процессов и может быть использовано при определении скорости коррозии стали и коррозионной активности гликолей в теплообменном оборудовании. Способ определения коррозионной активности гликолей в теплообменном оборудовании включает взаимодействие в реакционной емкости гликоля и рабочего электрода, выполненного из марки стали теплообменного оборудования, при этом ячейка дополнительно содержит вспомогательный графитовый электрод и электрод сравнения, к электроду сравнения и рабочему электроду подключают вольтметр, вспомогательный графитовый и рабочий электроды через амперметр подключают к источнику постоянного тока с возможностью регулировки выходного тока и смены полярности электрических выводов, последовательно выполняют анодную и катодную поляризацию рабочего электрода с дискретным повышением выходного тока источника постоянного тока, строят потенциостатическим методом вольтамперные графики катодной и анодной поляризации, по углу между графиками анодной и катодной поляризации, определяют коррозионную активность гликоля. Техническим результатом является снижение трудоемкости и длительности определения коррозионной активности гликолевых сред, а также повышение его достоверности. 4 ил.

Из области теплообменного оборудования известно, что при эксплуатации систем обогрева и охлаждения, используемые в качестве теплоносителя гликоли и водногликолевые растворы претерпевают ухудшение свойств, что связано с их температурной деградацией. Повышается коррозионная активность гликолей, сопровождающаяся уменьшением рН среды в результате образования из гликолей органических кислот при воздействии кислорода, а также образованием кислых продуктов в результате термодеструкции гликолей. При этом, за счет образования коррозионных отложений на теплообменном оборудовании при эксплуатации гликолевых систем отмечается снижение их производительности до 30%, а также увеличение расходов на техническое обслуживание и ремонт.

Известен способ исследования коррозии внутренних поверхностей трубопроводов и цилиндрических сосудов [патент РФ №2300093, G01N 17/00, опубл. 27.05.2007 бюл. №15], включающий введение, размещение, выдерживание образца-свидетеля в коррозионно-агрессивной среде, его извлечение и исследование гравиметрическим методом.

Недостатком известного способа является высокая трудоемкость способа, так как для обеспечения постоянства условий эксперимента требуется одновременное размещение вблизи внутренних поверхностей трубопроводов и цилиндрических сосудов серии образцов-свидетелей, извлекаемых и исследуемых поочередно в течение всего срока эксплуатации трубопроводов и сосудов.

Известен способ измерения скорости коррозии металлов и сплавов [патент РФ №2185612, G01N 17/00, опубл. 20.07.2002, бюл. №20], включающий размещении образца в коррозионной среде, измерении потенциала коррозии, наложении на образец постоянного потенциала, равного потенциалу коррозии, изменении скорости сопряженной катодной реакции за счет изменения скорости обтекания образца коррозионной средой при постоянной концентрации деполяризатора, выдержке образца в коррозионной среде до установившегося значения тока, измерении этого значения тока, установлении приложенного к образцу потенциала величиной равной -0,55 В НВЭ и измерении установившегося значения предельных токов при измененном и исходном режимах обтекания образца коррозионной средой, определении по трем измеренным значениям токов расчетным путем тока коррозии, по величине которого судят о скорости коррозии образца.

Известен способ определения скорости коррозии и устройство для его реализации [патент РФ №2159929, G01N 17/00, опубл. 27.11.2000, бюл. №33], включающий измерение поляризационного сопротивления Rpb двух электродов, выполненных из одного основного металла, измерение поляризационного сопротивления Rpo двух электродов, выполненных из разнородных металлов, одним из которых является основной металл - вспомогательный электрод, вторым - контролируемый металл - рабочий электрод.

Известен способ измерения скорости коррозии металлов и сплавов [патент РФ №2094773, G01N 17/00, опубл. 27.10.1997], включающий размещение образца в коррозионной среде, измерение потенциала коррозии, изменение содержания деполяризатора в среде, наложение на образец постоянного потенциала, равного потенциалу коррозии, выдержку образца при этом потенциале до установившегося значения тока и определение величины этого тока, по которой судят о величине коррозии, причем выдержку образца при потенциале коррозии и изменение содержания деполяризатора производят одновременно, а содержание деполяризатора изменяют частично на требуемую величину, при этом изменение содержания деполяризатора производят в сторону уменьшения или увеличения.

