Развитие научных основ, разработка и реализация новых методов технической диагностики электрохимической защиты подземных стальных трубопроводов - Автореферат

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук РАЗВИТИЕ НАУЧНЫХ ОСНОВ, РАЗРАБОТКА И РЕАЛИЗАЦИЯ НОВЫХ МЕТОДОВ ТЕХНИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ЗАЩИТЫ ПОДЗЕМНЫХ СТАЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ Работа выполнена в Томском политехническом университете и Центре противокоррозионной защиты и диагностики Инжиниринговой нефтегазовой компании «Всероссийский научно-исследовательский институт по строительству и эксплуатации трубопроводов» Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Притула В.В. доктор химических наук, профессор Цыганкова Л.Е. доктор технических наук Синько В.Ф.Эффект саморегулирования катодной защиты подземных стальных трубопроводов, заключающийся в том, что скорость коррозии трубопровода в сквозных дефектах изоляции и под отслоившейся изоляцией, в зоне контакта оголенного металла с электролитом, находящихся в различных условиях доставки кислорода при заданном режиме катодной защиты подавляется до одинаковых значений, так как в любом дефекте , при том, что скорость коррозии в дефектах изоляции, в отсутствии катодной защиты, различается практически на порядок. Остаточная скорость коррозии подземного стального трубопровода в сквозных дефектах изоляции, находящихся в различных условиях транспорта кислорода к корродирующей поверхности при заданном потенциале катодной защиты с достаточной для практики точностью определяется уравнением: сталь изоляция грунт трубопровод Впервые показано, что в реальных условиях эксплуатации плотность тока катодной защиты превышает плотность предельного тока по кислороду в 20…100 раз и более, что на практике приводит к электролитическому наводороживанию приповерхностного слоя стенки трубопровода и появлению на катодно защищаемой поверхности «водородных надрезов», инициируемых появление стресс-коррозионных трещин. Созданы условия для широкого внедрения в практику коррозионного мониторинга подземных стальных трубопроводов аппаратно-программных комплексов нового поколения, впервые позволяющих в экспрессном режиме в трассовых условиях количественно определять степень подавления коррозионного процесса и степень электролитического наводороживания при различных потенциалах катодной защиты, в зависимости от соотношения между плотностью тока катодной защиты и плотностью предельного тока по кислороду. Распределение по периметру трубопровода Ду1220 мм скорости коррозии без катодной защиты, плотности тока катодной защиты, величины катодной поляризации и остаточной скорости коррозии при различных режимах катодной защиты изучали на специально оборудованном полигоне по методике, аналогичной предложенной Л.И.В диссертации приведены разработанные автором теоретические и экспериментальные положения, являющиеся основой для технических решений при разработке новых методов технической диагностики систем электрохимической защиты подземных стальных трубопроводов, проложенныъх в нейтральных и слабощелочных грунтах.Изучен процесс коррозионного разрушения трубных сталей при различных внутренних напряжениях в зависимости от условий доставки кислорода к корродирующей поверхности, характеризуемой плотностью предельного тока по кислороду. При этом в любых пространственных положениях относительно трубопровода плотность тока катодной защиты находится в обратной пропорциональной зависимости от радиуса сквозного дефекта изоляции, что свидетельствует о том, что доставка кислорода к сквозному дефекту изоляции (рабочему электроду зонда) описывается уравнением сферической диффузии. Разработана методика исследования коррозионных процессов в сквозных дефектах изоляции и под отслоившейся изоляцией в зоне контакта стальной поверхности с электролитом при различных режимах катодной защиты. Показано, что изменение электрохимической активности образца, вызванного внутренними напряжениями, компенсируется эффектом саморегулирования катодной защиты: увеличение тока коррозии за счет внутренних напряжений в отсутствии катодной защиты, при включении катодной защиты компенсируется пропорциональным увеличением тока катодной защиты. Впервые показано, что отношение плотности тока катодной защиты к плотности предельного тока по кислороду является объективным критерием для количественного определения остаточной скорости коррозии трубопроводов при различных потенциалах катодной защиты.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНО в изданиях, рекомендованных ВАК России: 1. Хижняков В.И. О специфике коррозии подземных трубопроводов в условиях таежно-болотной зоны центральной части Западной Сибири. Защита металлов, М, Наука, 1983, № 5.

