авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 | 2 ||

Повышение надежности эксплуатации газопроводов с применением технологии электрического секционирования при защите от коррозии

-- [ Страница 3 ] --

Одной из отмеченных проблем эксплуатации ИВ является их недостаточная конструкционная надежность, приводящая в ряде случаев, к разгерметизации ИВ. С целью выявления причин разгерметизации ИВ после 2-х лет эксплуатации на газопроводе выполнены пневматические испытания ИВ диаметром 700 мм. На начальном этапе испытаний при давлении 0,05 МПа выявлены 2 места негерметичности в зоне торца пластиковой муфты. Для выявления внутренних повреждений вставка была разрезана на фрагменты с последующим изъятием стеклопластиковой части и патрубков.

На основе проведенных исследований установлен приоритетный механизм образования повреждений ИВ при эксплуатации. Герметизирующий элемент вставки изготовлен по схеме выполнения его внутренней полости путем загиба одного слоя миллиметровой толщины резины вокруг 2-3 слоев фторопластовой ленты (рис. 8, б). Незначительная толщина фторопластовой ленты приводит к образованию острой кромки внутренней полости. Под действием внутреннего давления происходит увеличение диаметра верхней части герметизирующего элемента и в зоне острой кромки возникают значительные напряжения растяжения.

При длительном нагружении вследствие ползучести резины происходит накопление повреждений в зоне высоких растягивающих напряжений и раскрытие полости герметизирующего элемента вплоть до выхода образовавшейся трещины наружу и разгерметизации вставки в целом.

С целью повышения надежности работы герметизирующего элемента вставки диаметром 250-700 мм проведены исследования на модельных образцах по улучшению конструктивно-технологической схемы, результаты которых внедрены в производство. Так выполнение внутренней полости герметизирующего элемента проводится путем загиба двух 1 миллиметровых слоев резины (рис. 8, в), позднее введен внутренний двухмиллиметровый слой резины (рис. 8, г), что позволило ликвидировать острую кромку внутренней полости герметизирующего элемента, являющейся причиной разгерметизации ИВ в процессе эксплуатации.

В настоящее время изготовление герметизирующего элемента проводится с применением армирования внутренней полости синтетической тканью и резинового шнура диаметром 3 мм, что позволило увеличить радиус закругления кромки полости и уменьшить концентрацию напряжений в ней (рис. 8, д).

При испытаниях всех опытных и экспериментальных узлов пробным давлением и до разрушения (25-З0 МПа) начиная с периода внедрения, не зафиксированы случаи разгерметизации вставок диаметром 250-700 мм.

В четвертой главе разработаны методы мониторинга параметров и оптимизации автономных устройств подачи электрического тока для секционированной электрохимической защиты газопроводов.

Проведено опытное сопровождение эксплуатации автономных источников тока (АИТ) и протяженных гибких анодных заземлений. АИТ для электроснабжения системы электрохимической защиты газопроводов в ООО «Газпром трансгаз Екатеринбург» были предложены как альтернатива протяжённым линиям электропередач.

В процессе опытно-промышленной эксплуатации проводили научно-методическое сопровождение трех типов АИТ: ГТГ-150 (с 2003 г.), АСКЗ-ИТ-24 (с 2004 г.), АИПТ-150 (с 2006 г.), ТЕГ MPS 175/5220 (с 2010 г.). Установки, работавшие в системе ЭХЗ, были подключены в цепь труба-анод напрямую, соответственно подвергались воздействию блуждающих токов и электрических разрядов природного происхождения, что привело к большому количеству отказов. На установках где цепи труба-анод имели большое электрическое сопротивление (более 5 Ом) произошла быстрая деградация термоэлектрических элементов.

 бщий вид-46

 бщий вид-48

 бщий вид-49

Рис. 8 Общий вид электроизолирующей вставки (а) и варианты улучшения герметизирующего элемента: б) исходная конструкция; в) добавление двух слоев резины 1 мм (4); г) добавление внутреннего слоя 2 мм (5); д) армирование внутренней полости тканью (6) и резиновым шнуром 3 мм (7)

1 – патрубок стальной; 2 – герметизирующий элемент; 3 – стеклопластиковая муфта

Целью экспериментальных исследований являлось определение текущих параметров АИТ и стабильность их технических характеристик во времени. Контролировали выходной ток и напряжение в нагрузке и при разомкнутой цепи, температуры эксплуатации, внутреннее сопротивление, поляризационный потенциал газопровода в точке дренажа и его стабильность во времени, параметры ИВ.

Наиболее показательными являются результаты мониторинга АИТ, работающего на термоэлементах, в Малоистокском и Невьянском ЛПУ МГ ООО «Газпром трансгаз Екатеринбург», максимально подверженных воздействию блуждающих токов. Для исключения встречного блуждающего тока рекомендовано использовать на АИТ автоматические катодные станции ИПЕ-0,2, либо включать в анодную цепь диод. Учитывая то, что техническое состояние термогенератора, необходимо оценивать при номинальном режиме работы, а эксплуатация АИТ ведется при более низких рабочих характеристиках, возникла необходимость разработки способов оценки технического состояния АИТ в текущем режиме эксплуатации. Для решения данной задачи были получены вольтамперные характеристики АИТ и зависимости выходной мощности термогенератора от разности температур горячего и холодного спаев и суммарного сопротивления внутренней и внешней цепи. Снятие вольтамперной характеристики производилось по трем точкам: при эквивалентной нагрузке 5,0 Ом, при эксплуатационной нагрузке цепи «труба-анод» и без нагрузки, не изменяя температуры термогенератора. Также была построена вольтамперная характеристика на основе паспортных данных.

