авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 ||

«Министерство образования и науки РФ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «ВОЛГОГРАДСКИЙ ...»

-- [ Страница 2 ] --

ВП6 ( I ( N Э )) Для минимизации эффекта от из ТТ последовательности импульсов напряжения выделяется интегральной Nv дискриминацией (заданной порогом d) диапазон N vd. Сумма импульсов последовательности N vd (выделенного диапазона из последовательности импульсов через постоянную времени, преобразуется в значение напряжения Nv ) интенсивности импульсов напряжения I (t ) ( I (t ) / ), отображающее значение измеряемого параметра m(t ), v N (0) v / }k ( P ) f ( I, P ) I (t ) {( N c kпс kпсф f (k уф ) N ) f (k у ) f (k н ) vd T (3.31) v i N(0)v v После введения поправок (на разрешающее время k ( p, I ), фон и темновой пип ток ( IФ IТТ ) ), получим значения интенсивностей I рфtt : I рфtt от корродирующего оип образца-свидетеля;

от образцового измерительного преобразователя, I рфtt защищённого от коррозии, I (t ) / k ( p, I ) ( I Ф I ТТ ) I рфtt (t ) (3.32) При начальном условии t t0 :

mпип1 mоип;

бпип1 боип;

I рфtt I рфtt пип оип, (3.33) пип б I р фtt (t ) mп и п1 (t ) (t ) п и п при t ti : оип бо и п (t ), I р фtt (t ) mо и п (t ) (3.34) боип пип бпип1 (t ) оип I рфtt (t ) mоип пип mпип1 (t ) оип I рфtt (t ) I рфtt тогда I рфtt,. (3.35) Для получения значений скорости коррозии для выбранных участков бпип1 (t );

mпип1 (t ) аппроксимируем их экспериментальной зависимости прямыми линиями и определяем для каждого участка тангенс угла наклона, б tg ( мм / г од методом наименьших квадратов.

) t ВЫВОДЫ И ЗАКЛЮЧЕНИЕ ПО ГЛАВЕ Исследован механизм и разработан алгоритм преобразования значений 1.

измеряемого параметра в значения выходной величины, проведены метрологические исследований измерительной системы;

Разработано техническое решение по введению в материал образца 2.

свидетеля долгоживущего радионуклида Со (Авт. св. СССР № 1603261);

Разработано техническое решение для уменьшения погрешности 3.

результатов преобразования значений измеряемого параметра от изменений элементов измерительной системы и флуктуаций параметров коррозионной среды;

Разработано техническое решение для уменьшения погрешности 4.

результатов преобразования значений измеряемого параметра от флуктуаций геометрического фактора;

РАЗРАБОТКА СТРУКТУРНО-БЛОЧНОЙ СХЕМЫ ИНФОРМАЦИОННО ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА ПРОМЫШЛЕННОЙ КОРРОЗИИ С ИЗМЕРИТЕЛЬНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ НА ОСНОВЕ ЯДЕРНО-ФИЗИЧЕСКИХ МЕТОДОВ Для реализации схемы преобразования (разработанной во второй главе диссертации) значений измеряемого параметра – значений массы образца-свидетеля (датчика коррозии – первичного измерительного преобразователя) через радионуклидную метку в значения выходной величины и с учётом полученных результатов исследований, проведённых в третьей главе диссертации разработана структурно- блочная схема информационно-измерительной системы определения параметров процесса промышленной коррозии с измерительным преобразователем на основе ядерно-физических методов.

Структуру информационно-измерительной системы составляют следующие элементы (Рисунок 4.1):

Первичные измерительные преобразователи (ПИП образцы 1. свидетели): ПИП 1 и ПИП 2 (теряют массу в процессе коррозии), содержащие радионуклид (введённый в образцы-свидетели по разработанному Co техническому решению), преобразующие значение массы образца-свидетеля в -квантов;

измерительный преобразователь значение первичного потока Ф сравнения (ИПС) идентичный ПИП 1, но защищённый от коррозионного воздействия среды (масса ИПС постоянна), необходимый для реализации метода сравнения (сокращение коэффициентов от влияющих параметров (входящих в уравнение измерения в виде сомножителей) через отношение значений выходных величин, отображающих значения масс ПИП 1 и ИПС;

измерительный преобразователь (ИПРМ) с радиоактивной меткой (индицирует полную коррозию образца-свидетеля ИПРМ известной толщины в результате его разрушения (Авт. св.

СССР № 1753374)) необходимый для проведения периодической автоматической поверки информационно-измерительной системы;

Коррозионная среда (КС), вызывает коррозию: ПИП 1;

ПИП 2;

ИПРМ;

2.

Стенка (С) технологического оборудования (аппарат, трубопровод), 3.

уменьшается её толщина в результате коррозии;

Детекторы сцинтилляционные (Д), преобразующие поток -квантов в 4.

последовательность сцинтилляций;

Фотоэлектронные умножители (Ф), преобразующие последовательность 5.

сцинтилляций в последовательность импульсов тока;

Устройства усиления и формирования импульсов (УФИ), преобразующие 6.

последовательность импульсов тока в последовательность импульсов напряжения;

Коммутатор (К) реализующий опрос УФИ;

7.

Устройство амплитудного отбора (УАО) импульсов напряжения, 8.

позволяет выделять заданный диапазон амплитудного спектра;

Устройство накопления и обработки импульсов напряжения (УНО), 9.

преобразует последовательности импульсов напряжения в их интенсивности, отображающие значения измеряемых параметров-значения масс (последовательно в соответствии с опросом УФИ): ПИП 1;

ПИП 2;

ИПС. УНО индицирует момент разрушения (отделение радиоактивной метки) ИПРМ для автоматической поверки информационно-измерительной системы ИИС;

Блок индикации и регистрации (БИР) – отображает и регистрирует 10.

значение выходной величины – значение интенсивности импульсов напряжения;

Счётно-решающее устройство (ЭВМ) с формируемой базой данных– 11.

принимает, обрабатывает, накапливает и передаёт информацию на блок управления (БУ) и блок распределения и передачи информации (БРПИ);

4.1 – Структурно-блочная схема информационно-измерительной системы Блок управления (БУ) – по командам ЭВМ формирует управляющие 12.

сигналы:

системе защиты (СЗКО) оборудования технологической установки от коррозии: управление подачей нейтрализатора (Н);

ингибитора (И);

католита (К);

корректировка параметров технологического процесса (ПТП);

оптимизация уровня и соотношений факторов, в том числе экономического, методом математического планирования эксперимента;

системе удаления отложений (в средах и условиях, способствующих образованию отложений на корродирующих поверхностях) и коррозионной защиты (СУО и КЗ ПИП) ПИП, для «выключения» одного из ПИП (ПИП 1 или ПИП 2) при переходе в другой измеряемый диапазон скоростей коррозии;

Блок распределения и передачи информации (БРПИ);

13.

Уровни передачи значений параметров процесса промышленной 14.

коррозии:

а) операторная технологической установки – визуальный контроль коррозионной ситуации и динамики процесса;

б) отдел главного технолога-упреждающая защита от коррозии смежных технологических установок;

в) отдел главного механика-планирование затрат на текущий и капитальный ремонт;

г) отдел технического надзора-планирование осмотров оборудования, прогноз его ресурса;

д) служба экологии-прогноз экологической ситуации, упреждающая защита окружающей среды;

е) муниципальная структура - выработка экономических решений, снижающих отрицательные воздействия промышленности на окружающую среду, среду обитания человека и основные фонды.

Для учёта температурной зависимости блоков (Д, Ф и УФИ-находятся в 15.

условиях зима-лето -20оС -/- +40о С) установлены датчики температуры (t), опрашиваемые коммутатором (К) с передачей значений температуры, через вторичный прибор (ВПТ) на обработку в ЭВМ, с последующей корректировкой выходной величины ИИС;

16. Толщиномер (бстТ) стенки технологического оборудования для проведения (в идентичных условиях: температура, напряжение питания) периодической автоматической поверки информационно-измерительной системы.

ВЫВОДЫ И ЗАКЛЮЧЕНИЕ ПО ГЛАВЕ Разработана структурно-блочная схема информационно-измерительной 2.

системы определения параметров процесса промышленной коррозии с измерительным преобразователем на основе ядерно-физических методов.

Разработано техническое решение (Авт. св. СССР № 1753374) для 3.

индикации полной коррозии образца-свидетеля известной толщины (в результате его разрушения) для проведения периодической автоматической поверки информационно-измерительной системы;

5 ПРОВЕДЕНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТОВ ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ КОРРОЗИИ В ПРОМЫШЛЕННЫХ УСЛОВИЯХ С ПРИМЕНЕНИЕМ ЯДЕРНО ФИЗИЧЕСКИХ МЕТОДОВ Технология проведения контроля коррозии, основанная на измерении массы прокорродировавшего материала и использующая для количественного определения измеряемой величины (бесконтактным методом), радионуклидную метку, позволяет получать информацию доступную для понимания и отражаю-щую суть процесса коррозии. Такой подход позволяет проводить адекватные действия по снижению коррозионных потерь с подтверждением результата этих действий, прогнозировать коррозионную ситуацию и не допускать преждевременного коррозионного разрушения технологического оборудования.

