CC BY
42
Оригинальная статья / Original article УДК 620.19
DOI: https://d0i.0rg/l 0.21285/2227-2917-2020-2-264-273
Коррозия под изоляцией как один из факторов сокращения срока службы промышленных трубопроводов
© В.Н. Соков, Е.А. Шувалова, А.С. Землянко
Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет, г. Москва, Россия
Резюме: Рассмотрено влияние типа пористости теплоизоляционного материала и остаточного числа ионов водорастворимых хлоридов, входящих в его химический состав, на скорость коррозии под изоляцией. Для исследования использовались стандартные методы испытаний в соответствии с действующей российской и зарубежной нормативно-технической документацией. Установлена зависимость скорости коррозии и площади повреждения углеродистой стали от структуры (пористости) теплоизоляционного материала (открытая, полузакрытая, закрытая), остаточного числа ионов водорастворимых хлоридов и гидро-фобизатора. Проведен расчет остаточного срока службы трубопровода из углеродистой стали при критической глубине питтинговой коррозии трубопровода под теплоизоляционным слоем из различных материалов. Определены типы теплоизоляционных материалов, при применении которых скорость под изоляцией максимально замедляется. Максимальная скорость коррозии углеродистой стали под материалами с открытой пористостью составляет 0,29-0,41 мм/год, что в 0,53-1,8 раз ниже, чем под материалами с закрытой пористостью. Увеличение скорости коррозионного процесса прямо пропорционально увеличению числа анионов хлора в структуре материала. Наименьшая площадь коррозионного повреждения поверхности стали наблюдается под материалами с открытой пористостью. Требованиям действующих нормативов (среди рассмотренных материалов) соответствуют материалы из группы каменной ваты -каменная вата с пониженным числом содержания хлоридов и базальтовое супертонкое волокно. Наибольший остаточный срок службы трудопровода из углеродистой стали при критической глубине питтинговой коррозии h^ = 5,87 мм наблюдается под каменной ватой с пониженным содержанием хлоридов и составляет 11 лет.
Ключевые слова: коррозия под изоляцией, скорость коррозии, пористость, остаточное число ионов водорастворимых хлоридов, каменная вата, углеродистая сталь, питтинговая коррозия
Информация о статье: Дата поступления 22 апреля 2020 г.; дата принятия к печати 25 мая 2020 г.; дата онлайн-размещения 30 июня 2020 г.
Для цитирования: Соков В.Н., Шувалова Е.А., Землянко А.С. Коррозия под изоляцией как один из факторов сокращения срока службы промышленных трубопроводов. Известия вузов. Инвестиции. Строительство. Недвижимость. 2020;10(2):264-273. https://doi.org/10.21285/2227-2917-2020-2-264-273
Under-insulation corrosion as a factor in decreased service life of industrial pipelines
Victor N. Sokov, Elena A. Shuvalova, Anatoliy S. Zemlyanko
National Research Moscow State University of Civil Engineering, Moscow, Russia
Abstract: The effect of porosity type and residual number of water-soluble chloride ions of insulation material on the under-insulation corrosion rate in industrial pipelines is considered. For the research, standard test methods were used in accordance with current Russian and foreign regulatory and technical documentation. The dependences of the corrosion rate and the damage area of carbon steel on the structure (porosity) of the thermal insulation material (open, semi-closed, closed), the residual number of water-soluble chloride ions and water-repellent agent is established. The residual life of a carbon steel pipeline was calculated at a critical depth of pitting corrosion under a thermal insulation layer of various materials. The types of thermal insulation materials characterised with lowest under-insulation corrosion rate are determined. The maximum 0.29-0.41 mm/year corrosion rate of carbon steel under materials with open porosity was 0.53-1.8 times lower than under comparable materials with closed porosity. An increased corrosion rate is determined to be directly proportional to an increase in the number of chlorine anions in the structure of the material. The smallest area of steel surface corrosion damage is observed under materials with open porosity. Among the materials examined, the requirements of the current regulatory standards are met by materials of the stone wool group having a low chloride content and basalt super thin
ISSN 2227-2917 Том 10 № 2 2020 264 (print) Известия вузов. Инвестиции. Строительство. Недвижимость с. 264-273 264 ISSN 2500-154X Proceedings of Universities. Investment. Construction. Real estate Vol. 10 No. 2 2020 _(online)_pp. 264-273
fibre. The longest remaining service life (11 years) of a carbon steel pipeline at hdef= 5.87 mm critical depth of pitting corrosion is obtained under a rock wool layer having a low chloride content.
Keywords: corrosion under insulation, corrosion rate, porosity, residual number of water-soluble chloride ions, stone wool, carbon steel, pitting corrosion
Information about the article: Received April 22, 2020; accepted for publication May 25, 2020; available online June 30, 2020.