2. Хижняков В.И., Трофимова Е.В. Превышение тока катодной защиты над предельным по кислороду - фактор коррозионного растрескивания трубопроводов под напряжением. Практика противокоррозионной защиты, 2009, № 1, с. 57 - 61.

3. Хижняков В.И. Определение остаточной скорости коррозии трубопроводов при различных режимах катодной защиты. Практика противокоррозионной защиты, 2008, № 2, с. 18 - 22.

4. Хижняков В.И. Определение максимальной скорости коррозии подземных стальных трубопроводов. Практика противокоррозионной защиты, 2008, № 3, с. 31 - 34.

5. Хижняков В.И. Предупреждение выделения водорода при выборе потенциалов катодной защиты подземных стальных трубопроводов. - Коррозия: материалы, защита, 2009, № 8, с. 32 - 36.

6. Хижняков В.И. Новый критерий выбора режимов катодной защиты подземных стальных трубопроводов. - Практика противокоррозионной защиты, 2009, № 4, с. 40 - 43.

7. Хижняков В.И., Жилин А.В. Определение инкубационного периода образования дефектов КРН на катодно защищаемой поверхности подземных стальных трубопроводов. Практика противокоррозионной защиты, 2009, № 4, с. 43 - 46. в прочих изданиях: 8. Хижняков В.И. Предупреждение аварийности подземных стальных трубопроводов по причине коррозии под напряжением. - Вестник Российской Академии Естественных Наук (Западно- сибирское отделение), 2008, вып. 10, с. 85 - 91.

9. Хижняков В.И. Влияние кислородной проницаемости грунтов таежно-болотной зоны центральной части Западной Сибири на работу гальванических макропар при коррозии нефтепроводов большого диаметра. Коррозия и защита в нефтегазовой промышленности, М., ВНИИОЭНГ, 1982, № 4.

10. Хижняков В.И. Влияние глубины укладки и промерзания грунта на распределение тока катодной защиты по периметру трубопроводов большого диаметра, Коррозия и защита в нефтегазовой промышленности. М., ВНИИОЭНГ, 1982, № 6.

11. Хижняков В.И. Коррозия трубной стали в дефектах изоляционного покрытия нефтепроводов центральной части Западной Сибири, Коррозия и защита в нефтегазовой промышленности, М., ВНИИОЭНГ,1882, № 10.

12. Хижняков В.И. О саморегулировании катодной защиты подземных трубопроводов. . Коррозия и защита в нефтегазовой промышленности, М., ВНИИОЭНГ, 1983, № 6.

13. Хижняков В.И., Гамза В.В., Обливанцев Ю.Н. Зонд и полевой полярограф для определения предельного тока кислорода при коррозии подземных трубопроводов. Коррозия и защита в нефтегазовой промышленности, М., ВНИИОЭНГ, 1984, № 4.

14. Хижняков В.И., Глазов Н.П., Налесник О.И. К оценке содержания кислорода в грунте по значению предельного тока по кислороду на платиновом электроде. Коррозия и защита в нефтегазовой промышленности, М.. ВНИИОЭНГ, 1978, № 2.

15. Хижняков В.И., Глазов Н.П., Налесник О.И. Математическая модель диффузии кислорода к поверхности подземного трубопровода. В сб. Теория и практика защиты от коррозии, Куйбышев, 1977.

16. Хижняков В.И., Глазов Н.П., Налесник О.И. Исследование процесса коррозии стальных образцов с поврежденной изоляцией в грунтах Томского Приобья. В сб. Прогрессивные материалы, технологии и оборудование для защиты изделий, металлоконструкций и сооружений от коррозии, Горький, 1983.

17. Хижняков В.И., Глазов Н.П., Налесник О.И. Исследование коррозии трубной стали во влажных грунтах Среднего Приобья. Коррозия и защита скважин, трубопроводов и морских сооружений в газовой промышленности, М., ВНИИОЭГАЗПРОМ, 1982, № 4.

18. Хижняков В.И., Глазов Н.П., Налесник О.И. Об определении коэффициента диффузии кислорода в грунтах при коррозии подземных стальных сооружений. Коррозия и защита скважин, трубопроводов и морских сооружений в газовой промышленности, М., ВНИИОЭГАЗПРОМ, 1983, № 3.

19. Хижняков В.И. Опыт коррозионного обследования магистральных нефтепроводов в условиях центральной части Западной Сибири. Трубопроводный транспорт нефти, М., 1992, № 6.