Материалы, для изготовления технологического оборудования выбирают исходя из условий эксплуатации, состава технологических сред и ожидаемой скорости коррозии. Такими материалами являются: чугун, углеродистая сталь, легированная сталь, нержавеющая сталь, сплавы и цветные металлы. В их состав могут входить различные химические элементы, определяющие как физико-механические свойства материала будущего оборудования, так и его коррозионную стойкость. Отсюда необходим метод, позволяющий судить о коррозии (в условиях близких к реальным) конкретного материала, из которого изготовлено оборудование.

Получение и исследование образцов-свидетелей 5. для контроля промышленной коррозии Образцы-свидетели, изготовленные из материала оборудования или материала, аналогичного по составу и свойствам материалу оборудования, для введения в их состав радионуклидной метки, облучают в потоке нейтронов.

В результате облучения конструкционных сталей в потоке тепловых нейтронов образуется не только «целевой» радионуклид (например, 59 Fe или Co ), по которому будут проводиться измерения количества образца-сви детеля в процессе коррозионных испытаний, но и другие [83] (сопутствующие) радионуклиды (в основном Cu и Mn ) превосходящие Fe или Co по их 64 активности в образце-свидетеле в десятки ( 64Cu ) и в сотни ( 56Mn ) раз, это обстоятельство значительно снижает точность измерений.

Сопутствующие радионуклиды в сравнении с «целевыми» (период полураспада и их коррозионные свойства позволяют проводить коррозионные измерения с заданными метрологическими параметрами) имеют значительно меньшие периоды полураспада, по этой причине происходит уменьшение значения выходной величины не связанное с коррозией, и снижается чувствительность метода.

После проведения облучения образцов-свидетелей необходима предварительная их выдержка, что позволит снизить активность сопутствующих радионуклидов до приемлемого уровня. Кроме того, предварительная выдержка необходима для обеспечения радиационной безопасности во время их транспортировки и при других операциях с ними.

Необходимую активность образцов-свидетелей определяли из условий их измерения (геометрия измерения, плотность технологической среды, толщина стенки оборудования), чувствительности радиометра, энергии излучения радионуклида (являющегося радиоактивной меткой), толщины образца-свидетеля и ожидаемой скорости коррозии. При выбранной схеме измерения в промышленных условиях [72] радиоактивный образец-свидетель в виде диска экранирован коррозионной средой и стенкой технологического аппарата (Рисунок 5.1.) создаёт в точке детектирования плотность потока - квантов, определяемую из выражения:

ф (5.1), 4R где: плотность потока квантов в точке измерения, см 2 с 1 ;

ф - полный выход квантов источника (образца-свидетеля), с 1 ;

R расстояние от образца свидетеля до места измерения, см.

ф an, (5.2) где: a -активность источника, с 1 ;

n -квантовый выход на распад.

Образец-свидетель с радионуклидной меткой помещён в технологический аппарат или трубопровод, излучение от него будет ослабляться коррозионной средой и стенкой аппарата или трубопровода, для этого в формулу (5.1) введём коэффициенты К1 и К 2, тогда:

(5.3) an 4R 2 К1 К Рисунок 5.1 - Схема измерения образца свидетеля (датчика коррозии с радионуклидной меткой): r -радиус образца-свидетеля, мм;

R -расстояние от образца-свидетеля до места измерения, см;

стенки технологического d -толщина -плотность потока аппарата, мм;

квантов в точке измерения, см 2 с Регистрируемая скорость счёта (активность) и плотность потока квантов в точке детектирования связаны выражением:

I dh, (5.4) где: d, h диаметр и высота сцинтилляционного кристалла детектора;

эффективность кристалла детектора.

Из решения выражений (5.3) и (5.4) находим значение активности образца-свидетеля:

I 4R 2 K1 K 2 (5.5) a.

ndh Удельная активность искусственного радионуклида (в беккерелях на 1 г химического элемента), полученная путём активации потоком тепловых нейтронов без учёта «выгорания» определяется по формуле:

актФN0 (5.6) {1 exp( Т )}, a уд Р где: Р относительное содержание облучаемого изотопа в химическом элементе, в долях;

акт сечение активации облучаемого изотопа, барн (1 барн = 10 24 см 2 / атом );

Ф - плотность потока тепловых нейтронов, нейтрон /(см 2 с) (чаще всего на реакторах предоставляется канал с плотностью потока тепловых нейтронов, число Авогадро, нейтрон /(см 2 с) );

1,2.1013 N0 изотопа;

6,03.10 23 атомов / 1г.атом ;

-атомная масса облучаемого стабильного 0, постоянная распада, = ;

Т -продолжительность облучения, ч ;

T1/ 2 - период T1 / полураспада образующегося искусственного радионуклида, ч.

Перейдём к определению активности образца-свидетеля, для этого введём в формулу (5.6) массу активируемого образца-свидетеля ( m ), и относительное содержание химического элемента в облучаемом образце свидетеле ( k ).

mkP актФN0 (5.7) {1 exp( Т )}.

a Т Т 3,5 можно 1 exp( Т ) заменить на 1, а при 0,25 на Т, при При Т1/ 2 Т1/ этом погрешность определения активности образца-свидетеля будет менее 10%.

Продолжительность облучения (от 10 до 20 часов), для Со или Fe (у 59 которых T1 / 2, соответственно, равны 5,27года и 44,6дня ) это время значительно Т меньше, чем их периоды полураспада, т. е. 0,25. Для этих условий время Т1/ активации находим из выражения:

aT1/ 2 (5.8) T.

mkP актФN0 0, При облучении конструкционных сталей в потоке тепловых нейтронов активируются другие изотопы химических элементов (содержащиеся в стали), такие как: марганец, хром, медь и др. Ядерно-физические характеристики изотопов химических элементов, присутствующих в конструкционных материалах и полученных из них радионуклидов приведены в таблице 5.1.

Значения активностей образовавшихся радионуклидов определим по формуле (5.7). Значения активностей радионуклидов в процессе выдержки определим из выражения:

Таблица 5. Ядерно-физические характеристики изотопов химических элементов, присутствующих в конструкционных материалах и полученных из них радионуклидов [73, 74] № Химический Процентное Ядерная реакция Сечение Период Энергия Выход Гамма п.п. элемент содержание в при облучении активации, полураспада постоян -квантов, -квантов естественной (активации) в барн полученного смеси потоке тепловых радионуклида, Мэв ная, на распад, изотопов нейтронов Т1/ аГр.м % с.Бк Железо 45,0 дней Fe ( n, ) 58 58 1 Fe (0,31%) 0,98 1,29 44 40, Fe 1,10 Марганец 2,58 ч Mn ( n, ) 55 55 2 Mn (100%) 13 2,12 14,5 55, Mn 1,81 25, 0,845 98, Хром 27.8 дней Cr ( n, ) Сr 50 50 3 Cr (4,31%) 16 0,325 9 1, Медь Cu ( n, ) 12,8 ч Сu 63 63 4 Cu (69,1%) 4,3 0,511 38 7, Кобальт 5,27 года Co ( n, ) 59 59 5 Co (100%) 36,6 1,333 100 83, Co 1,172 Цинк 245 дней Zn ( n, ) 64 64 6 Zn (48,89%) 0,77 1,120 49 Zn 0,511 3, а(t ) а0 exp( t ), (5.9) где: t продолжительность выдержки, час;

а0 активность радионуклида на момент окончания облучения.

Мощность поглощённой дозы на расстоянии R от одного образца свидетеля определим из выражения [72]:

аi. Г i n (5.10) P, R где: P -мощность поглощённой дозы, аГр.с 1 ;

аi -активность i -го радионуклида в образце-свидетеле, с 1 ;

Г i -гамма-постоянная i -го радионуклида, аГр.м 2.с 1.Бк 1 ;

R расстояние от образца-свидетеля до места измерения, м.

Облучение образцов-свидетелей проводят в потоке тепловых нейтронов, которое можно организовать на реакторах в ГНЦ РФ «НИИАР».

Поставляемые радионуклиды приведены в таблице 5.2.

Образцы-свидетели после облучения и выдержки испытывают в лабораторных условиях (Рисунок 5.2) с целью определения распределения радиоактивной метки по толщине образца-свидетеля, кроме того, определяют радиоизотопную чистоту (активность примесных радионуклидов).

Таблица 5. Примерный перечень радионуклидов, поставляемых промышленностью №№ Радионуклид Поставщик п/п 1 2 Фосфор-33 Научный центр Хром- Российской Федерации Марганец- «Научно – Железо- Кобальт- 6 исследовательский Никель- институт атомных Стронций- Кадмий- 9 реакторов» (НИИАР) Продолжение таблицы 5. 2.

