CC BY
11
нлты
ы КРАЖИ
tfl/IUlf
Науковий в!сн и к НЛТУУкраТни Scientific Bulletin of UNFU http://nv.nltu.edu.ua
https://doi.org/10.15421/40270524
Article received 22.06.2017 р. Article accepted 29.06.2017 р.
УДК 621.643
ISSN 1994-7836 (print) ISSN 2519-2477 (online)
@ EE3 Correspondence author L. Ya. Poberezhny lubomyrpoberezhny@gmail.com
Л. Я. Побережний, В. С. Цих
1вано-Франювський нацюнальний техтчнийутверситет нафти i газу, м. 1вано-Франювськ, Украта;
ВПЛИВ РОЗМ1РУ ДЕФЕКТУ 1ЗОЛЯЦН НА ЕЛЕКТРОКОРОЗ1Ю ТРУБОПРОВОД1В
Внаандок зростання потреб як населення, так i промисловостi у природному газi та збшьшення темпiв споживання елек-троенергй не завжди е змога розмежувати коридори паралельного пролягання джерел змшного струму i трубопроводiв чи витримати ввдстань, визначену нормативними документами. Щоб визначити ймовiрнiсть корози змiнним струмом, тшьки показника наведено1 напруги недостатньо i потрiбно враховувати iншi чинники, такi як густина струму чи стввдаошення мiж значеннями змiнного i постiйного струму. Такий критерiй оцшювання ризику корози змiнним струмом, як густина змшного струму е точшшим i враховуе бiльшу кшьюсть чинникiв (опiр Грунту, площу дефекту), яю впливають на перебiг коро-зiйних процесiв. Установлено закономiрностi зростання рiвня густини змiнного струму у Грунтах з низьким, середнiм та ви-соким значенням корозшно! активности Отримано номограми взаемозв'язку мiж площею дефекту в захисному покриттi та величиною густини струму в дiапазонi значень наведено1 напруги. За постшних густини струму й опору Грунту дефекти малого розмiру тддаються корозiйному руйнуванню швидше, нiж дефекти велико! площ^ оскiльки густина струму на меншо-му дефектi буде зростати. Чим менший дефект у захисному покритл, тим бiльшою е ймовiрнiсть перебiгу корози змiнним струмом. Отримаш данi дадуть змогу визначати дшянки трубопроводiв iз пiдвищеною небезпекою електрокорозй змiнним струмом та вчасно запобггати позаштатним ситуащям.
Ключовi слова: електрокорозiя змiнним струмом; густина наведеного струму; корозшна активнiсть; електропровiднiсть Грунту.
Вступ. Змiнну напругу вважають найважливiшим параметром оцшки ризику корози. Вона може бути або розрахунковою величиною, або безпосередньо вимiря-ною на трубопровода Вимiрювання изс повиннi бути виконаш передусiм на усiх контрольних точках, станцш управлiння катодного захисту, iзоляцiйних стик1в, де доступним е тдключення вимiрювального кабелю до трубопроводу. На бшьш пiзньому етапi цi вишрювання можуть бути обмеженi до шлькох вимiрiв на конкрет-них донках трубопроводу, вибраних в областi найбшьшого впливу змiнного струму. Вимiрювання изс е короткотривалими i здiйснюеться за допомогою вольтметра змiнноl напруги високого опору мiж структурою металу та електродом порiвняння, розташованим над трубою. Для точшшого вимiрювання електрод повинен бути розташований на певнш вiдстанi. Для дов-гостроково! оцiнки замiсть вольтметра використовують реестратор даних. З метою зниження ймовiрностi коро-зИ" пiд дiею змшного струму, изс трубопроводу не повинна перевищувати в будь-який момент:
• 10 V, де м1сцевий отр Грунту бшьший тж 25 Ом;
• 4 V, де м1сцевий ошр Грунту нижчий тж 25 Ом.
