WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 7 | 8 || 10 | 11 |   ...   | 12 |

Выход по току цинкового протектора с активатором БМСК составляет 1100 Ач/кг. Защитный эффект при использовании активатора БМСК с цинковым анодом не ниже 92%, без активатора примерно 76%. Коэффициент полезного использования протектора с активатором БМСК составил по опытным данным 99% (без активатора примерно 40%, с типовым активатором примерно 60%).

Как видно из приведенных данных, несмотря на практическое совпадение значений защитного эффекта протекторов с типовым и предлагаемым активаторами, коэффициент полезного использования второго существенно, более чем в 1.5 раза, выше. Это связано с уменьшением саморастворения гальванического анода при использовании активатора БМСК, что, во первых, сокращает непроизводительные потери металла анода, во вторых, свидетельствует о перспективности использования предлагаемого активатора.

Это представляется важным в связи с его дешевизной (отход основного производства) и попутным решением экологической проблемы безотходности разработки месторождения. Кроме того, следует отметить, что стабильность режима поддержания защитного потенциала, как это видно из рис.4.3, протектора с предлагаемым активатором существенно выше по сравнению со сравниваемыми вариантам [39, 40, 53, 56, 58].

Результаты приведенных исследований по возможности применению отвала БМСК при протекторной защите подземным металлических сооружений внедрены в виде стандарта предприятия в АО «Подземметаллзащита» Приложение 1. Одновременно использование отвала в качестве активатора позволяет в значительной мере уменьшить проблему утилизации продукта, загрязняющих окружающую среду.

-1,-1,В B А -1,-А -0,--0,-0,К - катодная кривая стали 10 в 3 % NaCl А - анодная кривая Zn в 3 % NaCl А - анодная кривая Zn в типовом активаторе (Zn) = -0,99 В по ХСЭ СТ -0,-0, (Fe) = -0,56 В по ХСЭ СТ К i = 0,090 мА/см2; = -0,965 В по ХСЭ 1 i = 0,095 мА/см2; 2 = -0,975 В по ХСЭ -0,-0,-0,-0,мА/см0,001 0,01 0,1 1 10 100 Плотность тока, i Рис. 4.1. Анодные поляризационные кривые для Zn в 3 %-ном растворе NaCl (А1) и с типовым активатором (А2), катодная кривая для стали 10 в 3 %-ном растворе NaCl (К0 ).

Потенциал,, по ХСЭ Потенциал,, по МСЭ -1,-1,В В А -1,---0,А -0,8 -0,К - катодная кривая стали 10 в 3 % NaCl А - анодная кривая Zn в 3 % NaCl А - анодная кривая Zn в отвале БМСК (Zn) = -0,99 В по ХСЭ СТ -0,-0, (Fe) = -0,56 В по ХСЭ СТ К i = 0,090 мА/см2; = -0,965 В по ХСЭ i = 0,100 мА/см2; = -0,980 В по ХСЭ -0,-0,-0,5 -0,мА/см0,001 0,01 0,1 1 10 100 Плотность тока, i Рис. 4.2. Анодные поляризационные кривые для Zn в 3 %-ном растворе NaCl (А1) и с активатором БМСК (А3), катодная кривая для стали 10 в 3 %-ном растворе NaCl (К0).