1 2 Серебро-110m Олово- Олово-119m Гадолиний- Вольфрам- Плутоний- Америций- Кюрий- Кюрий- Кюрий- Берклий- Калифорний- Калифорний- Установка для проведения лабораторных испытаний Испытуемый образец-свидетель 4 (с радионуклидной меткой) помещают в проточную ёмкость лабораторной установки (Рисунок 5.2). Проточная ёмкость с радиоактивным образцом 4 находится в свинцовой защите 7, в которую помещён детектор - излучения 2 для измерения плотности потока -квантов (регистрируемой активности) от радиоактивного образца 4. Коррозионная среда, например раствор соляной кислоты, при помощи насоса 1 циркулирует через проточную ёмкость, контролируемый объём 3 и возвращается в буферную ёмкость 5. Насос 1 приводится в действие магнитной мешалкой 9.

При необходимости ведётся контроль температуры, давления и расхода жидкости. В процессе растворения радиоактивного образца в коррозионной среде, происходит накопление в ней радиоактивных продуктов коррозии, и вызывает увеличение плотности потока -квантов от контролируемого объёма 3 (находится в свинцовой защите). Измерение плотности потока -квантов (регистрируемой активности) от радиоактивных продуктов коррозии, циркулирующих через контролируемый объём 3, производят при помощи радиометра, детектор - излучения 2 которого помещён в свинцовую защиту 7.

Испытуемый образец периодически извлекается из проточной ёмкости и взвешивается на аналитических весах типа ВЛА-200. При необходимости производят отбор проб коррозионной среды для радиометрирования.

В процессе проведения лабораторных испытаний определяли растворение радионуклидной метки, образца-свидетеля и накопление радионуклидной метки в коррозионной среде.

Рисунок Схема 5.2 установки для проведения лабо-раторных испытаний:

1-насос;

2-детектор -из лучения;

3-объём корро зионной среды, контроли руемый детектором - из лучения;

4-образец-свиде тель с радионуклидной меткой, контролируемый детектором - излучения;

5 ёмкость буферная;

6-мано метр;

7-защита свинцовая;

8-пробоотборник;

9-мешал ка магнитная;

10-термометр;

11-ротаметр.

5.2 Методы проведения промышленных исследований Измерение коррозии с применением образцов-свидетелей с радио нуклидной меткой, корродирующих с двух сторон.

Образцы-свидетели, изготовленные из материала оборудования или материала, аналогичного по составу материалу оборудования, с предварительно введенной радионуклидной меткой (например, кобальт-60) помещают в коррозионную среду (в технологическое оборудование). Установка образца свидетеля производится через предварительно смонтированный штуцер с применением специальных шлюзовых устройств (Рисунок 5.3). Шлюзовые устройства позволяют устанавливать образцы-свидетели под давлением, во время работы оборудования. При установке образцов-свидетелей как показано на рисунке 5.3 образец-свидетель корродирует с двух сторон.

В зависимости от поставленной задачи имеются варианты (по конструкции, составу и способу установки ) образцов-свидетелей.

Рисунок 5.3 -Установка образца-свидетеля (с радионуклидной меткой) в трубопровод через специальное шлюзовое устройство:

1-образец-свидетель с радионуклидной мет кой;

2-детектор -излучения;

3-шток для крепления образца-свидетеля;

4-техноло гический трубопровод;

5-задвижка;

6-уплотнение сальниковое.

Образец-свидетель (площадью от 3 до 5 кв. см.) вплавляют в стенку технологического аппарата (Рисунок 5.4.).

Непрерывный контроль коррозии стенок трубопроводов и аппаратов реализуют следующим образом Образцы-свидетели из материала, аналогичного по составу материалу трубопроводов с предварительно введенной изотопной меткой кобальта- вплавляются в стенку трубопровода («метка» площадью от 3 до 5 кв. см.). После чего проводят необходимую обработку (механическую и термическую).

Уровни гамма-излучения образцов-свидетелей, установленных в технологическое оборудование, пропорциональные их остаточной толщине (массе), измеряют высокочувствительными сцинтилляционными детекторами, закреплёнными с наружной стороны стенки оборудования (трубопровода).

Непосредственный контакт детектора с образцом-свидетелем не требуется. Чем выше коррозионная активность среды и чем менее защищены стенки оборудования и Рисунок 5.4 - Образец-свидетель вплавленный в стенку техно логического аппарата:

1-стенка технологического ап парата;

2-детектор -излучения.

образец-свидетель от коррозии, тем быстрее корродирует (растворяется) материал стенок аппаратов и трубопроводов и, растворяется подобно материалу стенок образец-свидетель. Коррозионное растворение материала (уменьшение толщины (массы) образца-свидетеля) приводит к снижению интенсивности его излучения, что непрерывно регистрируется детектором.

Метод позволяет значительно повышать чувствительность, так как толщину образца-свидетеля можно уменьшить, вплоть до нанесения его тонким слоем на корродирующую поверхность. Детектор, измеряющий -излучение от образца свидетеля не требует с ним непосредственного контакта, измерения проводят дистанционно через толстые стенки трубопроводов. Система проста в эксплуатации и надежно защищена от различных помех. Метод надежно работает в различных технологических установках, в условиях высоких температур и давлений и взрыво-пожароопасных сред.

5.3 Реализация контроля промышленной коррозии с применением ядерно-физических методов Для проведения промышленных испытаний были подготовлены радиоактивные образцы-свидетели с радионуклидом Co из материалов: сталь ст.3, сталь ст. 20 и нержавеющих сталей Х18Н10Т и Х17Н13М2Т.

Облучение образцов-свидетелей проводили на исследовательских реакторах (г. Москва, г. Обнинск, г. Димитровград, г. Улукбек, г. Минск).

Подготовленные образцы-свидетели помещали в специальный алюминиевый пенал (Рисунок 5.5) для облучения их в потоке нейтронов.

Рис. 5.5 - Образцы-свидетели подготовленные к облучению: 1-алюминиевый пенал для про ведения облучения образцов-свидетелей;

2-пробка алюминиевого пенала;

3-образцы-свидетели.

Пенал для облучения образцов-свидетелей изготавливали из алюминия высокой чистоты (например, 99,99 %), Размеры образцов-свидетелей: диаметр 34 мм, толщина 1,05 мм ;

прямоугольные образцы 30 х 40 мм, толщиной от 0,5 до 3мм.

В результате облучения (с последующей выдержкой в пределах 1 года для распада сопутствующих радионуклидов) в образцах-свидетелях образовывался радионуклид Co. Активность полученных образцов-свидетелей находилась в пределах от 10 4 до 107 Бк на один образец-свидетель. После облучения радиоактивные образцы-свидетели транспортиро-вали в специальном защитном контейнере, в котором проводилась последующая их выдержка.

При работе с радиоактивными образцами необходимо использовать в качестве дистанционного инструмента пинцет, т.к. Брать радиоактивный образец руками, даже защищёнными перчатками, категорически запрещено!

Образцы-свидетели, закреплённые на штоках, помещались в коррозионную среду технологического оборудования, как показано на рисунках 5.6 и 5.7.

Рисунок 5.6 - Установка об разца-свидетеля (с радио нуклидной меткой) в трубо провод линии бензина (К-2) технологической установки первичной переработки нефти:

1. Образец-свидетель с ра дионуклидной меткой;

2.

Детектор -излучения;

3. Шток для крепления об разца-свидетеля;

4. Техно логический трубопровод Промышленные испытания проводились на предприятиях нефтеперера батывающей промышленности [91] (г. Волгоград НПЗ, г. Москва НПЗ, г. Кстово НПЗ [92]) и предприятиях химической промышленности [91, 92, 97] (г. Волгоград химзавод им. С. М. Кирова, г. Волгоград ВПО «Каустик», г. Волжский ЗОС, г.

Первомайск химзавод).

Первые испытания метода были проведены в 1977 г. совместно с сотрудниками НИФХИ им. Л. Я. Карпова в условиях нефтепромысла [87, 93] НГДУ г. Жирновск.

Проведены коррозионные испытания с применением стальных образцов свидетелей из материала ст. 3 размерами 25 х 15 х 0,116 мм. Облучение образцов-свидетелей проводили в потоке тепловых нейтронов (подготовку образцов и их облучение проводили сотрудники НИФХИ им. Л. Я. Карпова) для получения в них радионуклида 59 Fe.

Рисунок 5.7 - Контроль коррозии в технологическом трубопроводе:

1. Детектор -излучения в защит ном корпусе;

2. Штуцер для уста новки образца-свидетеля на штоке;

3. Технологический трубопровод;

4. Кабельная трасса.

Образцы-свидетели были установлены в трубопровод (крепились приклеиванием на текстолитовую пластину) на выходе насосов нефтепромысловой сточной воды, где гидродинамические условия способствовали уносу продуктов коррозии с поверхности образца-свидетеля.

Диаметр трубопровода и толщина стенки, соответственно 219 и 8 мм. Детектор излучения располагался от стенки трубопровода на расстоянии 100 мм (Рисунок 5.8).

Для контроля стабильности работы аппаратуры периодически проводили измерения контрольного препарата, содержащего радионуклид Со.

Для введения поправки в полученные результаты на радиоактивный распад периодически проводили измерения контрольного образца, изготовленного и облучённого совместно с испытуемым образцом-свидетелем. Кроме того, вводили поправку на величину естественного фона.

