AMPP Paper 18234-2022
Проведение оценки состояния сборных железобетонных цилиндрических труб путем сопоставления механизмов коррозионного повреждения с методами диагностики
- Стандартный №
- AMPP Paper 18234-2022
- Дата публикации
- 2022
- Разместил
- Association for Materials Protection and Performance (AMPP)
- Последняя версия
- AMPP Paper 18234-2022
- сфера применения
-
Углубленный анализ механизмов коррозионного разрушения труб PCCP
Цилиндрические трубы из сборного железобетона (PCCP), являющиеся основной конструкцией напорных водопроводных и канализационных трубопроводов, выходят из строя преимущественно из-за внешней почвенной коррозии и внутренней биогенной сульфидной коррозии. Согласно нормативной документации, основной причиной разрушения является почвенная коррозия, включающая проникновение хлорид-ионов, низкий pH почвы и коррозионное воздействие грунтовых вод на предварительно напряженную стальную проволоку.
Технические характеристики основных механизмов повреждения
Механизм повреждения Область воздействия Ключевые характеристики Уровень оценки риска Динамическое деформационное старение (ДСД) Предварительно напряженная стальная проволока класса III/IV Перегрев стальной проволоки во время изготовления приводит к плохой пластичности при растяжении Высокий риск Коррозия, вызванная водородной хрупкостью Стальная проволока, чувствительная к ДСД В результате коррозии образуются атомы водорода, которые проникают в стальную проволоку, что приводит к хрупкое разрушение Чрезвычайно высокий риск Биосульфидная коррозия Канализационный напорный трубопровод Бактерии, окисляющие серу, в воздушном кармане метаболизируют H2S, производя серную кислоту Риск от среднего до высокого Атака ионами хлорида Покрытие цементным раствором Ионы хлорида проникают через защитный слой и достигают предварительно напряженной стальной проволоки Средний риск
Технические характеристики протокола прямой оценки
Анализ исходных данных проектирования
Процесс оценки начинается с проверка спецификаций производителя труб и плана установки для определения ключевых параметров, таких как класс прочности на растяжение напрягаемой проволоки, калибр проволоки и толщина раструба. Риск проблем DSA очень низок для проволоки классов I и II, в то время как он значительно увеличивается для проволоки классов III и IV.
Отбор проб и тестирование коррозионной активности почвы
Образцы почвы были отобраны на глубине залегания трубопровода и протестированы на такие параметры, как pH, хлориды, сульфаты, содержание воды и удельное сопротивление. Особое внимание было уделено участкам, подверженным боковой коррозии почвы, таким как водно-болотные угодья, районы вблизи океанов и речные районы.
Внешний осмотр состояния трубопровода
На основании данных испытаний почвы были выкопаны разведочные шурфы в областях с коррозионной почвой для проверки целостности покрытия из цементного раствора. Для подтверждения целостности были проведены испытания молотком, а для оценки щелочной защиты стальной проволоки были проведены измерения градиента pH.
Матрица решений по оценке риска отказов
Условия сценария Оценка риска Рекомендуемые действия Техническая основа Множественные отказы + Внешняя коррозия Высокий риск Электромагнитный контроль для выявления мест обрыва провода Чувствительность DSA + Признаки коррозии Отсутствие отказов + Коррозионная почва + Деградация покрытия Средне-высокий риск Внутренний электромагнитный контроль Класс Стальная проволока III/IV + Коррозионная среда Отсутствие отказов + Некоррозионная почва + Хорошее состояние Низкий риск Не требуется внутренняя оценка Экологически чистый + Структурная целостность Проблемы с заливкой швов Умеренный риск Оценка внешних швов Риск локальной коррозии
Технический анализ исследования случая
Анализ отказа 48-дюймовой магистральной водопроводной трубы
В 2017 году 48-дюймовая заглубленная цилиндрическая труба на Среднем Западе США столкнулась с катастрофическим отказом. Анализ отказов показал, что основной причиной была коррозия предварительно напряженной проволоки из-за проникновения хлорида. Лабораторный анализ подтвердил, что в трубопроводе использовалась предварительно напряженная проволока класса III, у которой были проблемы с DSA. Проволока имела прочность на разрыв 252 ksi и была очень подвержена водородному охрупчиванию.
Оценка состояния 24-дюймового напорного водовода
В Новой Англии на 24-дюймовом цилиндрическом трубном напорном водоводе с футеровкой произошла утечка, что привело к первоначальному предложению на внутреннее электромагнитное обследование стоимостью 500 000 долларов США. Протокол прямой оценки показал, что отказ был вызван внутренней биогенной сульфидной коррозией, в то время как внешнее покрытие из цементного раствора осталось в хорошем состоянии, что позволило избежать ненужных и дорогостоящих проверок.
Технические рекомендации по внедрению стандартов
Стратегия выбора технологии осмотра
Акустическое обнаружение обрыва провода и электромагнитное определение места обрыва провода следует использовать для выявления зон высокого риска после того, как будут четко поняты механизм повреждения и причина отказа. Методы прямой оценки должны быть предпочтительным технологическим путем, при этом дорогостоящие технологии косвенного обнаружения должны применяться только тогда, когда оценка риска подтверждает их необходимость.
План мониторинга и технического обслуживания
Для трубопроводов без истории отказов и в хороших грунтовых условиях рекомендуется проводить мониторинг состояния каждые 3-5 лет. Датчики электрического сопротивления могут быть установлены вдоль трубопровода, а непрерывный мониторинг может быть обеспечен с помощью испытательных станций, что обеспечивает экономически эффективное долгосрочное управление.
Поддержка принятия решений о ремонте
На основе результатов оценки рисков разрабатываются дифференцированные стратегии ремонта: зоны высокого риска отдаются в приоритет для замены или реконструкции, зоны среднего риска контролируются и частично ремонтируются, а зоны низкого риска контролируются с сохранением существующих условий. Такая многоуровневая стратегия управления может значительно снизить затраты на техническое обслуживание.
Технологическая эволюция и тенденции развития
С достижениями в области материаловедения и технологий испытаний методы оценки трубопроводов PCCP развиваются от традиционных разрушающих испытаний к неразрушающим испытаниям. Технология прогностического обслуживания, основанная на больших данных и искусственном интеллекте, становится новой тенденцией в отрасли. Благодаря интеграции исторических данных об отказах, параметров окружающей среды и информации мониторинга в реальном времени, строятся более точные модели прогнозирования рисков.
Обзор передового опыта отрасли
Примеры, представленные в стандартном документе, демонстрируют, что систематический процесс оценки, сопоставляющий механизмы повреждений с методами диагностики, может значительно повысить эффективность оценки и снизить затраты. Инженерная практика должна делать акцент на междисциплинарном сотрудничестве, объединяя опыт в материаловедении, коррозионной инженерии и структурном анализе для достижения научного управления трубопроводами PCCP на протяжении всего их жизненного цикла.
AMPP Paper 18234-2022 История
- 2022 AMPP Paper 18234-2022 Проведение оценки состояния сборных железобетонных цилиндрических труб путем сопоставления механизмов коррозионного повреждения с методами диагностики
