Дипломная работа на тему "ТЮМГУ | Разработка ёмкостного датчика коррозионного процесса"

Работа на тему: Разработка ёмкостного датчика коррозионного процесса
Оценка: хорошо.
Оригинальность работы на момент публикации 50+% на антиплагиат.ру.
Ниже прилагаю все данные для покупки.
https://studentu24.ru/list/suppliers/Anastasiya1---1326

Описание работы

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования
«ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕIПIЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ
Кафедра прикладной и технической физики

РЕКОМЕНДОВАНО К ЗАЩИТЕ В ГЭК

ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА
бакалаврская работа
РАЗРАБОТКА ЁМКОСТНОГО ДАТЧИКА КОРРОЗИОННОГО ПРОЦЕССА

03.03.02 Физика
Профиль «Фундаментальная физика»

Тюмень 2022 год

ОГЛАВЛЕНИЕ
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ 4
ВВЕДЕНИЕ 5
ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР: СПОСОБЫ И МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ КОРРОЗИОННОГО ПРОЦЕССА 7
1.1 ДАТЧИКИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СКОРОСТИ КОРРОЗИИ ПОДЗЕМНЫХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КОНТАКТНЫХ ПЛАСТИН 8
1.2 ДИАГНОСТИКА КОРРОЗИИ С ПРИМЕНЕНИЕМ ИНФОРМАЦИОННЫХ ПРОВОДНИКОВ 10
1.3 СПОСОБЫ РЕГИСТРАЦИИ СКОРОСТИ КОРРОЗИИ С ПРИМЕНЕНИЕМ МИКРОСХЕМ ПАМЯТИ 12
1.4 ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ КОРРОЗИОННОЙ ДИАГНОСТИКИ 14
1.5 ДИАГНОСТИКА КОРРОЗИОННОГО ПРОЦЕССА В ЛАБОРАТОРНЫХ УСЛОВИЯХ 17
1.6 МОНИТОРИНГ КОРРОЗИИ В ТРУБОПРОВОДАХ С ПОМОЩЬЮ КОМПЬЮТЕРИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ 18
ГЛАВА 2. ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ЗАВИСИМОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЁМКОСТИ ОТ РАЗМЕРА И ФОРМЫ СИСТЕМЫ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПРОВОДНИКОВ 19
2.1 ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПОСТРОЕНИЯ ЗАВИСИМОСТИ ЁМКОСТИ ОТ ГЛУБИНЫ КОРРОЗИИ НА ПРИМЕРЕ ПЛОСКОГО КОНДЕНСАТОРА 19
2.2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ПЛОСКОГО КОНДЕНСАТОРА ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ГЛУБИНЫ КОРРОЗИИ В ЭЛЕКТРОЁМКОСТЬ 21
2.3 МОДЕЛИРОВАНИЕ ИЗМЕНЕНИЯ ЭЛЕКТРОЁМКОСТИ В ПРОЦЕССЕ КОРРОЗИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПРОВОДНИКА С ПОМОЩЬЮ ФОРМУЛЫ ПЛОСКОГО КОНДЕНСАТРА 22
2.4 ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ВЕРТИКАЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ ФРОНТА КОРРОЗИИ В СИСТЕМЕ ПРОВОДНИКОВ УГЛОВОЙ ФОРМЫ 23
2.5 СРАВНЕНИЕ МОДЕЛЕЙ ВЕРТИКАЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ ФРОНТА КОРРОЗИИ В СИСТЕМЕ ПРОВОДНИКОВ УГЛОВОЙ ФОРМЫ И ПЛОСКОГО КОНДЕНСАТОРА 25
2.6 МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА КОРРОЗИИ СИСТЕМЫ ПРОВОДНИКОВ И ДИЭЛЕКТРИКА ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ФОРМЫ 26
ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА ПРОТОТИПА ЁМКОСТНОГО ДАТЧИКА КОРРОЗИОННОГО ПРОЦЕССА 30
3.1 АНАЛИЗ КОНФИГУРАЦИИ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПРОВОДНИКОВ В СПЕЦИАЛИЗИРОВАННОЙ ПРОГРАММЕ ELCUT 30
3.2 СРАВНЕНИЕ КОНФИГУРАЦИЙ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПРОВОДНИКОВ ПРИ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ ЭЛЕКТРОДА С ВОЗДУХОМ И ОКСИДОМ ЖЕЛЕЗА 32
3.3 ОПИСАНИЕ КОНСТРУКЦИИ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ ЧАСТИ ДАТЧИКА КОРРОЗИОННОГО ПРОЦЕССА 34
3.4 ТЕХНИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА ПО ИЗМЕРЕНИЮ ЗАВИСИМОСТИ ЁМКОСТИ ЭЛЕКТРОДОВ ОТ ГЛУБИНЫ РАЗРУШЕНИЯ 35
3.5 РЕЗУЛЬТАТ СРАВНЕНИЯ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ С ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫМИ ДАННЫМИ ЁМКОСТИ ЭЛЕКТРОДОВ ОТ ГЛУБИНЫ КОРРОЗИИ 36
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 39
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 40

