Контрольные вопросы

1. При каком значении термодинамического потенциала возможен процесс протекания электрохимической коррозии металлов?

2. Что подразумевают под электродным потенциалом металла?

3. Что называют нормальным потенциалом металла?

4. От чего зависит поляризация электродных процессов?

5. Как влияет поляризация на коррозию металла?

6. Как рассчитать количество металла, теряемого в ходе коррозионного процесса?

7. Перечислите факторы, влияющие на коррозию стальных подземных трубопроводов.

4. Коррозионные изыскания

4.1. Методы определения коррозинной активности грунтов

Наиболее объективным и распространенным методом определения коррозионной активности грунтов является комплексное обследование коррозионного состояния подземных стальных сооружений, располагающемся в зоне прохождения проектируемой трассы магистрального (технологического) трубопровода. Однако на практике такое сочетание встречается редко, проектируют и строят подземные стальные сооружения, как правило, на новых площадках, поэтому применение данного метода часто представляется невозможным. Чаще используют методы, основанные на определении одного из важных факторов коррозионной активности грунтов - удельное электрическое сопротивление.

По месту выполнения работ методы делятся на лабораторные, полевые и лабораторно-полевые.

Лабораторные методы требуют отбора грунтов на трассе или площадке в выбранных точках с последующим лабораторным испытанием образцов. Полевые методы позволяют определить коррозионную активность грунтов непосредственно на месте измерения без отбора проб с помощью специальных приборов. Они не требуют много времени и поэтому получили широкое распространение. Лабораторно-полевые методы требуют отбора проб образцов грунта, но необходимые измерения производятся с помощью передвижной лаборатории электрохимзащиты (ПЭЛ-ЭХЗ), находящейся на месте отбора проб.

Коррозионная активность грунтов по отношению к подземным стальным сооружениям оценивается по убыли массы образцов, плотности поляризующего тока и удельному электрическому сопротивлению грунта . Последний показатель необходим также при расчетах протекторной и катодной защиты стальных подземных сооружений. Наряду с удельным электрическим сопротивлением грунтов в расчетных формулах используют величину, обратную удельному сопротивлению, получившую название удельной электрической проводимости: . Удельная электрическая проводимость измеряется в сименсах, умноженных на метр.

Анализ опубликованного материала о коррозионном состоянии подземных стальных трубопроводов показывает, что в грунтах с удельным электрическим сопротивлением менее 40 Омм, наиболее интенсивной коррозии подвержена их нижняя часть, где доставка кислорода наиболее затруднена [1,2]. В низкоомных грунтах количество коррозионных отказов на магистральных нефтегазопроводах находится практически в обратной пропорциональной зависимости от удельного сопротивления грунта. Рис. 4.1.

Рис. 4.1. Влияние удельного электрического сопротивления грунтов на

количество коррозионных отказов на магистральных нефтегазопроводах

Коррозионные обследования действующих магистральных и технологических трубопроводов нефтегазодобывающих районов Западной Сибири показывает, что коррозионные язвы с максимальной глубиной сосредоточены, наоборот, в основном у верхней образующей (там, где доставка кислорода наиболее облегчена) [3.4].

Пусть к дефектам верхней образующей трубопровода диффундируют N молекул кислорода, а к дефектам нижней – М. Причем N >> M. В этих условиях на стальной поверхности трубопровода у нижней образующей полное восстановление кислорода происходит сразу же по мере его поступления и его концентрация на корродирующей поверхности равна нулю. К верхней образующей кислорода поступает значительно больше. В общем случае (для обводненных слабоминерализованных грунтов) лишь часть его (0,6…0,9) N расходуется на ионизацию железа непосредственно у верхней образующей.

Образцы из трубной стали 17ГС были установлены у верхней боковой и нижней образующей действующего нефтепровода Ду1220 мм в соответствии со схемой, представленной на рис. 4.1.2.

Рис. 4.2. Распределение глубины проникновения коррозии на короткозамкнутых образцах по периметру трубопровода Ду 1220 мм

Потенциалы коррозии разомкнутых образцов у верхней образующей (в условиях облегченной доставки кислорода) положительнее, чем у нижней образующей , где транспорт кислорода затруднен, в среднем на 0,1 В. После закорачивания образцов верхней и нижней образующих трубопровода для восстановления равенства = необходимо, чтобы сопротивление стенки трубопровода R_тр и сопротивление грунта были исчезающее малыми величинами. Первое условие выполняется всегда, а второе – нет. Слабоминерализованные обводненные грунты нефтегазодобывающих районов Западной Сибири отличаются омическим сопротивление (средняя величина удельного сопротивления этих грунтов составляет 80…100 Ом м. В этом случае перетекание зарядов между дефектами изоляции в значительной степени затруднено. Коэффициент перераспределения убыли массы образцов, находящихся в различных условиях доставки кислорода здесь составляет 0,1…0,4, а средняя его величина в зависимости от разницы в доставке кислорода к короткозамкнутым образцам изменяется в пределах 0,11…0,27. Равенство = не соблюдается. Прямым подтверждением сказанного является увеличение глубины проникновения коррозии на короткозамкнутых образцах, доставка кислорода к которым наиболее облегчена. См. рис. 4.1.2.

В таблице 4.1.1. представлены результаты комплексных коррозионных обследований действующих нефтегазопроводов Западной Сибири. Результаты коррозионных обследований показывают, что для обводненных слабоминерализованных грунтов, отличающихся высоким омическим сопротивлением, характерно отсутствие связи между глубиной проникновения коррозии и удельным сопротивлением грунта, которая существует высокороминерализованных грунтах с низким омическим сопротивлением. См. рис. 4.1. Анализ результатов, представленных в таблице 4.1.1, показывает, что независимо от типа грунта, по мере облегчения доставки кислорода (при увеличении плотности предельного тока кислорода, измеренной на глубине шурфа перед вскрытием трубопровода) глубина коррозионных язв в сквозных дефектах изоляции трубопровода увеличивается.

Таблица 4.1