Цi значения потрiбно вважати пороговими межами, як1 значно знижують ймовiрнiсть корози змiнним струмом (СЕЖ/К 15280, 2006). Треба зазначити, що щ зна-
чення базуються на довгостроковому практичному дос-вщ европейських оператор1в, а не на науковому тдхо-да. На сьогодш у США використання величини изс зу-мовлене головним чином м1ркуваннями безпеки персоналу (NACE SP0177, 2007). З цих м1ркувань изс на структурах повинна бути зменшена i тдтримуватися на безпечному рiвнi, щоб запобiгти небезпецi ураження електричним струмом персоналу. Ступiнь ураження електричним струмом залежить вiд шлькох факторiв, таких як: рiвень напруги i тривалосп впливу на люди-ну, тiла i шк1ри людини, i шляхи та величини струму, як проходять через тiло людини. Цей стандарт повь домляе, що значения изс у межах 15 В або бшьше вщ-носно мгсцево! землi становить небезпеку ураження електричним струмом. Вимiрювання изс потрiбно по-рiвнювати з пороговими межами, зазначеними вище. Цi обмеження изс iнодi вважають занадто обмежуваль-ними для трубопроводiв, як1 пролягають паралельно з ВЛЕП частотою 50 або 60 Гц у плат ризишв, спричи-нених корозiею. Наприклад, на одному iз трубопрово-дiв у Шмеччиш, маршрут якого пролягав уздовж висо-ковольтно! лши електропередач, значення напруги мiж землею i трубою становило 2000 В! (Naumann, Knychalla & Jung, 1996). У табл. 1 наведено основш роз-рахунковi випадки.
1нформащя про aBTopiB:
Побережний Любомир Ярославович, д-р техн. наук, професор, 1ФНТУНГ кафедра xiMii, тел. +380342727173.
Email: lubomyrpoberezhny@gmail.com Цих Вггалш Сергiйович, канд. техн. наук, доцент, тел. +380342727371. Email: tvs.vitalik@gmail.com
Цитування за ДСТУ: Побережний Л. Я., Цих В. С. Вплив роз/^ру дефекту iзоляцií на електрокорозiю трубопроводiв. Науковий
вiсник НЛТУ Украíни. 2017. Вип. 27(5). С. 119-124. Citation APA: Poberezhny, L. Ya., & Tsykh, V. S. (2017). Influence of insulation defects size on pipeline ac corrosion. Scientific Bulletin of UNFU, 27(5), 119-124. https://doi.org/10.15421/40270524
Табл. 1. Рiзниця потенцiалiв мiж металом
Вид впливу Примпки Наведена напруга, В
Електро-магттний вплив Лiиiя 10 кВ пролягае паралельно пiдземиому трубопроводу на ввдста-иi 10 м довжиною 10 км 4
Те ж, двофазне коротке замикання на лшп 10 кВ 340
Лiиiя 220 кВ пролягае паралельно пiдземиому трубопроводу на ввдста-т 100 м довжиною 10 км 20
Те ж, однофазне коротке замикання 16000
Електрос-татичний вплив Лшя 110 кВ, прокладання трубопроводу, ввдстань мiж ними 80 м 130
Кондуктив-ний вплив Лшя 110 кВ, однофазне коротке замикання на опору, ввдстань ввд за-землювача 20000
Лшя 220 кВ, транспозицшна опора, ввдстань вiд заземлювача до трубопроводу 30 м 10
Методика дослiдження. Щоб визначити ймовiр-нiсть корози змiнним струмом, тшьки показника изс е недостатньо i потрiбно враховувати iншi чинники, так як густина струму чи ствввдюшення мiж значениями змiнного i постшного струму. Такий критерiй оцiнки ризику корози змiнним струмом, як густина змшного струму е точнiшим i враховуе бiльшу к1льк1сть чинни-шв (опiр грунту, площу дефекту), яш впливають на пе-ребiг корозшних процесiв. Для оцiнювання корозшно! небезпеки за ввдомим значенням наведено! напруги (ви-мiряним чи розрахунковим) густину струму розрахову-ють за формулою
изс
Я^, (1)
де: £ - площа поверхнi дефекту в захисному покритп, м2; Я - опiр поширення струму в дефектi, Ом.
Отр поширення струму в дефектi виражаеться формулою
Р
(2)
Jзс — "
R —■
2 • d '
де: d - дiаметр дефекту в захиснiй iзоляцil, м; р - елек-тричний опiр грунту, Омм.
З формул (1) i (2) густина струму на дефекп вира-жаеться формулою
Jзс = ^^ . (3)
За ввдомо! напруги изс i сталого опору грунту густина струму буде тим бшьшою, чим меншим е дiаметр дефекту. Дефекти мало! площi пiддаються ризику коро-зiйного руйнування бiльше, шж дефекти велико! площi за однакового значення изс (Ouadah et а1., 2014; Ye1izarov, 2006).
