Лабораторный практикум

6. С помощью профилометра постройте и зарисуйте профилограмму образцов пластинок по прямым линиям, пересекающим сварной шов поперек.

Показания индикатора профилометра запишите в таблицу 5.3.

Таблица 5.3 – Результаты измерения профилометра

7. На основании полученных результатов сделайте вывод о коррозионной стойкости участков сварных швов образцов и влиянии на

коррозионную стойкость химического состава металла.

31

Лабораторная работа №6

Определение среднего удельного электрического

сопротивления грунтов

Цель работы: ознакомиться с понятиями коррозионной активности грунта и удельного сопротивления грунта; экспериментальным путем определить среднее удельное сопротивление представленных образцов

грунта.

Оборудование и материалы: емкости с тремя образцами грунтов (торф,

песок, глина), вода, измеритель сопротивления заземлений ИС-10.

Теоретическая часть

Критерием опасности коррозии сооружений является степень коррозионной активности грунта.

Коррозионная активность грунта – способность грунта к физико-

химическому взаимодействию с металлом, ведущему к разрушению последнего.

Основные факторы, определяющие коррозионную активность грунта:

–состав и концентрация входящих веществ;

–влажность;

–характер проникновения воздуха;

–структура почвы;

–наличие бактерий, активизирующих развитие процессов коррозии;

–температура и другие.

Состав и концентрация веществ, растворимых в грунте, определяют

свойства почвенного электролита. В значительной мере степень

32

коррозионной активности грунта определяется величиной рН, от которой зависит плотность пленок, возникающих на поверхности металла. Опасность коррозии зависит от насыщения грунта водой. Наиболее сильная коррозия происходит в грунте, имеющем влажность 30 %. Это обусловлено более быстрой диффузией кислорода в грунтах, не насыщенных водой, т.е. при рыхлых и пористых, тогда как при влажности больше 30 % кислород быстро растворяется и скорость диффузии его замедляется. Процесс коррозии в грунте развивается быстро при проникновении воздуха, так как кислород воздуха способствует микробиологическим процессам. Размеры частиц грунта влияют на его воздухопроницаемость. Песчаные грунты вследствие высокой воздухопроницаемости обладают обычно окислительными свойствами, а глинистые – восстановительными. В результате неравномерного проникновения воздуха к трубе по её длине возникают гальванические пары. Катодными участками этих пар, как правило, будут хорошо аэрируемые участки, а анодными – мало аэрируемые.

Таким образом, интенсивность коррозии зависит от всех рассмотренных выше факторов, которые могут проявляться как отдельно, так и в совокупности.

Из известных грунтов наибольшей коррозийной активностью обладают глинистые, песчанистые, торфянистые и др.

Основной характеристикой, определяющей степень коррозионной активности грунта, является удельное электрическое сопротивление грунта.

Удельное электрическое сопротивление грунта (Ом·м) – электрическое сопротивление, оказываемое грунтом объемом 1 м3 при прохождении тока от одной грани грунта к противоположной. Другими словами, это параметр,

определяющий собой уровень «электропроводности» земли как проводника,

33

то есть как хорошо будет растекаться в такой среде электрический ток от заземлителя.

Средняя величина удельного сопротивления некоторых видов грунтов представлена в таблице 6.1.

Таблица 6.1 – Величина среднего удельного электрического

сопротивления

Удельное сопротивление грунта зависит от тех же параметров, что и коррозионная активность грунта. Взаимосвязь между удельным электрическим сопротивлением грунта и его коррозионной активностью представлена в таблице 6.2. При этом, чем выше удельное электрическое сопротивление грунта, тем ниже его коррозионная активность.

Величина удельного электрического сопротивление грунтов является одной из основополагающих величин при проектировании катодной и протекторной защиты от коррозии объектов нефтегазового комплекса (в

частности, особенно большую роль она играет при проектировании защиты от коррозии газонефтепроводов).

34

Таблица 6.2 – Степень коррозионной активности грунта

Практическая часть

1.Увлажните водой образцы с грунтами.

2.Установите в образцы с грунтом стальные электроды и поочередно подключите к прибору ИС-10 (измерительные гнезда Т1, П1, П2, Т2) как показано на рисунке 6.1. При этом стальные электроды необходимо установить в грунт по прямой линии через равные расстояние d, которое следует принимать не менее чем в 5 раз больше глубины погружения штырей

Рисунок 6.1 – Схема замера удельного сопротивления грунта

3. Измерьте сопротивление каждого образца с грунтом. Измерения необходимо проводить в следующем порядке:

35

5. Сделайте вывод о степени коррозионной активности представленных

образцов грунта (таблица 6.2).

36

Лабораторная работа №7

Определение адгезии защитных покрытий с помощью

адгезиметра

Цель работы: ознакомиться с основами теории адгезии защитных покрытий и способов ее определения; экспериментальным путем определить адгезию представленных образцов защитных покрытий (полимерной ленты,

лакокрасочного покрытия и битумно-мастичного покрытия).

