Analiza szybkości korozji stali na podstawie badań korozji czujników korozymetrycznych zainstalowanych w ziemi

• Autorzy: Minor Tomasz

Identyfikatory

DOI

10.18668/NG.2022.08.06

Warianty tytułu

EN

Analysis of the corrosion rate on the basis of corrosion tests of corrosion sensors installed in the ground

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Gazociągi i konstrukcje chronione katodowo mogą być zainstalowane na obiektach złożonych w miejscach, gdzie znajdują się obce konstrukcje, żelbet, bednarka, inne elementy podłączone do oddzielnego systemu ochrony katodowej. Konstrukcje te mogą na siebie oddziaływać w sposób negatywny, nadmiernie polaryzując chronioną konstrukcję lub pobierając z otoczenia większość prądu dostarczanego z systemu ochrony katodowej. W wielu przypadkach instalacje są zbudowane wiele lat temu, choć zdarza się również, że obecnie projektowane i budowane instalacje ochrony katodowej nieskutecznie chronią konstrukcje. Nie zawsze istnieje możliwość rozbudowy systemu ochrony katodowej lub jego modernizacji. Zwiększenie parametrów stacji ochrony katodowej również może być niemożliwe z uwagi na fakt, że w jednym miejscu parametry z niedostatecznych ulegną poprawie, a w innym – może występować nadmierna polaryzacja. Trudno jest znaleźć wyjście z takiej sytuacji. Montaż elektrod symulujących wraz z elektrodami odniesienia umieszczonymi w ich bezpośredniej bliskości na obiektach złożonych jest najlepszym rozwiązaniem, eliminującym podczas pomiarów wpływ obcych konstrukcji na wartości mierzonego potencjału odłączeniowego, składową omową IR i inne potencjały mogące pojawiać się pomiędzy elektrodą odniesienia a mierzoną konstrukcją. Niestety na obiektach złożonych najczęściej instalacje zbudowane są z lokalnych płytkich uziomów anodowych lub anody kablowej. Elektrody symulujące często umieszczane są w bezpośredniej bliskości uziomów, co może powodować w szybkim tempie pokrywanie się elektrod osadami katodowymi. Elektrody pokryte osadami katodowymi zasklepiają się, co sprawia, że pomiary wykonywane przy ich użyciu stają się niemiarodajne. Innym przykładem może być gazociąg chroniony katodowo, posiadający powłokę izolacyjną niskiej jakości, gdzie poziom tłumienia prądu polaryzacji jest wysoki i zasięg stacji ochrony katodowej jest krótki, co może powodować efekt niskiej polaryzacji gazociągu lub jej braku w miejscach bardziej oddalonych od stacji SOK. W tym przypadku należałoby zainstalować dodatkowe stacje ochrony katodowej w mniejszej odległości od siebie lub – jeśli to możliwe – zwiększyć parametry stacji SOK pracującej na gazociągu. Kolejnym przypadkiem może być sytuacja, gdy do konstrukcji chronionej nie możemy dostarczyć wystarczającej ilości prądu – konstrukcja może nie polaryzować się do wymaganych wartości. We wszystkich powyższych przypadkach w celu uzupełnienia oceny skuteczności ochrony przed korozją można dodatkowo zainstalować rezystancyjne czujniki szybkości korozji, umożliwiające sprawdzenie szybkości korozji chronionych konstrukcji w tych punktach, w których co do wyniku pomiaru mamy wątpliwości, lub w miejscach, gdzie zapewnienie skutecznego poziomu ochrony katodowej jest niemożliwe. Wyniki uzyskane z odczytów czujników korozymetrycznych mogą wykazać, że wbrew wynikom uzyskanym podczas pomiarów skuteczności ochrony katodowej, korozja nie postępuje lub postępuje w bardzo małym stopniu, nie przekraczając dopuszczalnego poziomu. W celu wykonania analizy szybkości korozji stali przeprowadzono badania zależności szybkości korozji od rezystywności gruntu, w jakim stal jest umieszczona, i potencjału, jakim jest polaryzowana. Badania wykonano przy użyciu czujników korozymetrycznych, monitorując szybkość korozji.

EN

Gas pipelines and cathodically protected structures can be installed within complex objects in places with foreign structures, reinforced concrete, hoop iron, and other elements connected to a separate cathodic protection system. These structures can interact negatively with each other, excessively polarizing the structure to be protected, or drawing most of the current supplied from the cathodic protection system from the ambient environment. In many cases, the installations were built many years ago, although it also happens that currently designed and built cathodic protection installations are inefficient in protecting structures. It is not always possible to extend or modernize the cathodic protection system. Increasing the parameters of the cathodic protection station may also be impossible that as insufficient parameters will improve in one place, while an excessive polarization may occur elsewhere. This situation is difficult to solve. Installation of simulating electrodes with reference electrodes placed in their immediate vicinity within complex objects is the best solution, as during measurements it eliminates the influence of foreign structures on the values of the measured disconnection potential, the IR ohmic component and other potentials that may appear between the reference electrode and the measured structure. Unfortunately, in complex facilities, installations are most often built of local shallow anode earth electrodes or a cable anodes. The simulating electrodes are often placed in the immediate vicinity of the earth electrodes, which can quickly cause the electrodes to be covered with cathode deposits. The electrodes covered with cathode deposits stick together, which makes the measurements performed with them unreliable. Another example may be a cathodically protected gas pipeline having a low-quality insulating coating, where the level of polarization current suppression is large and the range of the cathodic protection station is short, which may lead to the effect of low or no polarity of the gas pipeline in places more distant from the SOK station. In this case, additional cathodic protection stations should be installed at a greater spacing or, if possible, the parameters of the SOK station operating on the gas pipeline should be increased. Another case may be when structure may not be polarized to the required values due to lack of possibility to deliver enough current to the protected structure. For all of the above cases, in order to complete the assessment of the effectiveness of corrosion protection, resistance corrosion rate sensors may be additionally installed to check the corrosion rate of the protected structures at those points where the measurement result is questionable, or in places where ensuring an effective level of cathodic protection is impossible. The results obtained from the readings of the corrosion sensors may show that, contrary to the results obtained, corrosion does not progress, or it progresses to a very small extent, not exceeding the permissible level. In order to analyze the corrosion rate of steel, tests of the dependence of the corrosion rate on the resistivity of the soil in which the steel is placed and the potential of which it is polarized were carried out. The tests were carried out with the use of corrosion sensors, monitoring the corrosion rate.