Пiд час оцiнювання корозiйно! активностi грунтiв питомий отр грунту е основною характеристикою для прогнозування ймовiрностi корозi!. Корозшна актив-нiсть середовища стосовно металу трубопроводу, вщпо-вiдно до ДСТУ 4219-2003, характеризуемся значенням швидкостi корози металу трубопроводу у середовищi та/або значенням питомого електричного опору грунту, i оцiнюеться вiдповiдно до табл. 2. За даними цiе! таблиц можна оцiнити корозiйну активнiсть грунпв,
але вони не враховують типово! pi3HOMaHiTHOCTi rpyHTiB Укра!ни. Зокрема в областях, яш pозтaшовaнi на тери-тоpi! зони мiшaних лiсiв (Волинська, Рiвненськa, Жито-мирська, Чеpнiгiвськa, частково Хмельницька, Ки!вська та Сумська) переважають пiщaнi грунти. В областях, розташованих у межах зони Лiсостепy (Хмельницька, Вшницька, Теpнопiльськa, Черкаська, Полтавська, частково Харшвська, Сумська та Ки!вська) переважають чорноземи, мiсцями трапляються глинисп й пiщaнi грунти.
Табл. 2. Корозшна актившсть середовища
Корозшна актившсть середовища Швидюсть корози металу, мм/рш Питомий електричний отр грунту, Омм
Низька Середня Висока До 0,01 Ввд 0,01 до 0,30 Понад 0,30 Понад 50 Ввд 20 до 50 До 20
В областях, розташованих у зош Степу (Микола-!вська, Херсонська, Днiпропетровська, Запорiзька, До-нецька, Луганська, частково Харк1вська, Одеська, Юро-воградська) переважають чорноземнi грунти. Кожен тип грунту характеризуеться сво!м значенням питомого опору, вщповвдно, корозiйна актившсть буде залежати вщ складу грунту. У табл. 3 наведено наближеш значення питомих опорiв грунпв за середньо! вологостi. Якщо проаналiзувати данi табл. 3, найнебезпечнiшими у корозшному планi е глинистi грунти та чорноземи, частка яких в Укра!ш становить 44 %. За наявносп у грунтах сильних електролтв, розчинних у водному се-редовищ^ провiднiсть грунтiв збiльшуеться, що сприяе зменшенню питомого опору та зростанню корозiйно! агресивностi грунтiв. Така тенденщя характерна не тiльки для глинистих грунпв, а й для пщаних грунтiв (Ye1izarov, 2006).
Табл. 3. Питомий отр Грунту
Тип Грунту Питомий електричний отр грунту, Омм
Шсок 400-1000 i бшьше
Сутсок 150-400
Суглинок 40-150
Глина 8-70
Чорнозем 10-50
Торф 20
Аналiз рiвня впливу основних фiзичних факторiв, таких як наведена напруга, електричний отр грунтового електролпу, на величину густини змiнного струму через можливий дефект у захисному покритi дае змогу визначити найнебезпечнiшi областi, де ймовiрнiсть ко-розi! буде найвищою. Треба зазначити, що згiдно з ук-ра!нськими нормативними документами критичне значення густини струму е в межах 10 А/м2 У галузевих стандартах Росшсько! Федераци критичне значення густини струму е в межах вщ 10 до 30 А/м2. Густина струму 30 А/м2 визначаеться критичною у корозшному плат польськими нацюнальними стандартами. Припус-кають, що нижче вiд цього значення ймовiрнiсть корози, спричинено! змiнним струмом, прямуе до нуля. Ви-користовуючи отримане за формулою (3) значення густини струму, можна видшити на карп грунпв дшянки потенцшно небезпечнi у планi можливих корозiйних пошкоджень як для наявних трубопроводiв, так для трубопроводiв на стади проектування. Вирiшення задачу пов'язано! з визначенням таких зон та з включенням трубопроводiв у план першочергових обстежень е важ-ливим науково-практичним завданням.