For citation: Sokov VN, Shuvalova EA, Zemlyanko AS. Under-insulation corrosion as a factor in decreased service life of industrial pipelines. Izvestiya vuzov. Investitsii. Stroitel'stvo. Nedvizhimost' = Proceedings of Universities. Investment. Construction. Real estate. 2020;10(2):264-273. (In Russ.) https://doi.org/10.21285/2227-2917-2020-2-264-273
Введение
Снижение скорости коррозии под изоляцией при эксплуатации наземных трубопроводов, выполненных из углеродистой (нелегированной) стали, является актуальной проблемой для промышленной отрасли (нефтегазовой, сельскохозяйственной и др.), требующей больших капиталовложений. Коррозией под изоляцией (КПИ) называют процесс внешней коррозии трубопроводов и аппаратов, изготовленных из различных видов сталей, протекающий под слоем наружной тепловой изоляцией в результате воздействия воды [1]. Для углеродистой стали наиболее характерно возникновение локальной коррозии - питтинговой или язвенной [2]. Скорость протекания процесса зависит от особенностей структуры металла и условий эксплуатации [3]. Основной причиной подверженности углеродистых сталей возникновению локальной коррозии является фазовая неоднородность состава металла: наличие различных структурно-фазовых составляющих, неметаллических включений, дефектов структуры в виде микропор и микротрещин [4, 5]. Наряду с локальной по поверхности трубопроводов также встречается и сплошная коррозия, одной из причин возникновения которой служит использование изоляционных материалов с закрытой пористостью. Опасность возникновения коррозионного повреждения инженерных сетей связана с потерей сечения трубопровода, что определяет его безопасную эксплуатацию и срок службы.
В соответствии с требованиями СО 15334.17.464-2003 срок службы трубопроводов составляет:
- для трубопроводов пара II категории группы - 1-20 лет;
- для станционных трубопроводов сетевой и подпиточной воды III или/и IV категорий -25 лет;
- для остальных трубопроводов (II категории группы 2, III и IV категорий) - 30 лет.
В процессе эксплуатации технологические трубопроводы подвергаются ряду механических и атмосферных воздействий, что влечет за собой возникновение различных дефектов и повреждений, снижающих их нормативный срок
Том 10 № 2 2020
с. 264-273 Vol. 10 No. 2 2020 pp. 264-273
службы [6]. Одним из важных факторов влияния на коррозию под изоляцией является выделение химически активных анионов хлора и фтора из теплоизоляционного материала при его попеременном увлажнении и нагревании [7]. Растворенные анионы водорастворимых хлоридов и фторидов повышают электропроводность воды, увеличивая скорость коррозионного процесса [8]. Факт наличия КПИ определяется путем вскрытия теплоизоляции трубопроводов в результате инженерно-технического обследования или проведения текущих и плановых ремонтных работ [9]. Наличие КПИ влечет за собой дополнительные расходы на внеплановый ремонт и/или замену большинства деталей при эксплуатации трубопроводов, стоимость которых может достигать 17,6 млрд долл. в год [10, 11]. Снижение скорости коррозии под изоляцией позволят увеличить срок службы трубопроводов и сэкономить большую часть финансовых затрат промышленных предприятий на обслуживании оборудования [12]. В последние годы мировое научное сообщество уделяет большое внимание изучению процессов прямого взаимодействия теплоизоляционных материалов с материалом защищаемого объекта [13, 14]. Иностранными и российскими специалистами был проведен ряд исследований, направленных на выявление факторов, влияющих на скорость протекания коррозии углеродистой стали под теплоизоляционными материалами различных типов [15]. Определено, что одними из наиболее значимых факторов являются пористость теплоизоляционных материалов и уровень водорастворимых хлоридов [9, 16, 17]. За рубежом разработаны руководства и стандарты по проектированию и эксплуатации инженерных систем с учетом развития коррозии: RP0198-2004 и ASTM G189-07. Однако в России до сих пор отсутствует подобного рода нормативная документация. Возможность коррозионного воздействия теплоизоляционного материала или входящих в его состав химических веществ на металлические поверхности трубопроводов в присутствии влаги необходимо учитывать на стадии проектирования, а также указывать требования в техническом задании на проектирование по ограничению содержания в теп-
ISSN 2227-2917
(print) 2fic N 2500-154X 265 (online)_
Известия вузов. Инвестиции. Строительство. Недвижимость Proceedings of Universities. Investment. Construction. Real estate
лоизоляционном материале водорастворимых хлоридов, фторидов, свободных щелочей и рН материала [18-20]. Согласно с требованиями немецкого стандарта AGI Q-132 содержание ионов хлоридов в теплоизоляционном материале должно быть не более 10 мг/кг.
В данной работе представлены обобщенные результаты исследований, определяющие:
- влияние пористости теплоизоляционных материалов и уровня водорастворимых хлоридов на максимальную скорость электрохимической коррозии углеродистой стали;
- остаточный срок службы трубопровода из углеродистой стали под различными теплоизоляционными материалами при наличии кри-
тических значений глубины питтинговой коррозии.
Методы
При проведении экспериментальных исследований было рассмотрено 9 теплоизоляционных материалов с различной пористой структурой: аэрогель, полиизоцианурат (Р^), цилиндры из каменной ваты с ненормированным (обычным) содержанием хлоридов, цилиндры из каменной ваты с пониженным содержанием хлоридов, стекловата, базальтовое супертонкое волокно (БСТВ), пеностекло, синтетический каучук и пенополиуретан. Основные физико-механические характеристики исследуемых теплоизоляционных материалов приведены в табл. 1.
