WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

Объем инъектируемого раствора на одну заходку для воздушно – сухих грунтов равен Qp = r l n a, (3) где Qp – объем инъекционного раствора; r – радиус закрепления; l– длина заходки; n – пористость грунта; a – эмпирический коэффициент.

Также установлено, что технические средства, используемые при технической мелиорации грунтов, позволяют решать задачу выборочного ремонта подземных металлических трубопроводов в местах локального нарушения изоляционного покрытия.

Анализ способов воздействия на грунты, окружающие место повреждения изоляционного покрытия, показал, что рассмотренные методы технической мелиорации грунтов могут служить основой для выборочного ремонта подземных металлических трубопроводов в местах нарушения изоляционного покрытия.

В третьей главе работы исследована возможность выборочного ремонта подземных металлических трубопроводов, эксплуатирующихся с активной электрохимической защитой и без нее в местах локального нарушения изоляционных покрытий инъектированием рабочих реагентов.

Был проведен анализ и выбор рабочих реагентов, рассмотрены некоторые из наиболее распространенных реагентов, применяемых для защиты от коррозии. Рассмотрена возможность применения их для инъектирования в места локального нарушения изоляции подземных металлических трубопроводов.

Выбор основных реагентов для защиты от коррозии подземных металлических трубопроводов в местах локального повреждения изоляции осуществляется по следующим основным показателям: эффективность защитного действия в присутствии активаторов коррозии, технологичность, стоимость реагента, его экологичность и доступность.

По вышеперечисленным показателям наиболее эффективным, доступным и дешевым из рассмотренных рабочих реагентов, применяемых в технике противокоррозионной защиты, является гидрооксид кальция.

Исследования защитной способности гидрооксида кальция для ремонта изоляции подземных металлических трубопроводов в местах их локального повреждения проводились на стали 17Г1С путем снятия анодных и катодных поляризационных кривых при помощи потенциостата ЕР 20А Poteniostat в специально изготовленной установке, представляющей собой грунтовую электрохимическую ячейку, позволяющую снимать поляризационные кривые.

Измерения начинали от установившегося значения электродного потенциала, который изменяли в потенциодинамическом режиме.

После этого была произведена обработка результатов поляризационных измерений и построены поляризационные кривые в координатах =F(ir) и = F(ia) для стали в грунте без инъектирования и с инъектированием Са(ОН)2.

Анализ результатов исследований показал, что стационарный потенциал стали в грунте при добавлении 20 мл раствора концентрацией 50 г Са(ОН)2 на литр воды сместился в сторону положительных значений на 35 мВ. Данное облагораживание потенциала уменьшает склонность к электрохимической коррозии.

Значение величины защитного эффекта равное 37% (табл.1), полученное по результатам данных исследований, невелико. Это связано с тем, что исследования проводились в течение короткого промежутка времени (снятие поляризационных кривых проводилось в течение 15 мин.), недостаточного для того, чтобы произошло превращение Са(ОН)2 в СаСО3, т.е. образования на поверхности незащищенного металла нерастворимого соединения карбоната кальция СаСО3 за счет взаимодействия с диоксидом углерода и другими солями угольной кислоты, содержащимися в порах грунта и грунтовых водах, а полученный защитный эффект определяется только за счет локального подщелачивания грунта, за счет увеличения рН с нейтрального до 10. Поэтому были проведены дополнительные длительные гравиметрические испытания, позволяющие оценить защитную способность Са(ОН)2 за счет ее превращения в нерастворимый СаСО3.

Таблица Основные характеристики коррозионного поведения стали 17Г1С в грунте Условия испытаний Параметры коррозии Ест, Iкор, К, П, Z, j мВ мкА/см2 г/(м2 час) мм/год % Без обработки -480 3,5 0,036 0,040 - С обработкой Са(ОН)2 -445 2,2 0,024 0,026 37 1,В табл. 1 применены следующие обозначения: Ест – стационарный потенциал стали в грунте, мВ; Iкор – плотность тока коррозии, мкА/см2; К – скорость коррозии, г/(м2 час); П - глубинный показатель, мм/год; Z - степень защиты, %; j – коэффициент торможения.

Были проведены исследования скорости коррозии образцов из стали 17Г1С в грунтах с различным рН обработанных раствором гидрооксида кальция концентрациями от 0,5 г/л до 2,0 г/л, в слабокислых (рН=5,0), нейтральных (рн=7,0) и слабощелочных (рН=8,0), приведенные в табл.2.

