МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ КОРРОЗИИ, УСКОРЕННОГО ВНЕШНИМ ПОСТОЯННЫМ ТОКОМ
Автор: Полина Олеговна Кузьмина
Соавторы: -
Организация: Новосибирский государственный университет
Коррозия – одна из основных причин разрушения металлических конструкций, в частности подземных трубопроводов. В среднем скорость коррозии на значительной части трубопровода равна 0,2–0,5 мм/год, но при воздействии блуждающего тока имеет место и большая скорость до 20 мм/год. Источниками тока утечки могут быть железнодорожные линии, линии электропередач, предприятия, применяющие в технологии источники тока. Блуждающий ток стекает с токоведущих частей электрических устройств в окружающую среду и проходит по металлической поверхности подземной инфраструктуры. Наиболее подвержена разрушению анодная зона, где ток покидает металл.
В работе рассматривается электролитический процесс в анодной зоне, ускоренный присутствием постоянного тока. Модель позволяет учесть законы электромагнетизма, электрохимическую коррозию, накопление повреждений и деградацию свойств металла, а также влияние изменения внешних параметров (электропроводность, влажность и структура грунта, температура и массовый состав металла) на разрушение трубопровода. Реализация модели включает решение системы уравнений Максвелла и Нернста-Планка с помощью метода конечных элементов.
Результаты расчетов представленного численного алгоритма были верифицированы на известных решениях из литературы. На основе проведенных численных экспериментов была продемонстрирована способность алгоритма учитывать влияние внешних факторов на скорость разрушения трубопроводов.
Работа выполняется в рамках проекта, разрабатываемого совместно с ООО «Новосибирский Научно-технический Центр» по запросу от Газпромнефть-ННГ. Цель проекта – построить предиктивную модель разрушения трубопроводов с возможностью локализации участков прорывов. Актуальность работы связана с необходимостью снизить производственные потери на замену трубопроводов.
1. P. O. Kuzmina. Determination of the influence of stray current on the destruction rate of pipeline infrastructure // Математика : Материалы 62-й Междунар. науч. студ. конф. 17–23 апреля 2024 г. / Новосиб. гос. ун-т. – Новосибирск: ИПЦ НГУ, 2024. — 338 с.
2. Chen H. Computational electrochemistry: дис. – University of Oxford, 2022.
3. de Freitas D. S., da Silva C. A. M., Gonçalves I. L. M. Mechanisms of Corrosion of Pipelines //Handbook of Pipeline Engineering. – Cham : Springer International Publishing, 2023. – С. 1-40.
