СПОСОБ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ АВАРИЙНОГО СОСТОЯНИЯ РЕЗЕРВУАРОВ Российский патент 2010 года по МПК G01N17/02 

Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано для диагностирования аварийного состояния резервуаров, изготовленных из нержавеющих сталей, эксплуатируемых в технологических средах, содержащих галоидные ионы, в условиях возможного возникновения питтинговой коррозии.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков является импульсный способ диагностирования аварийного состояния резервуаров в коррозионной среде, включающий размещение в ней трехэлектродной системы, состоящей из рабочего, вспомогательного электродов и электрода сравнения, путем последовательного определения потенциала рабочего электрода в разомкнутой цепи, потенциала питтингообразования, запаса питтингостойкости по потенциалу как разности между потенциалом питтингообразования и потенциалом разомкнутой цепи и порогового значения потенциала рабочего электрода в пределах запаса питтингостойкости по потенциалу. Далее потенциал рабочего электрода в разомкнутой цепи смещают до порогового значения, при этом регистрируют значения потенциала и время. Смещение потенциала рабочего электрода до порогового значения обеспечивают наложением треугольного переменного тока инфранизкой частоты с регулируемой амплитудой на рабочий электрод, приводящим к непрерывному изменению потенциала во времени. Частоту и амплитуду треугольного переменного тока подбирают путем предварительного, многогократного подбора в широком диапазоне инфранизких частот. При появлении питтинговых колебаний потенциала судят об аварийном состоянии резервуара, см. Ломовцев В.И., Городничий А.П., Быков А.Б. Выбор критерия и метода оценки питтингостойкости промышленного оборудования. // Защита металлов. - 1993. - Т.29. № 1. - С.36-43.

Недостатками известного способа являются отсутствие достоверности результатов, получаемых в процессе диагностирования аварийного состояния резервуаров, вследствие исключения инкубационного периода питтинговой коррозии и сложность подбора частоты и амплитуды треугольного переменного тока в широком диапазоне инфранизких частот.

Технической задачей является повышение достоверности и упрощение способа диагностирования аварийного состояния резервуаров.

Техническая задача решается способом диагностирования аварийного состояния резервуаров в коррозионной среде, включающим размещение в ней трехэлектродной системы, состоящей из рабочего, вспомогательного электродов и электрода сравнения, путем последовательного определения потенциала рабочего электрода в разомкнутой цепи, потенциала питтингообразования, запаса питтингостойкости по потенциалу как разности между потенциалом питтингообразования и потенциалом разомкнутой цепи и порогового значения потенциала рабочего электрода в пределах запаса питтингостойкости по потенциалу, в котором после определения порогового значения потенциала рабочего электрода электрод выдерживают при этом значении потенциала, затем потенциал рабочего электрода разворачивают от порогового значения потенциала до потенциала разомкнутой цепи и в обратном направлении, при этом регистрируют значения силы тока и потенциала, после чего при определенном значении потенциала сравнивают величину силы тока прямого и обратного направления и при превышении величины силы тока прямого направления над величиной силы тока обратного направления судят об аварийном состоянии резервуара.

Решение технической задачи позволяет повысить достоверность способа диагностирования аварийного состояния резервуаров за счет учета инкубационного периода питтинговой коррозии и упростить способ путем задания четко определенных параметров режима диагностирования.

Заявляемый способ осуществляют следующим образом. Рабочий и вспомогательный электроды изготавливают из того же материала, что и материал резервуара. Подготовку рабочего электрода к исследованиям осуществляют в соответствии с ГОСТ 9.912-89. Трехэлектродную систему, состоящую из рабочего, вспомогательного электродов и электрода сравнения, размещают в коррозионной среде, содержащей галоидные ионы. Затем в соответствии с ГОСТ 9.912-89 последовательно определяют потенциал рабочего электрода в разомкнутой цепи E_cor, потенциал питтингообразования Е_b и вычисляют разность между ними ΔE_b (запас питтингостойкости по потенциалу). В пределах запаса питтингостойкости по потенциалу - ΔE_b определяют пороговое значение потенциала рабочего электрода