Анализ результатов исследований показывает, что концентрация гидрооксида кальция ниже 1,0 г/л не обеспечивает достаточно эффективной защиты стали от коррозии, а применение раствора с концентрацией более 1,г/л нецелесообразно, так как это не приводит к дальнейшему снижению скорости коррозии. При инъектировании гидрооксида кальция концентрацией 1,0 г/л - 1,5 г/л в слабокислые, нейтральные и слабощелочные грунты степень защиты от коррозии составляет 90 – 95%, что соответствует эффекту, достигаемому при катодной или протекторной защите.

Замедление коррозии по нашему мнению связано с действием следующих факторов:

- локальным подщелачиванием грунта в местах инъектирования (первоначально);

- образованием защитной адсорбционной пленки гидрооксида кальция;

- образованием на поверхности металла нерастворимого, плотного и прочно с ним сцепленного слоя карбоната кальция, образующегося при взаимодействии гидрооксида кальция с диоксидом углерода и другими солями угольной кислоты, содержащимися в порах грунта и грунтовых водах.

Также были проведены исследования по оценке свойств противокоррозионных изоляционных покрытий (битумных, полимерных), Таблица Скорость коррозии и защитный эффект от применения гидрооксида кальция в зависимости от концентрации и рН грунта рН Грунт без обраб.

Грунт, обработанный раствором гидрооксида кальция, при концентрации гидрооксида кальция, г/л 0,5 1,0 1,5 2,K, г/(м2час) K, Z, % K, Z, % K, Z, % K, Z, % г/(м2час) г/(м2час) г/(м2час) г/(м2час) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 4,0 0,397 0,285 28,0 0,219 45,0 0,212 47,0 0,207 48,5,0 0,144 0,056 61,0 0,0101 93,0 0,0079 95,0 0,009 94,7,0 0,098 0,042 57,0 0,0089 91,0 0,0097 90,0 0,0067 93,8,0 0,066 0,033 50,0 0,0064 90,0 0,0063 91,0 0,0054 92,В табл. 2 применены следующие обозначения: К – скорость коррозии; Z – защитный эффект.

обработанных водным раствором гидрооксида кальция концентрацией 1,5 г/л и выдержке образцов в течение 90 суток. Оценка свойств производилась в соответствии с ГОСТ Р 51164-98. Проведенные исследования показали, что гидрооксид кальция не оказывает влияния на свойства противокоррозионного изоляционного покрытия.

Кроме того, в главе исследован процесс формирования защитного покрытия в местах локального нарушения изоляции катоднозащищенных металлических трубопроводов на основе водного раствора сульфата цинка.

Для этого были проведены гравиметрические и электрохимические коррозионные исследования по определению скорости коррозии и измерения электродных потенциалов во времени и при поляризации образцов из стали 17Г1С и цинка в грунте при потенциале катодной защиты (минус 0,85 … минус 1,15 В по медносульфатному электроду сравнения (МСЭ), обработанных путем инъектирования семиводным раствором цинка сернокислого (ZnSO4 • 7Н2О) концентрацией 150 г/л на 1 дм2 защищаемой поверхности и 1 дм3 окружающего грунта.

Все образцы, обработанные раствором ZnSO4 7Н2О в условиях катодной поляризации, имели рыхлый покровный слой цинка толщиной 25 мкм (Г-фаза 7 мкм) (рис.1).

Рис. 1. Образцы с обработкой и без обработки ZnSO4 7Н2О 1 – образец обработанный раствором ZnSO4 7Н2О; 2 – контрольный образец без обработки.

Результаты исследований показали, что обработка грунта ZnSO4 7Н2О совместно с катодной защитой полностью исключает коррозионное растворение стали. При выключении катодной защиты на 15 часов после часовой поляризации (имитация аварийного или планового отключения ЭХЗ) защитный потенциал оставался постоянным и равным 1,0 В по МСЭ. Это очевидно связано с тем, что осажденный цинк начинает выступать в качестве протектора ПМС.

На рис.2 приведена зависимость изменения во времени защитного потенциала на образце, обработанном ZnSO4 7Н2О.

- 1,- - 1,- 1,- 1,периоды отключения катодной защиты - 0,0 10 20 30 40 50 час Время, Рис.2. Зависимость изменения во времени защитного потенциала на образце обработанном ZnSO4 7H2О В четвертой главе работы разработаны технологические параметры выборочного ремонта подземных металлических трубопроводов инъектированием рабочих реагентов и технологический регламент процесса ремонта.

Предложены зависимости, позволяющие оценить параметры инъектирования для трубопроводов различного диаметра с учетом обеспечения минимальной требуемой концентрации при различных степенях водонасыщения в песках, супесях и суглинках.