Недостатками указанных способов является невозможность определения коррозионной активности гликолей в теплообменном оборудовании, не являющихся электролитами.

Наиболее близким к заявляемому способу по технической сущности и взятым за прототип является способ определения коррозионной активности топлив для реактивных двигателей [патент РФ №2378640, G01N 17/00, опубл. 10.01.2010, бюл. №1], включающий взаимодействие в реакционной емкости специально подготовленной контрольной пластины и анализируемого топлива при температуре 150°С в течение 3 ч, в процессе которого фиксируют текущие значения электрического сопротивления контрольной пластины Ri, строят графическую зависимость изменения электрического сопротивления по времени Ri=f(τi), определяют мгновенные скорости изменения электрического сопротивления контрольной пластины, из которых выбирают максимальное значение этой скорости Vmax, по которой определяют момент времени τVmax, соответствующий максимальной скорости, и по графической зависимости Ri=f(τi) находят значение электрического сопротивления RVmax для этого момента времени, в качестве информационного показателя коррозионной активности топлив используют разность между RVmax и начальным значением электрического сопротивления Rнач, сравнивают полученную величину с максимально допустимым значением, за которое принимают 200 Ом, и при значении информационного показателя более 200 Ом топливо для реактивных двигателей считают коррозионно-активным.

Основными недостатками известного способа определения коррозионной активности топлив для реактивных двигателей являются:

1) Высокая трудоемкость и длительность определения коррозионной активности среды, требующая размещения специально подготовленной контрольной пластины и анализируемого топлива в реакционной емкости и снятия текущих значений электрического сопротивления контрольной пластины при температуре 150°С в течение 3 ч.

2) Недостаточная достоверность способа в силу отсутствия учета процессов поляризации контрольной пластины, при которой ионизация атомов металла и восстановление окислительного компонента происходят в разных процессах актах, и скорость этих процессов зависит от потенциала металла. Процессы электрохимической коррозии контролируются не только температурой, концентрацией реагирующих веществ, природой и составом сплава и другими параметрами, но и потенциалом металлической поверхности.

3) Сложность стандартизации испытаний, невозможность обеспечения одинаковой предварительной подготовки поверхности всех исследуемых металлических образцов.

Задачей изобретения является создание способа определения коррозионной активности гликолей в теплообменном оборудовании, устраняющего недостатки аналогов и прототипа.

Техническим результатом изобретения является снижение трудоемкости и длительности определения коррозионной активности гликолевых сред, а также повышение его достоверности.

Поставленная задача и технический результат достигаются за счет того, что в способе определения коррозионной активности гликолей в теплообменном оборудовании, включающем взаимодействие в реакционной емкости гликоля и рабочего электрода, выполненного из марки стали теплообменного оборудования, при этом ячейка дополнительно содержит вспомогательный графитовый электрод и электрод сравнения, к электроду сравнения и рабочему электроду подключают вольтметр, вспомогательный графитовый и рабочий электроды через амперметр подключают к источнику постоянного тока с возможностью регулировки выходного тока и смены полярности электрических выводов, последовательно выполняют анодную и катодную поляризацию рабочего электрода с дискретным повышением выходного тока источника постоянного тока, строят потенциостатическим методом вольтамперные графики катодной и анодной поляризации, по углу между графиками анодной и катодной поляризации, определяют коррозионную активность гликоля.

Сущность изобретения поясняется на фиг. 1, 2, 3, 4. На фиг. 1 показана схема измерительной установки: 1 - проба водного раствора гликоля; 2 - ячейка; 3 - электрод сравнения; 4 - вспомогательный графитовый электрод; 5 - рабочий электрод; 6 - вольтметр; 7 - амперметр; 8 - источник постоянного тока. На фиг. 2 показана поляризационная диаграмма: 9 - графики поляризации; 10 - угол между графиками поляризации. На фиг. 3 показана поляризационная диаграмма для случая низкой коррозионной активности водного раствора гликоля. На фиг. 4 показана поляризационная диаграмма для случая высокой коррозионной активности водного раствора гликоля.

Изобретение реализуется следующим образом.