Все выше перечисленные операции выполнялись в следующей последовательности:

измерялась скорость счёта от образца-свидетеля;

в пространство между трубопроводом и детектором помещали свинцовый Рисунок 5.8 - Измерительная схема проведения коррозионных испытаний образца-свидетеля с радионуклидом 59 Fe в условиях нефтепромысла:

1.Образец-свидетель с радио нуклидной меткой ( 59 Fe );

2.Текстолитовая пластина;

3.Стенка трубопровода;

4.Свинцовый экран;

5.Детектор -излучения;

6.Блок питания;

7.Пересчётный прибор.

экран толщиной 100 мм, что практически полностью ослабляло излучение от образца-свидетеля. Затем проводили измерения скорости счёта естественного фона, препарата, содержащего радионуклид Со и контрольного образца с радионуклидом 59 Fe ;

после измерения контрольного образца убирали свинцовый экран и проводили измерения излучения от образца-свидетеля.

Выше перечисленные измерения и операции повторялись многократно на протяжении 300 часов. Полученная в начальный момент времени максимальная скорость счёта (опорные измерения) от образца-свидетеля соответствовала 100 % его толщине (0,116 мм). Экспериментальные данные были обработаны методом наименьших квадратов. Среднее значение скорости коррозии, полученное за время 300 часов составляла 2,8 мм в год с погрешностью ± 6 %. Проведённые эксперименты показали возможность применения метода с использованием радионуклида Fe для оценки скорости коррозии в условиях нефтепромысла, при скоростях потока жидкости, обеспечивающих унос продуктов коррозии с поверхности образца-свидетеля.

Радионуклид имеет период полураспада равный 45 суткам, за Fe время испытаний в промышленных условиях, например 1 год, активность радионуклида Fe в образце-свидетеле снизится (по причине его распада) до 0,362 % от его начального значения, то есть в 276,17 раза. По мере радиоактивного распада снижается удельная активность образца-свидетеля, что приводит к потере чувствительности и снижению точности метода.

(5.11) 1, N.е t N где: и - относительные погрешности значений измеряемых 1 N.е t N N i N.e ti ;

величин Nи N и N i - количество электрических импульсов (пропорционально количеству квантов от образца-свидетеля) зарегистрированных (в разные моменты времени) за интервал времени ;

0, распада, = постоянная ;

T1/ 2 - период полураспада;

t - длительность T1 / испытаний.

По результатам проведённых экспериментов, в том числе предварительным лабораторным, был сделан вывод о высокой чувствительности метода.

В лабораторных условиях за время от 3 до 5 мин при непрерывном контроле за коррозионной средой определена скорость коррозии 3 мм в год (образец-свидетель имел площадь 300мм2 ), а в течение нескольких часов зафиксирована коррозия, скорость которой 0,06 мм в год.

Даже при тех ограничениях, которые накладывают условия нефтепромысла, скорость коррозии, равная 3 мм в год, зафиксирована в течение нескольких часов.

Метод даёт возможность получать информацию о количественном изменении образца-свидетеля без остановки технологического процесса и разборки оборудования.

5.3.1 Определение скорости коррозии в технологических установках первичной переработки нефти АВТ Скорость коррозии в химических и нефтеперерабатывающих производствах обычно (в соответствии с инструкциями) определялась весовым методом (гравиметрическим) в том числе и на установках первичной переработки нефти АВТ.

В инструкции ОНПО «Пластполимер» [88] сказано, что при лабораторных испытаниях продолжительность испытаний должна составлять не менее 250 часов (скорость коррозии должна определяться после 24, 48, 100, 250 часов испытаний) при промышленных не менее 1000 часов. При невозможности снятия кинетической кривой и определении сравнительной стойкости материалов продолжительность лабораторных испытаний должна составлять не менее 500 часов.

В соответствии с инструкцией ВНИКТИнефтехимоборудование [89] оценивается скорость коррозии гравиметрическим методом – по потере массы образцов-свидетелей, продолжительность испытаний 7 суток;

Инструкция Московского НПЗ [90] определяет следующий контроль за эффективностью противокоррозионной защиты. Эффективность применяемой ингибиторной защиты следует оценивать по скорости коррозии контрольных образцов свидетелей из углеродистой стали, установленных на технологической установке ЭЛОУ-АВТ-6:

после КВО по бензиновому тракту колонны К-1;

после КВО по бензиновому тракту колонны К-2.

Скорость коррозии контрольных образцов-свидетелей не должна превышать 0,1 мм в год. Контроль скорости коррозии в период наладки режима ингибирования производится регулярно 1 раз в 2-3 недели.

Достаточный опыт определения коррозии в промышленности диктует необходимость непрерывных и прямых измерений коррозии в промышленных условиях, и получении оперативной информации, позволяющей своевременно принять соответствующие решения;

Отсутствие оперативного контроля коррозии не позволяет поддерживать её скорость на приемлемом уровне. Например, в Акте расследования производ ственной неполадки на установке АВТ-3 завода производства топлив (НПЗ г.

Кстово) приведены следующие факты:

обнаружены пропуски бензина на линии бензина (трубопровод 219 х 8 мм, материал сталь 20);

свищ в стенке нижней части горизонтального участка трубопровода;

свищ в верхней части сварного шва врезки трубопровода выхода из теплообменника.

После замены трубопровода (трубопровод вышел из строя преждевременно) и устранения выявленных коррозионных поражений через дней выявлены новые пропуски бензина в стенке трубы коллектора бензина после теплообменника. Кроме того, появились пропуски задвижек из-за коррозии последних. За последнее время на установке АВТ-3 выходили из строя вследствие коррозионного износа секции теплообменника бензина. При проведении ремонта трубопровода бензина на внутренней поверхности нижней части труб отводов обнаружены многочисленные коррозионные поражения стенок. Проводимая ультразвуковая толщинометрия не позволяла получать истинного представления о состоянии трубопровода. Приборы непрерывного контроля скорости коррозии на технологической установке отсутствуют.

Длительность простоя технологической установки из-за коррозии -8 часов. В дальнейшем были заменены выходящие из строя секции теплообменника.

Заменён трубопровод - коллектор бензина.

Анализируя выше изложенное, очевидно, что существуют факторы, в том числе случайные и случайное их соотношение, которые вызывают повышенные скорости коррозии. Существующие системы защиты технологического оборудования от коррозии в состоянии не допускать высоких значений скорости коррозии при условии оперативного управления ими.

Весовой (гравиметрический) метод не в состоянии оперативно отслеживать скорость коррозии, выдаёт результаты измерений с большой задержкой, обладает значительной инерционностью. Соответственно не может быть эффективным звеном в системе управления коррозией. Другие методы, а их не мало, не нашли применение, по ряду причин, для эффективного, надёжного и не зависящего, от многообразия влияющих факторов, контроля коррозии в промышленных условиях.

Результаты проведённого анализа коррозионной ситуации на предприятиях нефтеперерабатывающей и химической промышленности позволили сделать предположение, что скорость коррозии при проведении технологического процесса во времени неравномерна, и за период 7 дней (периодичность получения данных о скорости коррозии весовым методом) могут иметь место её значимые изменения.

Определение скорости коррозии на установке АВТ- Волгоградского НПЗ Образцы-свидетели из материала сталь 20 (содержащие Co ) размером 30 х 40 мм и толщиной 0,6 мм были установлены на установке АВТ-6 ВНПЗ в бензиновую линию К-2 (в нижнюю часть трубопровода, как показано на рисунках 5.3 и 5.6) после воздушных теплообменников. Измерения излучения (скорости счёта) от образцов-свидетелей осуществлялось радиометрической аппаратурой с регистрацией на диаграммной ленте потенциометра КСП-4и (Рисунок 5.9). За период проведения коррозионных испытаний отмечено несколько характерных участков на диаграммной ленте, отличающихся высокими значениями скорости коррозии образца-свидетеля:

с 23.04.88 г. по 26.04.88 г. скорость коррозии имела значение -130 мм в год (технологическая установка АВТ-6 выводилась на режим после капи тального ремонта), фрагмент диаграммной ленты приведён на рисунке 5.9;

с 26.04.88 г. по 28.04.88 г. скорость коррозии -70 мм в год;

с 03.05.88 г. по 05.05.88 г. скорость коррозии составляла -40 мм в год;

с 13.08.88 г. по 16.08.88 г. скорость коррозии имела уровень -15 мм в год.

Как видно из диаграммной ленты, образец-свидетель в течение около суток интенсивно корродировал и его толщина уменьшилась до нескольких % (от начальной 0,6 мм). Остатки образца-свидетеля (~ 4 % от начальной его массы) были извлечены из трубопровода линии К-2. Для продолжения испытаний был установлен новый образец-свидетель.

Высокие значения скорости коррозии (от 15 до 130 мм в год) были вызваны нарушениями в системе защиты от коррозии.

В процессе проведённых испытаний (~2 года) было убедительно впервые показано следующее:

в технологической установке АВТ-6 в линии К-2 (в период выведения на режим после капитального ремонта) имели место высокие (до 130 мм в год) значения скорости коррозии;

факт растворения образца-свидетеля был подтверждён в результате вскрытия линии К-2 и извлечении его остатков (~4 % от начальной его массы);

скорость коррозии при проведении технологического процесса во времени неравномерна, например, за непродолжительное время равное 10 суткам принимала резко отличающиеся значения 130;

70;

0,1 и 1 мм в год;

при оперативном вмешательстве в работу системы защиты от коррозии скорость коррозии резко снижается, вплоть до значений 0,1 мм в год. В этом наглядно убедились, как участники проводимых испытаний, так и обслуживающий персонал технологической установки АВТ-6.