Таблица 1
Основные физико-механические характеристики рассматриваемых теплоизоляционных материалов
Table 1
_The main physical and mechanical characteristics of the considered insulating materials_
Теплоизоляционный материал Плотность, кг/м3 Коэффициент теплопроводности Вт/мК Термическая стойкость, °С Вид пористости
Каменная вата 50-150 0,034-0,12 -180-+650 Открытая
Пенополиуретан (жесткий) 26-300 0,019-0,035 -60-+130 Закрытая
БСТВ 20-35 0,035-0,041 -200-+600 Открытая
Пеностекло 100-160 0,040-0,052 -200-+650 Закрытая
Синтетический каучук 40-80 0,033-0,038 -200-+175 Закрытая
ПИР 30-50 0,021-0,027 -65-+110 Закрытая
Стекловата 25-100 0,038-0,12 -180-+450 Открытая
Аэрогельное покрытие 180-220 >0,012 +650 Полузакрытая
Марка стали для исследуемых образцов соответствует марке стали эксплуатируемых промышленных трубопроводов - А106 и Ст20 (ГОСТ 1050-2013)1. Испытания были основаны на принципе моделирования агрессивной среды для максимальной скорости коррозионного процесса стали марки Ст20 под теплоизоляцией. Испытания проводились на специальной установке согласно стандарту ASTM G189-07, чертеж которой представлен на рис. 1. Установка состоит из шести кольцевых стальных образцов для одновременного испытания одинаково отделенных друг от друга непроводящими кольцами и с каждой стороны смонтированных защитным фланцевым соединением. Непроводящие кольца выполнены из непористого материала - политетрафторэтилена. Испытания проводились в течение 21 сут. с попеременным смачиванием (при t = +60 °С) и высушиванием (при t = +150 °С) различных типов теплоизоляционных материа-
лов. Для попеременного высушивания материала использовался нагреватель мощностью не менее 400 Вт, установленный внутри трубы. Для равномерного нагрева поверхности труба заполнялась масленым теплоносителем. С помощью насосной подачи через смонтированный поверх стальных образцов теплоизоляционный слой пропускалась вода со скоростью потока от 0,5 до 5 мл/мин. После контакта с поверхностью стали вода под действием силы тяжести сливалась в емкость через нижние отверстия. По итогам испытаний образцы отчищались от ржавчины согласно методике, описанной в ASTM G1-03. Отдельно определялось остаточное число ионов водорастворимых хлоридов согласно ГОСТ 32302-20112. В соответствии с методикой образцы теплоизоляционного изделия кипятили в деионизированной воде в течение 30 мин. для выщелачивания растворимых ионов. Испытания по определению содержания ионов водораство-
1ГОСТ 1050-2013 Металлопродукция из нелегированных конструкционных качественных и специальных сталей. Общие технические условия. Введ. 01.01.2015 г. М.: Стандартинформ, 2014.
2ГОСТ 32302-2011 Изделия теплоизоляционные, применяемые для инженерного оборудования зданий и промышленных установок. Введ. 01.10.2015 г. М.: Стандартинформ, 2015.
ISSN 2227-2917 Том 10 № 2 2020 пес (print) Известия вузов. Инвестиции. Строительство. Недвижимость с. 264-273 266 ISSN 2500-154X Proceedings of Universities. Investment. Construction. Real estate Vol. 10 No. 2 2020 _(online)_pp. 264-273_
римых хлоридов проводили, используя кратные аликвоты фильтрованной водной вытяжки. Для каждого образца использовалась свежая аликво-та отфильтрованного раствора. При появлении разногласий использовалась методика ионно-
хроматографического (1С) анализа. Воспроизводимость результатов рассчитывалась как стандартное отклонение от результатов десяти испытаний, проведенных для одного и того же выщелачивающего раствора.
Рис. 1. Схема установки моделирования КПИ Fig. 1. Installation of drawing simulating CUI
Стандартное отклонение не должно превышать 0,5 мг/кг для концентраций меньше 8,3 мг/кг и должно быть менее 6% среднеарифметического значения десяти результатов испытаний при концентрациях, равных или превышающих 8,3 мг/кг. В случае использования методики ион-но-хроматографического (1С) анализа 5 мл отфильтрованного раствора впрыскивался в инжектор для ввода образца через одноразовый фильтр, не содержащий хлориды. Объем инжектора прибора ионной хроматографии для ввода образца принимался равным 50 мл.