Методика розрахунку полягае у визначеннi густини струму на дефекп покриття кругло! форми, осшльки за результатами обстежень, найчаспше трапляються де-фекти захисного покриття кругло! форми або проколи дiаметром 0,005 м. У нормативнш документаци площа стандартного дефекту в iзоляцiйному покриттi дорiвнюе 6,25 10-4 м2 (d = 0,0282 м), у зарубiжних стандартах площа дефекту прийнята 110-4 м2 (d = 0,0112 м). За сталого дiаметра дефекту в захисному покритгi гус-тина змiнного струму буде тим вищою, чим меншим е електричний опiр грунту.
Для встановлення взаемозв'язку мiж рiвнем изс, роз-мiром дефекту та густиною наведеного струму виконано вщповщт розрахунки. Дiапазон изс вибрано в межах вiд 1 до 120 В (1, 5, 10, 15, 20 i далi з кроком 10 В), а розмiри дефекпв вибрано так1: 0,005; 0,011287; 0,02; 0,0282; 0,05 та 0,1 м.
Розраховано рiвнi густини наведеного струму у гли-нистих грунтах (питомий отр 10 Омм) та чорноземах (питомий опiр дорiвнюе 18 Омм) та отримано так за-лежиосп (рис. 1, 2).
Рис. 1. Номограма залежност! густини змшного струму вiд дь аметра дефекту в захисному покритгi в грунтах високо! коро-зiйно! активном! з опором грунту 10 Омм
Рис. 2. Номограма залежност! густини змшного струму ввд дь аметра дефекту в захисному покритгi в грунтах високо! коро-зiйно! активном! з опором грунту 18 Ом- м
Аналiз отриманих графiчних залежностей показуе, що в грунтах, для яких характерною е висока корозшна активнiсть (див. табл. 2), за малого дiаметра дефекту захисного iзоляцiйного покриття вiдбуваеться рiзке зрос-
тання густини струму навiть за малих значень наведено! напруги изм. Якщо врахувати, що для таких грунпв, як глинистi грунти i чорноземи, вологiсть е практично сталою, а також взявши до уваги !х значну поширенiсть на територи Укра!ни, можемо констатувати високу ймовiрнiсть корозi! змiнним струмом. Нормативне значения густини струму 10 А/м2 за изс 1^5 В та опорi грунту 10 Омм фжсуеться для дефектiв дiаметром меншим за 0,1 м. Для дефекпв меншого розмiру в цьому iнтервалi значень наведено! напруги густина струму е вдвiчi, а то i втричi, бiльшою за нормативно допустиму. Окрiм цього, потрiбно зазначити, що результати досль дження (Poberezhnyi & Pryslipska, 2013) показали при-рiст швидкостi вiд 9 до 22 % у модельних середовищах, що iмiтують склад грунтового електролиу навиъ за зна-чення густини струму вдвiчi меншо! за нормативну 5 А/м2.
З допомогою винесеного iз загального графiка збшь-шеного фрагменту можна визначити "безпечний" роз-мiр дефекту для дiапазону нормативних значень густини струму (горизонтальними пунктирними лшями вiд-межовано безпечну зону для кожного значення, яка розмiщена тд пунктирною лiнiею). При електричному опорi грунту 10 Омм (рис. 1) в дашй областi знаходять-ся значення, отримаиi для дефектiв дiаметра бiльшого за 0,1 м за малих значень напруги. Точка перетину горизонтально! пунктирно! лши з кривою густини струму визначае критичне значення наведено! напруги за пев-но! густини струму. Дiапазон розрахункових значень, що становлять безпечну зону в грунтах з високою коро-зшною актившстю (див. рис. 1), е надзвичайно вузьким. Це свiдчить про те, що навпь за густини струму 5 А/м2 за розмiрiв дефекпв у захисному покритп мен-шими за 10 см (0,1 м) ймовiрнiсть корозi! е високою, а критична напруга за d = 0,058 м становить 1,6 В. За густини змшного струму 10 А/м2 (нормативне значення) критичне значення наведено! напруги становить 1,05 В для дефекпв розмiром 0,027 м.
Область над горизонтальною пунктирною лшею е критичною зоною, в якш корозшна небезпека прямо пропорцшно зростае iз зменшенням розмiру дефекту та збшьшенням наведено! напруги на трубопровода
За опору грунту 18 Омм (див. рис. 2) в область без-печно! зони потрапляють дефекти розмiром 0,06 м. Величина критичного значення наведено! напруги за 5 А/м2 для дефекпв розмiром 0,028 м становить приб-лизно 1 В. Шд час визначення ймовiрностi перебiгу ко-розiйних процеав пiд впливом змiнного струму в грунтах iз середньою корозшною активнiстю (див. табл. 1) за значення питомого опору грунту 25 i 40 Омм спосте-рпаеться аналогiчна до попередньо! тенденцiя, пов'яза-на iз зменшенням густини струму залежно вiд розмiру дефекту захисного покриття (рис. 3). Зпдно з даними роботи (Poberezhnyi et а1., 2013), наведена напруга 4 В е безпечною в корозiйному плаш, якщо опiр грунту становить 25 Омм.