, В ( МСЭ ) Защитный потенциал Объем закачки инъекционного раствора Qи равен 2с2 - сQи = A(Wисх ), (4) с1 - сгде A(Wисх) = Wисхs (1- nисх)V, (5) w с1 – концентрация инъектируемого реагента; с2 – минимально допустимая концентрация инъектируемого реагента; Wисх – влажность природного грунта;

nисх – пористость природного грунта; V – объем грунта подлежащего обработке;

w – плотность воды; s – плотность частиц грунта.

Степень водонасыщения природного грунта определяется по формулам Wисх s (1 - nисх ) I = (6) w w nисх c Wисх s (1 - nисх ) I = (7) ww nисх (c1 - c2 ) где Iw – степень водонасыщения природного грунта; Iw1 - степень водонасыщения природного грунта после инъектирования; с1 - концентрация инъекционного раствора; с2 - концентрация инъекционного раствора после взаимодействия с влагой находящейся в порах грунта.

Также в данной главе предложены технологии выборочного ремонта подземных металлических трубопроводов в местах локального нарушения противокоррозионного изоляционного покрытия инъектированием рабочих реагентов:

- для участков, проложенных выше уровня грунтовых вод;

- для участков с повышенным содержанием грунтовых вод (метод предварительного электроосмотического осушения с последующим инъектированием основных химических реагентов);

- для трубопроводов, проложенных в песках, супесях, суглинках, глинах с числом пластичности не более 22, имеющих выраженную трещиноватость или недоуплотненных (выборочный ремонт с созданием защитного экрана на основе органических вяжущих с последующим инъектированием основных реагентов).

На рис.3 представлена блочная схема методов выборочного ремонта изоляционных покрытий на основе физико – химический воздействий на границу «труба – грунт».

Методы ремонта подземных металлических трубопроводов Выборочный Ремонт с Полная пере- Выборочный Ремонт путем ремонт полной изоляция с ремонт ликвидации изоляционных заменой частичной изоляции и разрывов покрытий трубопровода заменой или трубы трубопроводов ремонтом труб Метод Метод Метод выборочного выборочного выборочного ремонта с ремонта с ремонта для предварительным созданием занеобводненэлектроосушением щитного экрана ных грунтов Способ выборочного ремонта Способ выборочного ремонта трубопроводов трубопроводов эксплуатирующихся с ЭХЗ эксплуатирующихся без ЭХЗ в местах локального нарушения изол.

инъектированием Са (ОН)покрытия инъектированием ZnSO4 7H2O Физико - Физико – Химические механические химические Методы физико – химических воздействий на границу «труба - грунт» Рис.3 Схема методов выборочного ремонта изоляционных покрытий на основе физико – химический воздействий на границу «труба – грунт».

Организация выборочного ремонта изоляционных покрытий методом инъектирования включает в себя следующие этапы:

расположение инъекционной установки на одну сторону от оси трубопровода напротив места повреждения изоляционного покрытия;

поиск координат центров дефектных мест путем продольного, поперечного и вертикального зондирования;

инъектирование инъекционного раствора с помощью жесткого или гибкого инъекторов в центры дефектов изоляционного покрытия;

составление акта на выполненные работы.

Технологический процесс выборочного ремонта в виде блок – схемы представлен на рис.4.

Технологический процесс выборочного ремонта подземных металлических трубопроводов в местах локального нарушения изоляционного покрытия Метод выборочМетод выборочМетод выборочного ремонта с ного ремонта с ного ремонта предварительным созданием задля необводненэлектроосушещитного экрана ных грунтов нием Проведение Проведение Проведение подготовительных подготовительных работ подготовительных работ работ Поиск координат Поиск координат центров Поиск координат центров дефектов дефектов путем зондирования центров дефектов путем зондирования путем зондирования Определение и обозначение Определение и обозначение на поверхности точки ввода на поверхности точек Определение и инъекторов (для созд.

ввода инъекторов обозначение на защитного экрана и для поверхности точек ввода основн. реагентов) ввода инъекторов Установка и ввод инъекторов- электродов Установка и ввод Установку инъекторов для создания инъекционной защитного экрана установки напротив Подачу к электродам – места нарушения инъекторам постоянного тока Подача под давлением вяжущего ВМТ Ввод основных Откачка воды насосом с инъекторов и подача электродов - катодов под давлением инъекц. раствора Извлечение инъекторов Ввод основных инъекторов и подача Ввод основных инъекторов Извлечение инъекторов под давлением инъекц.

и подача под давлением раствора инъекц. раствора Составление акта Извлечение основн.

на выполненные работы Извлечение инъекторов и инъекторов инъекторов - электродов из грунта Рис. 4. Технологический процесс выборочного ремонта На участках с повышенным содержанием грунтовых вод предлагается проводить предварительное осушение – электроосмотическое обезвоживание.

Pages:     | 1 || 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»