продолжительность высоких скоростей коррозии находилась в пределах от 24 часов до 3 суток.

высокие значения скорости коррозии были вызваны:

- подачей на переработку нефти другого состава без соответствующей корректировки в системе защиты от коррозии;

Рисунок 5.9 - Фрагмент диаграммной ленты с результатами измерения коррозии в период вывода на режим технологической установки АВТ-6 после капитального ремонта (23.04. г.): 2 -толщина образца-свидетеля в началь-ный момент времени, 0,6 мм (образец-свидетель уста новлен в линию К-2);

i -текущее значение толщины образца-свидетеля, мм;

1и 4 -толщины образцов-свидетелей, установленных в другие места технологической установки.

- нарушениями в системе защиты от коррозии.

По результатам измерений образца-свидетеля и получении данных о высоких значениях скорости коррозии проводилась корректировка в системе защиты от коррозии (увеличение подачи защелачивающего агента), и выявлялись нарушения в работе технологического оборудования.

После корректировки и устранении нарушений в системе защиты скорость коррозии снижалась, о чём наглядно свидетельствовала запись на диаграммной ленте (снижалось значение скорости коррозии и её продолжительность, снижались коррозионные потери, внеплановых остановок оборудования становилось меньше).

Результаты коррозионных испытаний с применением образца-свидетеля (с радионуклидом 60Со ) приведены в таблице 5.3 и отображены на графике (Рисунок 5.11).

Во время очередного вывода технологической установки АВТ-6 на режим коррозионные потери были минимизированы, образец-свидетель за время пуска установки АВТ-6 прокорродировал ~ на 10 % ( Рисунок 5.10), что значительно меньше в сравнении с 96 % коррозией образца-свидетеля по резуль татам измерений в 1988 г.

Полученные результаты подтверждают то, что непрерывная информация о коррозии и её скорости позволяет нарабатывать опыт и использовать его для снижения коррозионных потерь технологического оборудования в период пуска, во время стоянок и его работы.

Таблица 5. Значения средней скорости коррозии образца-свидетеля ( с радионуклидом 60Со ), установленного в линию К-2 технологической установки АВТ- №№ Период Продолжитель- Продолжительность Значения п.п. испытаний ность испыта- коррозионного воз- средней действия (i-го зна- скорости ний, сутки чения скорости коррозии, коррозии), сутки мм/год 1 2 3 4 23.04.1988 г.

1 3 3 -26.04.1988 г.

26.04.1988 г.

2 5 2 -28.04.1988 г.

28.04.1988 г.

3 6 1 0, -29.04.1988 г.

29.04.1988 г.

4 10 4 -03.05.1988 г.

03.05.1988 г.

5 12 2 -05.05.1988 г.

05.05.1988 г.

6 112 100 0, -13.08.1988 г.

13.08.1988 г.

7 115 3 -16.08.1988 г.

16.08.1988 г.

8 362 247 0, -20.04.1989 г.

20.04.1989 г.

9 364 2 -22.04.1989 г.

22.04.1989 г.

10 365 1 -23.04.1989 г.

23.04.1989 г.

11 366 1 0, -24.04.1989 г.

24.04.1989 г.

12 367 1 -25.04.1989 г.

25.04.1989 г.

13 367,5 0,5 0, -25.04.1989 г.

25.04.1989 г.

14 368,5 1 -26.04.1989 г.

Рис. 5.10 - Фрагмент диаграммной ленты с результатами измерения коррозии в период вывода на режим технологической установки АВТ-6 после капитального ремонта (20.04.1990 г.): толщина образца-свидетеля в начальный момент времени, 1,0 мм (образец-свидетель установлен в линию К-2);

i текущее значение толщины образца свидетеля, мм.

Скорость коррозии, мм в год 1 38 75 112 149 186 223 260 297 334 Время, сутки Рис. 5.11 - Значения скорости коррозии от продолжительности испытаний образца свидетеля (с радионуклидом 60Со ), установленного в линию К-2 технологической установки АВТ- Наличие контроля коррозии позволило оперативно получать информацию о скорости коррозии и своевременно принимать решения, регулируя систему защиты от коррозии (в том числе выявлять и устранять неполадки), по результатам её скорости оценивать и корректировать защиту.

При получении необходимого опыта и разработки математической модели возможен переход на автоматическую систему защиты от коррозии.

Определение скорости коррозии на установке АВТ- НПЗ г. Кстово Образцы-свидетели из материала сталь 20 (содержащие Co ) диаметром 34 мм и толщиной 0,6 мм были установлены на установке АВТ-4 (НПЗ г.

Кстово) в бензиновую линию К-2 (в нижнюю часть трубопровода, как показано на рисунках 5.6 и 5.7) после воздушных теплообменников. Измерения излучения (скорости счёта) образцов-свидетелей осуществлялись радиомет рической аппаратурой с регистрацией на диаграммной ленте потенциометра КСП-4и. Продолжительность коррозионных испытаний составила 3 года и месяца.

Анализ распределения скоростей коррозии во времени на технологической установке АВТ-4 за период испытаний с 04.1994 г. по 08. г. показал характерные участки на диаграммной ленте, отличающиеся высокими значениями скорости коррозии образцов-свидетелей (Рисунок 5.12):

Рис. 5.12 - Зависимость скорости коррозии от продолжительности испытаний С 04.1994 г. по 08.1994 г. зафиксированы часто повторяющиеся повышенные значения скорости коррозии от 10 до 96 мм в год, в том числе «залповые», скорость коррозии за этот период принимала значения от 0,1 до 96 мм в год.

С 08.1994 г. по 11.1996 г. на технологической установке «залповые»

скорости коррозии не зафиксированы, период «щадящей» коррозионной ситуации (среднее значение скорости коррозии - 0,06 мм в год) длился ~ суток.

За период с 11.1996 г. по 05.1997 г. (в течение 6-ти месяцев) на установке зафиксированы повышенные значения скорости коррозии до ~ 8 мм в год. А за период с 05.1997 г. по 08.1997 г. (в течение 3-х месяцев) зафиксированы «залповые» скорости коррозии от 15 до ~ 91 мм в год.

Анализ результатов коррозионных испытаний на технологической установке АВТ- Анализ распределения коррозионных потерь во времени на технологической установке АВТ-4 за период испытаний с 04.1994 г. по 08.1997 г.

позволил выделить три характерных участка (Рисунки 5.12;

5.13;

и 5.14): 1 –ый участок с 04.1994 г. по 05.1994 г. ~ 30 суток;

2 –ой участок с 05.1994 г. по 11.1996 г. ~ 900 суток;

3 - ий участок с 11.1996 г. по 08.1997 г. ~ 260 суток.

На 1-ом участке зависимости (Рисунок 5.13) наблюдается значительный рост коррозионных потерь, который сохраняется в течение ~ 30 суток.

Рис. 5.13 - Зависимость коррозионных потерь от продолжительности испытаний (за период испытаний с 04.1994 г. по 08.1997 г.) образца-свидетеля (с радионуклидом 60Со ), установленного в линию К-2 технологической установки АВТ-4.

Среднее значение скорости коррозии на 1 –ом участке имеет значение 2,5 мм в год (Рисунок 5.14).

Этот период испытаний позволил оценить качество агентов, защищающих технологическую установку от коррозии, технологию дозировки и работу оборудования системы защиты от коррозии и качество перерабатываемого сырья (нефти). Отдельные «залповые» скорости коррозии были вызваны неконтролируемыми проскоками хлорорганики.

2, Скорость коррозии, мм в год 1, 0, 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 Продолжительность испытаний, месяцы Рисунок 5.14 - Значения средней скорости коррозии (за период испытаний с 04.1994 г. по 08.1997 г.) образца-свидетеля (с радионуклидом Со ), установленного в линию К-2 технологической установки АВТ- На 2 –ом участке зависимость коррозионных потерь от времени (Рисунок 5.13) резко снизила темпы роста, и такой её характер сохраняется в течение ~ 900 суток.


Среднее значение скорости коррозии для второго участка имеет приемлемый уровень - 0,06 мм в год (Рисунок 5.14). В течение этого периода поддерживалось необходимое качество защищающих агентов, работоспособность оборудования системы защиты от коррозии, оптимальная дозировка защищающих агентов.

На 3–м участке зависимости наблюдается значительный рост коррозионных потерь (Рисунок 5.13), продолжительность этого периода составляет ~ 260 суток. Среднее значение скорости коррозии для этого периода составляет 0,5 мм в год (Рисунок 5.14). В этот период отдельные поставки нефти содержали высокую концентрацию коррозионно-активных агентов, система защиты от коррозии не справлялась по причине малой производительности. Проводилась модернизация и наладка системы защиты технологической установки от коррозии.