За значень напруги, яш використанш для розрахун-шв, така напруга може призвести до виникнення коро-зiйних пошкоджень та утворення наскрiзних коро-зiйних уражень, особливо пiд час експлуатацi! трубоп-роводiв без катодного захисту. Значення густини 10 А/м2 фжсуеться за наведено! напруги в межах вщ 1 до 5 В на вах дефектах, ^м найменшого дiаметром 0,005 м. Зниженню швидкостi корози пiд дiею змiнного
струму на дефектах малих розмiрiв може сприяти нако-пичення продуктiв корози, як1 формують захисний шар, тип самим сповшьнюючи доступ кисню та перебп реак-цiй у катодний швперюд змiнного струму. Зi зростан-ням електричного опору Грунту простежуеться помiтна залежнiсть мiж розмiром дефекту покриття i величиною наведено! напруги.
j, А/м2
0,00 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,10 0,11 d, м Рис. 3. Номограма залежноста густини змшного струму вiд дь аметра дефекту в захисному покритп в Грунтах середньо! коро-зшно! акгивностi за опору Грунту 25 Ом- м
Для того, щоб досягнути критичних значень густини струму на дефектах бшьшого розмiру, рiвень наведено! напруги мае бути бшьшим, нiж у грунтах з високою ко-розiйною активнiстю. Безпечна зона при опорi грунту 25 Омм розширюеться саме за рахунок значень, отриманих за наведено! напруги 1 В за d = 0,028; 0,05; 0,1 м. Якщо отр грунту становить 40 Омм (рис. 4), у цей дiапазон потрапляе значення, отримане на дефектах розмiром 0,1 м за наведено! напруги 5 В.
j, А/м2
0,00 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,10 0,11 ё, м Рис. 4. Номограма залежноси густини змтнного струму ввд дь аметра дефекту в захисному покритп в Грунтах середньо! коро-зшно! активносп за опору Грунту 40 Ом- м
Середовища, з показником швидкосп корози 0,01 мм/рж, вважають найбезпечнiшими у корозiйному плаш. Та за сукупностi певних чиннишв швидк1сть ко-розi! може значно зрости, а наслiдки через свою непе-редбачуванiсть можуть в десятки i сотнi разiв переви-щити прогнозоваш для середовищ з високою коро-зiйною активнiстю.
Зокрема, це тдтверджують розрахунковi данi, отри-маш пiд час визначення густини струму для Грунпв з
питомим опором 400 Омм та 700 Омм за pi3Hm значень наведено! напруги (рис. 5, 6).
j, А/м2
3oJ Ш\Ш
0,00 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,10 0,11 ^ м Рис. 5. Номограма залежноси густини змшного струму ввд дь аметра дефекту в захисному покритп в Грунтах низько! коро-зшно! активност за опору Грунту 400 Омм
Грунтами з найбшьшим значенням питомого опору е супiски та тски, як1 трапляються в лшостеповш зонi та зонi мiшаних лгав Укра!ни. Вважають, що середовища з високим електричним опором Грунту мають найнижчу схильнiсть до перебiгу корозшних процесiв. Та внасль док перюдичного пiдвищення рiвня вологостi та за на-явностi сильних електролiтiв у Грунтовому масивi про-ввдшсть середовища може збшьшуватися, а опiр буде ввдповвдпо зменшуватися. Небезпечнi значення густини струму (152 А/м2) за наведено! напруги 120 В зафжсо-вано при опорi 400 Омм на дефектах малого дiаметра.