E_minb при условии 30 мВ≤E_minb<Е_b, величина которого зависит от степени опасности последствий перфорации стенок резервуара в результате питтинговой коррозии. Далее рабочий электрод выдерживают при пороговом значении потенциала - E_minb в течение промежутка времени τ, превышающего по продолжительности инкубационный период питтинговой коррозии, который может иметь любую длительность, обычно меньше 1 часа. После чего потенциал рабочего электрода разворачивают от порогового значения потенциала (E_minb) до потенциала разомкнутой цепи (E_cor) и в обратном направлении с заданной постоянной скоростью развертки потенциала V, при этом регистрируют значения силы тока и потенциала. Предпочтительной является скорость развертки потенциала, равная (E_minb-E_cor)/25 [мВ/с]. При определенном значении потенциала сравнивают величину силы тока прямого и обратного направления и при превышении величины силы тока прямого направления над величиной силы тока обратного направления судят об аварийном состоянии резервуара.

Данное изобретение иллюстрируют следующие примеры конкретного выполнения.

Пример 1. Проводят диагностирование аварийного состояния резервуара, изготовленного из стали марки 12Х18Н10Т в растворе, содержащем хлорид натрия и нитрат натрия. Рабочий и вспомогательный электроды изготавливают из стали марки 12Х18Н10Т. Далее трехэлектродную систему, состоящую из рабочего, вспомогательного электродов и электрода сравнения, помещают в коррозионную среду, содержащую галоидные ионы (17,55 г/л NaCl) и нитрат-ионы (1,7 г/л NaNO₃). В соответствии с ГОСТ 9.912-89 последовательно измеряют потенциал свободной коррозии E_cor (-104 мВ), потенциал питтингообразования Е_b (560 мВ) и вычисляют разность между ними ΔЕ_b (560-(-104)=664 мВ). В пределах запаса питтингостойкости (664 мВ) определяют пороговое значение потенциала рабочего электрода (550 мВ) при условии 30мВ≤550 мВ<664 мВ. Затем рабочий электрод выдерживают при пороговом значении потенциала (550 мВ) в течение определенного времени τ, равного 10 минутам. После чего потенциал рабочего электрода (550 мВ) разворачивают от порогового значения потенциала (550 мВ) до потенциала разомкнутой цепи (-104 мВ) и в обратном направлении (от -104 мВ до 550 мВ) с заданной постоянной скоростью развертки (600-(-104)/25=26,16 мВ/с), при этом регистрируют значения силы тока и потенциала. Величина силы тока прямого направления (0,013 мА) больше величины силы тока обратного направления (-0,032 мА), например, при выбранном потенциале 150 мВ, что свидетельствует об опасности коррозионного состояния резервуара и необходимости принятия мер по обеспечению безопасности состояния резервуара, см. Фиг.1 (пунктирные линии).

Пример 2 аналогичен Примеру 1. Проводят диагностирование аварийного состояния резервуара, изготовленного из стали марки 12Х18Н10Т в растворе, содержащем хлорид натрия (17,55 г/л NaCl) и окислитель (0,1 г/л К₃Fe(CN)₆). Превышение величины силы тока прямого направления (0,078 мА) над величиной силы тока обратного направления (0,019 мА), например, при выбранном потенциале 200 мВ также свидетельствует о необходимости принятия мер по обеспечению безопасности состояния резервуара, см. Фиг.2 (пунктирные линии).

Пример 3. Проводят диагностирование аварийного состояния резервуара, изготовленного из стали марки 12Х18Н10Т в растворе, содержащем хлорид натрия (17,55 г/л) и нитрат натрия (1,7 г/л). Последовательное определение потенциала рабочего электрода в разомкнутой цепи (-104 мВ), потенциала питтингообразования (560 мВ), запаса питтингостойкости по потенциалу (664 мВ) и порогового значения потенциала рабочего электрода (550 мВ) аналогично Примеру 1. Далее потенциал рабочего электрода в разомкнутой цепи (-104 мВ) смещают до порогового значения (550 мВ), при этом регистрируют значения потенциала и время. Смещение потенциала рабочего электрода до порогового значения (550 мВ) обеспечивается наложением экспериментально подобранного треугольного переменного тока инфранизкой частоты (0,02 Гц) с регулируемой амплитудой на рабочий электрод, приводящим к непрерывному изменению потенциала во времени. Отсутствие питтинговых колебаний свидетельствует о безопасности коррозионного состояния резервуара, см. Фиг.3.