Потенциал,, по ХСЭ Потенциал,, по МСЭ Таблица 4.Результаты исследований протекторной защиты цинковым анодом Показатели В 3 % растворе NaCl В грунте влажностью W=25 % без защиты с защитой без защиты без активатора в типовом в активаторе активаторе БМСК Скорость коррозии стали 302 45 330 78 26 10, Кm, г/(м2год) Скорость коррозии анода, 6701 1721 3837 Кm, г/(м2год) Проникновение коррозии 0,038 0,006 0,042 0,010 0,003 0,Стали 10, П, мм/год Проникновение коррозии 0,940 0,241 0,540 0,Анода, П, мм/год Защитный эффект, Z, % 85 76 91 Коэффициент полезного 86 40 60 Использования протектора,, % Рис. 4.3. Изменение разности потенциалов между исследуемым электродом и протектором по времени в различных активаторах при влажности W =25 % 5. АНАЛИЗ ВИДОВ КОРРОЗИОННО-МЕХАНИЧЕСКОГО РАЗРУШЕНИЯ СИЛЬФОННЫХ КОМПЕНСАТОРОВ ТЕПЛОВЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ ИЗ СТАЛЕЙ ТИПА 18-10 (18-9) ТЕПЛОПРОВОДОВ В УСЛОВИЯХ ПОДЗЕМНОЙ КАНАЛЬНОЙ ПРОКЛАДКИ Тепловые сети современных промышленных предприятий и городов представляют собой сложные инженерные сооружения, имеющие разветвленную цепь надземных и подземных трубопроводов в основном канальной прокладки.

Они являются составной частью системы централизованного или местного теплоснабжения и предназначены для транспорта тепловой энергии от источников тепла к потребителям. В качестве теплоносителя в тепловых сетях используется вода или водяной пар. В РФ для централизованного теплоснабжения (особенно для коммунально-бытового) температура теплоносителя в большинстве случаев превышает 1000 С (до 1500 С), что в основном и определяет особенности конструкции теплопроводов. В отличие от других (“холодных”) протяженных и сложноразветвленных подземных металлических сооружений теплопроводы в процессе эксплуатации имеют значительные осевые (линейные) перемещения вследствие термического удлинения стали. Температурные колебания в большом диапазоне вызывают знакопеременную и повторно-статическую деформацию металла, что, безусловно, способствует снижению коррозионномеханической прочности и долговечности трубопроводов, в первую очередь за счет уменьшения срока службы изоляционных покрытий и проявления механохимической коррозии и требует применения специальных конструкций для компенсации тепловых перемещений и снятия механических напряжений в металле трубы.

В условиях невозможно самокомпенсации или ее недостаточности применяют в основном три типа компенсирующих устройств: сальниковые, линзовые и гнутые трубопроводы. Особенности конструкции, условия эксплуатации и основные недостатки таких компенсирующих элементов приведены в главе 1.

Перечисленных выше недостатков лишен разработанный УАП “Гидравлика” для тепловых сетей сильфонный компенсатор (узел компенсирующий металлорукавный, УКМР) изготавливаемый из коррозионностойкой аустенитной хромоникелевой стали типа 18-10 (18-9), позволяющей компенсировать осевые перемещения до 250 мм при рабочем давлении транспортирующей среды до 1.МПа. По сравнению с традиционными (сальниковыми) разработанный сильфонный компенсатор допускает значительный перекос осей и не параллельность торцов соединительных трубопроводов, не требует постоянного обслуживания и текущего ремонта, позволяет значительно увеличить расстояние между неподвижными опорами подземных канальных теплопроводов. Это делает весьма перспективным его широкое применение в качестве компенсатора тепловых перемещений теплопроводов, особенно при их подземной канальной прокладке в условиях промышленных предприятий и больших городов.

Особенности конструкции сильфонного компенсатора тепловых перемещений теплопроводов изготовленного из стали типа 18-10 или 18-9 (сварной гибкий гофрированный трубопровод с концевой арматурой и силовой трехслойной оплеткой из той же стали, наличие щелей, зазоров и сварных соединений, обечайка из углеродистой стали), а так же жесткие условия его эксплуатации (паро-воздушная окружающая среда с температурой до 60…80о С, присутствие хлор-ионов, циклические и повторно-статические деформации гофрированной оболочки и силовой оплетки, внутренние и эксплуатационные или технологические напряжения в металле гофра и т.п.) могут привести к сложному совместному сочетанию различных по условиям протекания и характеру разрушения, коррозионным повреждениям и преждевременному аварийному отказу изделия.