Скорость коррозии определялась на основании потери массы образцов по следующей формуле:
V = Г *ХМ 1
кор и X Т х D ), где К - константа равная 8,76*104, мм/год; М -потеря массы стального кольца, г; A - площадь поверхности стального кольца, см2; T - время воздействия, ч; D - плотность стального кольца, г/см3. При определении срока службы трубопровода был принят метод расчета остаточного срока службы трубопровода при наличии питтинго-вой коррозии стали по следующей формуле со-
гласно РД 12-411-01:
(
t„„„ =
h^ - h
v„
V коР у
где hдеф - критическая глубина дефекта при действующем уровне напряжений, мм; hmр - глубина дефекта в зоне максимальных повреждений, мм; vкор - максимальная скорость коррозии, мм/год
Г 0,19Р, V'5
= К - d
ф
J
где d| - наибольший размер коррозионной язвы по верхней кромке, мм; = 0,75от; от - предел текучести, МПа; Pф - фактическое внутреннее давление в трубе, МПа; ^ - толщина стенки в начале эксплуатации, мм.
Результаты исследования и их анализ
В результате проведенных циклических коррозионных испытаний была установлена зависимость скорости коррозии и площади повреждения углеродистой стали от структуры теплоизоляционного материала (его пористости) и остаточного числа ионов водорастворимых хлоридов. Обобщенные результаты представлены в табл. 2.
Том 10 № 2 2020
с. 264-273 Vol. 10 No. 2 2020 pp. 264-273
Известия вузов. Инвестиции. Строительство. Недвижимость Proceedings of Universities. Investment. Construction. Real estate
ISSN 2227-2917
(print) ISSN 2500-154X (online)
Таблица 2
Результаты испытаний по определению влияния пористости утеплителя и уровня водорастворимых хлоридов
Table 2
Test results to determine the effect of insulation porosity and the level of water-soluble chlorides
Наименование показателя
Вид материала Вид пористости Гидрофобизатор Остаточ ное число ионов водорастворимых хлоридов Cl-, мг/кг Скорость коррозии, мм/год Максимальная скорость коррозии, мм/год
Аэрогельное покрытие Полузакрытая Отсутствует 0,2 0,5 1,9
Полиизоцианурат Закрытая Отсутствует 6,9 0,45 1,8
Каменная вата
с пониженным содержанием Открытая Присутствует 3,4 0,23 0,29
хлоридов
Каменная вата Открытая Присутствует 17,6 0,27 0,36
Стекловата Открытая Присутствует 21,5 0,32 0,41
БСТВ Открытая Отсутствует 6,0 0,3 0,33
Пеностекло Закрытая Отсутствует 0 0,42 0,53
Синтетический каучук Закрытая Отсутствует 30,1 0,52 0,67
Пенополиуретан Закрытая Отсутствует 1,1 0,75 0,78
Анализируя данные табл. 2, можно сделать следующие выводы:
1. Коррозия происходит под всеми исследуемыми теплоизоляционными материалами.
2. В зависимости от вида изоляции скорость коррозии углеродистой стали под образцами теплоизоляционных материалов с открытой пористостью протекает в 0,53-1,8 раза медленнее, чем под образцами с закрытой пористостью за счет лучшей диффузии водяного пара. При этом максимальная скорость для материалов с открытой и закрытой пористостью составляет 0,41 и 1,8 мм/год соответственно.
3. При сравнении материалов с открытой пористостью можно отметить, что на скорость коррозии влияет выделение активных ионов во-
дорастворимых хлоридов из теплоизоляционного материала при его увлажнении и нагревании.
4. Каменная вата с пониженным содержанием хлоридов имеет минимальные показатели скорости коррозии за счет низкого количества остаточного числа ионов водорастворимых хлоридов.
5. При сравнении БСТВ и каменной ваты с пониженным содержанием хлоридов можно отметить, что применение гидрофобизаторов также влияет на скорость коррозии под изоляцией.
На рис. 2 и 3 представлены зависимости максимальной скорости коррозии от структуры материала (его пористости) и остаточного числа ионов водорастворимых хлоридов.
Щ 1.4
0
1
S 1 л е
а 1 §
SO*
к
| °'6 |0,4
од о
0.36 0,41
0,29 1 0,33 1
Каменная вата с низким содержанием хлоридов
Каменная вата
0,78
0,67
II
Пеностекло Синтетический Пенополиуретан Полиизоцианурат Аэрогельное каучук (PER) покрытие
■ Максимальная скорость коррозии, мм/год
Рис. 2. Максимальная скорость коррозии от вида пористости материала Fig. 2. Maximum corrosion rate by type of porosity of the material
ISSN 2227-2917 Том 10 № 2 2020
268 (print) Известия вузов. Инвестиции. Строительство. Недвижимость с. 264-273
ISSN 2500-154X (online) Proceedings of Universities. Investment. Construction. Real estate Vol. 10 No. 2 2020 pp. 264-273
По данным, представленным на рис. 2, видно, что повышение максимальной скорости коррозии наблюдается под материалами с закрытой пористостью. Это связано с определенными трудностями по удалению накопившейся воды под теплоизоляционным слоем и низким
уровнем диффузии водяного пара. Под материалами с открытой пористостью максимальная скорость коррозии не превышает 0,41 мм/г, при этом наименьшие значения 0,29-0,36 мм/г наблюдаются у группы материалов из каменной ваты.