20. Хижняков В.И., Штин И.В. Анализ коррозионного состояния полости магистрального нефтепровода Александровское - Анжеро - Судженск. Трубопроводный транспорт нефти, М., 2000, № 4.

21. Хижняков В.И., Махрин В.И. Противокоррозионная защита резервуаров для хранения нефти. М., Трубопроводный транспорт нефти, М., 2003, № 3.

22. Хижняков В.И. Защита магистральных нефтепроводов от почвенной коррозии. . Трубопроводный транспорт нефти, М., 2004, № 12.

23. Хижняков В.И., Жилин А.В. Выбор режимов катодной защиты, исключающих стресс-коррозионное растрескивание подземных нефтегазопроводов. В сб. Экологические проблемы и тегногенная безопасность строительства, эксплуатации и реконструкции нефтегазопроводов. Новые технологии и материалы. Томск, 2005.

24. Хижняков В.И., Иванов Ю.А., Назаров Б.Ф. Переносной полевой прибор для определения остаточной скорости коррозии и степени наводороживания стенки нефтегазопроводов при различных режимах катодной защиты. В сб. Экологические проблемы и техногенная безопасность строительства, эксплуатации и реконструкции нефтегазопроводов. Новые технологии и материалы. Томск, 2005.

25. Хижняков В.И., Кудашкин Ю.А. Количественное определение остаточной скорости коррозии газопроводов при различных потенциалах катодной защиты. - В сб. Газотранспортные системы: настоящее и будущее, М. 2007 г.

26. Хижняков В.И. Иванов Ю.А., Назаров Б.Ф., Мошкин В.В. Датчики и приборы для диагностики и повышения эффективности катодной защиты газотранспортных систем. - В сб. Газотранспортные системы: настоящее и будущее, М. 2007 г.

27. Хижняков В.И. Противокоррозионная защита объектов трубопроводного транспорта нефти и газа, Томск, 2005, с.187.

28. Патент РФ № 2341589. Хижняков В.И., Хижняков М.В., Жилин А.В. Способ определения продолжительности периода до образования стресс-коррозионных трещин в стальных трубопроводах. Опубл. 20.12.2008. Бюл. № 35.

29. Патент РФ № 2308545.Хижняков В.И., Иванов Ю.А. Способ катодной защиты подземных стальных трубопроводов. Опубл. 20.10.2007. Бюл. № 29.

30. А.С. № 1693710. Хижняков В.И., Прасс Л.В. Устройство для защиты внутренней поверхности резервуаров для хранения нефти от коррозии. 2001.

31. А.С. № 1620506. Хижняков В.И., Лягушин В.А. Способ определения эффективности катодной защиты стальных сооружений и коррозионно-индикаторный зонд для его осуществления. 1994.

32. А.С. № 1694698. Хижняков В.И., Чертов С.В., Иванов Ю.А. Устройство для измерения максимальной скорости коррозии магистральных трубопроводов.1989.

33. Хижняков В.И., Кудашкин Ю.А. Количественное определение остаточной скорости коррозии газопроводов при различных потенциалах катодной защиты. - В сб. Современные методы и технологии защиты от коррозии, М. 2008, с. 29.

34. Хижняков В.И. Влияние режимов катодной защиты на степень подавления коррозии и на наводороживание стали 17ГС. - Всероссийская конференция по физической химии и нанотехнологиям «НИФХИ-90». Сборник тезисов, Москва, 2008, с. 178 - 179.

35. Хижняков В.И. Выбор режимов электрохимической защиты подземных трубопроводов, исключающих электролитическое наводороживание.- Всероссийская конференция «Физико-химические аспекты технологии наноматериалов, их свойства и применение. Сборник тезисов, Москва, 2009, с. 132.

36. Хижняков В.И., Трофимова Е.В. Превышение тока катодной защиты над предельным по кислороду - фактор электролитического наводороживания трубных сталей. - В сб. Современные методы и технологии защиты от коррозии и износа, М. 2009, с. 8 - 9.

37. Хижняков В.И. Влияние режимов катодной защиты на степень подавления почвенной коррозии трубных сталей и на объем поглощенного при этом водорода. - Вестник Российской Академии Естественных Наук (Западно-сибирское отделение), 2009, вып. 11, с. 160 - 166.

Размещено на .ru