Кроме того особенностями эксплуатации и защиты от наружной коррозии теплопроводов (включая сильфонные компенсаторы) является так же сложноразветвленное расположение других подземных коммуникаций сопутствующих и пересекающих теплопроводы (водопроводы, газопроводы, кабели электропередач и средств связи) имеющих собственные активные системы защиты (катодная, протекторная, электродренажная), близкое расположение рельсовых путей электрифицированного транспорта, являющихся мощным источником блуждающих токов и т. п.

Следует отметить, что литературные данные по влиянию блуждающих токов на скорость и характер коррозии высоколегированных хромоникелевых сталей (в том числе типа 18-10, 18-9, 18-8) отсутствуют.

Более чем трехлетний опыт эксплуатации сильфонных компенсаторов тепловыми сетями ОАО “Башкирэнерго” показал, что несмотря на высокую функциональную способность таких узлов, имелись отдельные случаи преждевременных отказов гибкой части УКМР.

Типичным примером разрушения гибкой части металлорукавов после примерно полугодовой эксплуатации в одной из технологических колодцев г. Уфы приведен на рис. 5.1.

Анализ причин и характер отказа показал, что разрушение прошло по первому гофру со сварным швом. Трещина развивалась по основному металлу с выходом на отдельных участках в зону термического влияния и сплавления.

Излом хрупкий кристаллический. Утонение кромок в месте разрыва не наблюдается. На некоторых участках поверхности излома наблюдается шевронный излом, что свидетельствует о нескольких очагах разрушения [5, 104]. Разрушение началось с наружной поверхности гофра от питтингов находящихся в зоне сплавления сварного шва, в околошовной зоне (зона термического влияния) и на основном металле. На развитие трещины от наружной поверхности гофра вид излома. На участках, примыкающих к внутренней поверхности имеются Рис. 5.1 Вид разрушения гибкой части сильфонных компенсаторов городского теплоснабжения отдельно расположенные губы среза, располагающиеся под углом примерно 450 к образующей. Трещина носит магистральный характер с несущественным ветвлением, что может свидетельствовать о больших величинах прикладываемых деформаций.(рис. 5.2).

Непосредственно с краем шва (один из очагов разрушения) металл имеет явно выраженные цвета побежалости, что хорошо видно под микроскопом (МБС-10) при увеличении в 10…30 раз. Это позволяет предположить, что вблизи сварного шва существует зона провоцирующего нагрева, которая может быть причиной нарушения межкристаллитных связей в стали и привести к межкристаллитной коррозии (МКК), особенно у аустенитных хромоникелевых сталей не стабилизированных титаном или ниобием. По литературным данным [70, 81 и др.] для проявления склонности к МКК для сталей типа 18-10 (18-9) Рис. 5.2 Вид излома по основному металлу нестабилизированных титаном или ниобием в соответствии с кривыми Ролассона (С-образные кривые) достаточно несколько секунд пребывания стали при температуре 600-7000 С. В целом разрушение носит усталостный характер.

Проведенные электрометрические измерения (коррозионная активность грунта, потенциалы “сооружение – земля”, и “рельс – земля” по медносульфатному и стальному электроду сравнения) по ГОСТ [22] непосредственно на компенсаторах и находящихся в данном районе водопровода, газопровода и трамвайных рельсовых путях показали, что на данном участке теплопровода существует явно выраженные знакопеременные (анодно-катодные) или анодные зоны, обусловленные блуждающими токами. Следует отметить, что для магистральных подземных трубопроводов согласно ГОСТ [22] наличие таких зон требует обязательного применения электрохимической защиты от коррозии: электродренажной, катодной или протекторной.

Наличие блуждающих токов может быть вызвано как электрифицированным рельсовым транспортом, так и системами катодной (или протекторной) защиты других подземных металлических сооружений (газопроводов, кабелей связи или линии электропередач, водопроводов) находящихся вблизи и не включенных в систему защиты теплопровода.