Słowa kluczowe

PL

szybkość korozji; czujniki korozymetryczne; ochrona katodowa; polaryzacja stali

EN

corrosion rate; corrosion sensors; cathodic protection; steel polarization

• Wydawca: Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Nafta-Gaz
• Rocznik: 2022
• Tom: R. 78, nr 8
• Strony: 618--629
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., rys.

Twórcy

autor

Minor Tomasz

• Instytut Nafty i Gazu – Państwowy Instytut Badawczy

Bibliografia

• Bazhenov A., Bondareva G., Grivennaya N., Malygin S., Goryainov M., 2017. Main Pipelines Corrosion Monitoring Device. IOP Conf. Ser.: Earth and Environmental Science, 50: 012032. DOI: 10.1088/1755-1315/50/1/012032.
• Brossia S., 2014. The use of probes for detecting corrosion in underground pipelines. [W:] Orazem M.E. (ed.). Underground Pipeline Corrosion. Detection, Analysis and Prevention. Woodhead Publishing, 286–303. DOI: 10.1533/9780857099266.2.286.
• Capelle J., Gilgert J., Dmytrakh I., Pluvinage G., 2008. Sensitivity of pipelines with steel API X52 to hydrogen embrittlement. International Journal of Hydrogen Energy, 33(24): 7630–7641. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2008.09.020.
• CEOCOR (Komitet do spraw studiów nad korozją i ochroną rurociągów przed korozją), 2010. Pomiary w ochronie przed korozją – poradnik. Polski Komitet Elektrochemicznej Ochrony przed Korozją Stowarzyszenie Elektryków Polskich, Warszawa.
• Fiedorowicz M., Jagiełło M., 2010. Korozymetria rezystancyjna w badaniach korozji podziemnych rurociągów. XI Krajowa Konferencja „Pomiary korozyjne w ochronie elektrochemicznej”, Jurata: 33–50.
• Hydrogen Embrittlement of Steel, 2016. <https://www.imetllc.com/hydrogen-embrittlement-steel/> (dostęp: 22.11.2021).
• Jankowski J., Sokólski W., 2008. Korozymetria rezystancyjna jako dogodny sposób oceny skuteczności ochrony katodowej. X Krajowa Konferencja „Pomiary korozyjne w ochronie elektrochemicznej”, Jurata: 71–78.
• Jankowski J., Sokólski W., 2015. Wyniki pomiarów szybkości korozji ziemnej stali w pobliżu konstrukcji chronionych katodowo. Ochrona przed Korozją, 58(8): 286–291. DOI: 10.15199/40.2015.8.3.
• Jasiński A., 2012. Niszczenie wodorowe rur parownika. Energetyka, 2: 103–107.
• Minor T., 2015. Możliwości i sposoby kontrolowania stanu technicznego stalowych gazociągów na podstawie oceny technicznej powłok antykorozyjnych oraz skuteczności ochrony katodowej. Nafta-Gaz, 71(7): 472–480.
• Pietkun-Greber I., Janka R.M., 2010. Oddziaływanie wodoru na metale i stopy. Proceedings of ECOpole, 4(2): 1–6.
• Pietkun-Greber I., Janka R.M., 2011. Analiza skutków oddziaływania wodoru na metale i stopy. Chemistry-Didactics-Ecology-Metrology,16(1–2): 75–78.
• Skiba-Rogalska O., 1991. Ochrona elektrochemiczna przed korozją. Teoria i praktyka. WNT, Warszawa.
• Stachowicz A., 2011. Korozja rur wydobywczych odwiertów gazowych z zawartością CO2. Nafta-Gaz, 67(6): 395–400.
• Stochaj P., 2012. Zastosowanie korozymetrii rezystancyjnej w odniesieniu do kryteriów ochrony katodowej gazociągów. Nafta-Gaz, 68(5):298–305.
• Stochaj P., Minor T., 2016. Elektrody symulujące jako narzędzie do badań skuteczności ochrony katodowej stalowych konstrukcji. Nafta-Gaz,72(8): 638–644. DOI: 10.18668/NG.2016.08.08.
• Akty prawne i normatywne
• PN-EN 12954:2019 Ogólne zasady ochrony katodowej zakopanych lub zanurzonych lądowych konstrukcji metalowych.
• PN-EN 14505:2007 Ochrona katodowa konstrukcji złożonych.
• PN-EN 15112:2007 Ochrona katodowa zewnętrznych powierzchni orurowań odwiertów.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).