0.41
17,6
3.4
»I
0,45
I 0'4
1 0,35 1 0.3
I
S 0,25
О
0
§ °-2 Q
3
S 0,15
►Q
1 °Д
S 0,05 0
Каменная вата с пониженным БСТВ (открытая) Каменная вата (открытая) Стекловата (открытая) й
содержанием хлоридов £
(открытая)
™ Максимальная скорость коррозии, мм/год Остаточное число ионов водорастворимых хлоридов С1-, мг/кг
Рис. 3. Максимальная скорость коррозии от содержания ионов водорастворимых хлоридов
у материалов открытой пористости Fig. 3. Maximum corrosion rate from the content of water-soluble chloride ions in materials
of open porosity
По данным, представленным на рис. 3, видно, что среди рассмотренных материалов с открытой пористостью наименьшие значения максимальной скорости коррозии соответствуют минимальному числу анионов хлора в структуре материала. Стоит отметить, что требованиям AGI Q-132 соответствуют только каменная вата с пониженным содержанием хлоридов (3,4 мг/кг) и базальтовое супертонкое волокно (6 мг/кг). При этом максимальная скорость коррозии составляет 0,29-0,33 мм/г соответственно. На рис. 4 представлены результаты испытаний, отражающие характер и площадь коррозионного повреждения под теплоизоляционными материалами с
различной пористостью: коррозионное повреждение протекает под теплоизоляционными материалами любой структуры и носит локальный характер. По причине отсутствия конкретной методики определения площади повреждения поверхности данная процедура носит ориентировочное визуальное определение. Наименьшая площадь повреждения поверхности наблюдается под материалами с открытой и полузакрытой пористостью (рис. 4, в и Ь) и не превышает 40%. Наибольшая площадь повреждения наблюдается под материалами с закрытой пористостью (рис. 4, с) и составляет 90-100% повреждения поверхности.
Polyjsocyanurate
(PIR) ASTM CS91
b
Рис. 4. Коррозионное повреждение углеродистой стали в зависимости от вида пористости применяемого теплоизоляционного материала:
a - полузакрытая; b - открытая; c - закрытая Fig. 4. Corrosion damage to carbon steel, depending on the type of porosity of the used insulating material: a - half-closed; b - open; c - closed
a
c
Том 10 № 2 2020 ISSN 2227-2917
При расчете остаточного срока службы трубопровода из углеродистой стали принята максимальная скорость коррозии в соответствии с данными табл. 2. Согласно нормативной документации продления срока службы трубопроводов максимально допустимые коррозионные повреждения соответствуют глубине не более 2,5 мм. Таким образом, при расчете трубы марки Ст.20 с наружным диаметром D=219 мм, внут-
ренним давлением 1,2 МПа и толщиной стенки в начале эксплуатации ^ = 6 мм, максимальная толщина стенки трубы в зоне наибольших коррозионных повреждений должна быть не менее ^ = 3,5 мм. В табл. 3 приведены минимальные нормативные механические характеристики стальных труб в соответствии с ГОСТ 380-20053 и ГОСТ 1050-20134.
Таблица 3
Минимальные нормативные значения механических характеристик стальных труб
Table 3
Minimum standard values for the mechanical characteristics of steel pipes_
Группа Марка стали Минимальные нормативные механические характеристики
Предел текучести Стто, МПа Временное сопротивление ств0, МПа Ударная вязкость ан0 (KCU), Дж/см2
А Ст3, Ст4 сталь 20 216 362 78,4
Остаточный срок службы трубопровода из углеродистой стали при критической глубине питтинговой коррозии трубопровода равной hдеф = 5,87 мм под теплоизоляционным слоем из различных материалов составляет (не менее):
- для каменной ваты с пониженным содержанием хлоридов - 11 лет;
- для обычной каменной ваты - 9 лет;
- для стекловаты - 8 лет;
- для БСТВ - 10 лет;
- для пеностекла - 6 лет;
- для синтетического каучука - 5 лет;
- для пенополиуретана - 3 года;
- для аэрогеля - 1,5 лет;
- для Р^ - 1,5 года;
Анализируя полученные результаты расчетов, можно сделать вывод о том, что остаточный срок службы трубопровода из углеродистой стали при использовании теплоизоляции с открытой пористостью в 1,8-2,7 раза выше, чем при использовании материалов с закрытой и полузакрытой пористостью. При этом наибольший остаточный срок службы относится к каменной вате с пониженным содержанием хлоридов и составляет 11 лет.
Следует отметить, что расчет остаточного срока службы трубопровода выполнен без учета дополнительных факторов: воздействие на внутреннюю стенку трубы внутренней коррозии и дополнительных предельных напряжений. Все значения, кроме скорости коррозии, были приняты по усредненным методическим показателям.
Выводы
На основании обобщения проведенных исследований определено:
1. Скорость электрохимической коррозии трубопроводов из углеродистой стали под изоляцией зависит:
- от пористости применяемого теплоизоляционного материала;
- остаточного числа ионов водорастворимых хлоридов в структуре материала;
- применения гидрофобизаторов в структуре материала.
2. В зависимости от вида теплоизоляции максимальная скорость коррозии под материалами с открытой пористостью составляет 0,290,41 мм/год, что в 0,53-1,8 раз ниже, чем под материалами с закрытой пористостью.