Пример 4 аналогичен Примеру 3. Проводят диагностирование аварийного состояния резервуара, изготовленного из стали марки 12Х18Н10Т в растворе, содержащем хлорид натрия (17,55 г/л NaCl) и окислитель (0,1 г/л К₃Fe(CN)₆). Отсутствие питтинговых колебаний свидетельствует о безопасности коррозионного состояния резервуара, см. Фиг.4.

Результаты диагностирования аварийного состояния резервуара сведены в таблицу.

Как видно из примеров конкретного выполнения, результат диагностирования состояния резервуара, изготовленного из стали марки 12Х18Н10Т, в коррозионной среде, содержащей галоидные ионы, нитрат-ионы и окислитель, по заявляемому объекту показал необходимость принятия мер по обеспечению безопасности состояния резервуара, тогда как результат диагностирования состояния резервуара в коррозионной среде того же состава по прототипу показал отсутствие опасности аварийного состояния резервуара.

Таким образом, по сравнению с прототипом совокупность признаков заявляемого объекта позволяет более достоверно диагностировать аварийное состояние резервуаров, изготовленных из нержавеющей стали, за счет учета инкубационного периода питтинговой коррозии и упростить способ за счет возможности задания четко определенных параметров режима диагностирования, исключая, таким образом, предварительный, многократный подбор частоты и амплитуды треугольного переменного тока.

Предложенное изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано для диагностирования аварийного состояния резервуаров, подверженных воздействию питтинговой коррозии. Техническим результатом, достигаемым от реализации изобретения, является повышение достоверности и упрощение способа диагностирования аварийного состояния резервуаров. Способ диагностирования аварийного состояния резервуаров в коррозионной среде включает в себя размещение в ней трехэлектродной системы, состоящей из рабочего, вспомогательного электродов и электрода сравнения, путем последовательного определения потенциала рабочего электрода в разомкнутой цепи, потенциала питтингообразования, запаса питтингостойкости по потенциалу как разности между потенциалом питтингообразования и потенциалом разомкнутой цепи и порогового значения потенциала рабочего электрода в пределах запаса питтингостойкости по потенциалу, при этом после определения порогового значения потенциала рабочего электрода электрод выдерживают при этом значении потенциала, затем потенциал рабочего электрода смещают от порогового значения потенциала до потенциала разомкнутой цепи и в обратном направлении, при этом регистрируют значения силы тока и потенциала, после чего при определенном значении потенциала сравнивают величину силы тока прямого и обратного направления и при превышении величины силы тока прямого направления над величиной силы тока обратного направления судят об аварийном состоянии резервуара. 4 ил., 1 табл.

Способ диагностирования аварийного состояния резервуаров в коррозионной среде, включающий размещение в ней трехэлектродной системы, состоящей из рабочего, вспомогательного электродов и электрода сравнения, путем последовательного определения потенциала рабочего электрода в разомкнутой цепи, потенциала питтингообразования, запаса питтингостойкости по потенциалу, как разности между потенциалом питтингообразования и потенциалом разомкнутой цепи, и порогового значения потенциала рабочего электрода в пределах запаса питтингостойкости по потенциалу, отличающийся тем, что после определения порогового значения потенциала рабочего электрода электрод выдерживают при этом значении потенциала, затем потенциал рабочего электрода смещают от порогового значения потенциала до потенциала разомкнутой цепи и в обратном направлении, при этом регистрируют значения силы тока и потенциала, после чего при определенном значении потенциала сравнивают величину силы тока прямого и обратного направлений и при превышении величины силы тока прямого направления над величиной силы тока обратного направления судят об аварийном состоянии резервуара.