А/м2
0,00 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,10 0,11 ё, м Рис. 6. Номограма залежноси густини змшного струму ввд дь аметра дефекту в захисному покритп в Грунтах низько! коро-зшно! активност1 за опору Грунту 700 Омм
Така напруга може iндукуватися на трубопроводах у разi паралельного пролягання !х з високовольтними ль нiями електропередач на довгих дистанщях. Окрiм цього, найбшьша небезпека натiкання наведено! напруги на шдземш конструкцi! спостерiгаеться у мюцях провисання електричних дротiв, тобто у середнш части-нi прольоту. Нормативне значення 10 А/м2 на дефектах розмiром 0,005 м фжсуеться за изм 1^10 В, а також на дефектах дiаметрами 0,01; 0,0112 ; 0,02; 0,0282; 0,05 м. У разi збшьшення розмiру дефекту (0,1 м) гранично допустиме значення густини струму може вини-кати за 120 В. Така тенденщя е свiдченням того, що при
корози змiнним струмом розмiр дефекту е чинником, який потрiбно враховувати у розрахунку ймовiрностi корозi! пiд дiею змiнного струму.
Порiвияно iз грунтами високо! i середньо! коро-зшно! активностi безпечна зона при опорi грунту, що характерний для грунпв з низькою корозiйною актив-шстю, е найширшою (рис. 6). Для таких грунпв, о^м розмiру дефекту, важливим е i рiвень наведено! напру-ги, оск1льки в зош безпеки знаходяться усi значення за d = 0,1 м наыть за наведено! напруги 120 В. Густина змшного струму 5 А/м2 взагалi е нехарактерною для таких грунпв за значень наведено! напруги нижче 120 В.
Висновки:
• Визначено основш ф1зичш фактори, яю впливають на показник густини зм1нного струму та визначають ймо-в1рн1сть корози зм1нним струмом на трубопроводах, що розмщет паралельно чи перетинаються з джерелами зм1нного струму.
• Виявлено законом1рност1 зростання р1вня густини змш-ного струму у грунтах з низьким, середтм та високим значеннями корозшно! активности
• Встановлено взаемозв'язок м1ж площею дефекту в захис-ному покритл та величиною густини струму в д1апазош значень наведено! напруги.
• За постшних густини струму й опору грунту дефекти малого розм1ру тддаються корозшному руйнуванню швидше, тж дефекти велико! площ1, оскшьки густина струму на меншому дефект! буде зростати.
• Чим менший дефект у захисному покритл, тим б!льшою е ймов!ршсть переб!гу короз!! зм!нним струмом. Для де-фект!в великого розм!ру характерн!шою е грунтова ко-роз!я.
Список використано1 лiтератури
CEN/TS 15280 (2006). Evaluation of a.c. corrosion likelihood of buried pipelines - Application to cathodically protected pipelines, Technical Specification, CEN - European Committee for Standardization.
NACE SP0177 (2007). Mitigation of alternating current and lightning effects on metallic structures and corrosion control systems, NACE International Standard Practice.
Naumann, H.-G., Knychalla, R., & Jung, M. (1996). High voltage interference, protective measures and effect to cathodic protection systems of the Midal gas transmission pipeline, 3R international 7.
Ouadah, M., Zergoug, M., Ziouche, A., Touhami, O., Ibtiouen, R., Bouyegh, S., & Dehchar, Ch. (2014). AC Corrosion Induced by High Voltage Power Line on Cathodically Protected Pipeline. International Conference on Control, Engineering & Information Technology (CEIT'14) Proceedings - Copyright IPC0-2014, 22-25 Mars 2014, Monastir-Tunisia, (pp. 22-27).
Poberezhnyi, L. Ia. & Pryslipska, H. M. (2013). Vplyv zminnoho strumu na shvydkist zovnishnoi korozii materialu truboprovodu ta lokalizatsiiu koroziinykh protsesiv u khlorydnykh seredovyshchakh. Visnyk TNTU, 3(71), 53-59. [in Ukrainian].
Poberezhnyi, L. Ia., Pryslipska, H.M., Yavorskyi, A. V., & Demianiv, B. M. (2013). Vplyv zminnoho ta navedenoho strumiv na shvydkist korozii materialu naftohazoprovodiv. Visnyk Skhidnoukrainskoho natsionalnoho universytetu imeni Volodymyra Dalia, 13, 90-96. [in Ukrainian].
Yelizarov, M. O. (2006). Hrunt yak providne seredovyshche. Visnyk KrNU imeni Mykhaila Ostrohradskoho, 5(40), 7-12. [in Ukrainian].