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
УЗК – Ультразвуковой контроль
ER – Electrical Resistance, электросопротивление
LPR – Linear polarization resistance, линейно поляризационное сопротивление
БПИ-2 – Блок пластин-индикаторов ЭХЗ – Электрохимическая защита ПК – Портативный компьютер
FSM – Field signature method, метод сигнатуры поля

ВВЕДЕНИЕ
Работа относится к области коррозионного мониторинга нефтяных и газовых магистральных трубопроводов. Процесс коррозии является нежелательным явлением, которое приводит к большим ежегодным затратам для предприятий нефтепромыслового трубопроводного транспорта и является катастрофически опасным при не должном её мониторинге.
Трубопроводы защищают от коррозии изоляцией и пассивацией внешней поверхности, в том числе пассивированные поверхности трубопроводов в изоляции страдают из-за очаговой коррозии электрохимического типа. Питинговая коррозия появляется там, где контакт с коррозионной средой неравномерный, неравномерность возникает за счёт активности грунта и его химического состава. Питинговая коррозия опасна за счёт глубокого локального повреждения трубопровода, что в последствии может привести к аварийным ситуациям.
Для предотвращения развития коррозии трубопроводов используют электрохимическую защиту. Электрохимическая защита замедляет процесс коррозии, но не устраняет его полностью, для того, чтобы контролировать развитие коррозии необходим мониторинг.
Актуальность данной работы продиктована необходимостью разработки новых методов мониторинга коррозионных процессов трубопроводов, отличающихся более высокой точностью показаний, скоростью работы, удобством эксплуатации.
Для мониторинга коррозии наружной стороны трубопровода необходимо, чтобы ёмкостный датчик был подключен к специализированной станции электрохимической защиты. Такие станции располагаются через каждые 1-3 км и окружаются системой датчиков, которые контролируют защитный потенциал за счёт мониторинга контрольно-измерительных пунктов, установленных на трубопроводе между соседними станциями катодной защиты, в том числе во всех коррозийно – опасных зонах. В системе применяется энергоэффективная сеть передачи данных дальнего радиуса действия, а также имеется гибкая
модульная структура, которая формируется под конкретную структуру трубопроводной системы.
Научная новизна: в настоящей работе предложен новый принцип измерения скорости потери металла, основанный на физических законах распределения электрических полей и потенциалах. В предложенном методе даже небольшие потери металла в процессе коррозии приводят к сильному перераспределению электрического потенциала, что достаточно точно регистрируется с помощью электрических преобразователей.
Практическая значимость заключается в том, что разработанный метод относится к методам in situ, что по сравнению с многими стандартными лабораторными методами, применяемыми в диагностике коррозионного процесса, является решающей характеристикой в удобстве эксплуатации.
Цель работы: разработать датчик коррозионного процесса, работающего по изменению ёмкости, смоделировать работу датчика, сравнить практические и теоретические результаты, по которым можно оценить качество сигнала, являющегося монитором кинетики коррозии трубопровода.
Список задач:
1. Проанализировать научно-техническую литературу для выявления перспективных способов мониторинга коррозии трубопроводов.