5.3.2 Анализ проведённых экспериментов по определению коррозии и полученных результатов на установках первичной переработки нефти АВТ На основании проведённых экспериментов и вышеизложенных результатов следует сделать следующие выводы - Метод измерения коррозионных потерь (с применением радиоактивных образцов-свидетелей) и определения скорости коррозии позволяет получать оперативную информацию. На основании которой возможна своевременная корректировка работы системы защиты технологической установки от коррозии, о чём свидетельствует полученный и подтверждённый опыт на разных НПЗ. Например, на установке АВТ-4 скорость коррозии 0,06 мм в год поддерживалась на протяжении 900 суток. Полученный фактический информационный материал представлен широким спектром скоростей коррозии и видится полезным провести анализ значимости его составляющих в общих коррозионных потерях, с выявлением механизма и контролирующих факторов.

Анализируя эксперименты на технологической установке АВТ-4 за период испытаний с 04.1994 г. по 08.1997 г. (характерные участки графиков на рисунках 5.12 и 5.14) рассмотрим структуру коррозионных потерь с целью выявления значимости выбранных диапазонов спектра скоростей коррозии в общих коррозионных потерях, с последующим выявлением механизма и контролирующих факторов.

На рисунке 5.15 показана структура коррозионных потерь, которая сложилась на первом участке зависимости за 30 суток испытаний с 04.1994 г.

по 05.1994 г. Структура коррозионных потерь такова, что основные потери вызваны скоростями коррозии в диапазоне от 1,4 до 2 мм в год и от 45 до мм в год и составили, соответственно - 70 % и 30 % от суммы коррозионных потерь за указанный период испытаний.

На рисунке 5.16 показана структура коррозионных потерь, которая сложилась на втором участке зависимости за 900 суток испытаний.

0, 0, 0, Коррозионные потери, мм 0, 0, 0, 0, 0, 1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49 52 55 58 61 64 67 70 73 76 79 82 85 88 91 Скорость коррозии, мм в год Рисунок 5.15 - Зависимость коррозионных потерь (в линии К-2 технологической установки АВТ-4) от диапазона скоростей коррозии за период испытаний с 04.1994 г. по 05.1994 г.

Рисунок 5.16 - Зависимость коррозионных потерь от диапазона скоростей коррозии за период испытаний с 05.1994 г. по 11.1996 г.

Структура коррозионных потерь в сравнении с предыдущим периодом претерпела значительные изменения (в лучшую сторону). Коррозионные потери распределились следующим образом:

- от 0,005 до 0,02 мм в год – 12 %;

- от 0,05 до 0,2 мм в год – 47 %;

- от 0,2 до 2 мм в год – 27 %;

- от 2 до 13 мм в год – 13 %.

На рисунке 5.17 показана структура коррозионных потерь, которая сложилась на третьем участке зависимости за 260 суток испытаний.

Структура коррозионных потерь в сравнении со вторым периодом претерпела значительные изменения в сторону ухудшения коррозионной ситуации. Коррозионные потери распределились таким образом, что значительная доля потерь (55 %) переместилась в область высоких скоростей коррозии. Распределение коррозионных потерь по диапазонам спектра скоростей коррозии следующее:

- от 0,005 до 0,05 мм в год – 2 %;

- от 0,05 до 0,2 мм в год – 5 %;

- от 0,2 до 2 мм в год – 38 %;

- от 2 до 91 мм в год – 55 %.

Рисунок 5.17 - Зависимость коррозионных потерь от диапазона скоростей коррозии за период испытаний с 11.1996 г. по 08.1997 г.

В связи с вышеизложенным можно сделать следующие выводы.

Равновесный диапазон спектра перемещается в область значений скоростей коррозии, адекватных защите от коррозии. Ширина диапазона спектра сужается вокруг ожидаемого среднего значения скорости коррозии по мере наладки системы защиты от коррозии. И наоборот диапазон уходит и расходится по мере расстройства системы защиты от коррозии или её несоответствия новым условиям или новым отдельным факторам. Оценивая динамику равновесного диапазона, спектра значений скоростей коррозии, появляется возможность выявления механизма, контролирующего коррозию.

На основании исследований можно сделать следующие выводы.

Гипотеза о наличии «залповых» скоростей коррозии на установках первичной пе реработки нефти (АВТ) получила экспериментальное подтверждение.

Впервые «залповые» скорости коррозии были выявлены на установке АВТ-6 (130 мм в год – апрель 1988 г. на НПЗ, г. Волгоград) и впоследствии подтверждены в результате проведённых экспериментов на установках АВТ-4 и АВТ-5 (96 мм в год – апрель-май 1994 г. и 91 мм в год – июнь-июль 1997 г. на НПЗ, г. Кстово). Значения скоростей коррозии имеют широкий спектр (нижние значения в пределах от ~0,1 до 10 мм в год, верхние -до 130 мм в год). Изменение скорости коррозии во времени не имеют плавного характера, их дискретный характер является отличительным признаком от других параметров технологического процесса, таких как температура или давление. При таком (впервые выявленном) характере скорости коррозии, скачкообразных изменениях и разбросе значений (от 0,1 до 130 мм в год) отличающихся ~ в 1000 раз эта величина не входит в рамки понятия параметра технологического процесса, её нельзя поставить в один ряд с такими параметрами как, температура, давление, концентрация. Встаёт вопрос скорость коррозии параметр технологического процесса? или эта величина претендует на другое название и, соответственно, другое отношение к ней. Не исключено, что разброс значений вызван отсутствием оперативного контроля коррозии и, соответственно, оперативного принятия защитных мероприятий.

Значительный разброс скоростей коррозии говорит о том, что сырьё (нефть) не подготовлено должным образом к переработке, а система защиты от коррозии не достаточна и не оперативна. Разброс значений скоростей коррозии (в 1000 раз) не коррелирует ни с одним параметром технологического процесса и является результатом несовершенства технологии, в данном случае имеется в виду технология первичной переработки нефти, её подготовка. В дальнейшем, очевидно, с уменьшением запасов её качество, определяющее её коррозионные свойства, будет падать. Другой нефти не будет. Один из вариантов – предварительная подготовка добытой нефти на нефтепромысле, кроме того, выходной и входной её контроль, в том числе по показателям коррозионной активности.

Выводы и заключение по главе 1. Получены и исследованы образцы-свидетели с радионуклидом Co для контроля промышленной коррозии.

2. Подробно приведены примеры реализации технологии контроля коррозии (коррозионного мониторинга) на Волгоградском НПЗ и НПЗ г. Кстово.

3. Получены убедительные результаты контроля коррозии на установках первичной переработки нефти АВТ. Реализованная технология контроля коррозии оказалась эффективной, скорость коррозии, например, на установке АВТ-4 удалось снизить более чем в 40 раз. Непрерывный контроль коррозии позволил поддерживать значение скорости коррозии на установке АВТ-4 на уровне 0,06 мм в год в течение 900 суток.

4. На установках первичной переработки нефти АВТ выявлены «залповые»

скорости коррозии и убедительно показана их значимость и опасность их воздействия на технологическое оборудование продолжительное время.

5. Результаты, полученные с применением разработанной технологии позволили выявить спектр значений скоростей коррозии и структуру коррозионных потерь. Оценивая динамику равновесного (с условиями коррозии) диапазона, спектра значений скоростей коррозии, появляется возможность выявления механизма, контролирующего коррозию.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И ЗАКЛЮЧЕНИЯ ПО РАБОТЕ Обозначена актуальность решения задачи сохранения технологического 1.

оборудования, защиты его от коррозионного разрушения, снижение вероятности возникновения аварийных ситуаций особенно во взрывопожаро- опасных химических и нефтеперерабатывающих производствах.


Коррозионный мониторинг показан как важная компонента в системе 2.

защиты от коррозии.

3. Рассмотрены методы и средства контроля коррозии и испытаний (визуальный, весовой гравиметрический, контрольно – регистрирующий, натурные испытания, электрохимический, электрический, электромагнитный, ультразвуковой и методы с применением радионуклидов).

Принят вывод, что для получения достоверной картины коррозионной 4.

ситуации применение одного метода недостаточно, необходимо подобрать два три метода, наиболее эффективных в каждом конкретном производстве и взаимно дополняющих друг друга. Это способствует использованию преимуществ каждого метода, нивелирует их недостатки, позволяя получить однозначные исчерпывающие результаты.

Информацию о коррозии необходимо получать прямым методом 5.

(непосредственно, в виде потерь металла) в реальных условиях работы оборудования и в реальном масштабе времени, не зависящим от механизма коррозии и возмущающих факторов технологической среды.

Для реализации положительных возможностей гравиметрического метода и 5.

проведения непрерывных прецизионных измерений дополнить его достоинствами ядерно-физического метода, позволяющего бесконтактно и непрерывно передавать информацию от объекта измерения к детектору.

Разработана схема преобразования значений измеряемого параметра – 6.

значений массы образца-свидетеля (датчика коррозии – первичного измерительного преобразователя) через радионуклидную метку в значения выходной величины;

Исследован механизм и разработан алгоритм преобразования значений 7.

измеряемого параметра в значения выходной величины, проведены метрологические исследований измерительной системы, выявлены влияющие параметры;

Разработано техническое решение по введению в материал образца 8.