Zakharov, D. B., Iabluchanskii, P.A., & Titov, A. V. (2013). Ob otcenke korrozionnogo vozdeistviia LEP na podzemnyi truboprovod pri ikh peresechenii. Territoriia neftegaz, 12, 68-74. [in Russian].
Л. Я. Побережный, В. С. Цых
Ивано-Франковский национальный технический университет нефти и газа, г. Ивано-Франковск, Украина
ВЛИЯНИЕ РАЗМЕРА ДЕФФЕКТА ИЗОЛЯЦИИ НА ЭЛЕКТРОКОРРОЗИЮ ТРУБОПРОВОДОВ
Вследствие роста потребностей как населения, так и промышленности в природном газе и увеличения темпов потребления электроэнергии, не всегда есть возможность разграничить коридоры параллельного пролегания источников переменного тока и трубопроводов или выдержать расстояние, определенное нормативными документами. Чтобы определить вероятность коррозии переменным током, только показателя наведенного напряжения недостаточно и необходимо учитывать другие факторы, такие как плотность тока или соотношение между значениями переменного и постоянного тока. Такой критерий оценки риска коррозии переменным током, как плотность переменного тока является более точным и учитывает большее количество факторов (сопротивление почвы, площадь дефекта), которые влияют на ход коррозионных процессов. Установлены закономерности роста уровня плотности переменного тока в почвах с низким, средним и высоким значениями коррозионной активности. Получены номограммы взаимосвязи между площадью дефекта в защитном покрытии и величиной плотности тока в диапазоне значений наведенного напряжения. При постоянных плотности тока и сопротивлении грунта дефекты малого размера подвергаются коррозионному разрушению быстрее, чем дефекты большой площади, поскольку плотность тока на меньшем дефекте будет расти. Чем меньше дефект в защитном покрытии, тем больше вероятность протекания коррозии переменным током. Полученные данные позволят определять участки трубопроводов с повышенной опасностью электрокоррозии переменным током и своевременно предотвращать внештатные ситуации.
Ключевые слова: электрокоррозия переменным током; плотность наведенного тока; коррозионная активность; электропроводность почвы.
L. Ya. Poberezhny, V. S. Tsykh
Ivano-Frankivsk National Technical University of Oil and Gas, Ivano-Frankivsk, Ukraine
INFLUENCE OF INSULATION DEFECTS SIZE ON PIPELINE AC CORROSION
Due to the growing needs of both the population and industry, in a significant amount of natural gas and an increase in electricity consumption, it is not always possible to differentiate the corridors of the parallel leakage of alternating current and pipelines or to maintain the distance specified by the regulatory documents. To determine the likelihood of corrosion alternating current induced voltage indicator only and not be taken into account other factors such as current density, or the ratio between the values of the AC and DC. Such a criterion for estimating the risk of corrosion by alternating current as the alternating current density is more accurate and takes into account a greater number of factors (soil resistance, defect area) that affect the course of corrosion processes. The regularities of increasing the level of alternating current density in soils with low, medium and high values of corrosion activity are established in the paper. The method of calculation is to determine the current density on the defect of the circular coating, since according to the results of surveys, defects of protective coating of round shape or punctures with a diameter of 0.005 m are most common.
In the normative documentation, the area of the standard defect in the insulation coating is equal to 6,25 x 10-4 m2 (d = 0,0282 m), in foreign standards, the area of the defect was adopted 1 ■ 10-4 m2 (d = 0,0112 m). With a constant diameter of the defect in the protective coating, the density of the alternating current will be higher, the less the electrical resistance of the soil. Appropriate calculations have been made to establish the relationship between the level of the UPS, the defect size and the induction current density. The voltage range of the induced alternating current is selected in the range from 1 to 120 V (1, 5, 10, 15, 20 and further in step 10 V), and the dimensions of the defects are selected as follows: 0.005; 0.011287; 0.02; 0.0282; 0.05 and 0.1 m. An area nomogram relationship between the defect in the protective coating and the largest current density in the range induced voltage. At constant current density and soil resistance small defects exposed to corrosion rather than defects in large area, since the current density on a smaller defect will increase. The smaller the defect in the protective coating, the greater the likelihood of corrosion by alternating current. The obtained data will allow to determine the areas of pipelines with high risk of electric shock with an alternating current and to prevent the emergency situations in a timely manner.
Keywords: AC corrosion; induced current density; corrosion activity; electrical conductivity of soil.