3. За счет лучшей диффузии водного пара наименьшая площадь коррозионного повреждения поверхности углеродистой стали наблюдается у материалов с открытой и полузакрытой пористостью и не превышает 40%.
4. Увеличение скорости коррозионного повреждения углеродистой стали прямо пропорционально содержанию остаточного числа ионов водорастворимых хлоридов в структуре теплоизоляционного материала.
5. Среди рассмотренных теплоизоляционных материалов с открытой пористостью требованиям AGI Q-132 соответствуют каменная вата с пониженным содержанием хлоридов (3,4 мг/кг) и базальтовое супертонкое волокно (6 мг/кг). При этом максимальная скорость коррозии составляет 0,29-0,33 мм/г соответственно.
6. Расчеты остаточного срока службы трубопровода из углеродистой стали при критической глубине питтинговой коррозии равной h^ = 5,87 мм показали, что наибольший остаточный срок службы относится к каменной вате с
3ГОСТ 380-2005 Сталь углеродистая обыкновенного качества. Марки. Введ. 01.01.2008. М.: Стандартинформ, 2009. 4ГОСТ 1050-2013 Металлопродукция из нелегированных конструкционных качественных и специальных сталей. Общие технические условия. Введ. 01.01.2015. М.: Стандартинформ, 2014.
ISSN 2227-2917 Том 10 № 2 2020 270 (print) Известия вузов. Инвестиции. Строительство. Недвижимость с. 264-273 270 ISSN 2600-164X Proceedings of Universities. Investment. Construction. Real estate Vol. 10 No. 2 2020 _(online)_pp. 264-273
пониженным содержанием хлоридов и составляет 11 лет. При выборе теплоизоляционного материала для наземных трубопроводов из углеродистой стали необходимо учитывать не только его стандартные свойства (теплопроводность, максимальная температура эксплуатации), но и
такие характеристики, как пористость материала, а также его химический состав. Вопрос разработки методов и технологических приемов по уменьшению КПИ остается открытым и является материалом для дальнейшего проведения научно-исследовательских работ.
КИЙ СПИСОК
1. Peng D., Hu S., Zhang P., Wang H. Infuence of strain rates on stress corrosion cracking behaviors of welded 304L stainless steel. Harbin Gongcheng Daxue Xuebao // Journal of Harbin Engineering University. 2016;37(3):394-401.
2. Eguchi K., Burnett T.L., Engelberg D.L. X-Ray tomographic characterisation of pitting corrosion in lean duplex stainless steel // Corrosion Science. 2020. № 165.
3. Hao Fu, Wei Wang, Haoyang Zhao, Feng Jin, Jinxu Li. Study of hydrogen-induced delayed fracture in high-Mn TWIP/TRIP steels during in situ electrochemical hydrogen-charging: Role of microstructure and strain rate in crack initiation and propagation // Corrosion Science. 2020. № 162.
4. Реформатская И.И. Влияние структурообразующих факторов на коррозионно-электрохимическое поведение железа и нержавеющих сталей // Российский химический журнал. 2008. Т. 52. № 5. С. 16-24.
5. Реформатская И.И., Подобаев А.Н., Артамонов О.Ю., Чибышева В.Д. Электрохимический шум как характеристика склонности углеродистых сталей к питтинговой и язвенной коррозии // Вестник Тамбовского университета. Серия: Естественные и технические науки. 2013. Т.18. № 5. С.2317-2318.
6. Owczarek E., Adamczyk L. Electrochemical and anticorrosion properties of bilayer polyrho-danine/isobutyltri-ethoxysilane coatings // Journal of Applied Electrochemistry. 2016. Т. 46. № 6. https://doi.org/10.1007 / s10800-016-0946-0
7. Caines S., Khan F., Shirokoff J., Qiu W. Experimental design to study corrosion under insula-tion in harsh marine environments // Journal of Loss Prevention in the Process Industries. 2015. № 33. P. 39-51.
8. Лазоренко-Маневич Р.М., Соколова Л.А., Ко-лотыркин Я.М. Модуляционно-спектроско-пическое исследование адсорбции на электродах. Кислотность адсорбированной воды на железе // Электрохимия. 1984. Т. 20. № 10. С. 13531357.
9. Гутников С.И., Павлов Ю.В., Попов С.С. Исследование влияния теплоизоляционных материалов на коррозионную стойкость металлов // Территория «НЕФТЕГАЗ». 2019. № 12. P. 56-62.
10. Hays GF. Now is the Time [Электронный ресурс] // Scientific. Net. URL: https://www.scientific.net/AMR.95.-2.pdf (25.03.2020)
11. Баринова Л.С. Тенденции развития промышленности строительных материалов за рубежом // Строительные материалы. 2004. № 11. С. 2-7.
12. Пафилов С.А., Кабанов О.В., Хрёмкин А.С. Способ определения теплофизических свойств строительных объектов // Вестник ВосточноСибирского государственного университета технологий и управления.2016.№ 5. С. 49-57.