Пробу водного раствора гликоля 1 (фиг. 1) помещают в химическую ячейку 2, дополнительно оснащенную неполяризующимся электродом сравнения 3, графитовым вспомогательным электродом 4 и стальным рабочим электродом 5. К электроду сравнения 3 и рабочему электроду 5 электрически подключают вольтметр 6. Вспомогательный графитовый электрод 4 и рабочий электрод 5, через амперметр 7 электрически подключают к источнику постоянного тока 8 с возможностью регулировки выходного тока и смены полярности электрических выводов.

Последовательно выполняют анодную и катодную поляризацию рабочего электрода 5 с дискретным повышением выходного тока источника постоянного тока 8.

На каждом этапе повышения выходного тока источника постоянного тока 8 фиксируют показания вольтметра 6 и амперметра 7, в результате измерений получают поляризационную диаграмму (фиг. 2) в координатах «поляризационный потенциал - десятичный логарифм тока поляризации», включающую два графика анодной и катодной поляризации 9 в виде прямолинейных отрезков.

В зависимости от угла 10 (фиг. 2) между графиками катодной и анодной поляризации 9, определяют коррозионную активность водного раствора гликоля 1 (фиг. 1). Чем меньше угол 10 в диапазоне от 180° до 30°, тем выше коррозионная активность водного раствора гликоля 1.

Пример.

Отбирают в достаточном объеме пробу водного раствора гликоля 1 (фиг. 1) и помещают ее в химическую стеклянную ячейку 2. Выполняют нагрев помещенной в ячейку 2 пробы водного раствора гликоля 1 до заданной (рабочей) температуры. В ячейку 2 с водным раствором гликоля 1 помещают хлорсеребряный электрод сравнения 3, вспомогательный графитовый электрод 4, а также рабочий электрод 5, выполненный из стали, аналогичной используемой в теплообменном оборудовании (на фиг. не показано).

Выполняют подключение контрольно-измерительного оборудования: вольтметр 6, обеспечивающий измерение разности потенциалов между рабочим электродом 5 и электродом сравнения 3; амперметр 7, обеспечивающий измерение силы тока в цепи «вспомогательный графитовый электрод 4 - рабочий электрод 5»; внешний источник постоянного тока 8, один из выводов которого подключается к вспомогательному графитовому электроду 4, второй - к рабочему электроду 5. Внешний источник постоянного тока 8 должен обеспечивать смену полярности выводов, а также возможность плавной регулировки тока в широком диапазоне.

После стабилизации показаний вольтметра 6, выполняют последовательную поляризацию рабочего электрода 5 в режимах анодной и катодной поляризации. В первом режиме вспомогательный графитовый электрод 4 является катодом, рабочий электрод 5 - анодом. Во втором режиме вспомогательный графитовый электрод 4 является анодом, рабочий электрод 5 - катодом. В процессе поляризации выполняют последовательное увеличение силы тока с фиксацией показаний вольтметра 6 и амперметра 7 на каждом шаге повышения тока.

В результате получают поляризационную диаграмму (фиг. 2) в координатах «поляризационный потенциал - десятичный логарифм тока поляризации», включающую два графика анодной и катодной поляризации 9 в виде прямолинейных отрезков.

В зависимости от угла 10 (фиг. 2) между графиками анодной и катодной поляризации 9 определяют коррозионную активность водного раствора гликоля 1. В том случае, если угол между графиками анодной и катодной поляризации 9 близок к 180° (фиг. 3), водный раствор гликоля 1 химически инертен, и его коррозионная активность низкая. В случае, если угол между графиками анодной и катодной поляризации превышает 60° (фиг. 4), водный раствор гликоля 1 представляет собой электролит и его коррозионная активность достаточная для ускоренной коррозионной повреждаемости теплообменного оборудования (на фиг. не показано).

Снижение трудоемкости и длительности определения коррозионной активности гликолевых сред достигается за счет отсутствия необходимости нагрева исследуемой среды до 150°, а также ее взаимодействия с контрольной пластиной в течении 3 ч., с целью получения анализируемых информационных показателей.

Повышение достоверности определения коррозионной активности гликолевых сред достигается за счет учета процессов поляризации рабочего электрода, при которой ионизация атомов металла и восстановление окислительного компонента происходят в разных процессах, и скорость этих процессов зависит от потенциала металла.

