способ обнаружения коррозионно-опасных участков подземных металлических сооружений

Формула изобретения

Способ обнаружения коррозионно-опасных участков подземных металлических сооружений, включающий отбор проб грунта из почвенного горизонта на обследуемом участке над сооружением и их анализ, отличающийся тем, что производят селективное извлечение из проб грунта подвижных форм химических элементов, входящих в состав сооружений, и химических элементов, переходящих в подвижные формы из почвенных соединений в результате физико-химических процессов, приводящих к коррозии, и по аномалиям подвижных форм нахождения элементов из этих двух групп выделяют коррозионно-опасные участки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к геоэлектрохимии и может быть использовано для выявления коррозионно-опасных участков подземных металлических сооружений, в частности трубопроводов, на ранних стадиях коррозионного процесса.

Известны способы обнаружения коррозионно-опасных участков подземных металлических сооружений на ранних стадиях коррозионного процесса, использующие методы геоэлектроразведки (см., например, патент Японии N 3-67219, МПК G 01 N 27/26, 17/02; патент Японии N 5-14224, МПК G 01 N 27/00, 17/02). Однако в условиях городского ландшафта или вблизи линий электропередач или электрифицированных железных дорог эти методы, как правило, неприменимы из-за сильных помех, создаваемых техногенными электрическими полями. При этом именно в таких условиях коррозионная опасность особенно высока из-за действия поля блуждающих токов (см. Л.В.Бахирева и др. "Влияние техногенных электрических полей на коррозию подземных сооружений...". ДАН, 1996, т. 349, N 2, с. 253).

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ определения времени эксплуатации сооружения в условиях коррозионного карбонатного растрескивания (патент РФ N 2058545, МКИ G 01 N 17/00, 1991 г.). Способ включает определение температуры эксплуатации, параметра, характеризующего стабильный рост трещины А, толщины стенки сооружения, отбор проб грунта с определением содержаний растворимых солей, расстояния, проходимого трещиной на стадии стабильного роста, и времени до образования катодных осадков. На основании полученных характеристик прогнозируют время безаварийной эксплуатации сооружения. Недостатком этого способа является то, что он не позволяет установить, подверглось ли сооружение коррозии в момент исследования. Кроме того, для реализации способа требуется определение большого количества характеристик: температуры эксплуатации, расстояния, проходимого трещиной на стадии стабильного роста, времени до образования катодных осадков, и эмпирического коэффициента, характеризующего среднее значение глубины стабильного развития трещины (для чего требуется длительное - порядка нескольких месяцев - исследование образцов труб).

Задачей изобретения является создание простого и надежного способа обнаружения коррозионно-опасных участков подземных металлических сооружений на ранних стадиях коррозионного процесса, применимого в любых условиях, в частности в условиях действия техногенных электрических полей в процессе эксплуатации сооружения.

Задача решается за счет того, что в способе обнаружения коррозионно-опасных участков подземных металлических сооружений, заключающемся в отборе проб грунта из почвенного горизонта на обследуемом участке над сооружением и их анализе, производят селективное извлечение из проб грунта подвижных форм химических элементов, входящих в состав сооружений, и химических элементов, переходящих в подвижные формы из почвенных соединений в результате физико-химических процессов в почве, приводящих к коррозии, и по аномалиям подвижных форм элементов из этих двух групп выделяют коррозионно опасные участки.

Авторами обнаружено, что в результате физико-химических процессов в грунте (процессов окисления), приводящих к коррозии находящихся в ней металлических объектов, в нем помимо повышения концентрации микроэлементов, входящих в состав труб (например, Zn, Ni, Cu), высвобождаются и переходят в подвижные формы из почвенных соединений такие элементы, как, например, Fe, Mn, Mg. Обнаруженная закономерность позволяет использовать эти элементы в качестве индикаторов коррозионного процесса. Наиболее надежные результаты дает сопоставление аномалий по подвижным формам этих двух групп элементов. При этом возможно локализовать опасный участок на начальных стадиях коррозионного процесса.

На чертежах представлены результаты определения концентрации элементов-индикаторов в экстрактах проб грунта при применении способа для обнаружения коррозионно-опасных участков трубопровода. Отбор проб производился по трассе трубопровода.

На фиг. 1 приведены результаты определения концентраций подвижных форм нахождения микроэлементов, входящих в состав труб: a) Zn; б) Cu; в) Ni.

На фиг. 2 приведены результаты определения концентраций подвижных форм нахождения химических элементов почв, переходящих в подвижные формы из почвенных соединений в результате процессов в грунте, приводящих к коррозии: а) Fe; б) Mg; в) Mn.

Для осуществления способа необходимо произвести следующие операции:

1. Производят отбор проб грунта на обследуемом участке.

2. Производят экстракцию из проб грунта подвижных форм нахождения химических элементов.

3. Проводят определение в экстрактах концентраций элементов-индикаторов из двух групп: а) - предположительно входящих в состав металлических объектов (например, медь, никель, цинк); б) - переходящих в подвижные формы из разрушающихся почвенных комплексов в результате физико-химических (окислительных) процессов, приводящих к коррозии (например, железо, марганец, магний).

4. По аномалиям подвижных форм химических элементов из этих двух групп выделяют коррозионно опасные участки.

Рассмотрим применение способа для обнаружения коррозионно-опасных участков трубопровода.

Опробование способа проводилось на трассе газопровода. Наличие вблизи трассы трубопровода электрифицированной железной дороги затрудняло использование методов геоэлектроразведки.

По предварительным данным, было известно, что участок 100 - 300 м является коррозионно-опасным. Отбор проб грунта производился по трассе трубопровода непосредственно над ним из почвенного горизонта с глубины до 5 см. Выделение подвижных форм металлов проводилось с помощью так называемого лабораторного диализного метода извлечения, являющегося модификацией известного метода диффузионного извлечения (МДИ), используемого при поиске месторождений полезных ископаемых (см. а.с. СССР N 894660). Для этого почвенный образец помещался в одну из камер двухкамерной электрохимической ячейки. Во вторую камеру, отделенную от первой полупроницаемой мембраной, заливался раствор электролита. Через пять часов раствор электролита отбирался, и в нем атомно-абсорбционным способом определялось содержание шести элементов: Zn, Cu, Ni (микрокомпоненты) и Fe, Mg, Mn (макрокомпоненты). По полученным данным строились графики распределения концентраций этих элементов по исследуемому профилю (фиг. 1, 2). На графиках видно, что непосредственно над коррозионно опасным участком (100 - 300 м) наблюдаются аномальные концентрации никеля, цинка, меди в подвижных формах нахождения. Вскрытие газопровода на этом участке показало, что на трубе имеются большие каверны, и впоследствии она была заменена. Аномалии подвижных форм нахождения железа, магния и марганца более широкие (100 - 350 м профиля) и характеризуют всю протяженность коррозионно-опасного участка.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет экспрессно выявлять коррозионно-опасные участки подземных сооружений без остановки их эксплуатации в условиях действия техногенных электрических полей.