2. Построить физико-математическую модель и исследовать варианты конструкции емкостного датчика коррозии трубопровода.
3. Провести измерения зависимости ёмкости датчика от глубины коррозии в модельных экспериментах.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
[1] – М.А Бобова. Портал для недропользователей. Раздел нефтегазовый сектор. Статья: Состояние трубопроводов России: старое против нового: [сайт].
[2] – ПАО «Газпром»: [сайт]. Раздел о «Газпроме».
[3] – ПАО «Транснефть»: [сайт]. Раздел ПАО «Транснефть» в цифрах.
[4] – Гостинин И.А. Зависимость срока службы трубопроводов от коэффициента условий работы // Территория Нефтегаз. 2014. №2. С 34-36.
[5] – Патент № 33229 Российская Федерация, МПК G01N 17/00 (2000.01), G01N 17/00 (2000.01). Датчик скорости коррозии подземных металлических сооружений: № 2003114654: заявл. 20.05.2003: опубл. 10.10.2003 / А.В Бондаренко, А.А Марцинкевич, М.И Цукуров; заявитель ОАО «Концерн Энергомера». 3-5 с.
[6] – Патент № 160685 Российская Федерация, МПК G01N 17/04 (2006.01), G01N 17/00 (2006.01). Устройство измерения скорости коррозионных подземных трубопроводов: № 2015144685: заявл. 19.10.2015: опубл. 19.10.2015 / Н.Ю Воробьев, С.Н Пахомов, Г.Ю Царьков, М.В Панарин; заявитель АО «Газпром газораспределение Тула». 1-5 с.
[7] – Патент № 95129 Российская Федерация, МПК G01N 17/00 (2006.01), G01N 17/00 (2006.01). Датчик скорости коррозии подземных металлических сооружений: № 2010105209: заявл. 16.02.2010: опубл. 16.02.2010 / В.И Драчен, Н.К Попов, Н.Н Вебер, В.С Тихонов, Г.Ю Царьков; заявитель ОАО по газификации и эксплуатации газового хозяйства Тульской области «Тулаоблгаз». 3-5 с.
[8] – Патент № 167042 Российская Федерация, МПК G01N 17/04 (2006.01), G01N 17/00 (2006.01). Устройство мониторинга скорости коррозионных подземных трубопроводов: № 2016128689: заявл. 13.07.2016: опубл. 13.07.2016 / Н.Ю Воробьев, С.Н Пахомов, Г.Ю Царьков, М.В Панарин; заявитель АО
«Газпром газораспределение Тула». 1-5 с.
[9] – Патент № 2161789 Российская Федерация, МПК G01N 17/00, 27/30, G01N 17/00, 27/30. Блок индикаторов скорости коррозии подземных металлических сооружений: № 99107909: заявл. 01.04.1999: опубл. 01.04.1999 / В.М Левин, М.А Сурис, А.С Шевчук, А.И Логвинов, И.Г Кулаков; заявитель Шевчук А.С. 4-7 с.
[10] – Патент № 2359251 Российская Федерация, МПК G01N 17/02 (2006.01), G01N 17/00 (2006.01). Устройство контроля коррозионного состояния металлического сооружения: № 2007138161: заявл. 15.10.2007: опубл. 15.10.2007
/ И.Г Кулаков, А.И Логвинов, А.А Енин; заявитель ООО «Завод газовой аппаратуры НС». 4-12 с.
[11] – Патент № 156021 Российская Федерация, МПК G01N 17/02 (2006.01), G01N 17/00 (2006.01). Сенсор скорости коррозии системы коррозионного мониторинга: № 2015123698: заявл. 18.06.2015: опубл. 18.06.2015/ И.Г Кулаков, А.И Логвинов, А.А Енин; заявитель ООО «Завод газовой аппаратуры «НС». 1-6 с.
[12] – Паспорт и руководство по эксплуатации РЭ 42 1549-001-51996521-
01. Блок пластин – индикаторов скорости коррозии БПИ – 2. Дата выпуска: 03.11.2018. Ставрополь: ООО «Завод газовой аппаратуры «НС». 2-7 с.
[13] – Roxar FSM Log 48. Устройство мониторинга зон коррозии Roxar FSM Log 48. WP-CES-0001: информационный бюллетень // Emerson, 2018.
[14] – Shafeekab H, Soltanc H.A, Abdel-Aziz M.H. Corrosion monitoring in pipelines with a computerized system // ScienceDirect. Alexandria Engineering
Journal. 2021. № 1.
[15] – Справочный материал: таблица плотностей / Глав. Справ.