Способ определения коррозионной активности гликолей в теплообменном оборудовании, включающий взаимодействие в реакционной емкости гликоля и рабочего электрода, выполненного из марки стали теплообменного оборудования, при этом ячейка дополнительно содержит вспомогательный графитовый электрод и электрод сравнения, к электроду сравнения и рабочему электроду подключают вольтметр, вспомогательный графитовый и рабочий электроды через амперметр подключают к источнику постоянного тока с возможностью регулировки выходного тока и смены полярности электрических выводов, последовательно выполняют анодную и катодную поляризацию рабочего электрода с дискретным повышением выходного тока источника постоянного тока, строят потенциостатическим методом вольтамперные графики катодной и анодной поляризации, по углу между графиками анодной и катодной поляризации, определяют коррозионную активность гликоля.

Изобретение относится к способу определения остаточного срока службы технологического устройства (1), через которое протекает текучая среда и которое представляет собой теплообменник, колонну или резервуар для разделения фаз. Вычислительный блок (20) установлен на устройстве (1) и соединен с возможностью передачи данных с удаленным вычислительным блоком.

Камера соляного тумана // 2772638

Изобретение относится к испытательной технике в области климатических исследований и может быть использовано для испытания изделий, материалов и покрытий для защиты от коррозии. Камера соляного тумана содержит рабочий объем, в котором размещены генератор тумана с пьезоэлементом, установленном на параллелограмме, с закрепленным на нем отражателе и соединенным с трубопроводом для подачи рабочего раствора, контуры ускоренного и основного обогрева, расположенные под теплоизолирующим элементом, охватывающими весь рабочий объем, за исключением полусферической теплоизолированной крышки камеры, а ко дну рабочего объема подсоединен сливной трубопровод, при этом камера оснащена устройством для перекачивания соляного тумана из рабочего объема, содержащим гофрированный ресивер, соединенный перекинутым через блоки тросом с рукоятью, закрепляющейся на креплении для рукояти, расположенном на внешней стенке камеры.

Способ коррозионных испытаний и установка для его осуществления // 2772614

Предлагаемое изобретение относится к установкам специальных гравиметрических исследований коррозионных процессов, протекающих при периодическом контакте металлической поверхности с водной и газовой фазами. Способ коррозионных испытаний и стенд для его осуществления заключается в моделировании условий эксплуатации оборудования и трубопроводов, работающих в двухфазных (газ/жидкость) средах при периодическом контакте с ними.

Способ коррозионных испытаний и высокоскоростная циркуляционная установка для его осуществления // 2772612

Заявленная группа изобретений относится к установкам гравиметрических и электрохимических исследований коррозионных процессов, протекающих в водных фазах при повышенных скоростях потоков этих водных фаз. Способ коррозионных испытаний заключается в размещении испытуемых образцов или датчиков в испытательной секции, которая до начала испытаний монтируется на установке, но не включается в оборотный цикл испытуемой среды, подготовке испытуемой среды при ее циркуляции по байпасной секции, которая включает продувку газами, и по завершении подготовки среды ее перенаправляют в испытательную секцию с образцами и начинают отсчет периода испытаний.

Способ и система для защиты работы поезда в загрязняющей воздушной среде // 2771514

Использование: для защиты работы поезда в загрязняющей атмосферной среде. Сущность изобретения заключается в том, что осуществляют сбор нескольких групп данных регистрации качества воздуха на крыше и под вагоном; получение показателей Q0 и Q1 всесторонней оценки качества воздуха на крыше и под вагоном путем использования экспериментальных данных; вычисление времени T0 воздействия на компоненты крыши и времени T1 воздействия на подвагонные компоненты; обучение модели вычисления состояния загрязнения компонента крыши и модели вычисления состояния загрязнения подвагонного компонента; обнаружение данных регистрации качества воздуха на крыше и под вагоном после остановки поезда; привлечение моделей вычисления состояния загрязнения компонента крыши и подвагонного компонента для получения уровней загрязнения компонента крыши и подвагонного компонента; и выполнение соответствующих очистки и процесса защиты компонента крыши и подвагонного компонента согласно полученным уровням загрязнения компонента крыши и подвагонного компонента.