13. Мамонтов А.А., Ярцев В.П., Струлев С.А. Анализ влажности различных утеплителей в ограждающих конструкциях здания при эксплуатации в отопительный период // Academia. Архитектура и строительство. 2013. № 4. С. 117-119.
14. Петров А.С., Куприянов В.Н. Влияние темпе-ратурно-влажностных условий эксплуатации строительных материалов на их паропроницае-мость // Известия Казанского государственного архитектурно-строительного университета. 2015. № 1 (31). C. 92-98.
15. Ермаков Н.В., Чернышова Н.Ю., Штёркман М. Уменьшение коррозии под изоляцией в системах водоснабжения и применение шумоизоляции компании Армаселль на объектах водоканалов // Традиции и инновации в строительстве и архитектуре. Строительные технологии: сб. ст. Самара, 2019. С.295-302.
16. Zwaag C., Rasmussen S.N. Cyclic CUI testing of Insulation materials. Louisiana: NACE International, 2017. 9 с.
17. Ферронская А.В., Коровяков В.Ф, Андреев Е.И. Теплоизоляционный материал на основе минеральной ваты и неорганического связующего // Строительные материалы. 1984. № 9. С. 24.
18. Rizzo R., Gupta Sh., Rogowska M., Ambat R. Corrosion of carbon steel under CO2 conditions: Effect of CaCO3 precipitation on the stability of the FeCO3 protective layer // Corrosion Science. 2019. № 162. P. 108214.
https://doi.org/10.1016/j.corsci.2019.108214
19. Sabelkin V., Misak H., Mall S. Fatigue behavior of Zn-Ni and Cd coated AISI 4340 steel with scribed damage in saltwater environment // International Journal of Fatigue. 2016. № 90. P. 158-165. https://doi.org/10.1016/j.ijfatigue.2016.04.027
20. Lu H., Du D.-H., Chen K., Zhang L.-F. Effect of chloride ion on stress corrosion crack growth rate of 316L stainless steel in high temperature pure water. Yuanzineng Kexue Jishu // Atomic Energy Science and Technology. 2015. Vol. 49. № 10. P. 18491854.
https://doi.org/10.7538/yzk.2015.49.10.1849
Том 10 № 2 2020 ISSN 2227-2917
REFERENCES
1. Peng D, Hu S, Zhang P, Wang H. Infuence of strain rates on stress corrosion cracking behaviors of welded 304L stainless steel. Harbin Gongcheng Daxue Xuebao. Journal of Harbin Engineering University. 2016;37(3):394-401.
2. Eguchi K, Burnett TL, Engelberg DL. X-Ray tomographic characterisation of pitting corrosion in lean duplex stainless steel. Corrosion Science, 2020;165.
3. Hao Fu, Wei Wang, Haoyang Zhao, Feng Jin, Jinxu Li. Study of hydrogen-induced delayed fracture in high-Mn TWIP/TRIP steels during in situ electrochemical hydrogen-charging: Role of microstructure and strain rate in crack initiation and propagation. Corrosion Science, 2020;162.
4. Reformatskaya I.I.The influence of structure forming factors on electrochemical corrosion of iron and stainless steels. Rossijskij himicheskij zhurnal. 2008;52(5):16-24. (In Russ.).
5. Reformatskaya II, Podobayev AN, Artamonov OYu, Chibysheva VD. Electrochemical noise as characteristic of carbon steels inclination to pitting and ulcerous corrosion. Vestnik Tambovskogo uni-versiteta. Seriya: Estestvennye i tekhnicheskie nauki = Tambov University Reports. Series: Natural and Technical Sciences. 2013;18(5):2317-2318. (In Russ.).
6. Owczarek E, Adamczyk L. Electrochemical and anticorrosion properties of bilayer polyrho-danine/isobutyltri-ethoxysilane coatings. Journal of Applied Electrochemistry. 2016;46(6). https://doi.org/10.1007 / s10800-016-0946-0
7. Caines S, Khan F, Shirokoff J, Qiu W. Experimental design to study corrosion under insulation in harsh marine environments. Journal of Loss Prevention in the Process Industries. 2015;33:39-51.
8. Lazorenko-Manevich RM, Sokolova LA, Kolo-tyrkin YaM. Modulation spectroscopic study of adsorption on electrodes. Acidity of adsorbed water on iron. Elektrokhimiya. 1984;20(10):1353-1357. (In Russ.).
9. Gutnikov SI, Pavlov YV, Popov SS. Study of the Influence of Heat-Insulating Materials on the Corrosion Resistance of Metals. Territorija "NEFTEGAS" = Oil and Gas Territory. 2019;(12):56-62. (In Russ.)
10. Hays GF. Now is the Time. Scientific. Net. Available from:
https://www.scientific.net/AMR.95.-2.pdf [Acces-sed 25th March 2020]
11. Barinova LS. Development trends of the building materials industry abroad. Stroitel'nye materialy = Construction materials. 2004;11:2-6. (In Russ.).