Таким образом, учитывая условия эксплуатации сильфона и внешний вид его разрушения, можно констатировать, что причиной преждевременного разрушения гофра является малоцикловая коррозионная усталость за счет концентрации напряжений в местах питтинговой коррозии, обусловленной наличием хлор-ионов, частичной потери пассивности стали и стимулирующего влияния анодной поляризации блуждающими токами.

В этой связи, исходя из приведенного выше анализа возможных видов коррозионно-механического разрушения гибкой части сильфонных компенсаторов тепловых перемещений из сталей типа 18-10 (18-9) в условиях подземной прокладки с учетом преждевременного отказа, были проведены исследования коррозионной стойкости и коррозионно-усталостной долговечности стали 12Х18Н10 в состоянии поставки и после “провоцирующей” термообработки, в том числе при одновременной поляризации анодным током в условиях имитирующих эксплуатационные с целью выявления безопасности с точки зрения общей коррозии полей потенциалов блуждающих токов и обоснования ресурса гибкой части компенсатора в таких условиях.

Для определения коррозионного поведения металла гибкой части сильфонных компенсаторов в условиях имитирующих эксплутационные, были проведены электрохимические исследования, заключающиеся в снятие анодных и катодных поляризационных потенциостатических кривых на стали 12Х18Н(в том числе после провоцирующей термообработки) в 3 % растворе хлористого натрия.

Исследования проводили при температурном интервале 40...45 0С в соответствии с методикой проведения электрохимических коррозионных исследований приведенной в главе 2, в специально разработанной и изготовленной трехэлектродной электрохимической ячейке, имитирующей узкий зазор с затрудненным доступом кислорода воздуха, с целью создания условий, близким к условиям работы гофрированной части компенсатора с многослойной оплеткой. Поляризационные кривые снимали от установившегося значения стационарного потенциала при помощи потенциостата ЕР 20А (ГДР) в потенциодинамическом режиме относительно хлорсеребрянного электрода сравнения (ХСЭ). Расчет скорости коррозии проводили по методу Штерна-Гири, широко использующегося в коррозионных электрохимических исследованиях [1, 35, 81, 83 и др.].

Полученные анодные и катодные поляризационные кривые для стали 12Х18Н10 в состоянии поставки и после провоцирующей термообработки и результаты расчета скорости коррозии для разных величин электродного потенциала приведены, соответственно, на рис. 5.3 и рис. 5.4.

Как видно из приведенных результатов исследований скорость коррозии стали 12Х18Н10 в состояние поставки при стационарном потенциале (отсутствие анодных зон блуждающих токов) составляет, примерно, 0.01 мм/год, а на стали после провоцирующей термообработки в аналогичных условиях 0.мм/год. Это соответствует группе стойкости “стойкие” по ообщей принятой шкале коррозионной стойкости металлов (ГОСТ 5272-68), и баллу “1” по международной пятибальной шкале коррозионной стойкости сталей. Смещение потенциала в сторону более положительных значений относительно стационарного резко усиливает скорость коррозионного растворения. Так, для стали 12Х18Н10 состоянии поставки при потенциале плюс 0.1 В (по МСЭ), скорость коррозии достигает 1.0 мм/год, а при потенциале плюс 0.2 В (МСЭ) уже 7.мм/год. Это соответствует группе стойкости “малостойкие” по шкале коррозионной стойкости металлов. У стали 12Х18Н10 после провоцирующей термообработки Рис. 5.3 Потенциостатические поляризационные кривые стали 12Х18Н10 в 3 % -ном растворе NaCl.

мсэ(стац)= -0,38 В; П=0,/ / ;

мсэ= -0,35 В; П=2,/ ;

мсэ= -0,1 В; П=7,/ ;

мсэ= 0,0 В; П=/ ;

мсэ= 0,2 В; П=/ ;

Рис.5.4 Потенциостатические поляризационные кривые стали 12Х18Н10 в 3 %-ном растворе NaCl (после "провоцирующей термообработки").

Pages:     | 1 |   ...   | 7 | 8 || 10 | 11 |   ...   | 12 |



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

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.