Способ испытания высокотемпературной газовой коррозии, абразивной и температурной стойкости материалов и покрытий газотурбинных двигателей в высокоскоростных газовых потоках относится к области аэрокосмического и энергетического машиностроения и может использоваться для нанесения регламентированных коррозионных повреждений, одновременных испытаний коррозионной, абразивной и температурной стойкости материалов и сплавов в среде продуктов сгорания жидких и/или газовых топлив, загрязненных оксидами серы, углерода, азота, пылью, парами воды, хлористым водородом, солями и другими коррозионно-активными агентами.

Способ прогнозирования сроков хранения цветных металлов в закрытых помещениях // 2771144

Изобретение относится к области прогнозирования срока хранения цветных металлов (меди, никеля, алюминия, свинца, олова, цинка, кобальта) в закрытых помещениях. Способ предусматривает проведение краткосрочных (минимум 1 год с ежемесячной регистрацией) ускоренных лабораторных коррозионных испытаний металлических образцов в различных температурно-влажностных условиях, в том числе и в условиях, близких к низкокоррозионным условиям хранения на складах; построение модели коррозии цветных металлов с использованием полученных результатов коррозионных испытаний и мировых данных по коррозии металлов; экспериментальное определение на основании данных коррозионных испытаний и металлографических исследований поверхности металлов количественного критерия, характеризующего допустимые коррозионные потери, не снижающие качественное состояние поверхности цветных металлов, прогнозирование срока хранения по построенной модели.

Способ оценки защитной эффективности композиций, ингибирующих коррозионное растрескивание под напряжением трубных сталей // 2770844

Изобретение относится к области машиностроения, а более конкретно к защите металла от коррозии. Способ оценки защитной эффективности композиций, ингибирующих коррозионное растрескивание под напряжением (КРН) трубных сталей и используемых в составе защитных покрытий трубопроводов, предназначенных для транспортировки природного газа, в котором выбирают фрагмент стальной трубы, вырезают образцы цилиндрической формы и модельные образцы прямоугольной формы с пропилом на поверхности.

Камера соляного тумана // 2770386

Изобретение относится к испытательной технике в области климатических исследований и может быть использовано для испытания изделий, материалов или покрытий с целью определения их коррозионной стойкости. Предложена камера соляного тумана, содержащая рабочий объем, в котором размещены генератор тумана с пьезоэлементом, установленный на параллелограммном механизме, с закрепленным на нем отражателем и соединенный с трубопроводом для подачи рабочего раствора, контуры ускоренного и основного обогрева, расположенные под теплоизолирующим элементом, охватывающие весь рабочий объем, за исключением полусферической теплоизолированной крышки камеры, ко дну рабочего объема подсоединен сливной трубопровод, при этом камера оснащена устройством для перекачивания соляного тумана из рабочего объема, содержащим не менее трех последовательно расположенных, отделенных друг от друга отсеков с жидкостью, через которые проходят не менее трех опущенных в жидкость трубок, на концах которых расположены мелкодисперсные сетки, с возможностью удаления очищенного воздуха из камеры через мембранный вакуумный насос.

Способ оценки стойкости трубопроводных сталей к "канавочной" коррозии // 2757634

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.

Камера соляного тумана // 2777500

Изобретение относится к испытательной технике в области климатических исследований и может быть использовано для испытания изделий, материалов или покрытий для защиты от коррозии с целью определения их коррозионной стойкости, а также пригодности изделий к эксплуатации во влажной атмосфере или в атмосфере в присутствии солей. Камера содержит рабочий объем, в котором размещены генератор тумана с пьезоэлементом, установленном на параллелограмме, с закрепленным на нем отражателем и соединенным с трубопроводом для подачи рабочего раствора, контуры ускоренного и основного обогрева, расположенные под теплоизолирующим элементом, охватывающими весь рабочий объем, за исключением полусферической теплоизолированной крышки камеры, а ко дну рабочего объема подсоединен сливной трубопровод, причем камера оснащена датчиком влажности, установленным в рабочем объеме и подключенным к блоку управления камеры, на дне конической формы корпуса расположен увлажнитель, состоящий из регулируемого сливного патрубка и создаваемого им уровня раствора на дне рабочего объема, соединенного со сливным трубопроводом, при этом контур ускоренного нагрева расположен в дне рабочего объема, тогда как основной контур нагрева находится на всей боковой поверхности рабочего объема. Технический результат - повышение стабильности параметров испытательной среды и точности измерений, сокращение времени достижения рабочих параметров испытательной среды и времени проведения испытания в целом. 1 ил.