12. Panfilov SA, Kabanov OV, Khryomkin AS. The method for determining the thermophysical properties of construction objects. Vestnik Vostochno-Sibirskogo gosudarstvennogo universiteta tekhnologiy i upravleniya. 2016;(5):49-57. (In Russ.).
13. Mamontov AA, Yartsev VP, Strulev SA. Moisture analysis of various heaters in the building envelope during operation in the heating period. Academia. Arkhitektura i stroitel'stvo = Academia. Architecture and construction. 2013;4:117-119. (In Russ.).
14. Petrov AS, Kupriyanov VN. Influence of temperature and moist operating conditions of construction materials on their vapor permeability. Izvestiya Kazanskogo gosudarstvennogo arkhitekturno-stroitel'nogo universiteta. 2015;1:92-98. (In Russ.).
15. Ermakov NV, Chernyshova NYu, Stoerk-mann M. Reduction of corrosion under isolation in water supply systems and application of a noise isolation of the armasell company on objects of water utilities. Stroitel'nyye tekhnologii: sbornik statey. Samara; 2019. p. 295-302. (In Russ.).
16. Zwaag C, Rasmussen SN. Cyclic CUI testing of Insulation materials. Louisiana: NACE International; 2017. 9 p.
17. Ferronskaya AV, Korovyakov VF, Andreyev YeI. Mineral wool and inorganic binder thermal insulation material. Stroitel'nyye materialy. 1984;9:24. (In Russ.).
18. Rizzo R, Gupta Sh, Rogowska M, Ambat R. Corrosion of carbon steel under CO2 conditions: Effect of CaCO3 precipitation on the stability of the FeCO3 protective layer. Corrosion Science. 2019;162:108214.
https://doi.org/10.1016Zj.corsci.2019.108214
19. Sabelkin V, Misak H, Mall S. Fatigue behavior of Zn-Ni and Cd coated AISI 4340 steel with scribed damage in saltwater environment. International Journal of Fatigue. 2016;90:158-165. https://doi.org/10.1016Zj.ijfatigue.2016.04.027
20. Lu H, Du D-H, Chen K, Zhang L-F. Effect of chloride ion on stress corrosion crack growth rate of 316L stainless steel in high temperature pure water. Yuanzineng Kexue Jishu. Atomic Energy Science and Technology. 2015;49(10):1849-1854. https://doi.org/10.7538/yzk.2015.49.10.1849
Критерии авторства
Соков В.Н., Шувалова Е.А., Землянко А.С. имеют равные авторские права. Землянко А.С. несет ответственность за плагиат.
Contribution
Sokov V.N., Shuvalova E.A., Zemlyanko A.S. have equal author's rights. Zemlyanko A.S. bears the responsibility for plagiarism.
ISSN 2227-2917 Том 10 № 2 2020 272 (print) Известия вузов. Инвестиции. Строительство. Недвижимость с. 264-273 272 ISSN 2600-164X Proceedings of Universities. Investment. Construction. Real estate Vol. 10 No. 2 2020 _(online)_pp. 264-273
Конфликт интересов
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Все авторы прочитали и согласны с окончательным вариантом рукописи.
Сведения об авторах
Соков Виктор Николаевич,
доктор технических наук,
профессор кафедры технологии вяжущих
веществ и бетонов,
Национальный исследовательский
Московский государственный строительный
университет,
129337, г. Москва, Ярославское шоссе, 26, Россия,
e-mail: [email protected] ORCID: https://orcid.org/0000-0003-1703-8577
Шувалова Елена Александровна,
старший преподаватель кафедры технологии вяжущих веществ и бетонов, Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет,
129337, г. Москва, Ярославское шоссе, 26, Россия,
Se-mail: [email protected]
ORCID: https://orcid.org/0000-0002-8198-9118
Землянко Анатолий Сергеевич,
магистр кафедры технологии вяжущих веществ и бетонов, Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет,
129337, г. Москва, Ярославское шоссе, 26, Россия,
e-mail: [email protected]
ORCID: https://orcid.org/0000-0003-0074-3827
Conflict of interests
The authors declare no conflict of interests regarding the publication of this article.
The final manuscript has been read and approved by all the co-authors.
Information about the authors
Victor N. Sokov,
Dr. Sci. (Eng.), Professor of the Department of Technologies of Binders and Concrete, National Research Moscow State University of Civil Engineering,
26 Yaroslavskoye Sh., Moscow 129337, Russia,
e-mail: [email protected] ORCID: https://orcid.org/0000-0003-1703-8577
Elena A. Shuvalova,
Senior Lecturer of the Department of Technologies of Binders and Concrete, National Research Moscow State University of Civil Engineering,
26 Yaroslavskoye Sh., Moscow 129337, Russia,
He-mail: [email protected]
ORCID: https://orcid.org/0000-0002-8198-9118
Anatoliy S. Zemlyanko,
Master Degree of the Department of Technologies of Binders and Concrete, National Research Moscow State University of Civil Engineering,
26 Yaroslavskoye Sh., Moscow 129337, Russia,
e-mail: [email protected]
ORCID: https://orcid.org/0000-0003-0074-3827
Том 10 № 2 2020 ISSN 2227-2917