свидетеля долгоживущего радионуклида Со (Авт. св. СССР № 1603261);

Разработано техническое решение для уменьшения погрешности результатов 9.

преобразования значений измеряемого параметра от изменений элементов измерительной системы и флуктуаций параметров коррозионной среды;

Разработано техническое решение для уменьшения погрешности результатов 10.

преобразования значений измеряемого параметра от флуктуаций геометрического фактора;

Показаны преобразования ИП в ВВ в электронной части ИИС.

11.

Предложена обработка ВВ - интенсивности I (t ), для определения значения 12.

скорости коррозии, через линейную аппроксимацию выбранных участков зависимости – масса образца-свидетеля от времени m(t ).

Разработана структурно-блочная схема информационно-измерительной 13.

системы определения параметров процесса промышленной коррозии с измерительным преобразователем на основе ядерно-физических методов.

Разработано техническое решение (Авт. св. СССР № 1753374) для 14.

индикации полной коррозии образца-свидетеля известной толщины (в результате его разрушения) для проведения периодической автоматической поверки информационно-измерительной системы;

Предложен вариант отображения информации – значений параметров 15.

процесса промышленной коррозии оборудования (потребителям) на разные уровни.

Получены и исследованы образцы-свидетели для контроля промышленной 16.

коррозии с радионуклидом 27 Со (Авт. св. СССР № 1603261);

Подробно приведены примеры реализации технологии контроля коррозии 17.

(коррозионного мониторинга) на Волгоградском НПЗ и НПЗ г. Кстово.

Получены убедительные результаты контроля коррозии на установках 18.

первичной переработки нефти АВТ. Реализованная технология контроля коррозии оказалась эффективной, скорость коррозии, например, на установке АВТ-4 удалось снизить более чем в 40 раз. Непрерывный контроль коррозии позволил поддерживать значение скорости коррозии на установке АВТ-4 на уровне 0,06 мм в год в течение 900 суток.

На установках первичной переработки нефти АВТ выявлены «залповые»

19.

скорости коррозии и убедительно показана их значимость и опасность их воздействия на технологическое оборудование продолжительное время.

Результаты, полученные с применением разработанной технологии 20.

позволили выявить спектр значений скоростей коррозии и структуру коррозионных потерь. Оценивая динамику равновесного диапазона (с условиями коррозии) спектра значений скоростей коррозии, появляется возможность выявления механизма, контролирующего коррозию.

Список литературы 1. Большая Советская Энциклопедия. Том 23. Второе издание. ГНИ БСЭ. 1953 г.

2. Советский энциклопедический словарь/Гл. ред. А. М. Прохоров.-3-е изд.- М.:

Советская энциклопедия, 1985. – 1600 с., ил.

3. Политехнический словарь./Гл. ред. акад. А. Ю. Ишлинский.-2-е изд.-М.:

Советская Энциклопедия, 1980.-656 с., ил.

4. Коррозия. Справ. Изд. Под ред. Л. Л. Шрайера. Пер. с англ. – М.: Металлургия, 1981, 632 с.

5. Бирюков В. И. и др. Абразивное изнашивание газопромыслового оборудования. М.: «Недра», 1977.-207 с.

6. Рачев Х., Стефанова С. Справочник по коррозии: Пер. с болг. под редакцией и с предисл. Н. И. Исаева. – М.: Мир, 1982, С. 204-460.

7. Строкан Б. В., Сухотин А. М. Коррозионная стойкость оборудования химических производств: Способы защиты оборудования от коррозии. Справ.

изд.-Л.: Химия, 1987. 280 с.

8. В. В. Романов, Методы исследования коррозии металлов. М., Изд-во «Металлургия», 1965. 279 с.

9. Беккерт М. Мир металла. Пер. с нем. М. Я. Аркина/Под ред. В. Г. Лютцау.-М.:

Мир, 1980. 152 с. с ил.

10. Научно – исследовательский физико – химический институт им. Л. Я. Карпова.

М., Издательство «Химия», 1968 г. 112 с.

11. Гутман Э. М. и др. Защита газопроводов нефтяных промыслов от сероводородной коррозии.- М.: Недра, 1988. 200 с., с ил.

12. Всесоюзная научно-техн. конференция «Прогрессивные методы и средства защиты металлов и изделий от коррозии».Тезисы докладов. Москва, 1988 г.

13. Акимов Г. В. Теория и методы исследования коррозии металлов. М. Изд-во АН СССР, 1945.

14. Арчаков Ю.И., Сухотин А.М. Коррозионная стойкость оборудования химических производств. Нефтеперерабатывающая промышленность: Справ.

изд.– Л.: Химия, 1990.

15. Нефтепереработка и нефтехимия. Научно-технические достижения и пере довой опыт., ISSN: 0233-5727, 2001, no. 9.

16. Способ фирмы «Cosasco, Division of Grant Oil Tool Company», Лондон.

17. Розенфельд И. Л. Коррозия и защита металлов. М., Изд-во «Мет-гия», 1969.

18. Томашов Н. Д., Чернова Г. П. Пассивность и защита металлов от коррозии», М.: «Наука», 1965.

19. Антропов Л. И., Герасименко М. А., Герасименко Ю. С. Определение скорости коррозии и эффективности ингибиторов методом поляризационного сопротивления. «Защита металлов», 1966, № 2, 115.

20. Bartonicek R., Machacek M., Moizis K., Prusek J.–Chemische Technik, 1970, 10.

21. Баранник В. П. В сб. «Автоматизация научных исследований морей и океанов». Севастополь, 1970, 21-26.

22. Дубицкий Л. Г. Радиотехнические средства контроля. М.: Машгиз. 1963.

23. Лариков Л. Н., Черепин В. Т., Гуревич М. Е. Автоматизация контроля и исследования металлов. К.: «Техника», 1971.

24. Афанасьев М. П., Спектр Ю. И. В сб. «Отбор и передача информации». вып.

26. К.: «Наукова думка», 1970.

25. Шляпошников Б. М. Антенный датчик вихревых токов. Ленинград, «Судостроение». 1971.

26. Дубицкий Л. Г. В кн. «Неразрушающие методы контроля материалов изделий», под ред. С. Т. Назарова. М.: «ОНТИприбор», 1964, 205.

27. Бражников Н. И. Ультразвуковые методы контроля состава и свойств вещества. М.-Л., «Энергия», 1965.

28. Магидов М. Б., Мясников А. М., Шетулов Д. И. Ультразвуковой метод исследования интенсивности коррозии оборудования химических производств.

«Зав. лаборатория», 1970, 36, № 1, 39-40.

29. Владимирова Д. В. и др. В кн. «Неразрушающие методы контроля материалов изделий», под ред. С. Т. Назарова. М., «ОНТИприбор», 1964, 253.

30. Бабин Л. В., Гуревич С. Б. Акустическая голография. «Акустический журнал», 1971, 17, вып. 4, стр. 489-512.

31. Пастухов Ю.В. и др. Контроль равномерной коррозии в промышленных условиях методом радиоактивных индикаторов. В сб. «Проблемы производства и применения изотопов и источников ядерного излучения в народном хозяйстве СССР». (Ленинград, 28-30 ноября 1988 г.). М. – ЦНИИатоминформ, 1988.

32. Фиалков Ю. Я. Применение изотопов в химии и химической промышленности. «Техника», 1975, 240 стр.

33. Каушанский Д. А. Атом и сельское хозяйство. М.: Колос, 1981. 159 с., ил.

34. Э. Брода и Т. Шенфельд. Применение радиоактивности в технике. Пер. с немецкого. М.: Государственное изд-во физ.-мат. литературы. 1959. 443 с.

35. Заборенко К. Б. Применение метода радиоактивных индикаторов в народном хозяйстве. М.: Энергоатомиздат, 1988. 152 с. ил.

36. А. Н. Торопчинов, Г. М. Тихонов, Радиоактивные индикаторы в исследованиях на железнодорожном транспорте. М.: Энергоиздат, 1981.84 с.

37. Постников В. И. Радиоактивные изотопы в исследовании и автоматизации контроля за износом. М.: «Машиностроение», 1967. 140 с.

38. Контроль коррозии промыслового оборудования. Серия «Борьба с коррозией в нефтегазовой промышленности». Москва. ВНИИОЭНГ. 1971.

39. Дистанционный радиометрический метод контроля коррозии химико – технологического оборудования. Экспресс информация. Передовой метод в химической промышленности. НИИТЭХИМ, 1977 г.

40. И. О. Константинов, В. В. Малухин, В. М. Новаковский, В. М. Брусенцова, В. Н.

Сумец. Дистанционный радиометрический способ контроля коррозии оборудования в производственных условиях. Защита металлов, 1977, 5, 523.

41. А. Н. Чемоданов, Я. М. Колотыркин. Радиометрический метод исследования коррозионных процессов. Итоги науки и техники. Сер. Коррозия и защита от коррозии. – М.: ВИНИТИ. 1981. Т.8. С. 102-154.

42. Schaschl E., Litter R. L. Пат. США, № 3.101.413, Кл. 250-106, 1959.

43. Дембровский М. А. «Защита металлов», 1972, 8, № 4, 387.