Оборудование и материалы: образец трубы с нанесенным ленточным и битумно-полимерным покрытием, пластина металла толщиной более 2,5 мм с нанесенным лакокрасочным покрытием, нож, рулетка/линейка, адгезиметр электронный АМЦ 2-20/АМЦ 2-50, механический адгезиметр покрытий

Elcometer 106, механический адгезиметр СМ-1.

Теоретическая часть

При сооружении объектов газонефтепроводов одним из главных параметров, влияющих на срок их безаварийной работы, является адгезия защитных покрытий к металлу трубопровода или других металлических конструкций (резервуара, пылеуловителя и т.д.).

Адгезия (от лат. adhaesio — прилипание) или прочность сцепления – возникновение связи между поверхностными слоями двух разнородных твёрдых или жидких тел (фаз), приведённых в соприкосновение. Адгезия характеризует связь между двумя телами, для нарушения которой необходимо внешнее усилие (требуется совершение удельной работы для разделения поверхностей).

37

Физический смысл: адгезия характеризуется силой, необходимой для разделения поверхностей, или удельной работой адгезионного отрыва.

Единицы измерения адгезии, как правило, кгс/см2 или МПа.

Причины адгезии:

1)силы межмолекулярного взаимодействия (Ван-дер-Ваальсовыми

силами);

2)силы химической (ионной, ковалентной, металлической) связи;

3)взаимная диффузия, т.е взаимное проникновение молекул контактирующих тел, сопровождающееся размыванием границы раздела фаз

ипереходом адгезии в когезию.

Адгезия возникает при контакте твердых тел с жидкостями, а также при контакте жидкостей с твердыми телами. Когда одним из контактирующих тел является твердая поверхность, в качестве другого могут быть жидкость,

твердые пленки или частицы. В связи с этим различают следующие виды адгезии:

1) адгезия жидкости – связь между твердым телом и жидким (рисунок

7.1);

Рисунок 7.1 – Адгезия жидкости

а– капли, б – пленки, в – при нахождении в емкости

2)адгезия пленок – связь между двумя твердыми телами, одно из которых является основанием, а другое пленкой, толщина которой незначительна (рисунок 7.2);

38

Рисунок 7.2 – Адгезия пленки

1 – основа, 2 – пленка

3) адгезия частиц – адгезия между двумя твердыми телами, при котором связь осуществляется не по всей поверхности и площадь контакта незначительна (рисунок 7.3).

Рисунок 7.3 – Адгезия частиц

а – отдельной частицы, б – монослоя, в – полислоя

Частный случай адгезии – когезия – взаимодействие соприкасающихся одинаковых тел, т.е. сцепление внутри однородного материала. В некоторых случаях адгезия может оказаться сильнее, чем когезия, в таких случаях при приложении разрывающего усилия происходит когезионный разрыв, то есть разрыв в объёме менее прочного из соприкасающихся материалов.

Адгезия защитных покрытий в нефтегазовой отрасли является частным случаем адгезии пленок, где основанием выступает поверхность металлической конструкции, а пленкой – защитное покрытие.

39

Плохая адгезия защитных покрытий приводит к нарушению целостности изоляции металлических конструкций под действием механических,

химических и электрических воздействий. Данное обстоятельство приводит в конечном счете к коррозионному разрушению металлоконструкций, и, как следствие, аварийным ситуациям. Поэтому большое значение имеет контроль величины адгезии защитных покрытий как до начала строительных работ, так и в течении всего срока эксплуатации объектов нефтегазовой отрасли.

Можно выделить четыре основных вида изоляционных покрытий,

применяемых при сооружении газонефтепроводов: полимерные ленты,

битумно-мастичные покрытия, эпоксидные и лакокрасочные материалы. Для определения адгезия данных покрытий используются следующие методы:

-для полимерных лент – метод неравномерного отрыва (метод отслаивания – постепенное отделение гибкой пленки от жесткого основания);

-для битумных покрытий – метод сдвига (приложение к пластичной пленке на жестком основании касательных усилий);

-для лакокрасочных и эпоксидных материалов – метод равномерного отрыва (метод отрыва – отделение пленки от основания одновременно по всей площади контакта) и метод надрезов (метод решетчатых надрезов –

нанесение на лакокрасочное покрытие решетчатых надрезов).

Практическая часть

Часть 1. Определение адгезии ленточных покрытий.

1.1. Стальным ножом вырежьте полосу защитного покрытия шириной от

10 до 40 мм (с погрешностью не более 0,25 мм) в зависимости от ожидаемой величины его адгезионной прочности. Для этого следует пользоваться мерительным инструментом или шаблоном. (Необходимо следить за тем,

40