44. Дембровский М. А., Захарьин Д. С. «Защита металлов», 1977, 13, № 3, 259.

45. Дембровский М.А., Флорианович Г.М. «Защита металлов», 1965. 1. №1.115.

46. Дембровский М. А., Пчельников А. П., Скуратник Я. Б. «Защита металлов».

1968, 4, № 1, 125.

47. Попов С. В. В кн. «Неразрушающие методы контроля материалов изделий», под ред. С. Т. Назарова. М., «ОНТИприбор», 1964.

48. Валитов А. М.-З., Шилов Г. И. Приборы и методы контроля толщины покрытий. Л., «Машиностроение», 1970.

49. Белозерский Г.Н. Мёссбауэровская спектроскопия как метод исследования поверхностей. М., 1962.

50. Спектрометр Мессбауэра CM 1101TER. Разработано в ИАнП. Авторы:

Разработчик Иркаев Собир Муллоевич.

51. Hevesy G., Paneth F., Z. S. Anorg. Chem. 82, № 3, 1913.323.

52. Kolotyrkin Ya. M. «Elektrochim. akta», 1973, 18, 593.

53. Лосев В. В. Итоги науки и техники. Сер. «Электрохимия». Том 6. М., ВИНИТИ, 1971, с. 65.

54. Лосев В. В., Пчельников А. П. Итоги науки и техники. Сер. «Электрохимия».

Том 15. М., ВИНИТИ, 1979, с. 62.

55. А. Н. Чемоданов, Я. М. Колотыркин, М. А. Дембровский. «Электрохимия», 1970. 6, № 4, 460.

56. В. В. Малухин, А. А. Соколов, И. О. Константинов, В. М. Новаковский, Защита металлов, 1971, 7, № 3, 264.

57. И. О. Константинов, Ю. А. Лихачёв, В. В. Малухин, В. М. Новаковский, Защита металлов, 1974, 9, 288.

58. И. О. Константинов, В. В. Малухин, В. М. Новаковский, А. А. Соколов, Защита металлов, 1975, 11, 572.

59. Н. Я. Лаптев, В. И. Спицын, С. А. Балезин. О растворении железа и стали облучённых нейтронами. Защита металлов, 1970, 1, 23.

60. В. И. Спицын, Н. Я. Лаптев, С.А. Балезин. Докл. АН СССР, 1967. 174, 143.

61. P. Curie, M. Curie. Chem. Revs, 1900, 130, 647.

62. В.И. Спицын, Е.А. Торченкова, И.Н. Глазкова. Докл. АН СССР, 1960, 132, 3.

63. В. И. Спицын, В. В. Громов. Докл. АН СССР, 1938, 123, 4.

64. Узбеков А. А., Клементьева В. С., Спицын М. А., Новиков Е. А. 4 Всес.

Семинар «Малоизнашиваемые аноды и применение их в электрохимических процессах». Тезисы. М., 1979, с. 8.

65. Каталог «Радионуклидные источники и препараты», ГНЦ РФ «НИИАР», Димитровград, 1998 г.

66. Пчельников А. П., Красинская Л. И., Родин Н. Н., Лосев В. В.

«Электрохимия», 1974, 10. № 11, 1649.

67. Городецкий В.В., Дембровский М.А. и Лосев В.В. ЖПХ, 1963 36. №7, 1543.

68. Raifsnider P. J. Пат. США, № 3.348.052, Кл. 250-106, 1962.

69. Бабиков Ю. Ф., Грузин П. Л., Филлипов В. П., Штань И. И., Сб. Прикладная ядерная спектрометрия, М., Атомиздат, 1974, вып. 4, стр. 17.

70. Марочник сталей и сплавов/В. Г. Сорокин, А. В. Волосникова, С. А. Вяткин и др.;

Под общ. ред. В. Г. Сорокина,-М.: Машиностроение, 1989, С. 15-609.

71. Вредные химические вещества. Радиоактивные вещества: Справ. изд./В. А.

Баженова, Л. А. Булдаков, И. Я. Василенко и др.;

под ред. В. А. Филова и др.-Л.:

Химия, 1990. С. 70-391.

72. Радиоактивные индикаторы в химии. Основы метода. Учеб. Пособие для ун-тов. Изд. 2-е, перераб. и доп. М.;

«Высшая школа», 1975. С. 317-324.

73. Кимель Л. Р., Машкович В. П. Защита от ионизирующих излучений.

Справочник. Изд. 2, М., Атомиздат, 1972.

74. Немец О. Ф., Гофман Ю. В. Справочник по ядерной физике. Киев, Изд.

«Наукова думка», 1975. С. 392-393.

75. Томашов Н. Д. и др. Лабораторные работы по коррозии и защите металлов.

Изд-во «Металлургия», 1971. С. 264.

76. Гусев Н. Г., Климанов В. А., Машкович В. П., Суворов А. П. Защита от ионизирующих излучений. Том 1. Физические основы защиты от ионизирую щих излучений. М., Энергоатомиздат, 1989. С. 93.

77. Дозиметрические и радиометрические приборы. Отраслевой каталог. М.:

ЦНИИ атоминформ, 1988.

78. Аппаратура радиационного контроля. Каталог 2005 г. НПП «Доза».

79. Моисеев А. А., Иванов В. И. Справочник по дозиметрии и радиационной гигиене. 4-е изд. М.: Энергоатомиздат, 1990.

80. Вентцель Е. С. Теория вероятностей. М.: Наука, 1969, -576с.

81. Пустыльник В. И. Статистические методы анализа и обработки наблю дений. М.: Наука, 1968, -288с.

82. Пастухов Ю. В., Салов В. Н. Авторское свидетельство СССР № 1603261, кл.

G 01 N 23/00, 1990.

83. Гусев Н. Г., Дмитриев П. П. Радиоактивные цепочки: Справочник. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1988- 112 с., с. 19.

84. Пастухов Ю. В. // Химическая промышленность. 1992. № 10. С. 57.

85.Захарьин Д. С., Дембровский М. А. «Защита металлов», 1977, 13, № 4. С. 502.

1988.

86. Пастухов Ю. В. Авторское свидетельство СССР № 1753374, кл.

G 01 N 17/00, 1992.

87. Пастухов Ю. В., Дембровский М. А. Контроль скорости коррозии стального образца (ст. 3) в условиях нефтепромысла методом радиоактивных индикаторов.

Информационный листок № 518-78. Волгоград, ЦНТИ. 1978.

88. Инструкция. Методы коррозионных испытаний металлических материалов.

Основные требования. Оценка результатов. Ленинград, ОНПО «Пластполимер».

1975 г.

89. Инструкция. Определение скорости коррозии металла стенок корпусов сосудов и трубопроводов на предприятиях Миннефтехимпрома СССР.

Волгоград, ВНИКТИнефтехимоборудование. 1983 г.

Инструкция. Защита от коррозии конденсационно-холодильного обо 90.

рудования установки ЭЛОУ-АВТ-6 с помощью ингибирующей смеси:

ингибитор «Додиген 481» + нейтрализатор «Додикор 1830» фирмы «Hoechst».

Пастухов Ю. В., Гуревич А. М., Кирш В. Ф. Применение метода радио 91.

активных индикаторов в контроле коррозии // Росинг, №3 (051) 2007, стр.7.

Пастухов Ю. В., Гуревич А. М., Кирш В. Ф. Применение метода радио 92.

активных индикаторов в контроле коррозии // Интервал. -2007. - № 3. – С. 71-73.

93. Пастухов Ю. В., Дембровский М. А. Контроль скорости коррозии стального образца из материала ст.3 в условиях нефтепромысла методом радиоактивных индикаторов. В сб. «Экономия чёрных металлов в промышленности и строительстве». Волгоград, 1978.

94. Гребенников М. Перспективы производства и потребления ингибиторов коррозии. «Нефтегазовая вертикаль» №13 «Сервиснефтегаз», 2008;

95. Пугачёв А. В. Чувствительность радиоизотопных способов контроля. М.:

Атомиздат, 1976. - с.96;

96. Онищенко А. М. Методы повышения точности приборов с источниками ионизирующего излучения. – М.: Издательство стандартов, 1987.- с.272.

97. Пастухов Ю. В., Сидельникова О. П. Контроль коррозии при эксплуатации зданий и сооружений в особых условиях. Вестник ВолгГАСУ. Сер.: Стр-во и архит. 2007. Вып. 7 (26).

98. Козлов Ю. Д. и др. «Высокие технологии с использованием источников излучений в промышленности. Учебное пособие. М.: Энергоатомиздат, 2007.

99. Гигиенические требования к проведению работ с активированными материалами и изделиями при определении их износа и коррозии. СП 2.6.4.

1115-02. Минздрав РФ. 1999 г.

Пастухов Ю. В., Сидельникова О. П. Метрологические характеристики 100.

первичных измерительных преобразователей, содержащих радионуклидную метку.

Известия Волгоградского государственного технического университета: межвуз.

Сб. научн. Ст. № 3(51) / ВолгГТУ. – Волгоград, 2009. – 100 с. (Сер. Электроника, измерительная техника, радиотехника и связь. Вып. 3).



Pages:     | 1 ||
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

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.