На основе полученных данных сделан вывод об эффективности режимов работы АИТ (рис. 9).

 а) б) ольтамперная-51

а) б)

Рис. 9 Вольтамперная характеристика (а) и зависимость мощности АИТ от разности температур горячего и холодного спаев (б)

Анализ полученных зависимостей показывает, что на некоторых УКЗ (№ 3А и 4) при существующих температурных режимах зафиксированы выходные характеристики АИТ, которые расположены ниже номинальной кривой, что указывает на недостаточную выходную мощность и неоптимальный режим работы, при которых он эксплуатируется.

Поэтому регулировку выходного тока АИТ рекомендовано производить балластным резистором с меньшим сопротивлением чем на других УКЗ, тем самым снизить нагрузку на термогенератор, не изменяя выходные характеристики.

Одним из важных элементов устройств подачи электрического тока секционированной ЭХЗ газопроводов, которые требовали проведения опытно-эксплуатационного мониторинга, являются протяженные гибкие анодные заземления. Для мониторинга параметров ПГА сконструирован и изготовлен зонд-модуль, который размещали вблизи установленного в грунте ПГА. Вспомогательный образец зонд-модуля изготовлен из отрезка промышленного ПГА, что характеризует идентичность процессов, проходящих на реальных ПГА и зонд-модуле в части переходного сопротивления токопровод – резина и кинетики электрохимических процессов на границе ПГА – грунт.

В лабораторных условиях были определены предельно допустимые плотность тока и потенциал, при котором начинается разложение воды с выделением кислорода на поверхности ПГА. Для этого с помощью потенциостата П 5848 на образцах ПГА, подготовленных для монтажа зонд-модуля, были сняты гальванодинамические и потенциодинамические поляризационные кривые в воде и глине (рис 10, а).

 а) б) Рис 10 Зависимость-52

 а) б) Рис 10 Зависимость-53

а) б)

Рис 10 Зависимость плотности анодного тока от потенциала (а) и распределение плотности анодного тока зонд-модуля ПГА по координате газопровода (б)

На фрагменте представленной зависимости в области потенциала плюс 1,028 (МСЭ) установлен скачок тока, обусловленный сменой диффузионного режима разряда ионов ОН - на кинетический режим выделения кислорода за счёт разложения воды. В пересчёте на нормальный водородный электрод (НВЭ) потенциал разложения воды на ПГА равен плюс 1,34 В (НВЭ), что близко по физическому смыслу показателям графитовых электродов в нейтральных средах. Для них, по этим же самым причинам, установлены предельные значения потенциала плюс 1,6 В (МВЭ).

Определив таким образом область максимально-допустимых потенциалов на поверхности ПГА, получаем, что ей соответствует плотность тока через боковую поверхность в диапазоне 0,082–0,083 мА/см2, который является предельным для ПГА. С помощью ПГА – зонд-модуля её необходимо контролировать, в первую очередь, в местах соединения ПГА.

Аппроксимируя график, представленный на рис. 10, а, была установлена зависимость плотности анодного тока от потенциала анода:

. (18)

Скачок потенциала определялся из условия монотонности возрастающей функции:

, или , (19)

где х1, х2 – абсциссы произвольных точек зависимости, причем х2>x1.

Основные выводы:

  1. Разработана методика диагностирования и мониторинга противокоррозионной защиты газопроводов, основанная на электрохимических методах измерения вольтамперной и хроноамперной характеристик системы трубопровод – защитное покрытие - вспомогательный образец – грунт. Методика адаптирована для трассового контроля и позволяет провести оценку неоднородности коррозионных процессов для рационального размещения элементов электрического секционирования с применением зонд-модульной технологии, для которой оптимизированы рабочая область потенциалов, частота следования и крутизна фронтов изменения тока и потенциала.
  2. Разработана методика и созданы средства экспериментальных измерений для оптимизации режимов работы изолирующих вставок на газопроводах, получена расчетно-экспериментальная зависимость плотности тока обкладок изолирующей вставки от силы тока в трубопроводе, позволяющие исследовать механизмы и причины поляризации вставок. Предложены способы подбора оптимальной величины шунта по введенному критерию падения напряжения на изолирующей вставке не более 5-7 В для преимущественного направления блуждающего тока и 15-17 В для симметричной переменой поляризации. Усовершенствовано шунтирующее устройство в виде диодной сборки.
  3. Усовершенствована и внедрена на эксплуатируемых газопроводах конструкция электроизолирующей вставки на основе опытно-эксплуатационных испытаний, улучшена конструктивно-технологическая схема исполнения герметизирующего элемента изолирующих вставок диаметром 250-700 мм.
  4. Усовершенствована работа автономных устройств подачи электрического тока для секционированной электрохимической защиты газопроводов, включающих генераторы и секционированные протяженные анодные заземления на основе мониторинга и настройки параметров и режимов эксплуатации. Предложены технические решения по совершенствованию устройств, позволяющие увеличить их надежность и стабильность их технических характеристик при эксплуатации в условиях блуждающих токов.
  5. По результатам работы разработаны стандарты организации ОАО «Газпром» «Временные технические требования к вставкам (муфтам) электроизолирующим» (2010 г.), ВСН 39-1.8-008-2002 Указания по проектированию вставок электроизолирующих на магистральных и промысловых трубопроводах, ВСН 39-1.22-007-2002 Указания по применению вставок электроизолирующих для газопровода. Разработанные рекомендации внедрены при реализации технологии электрического секционирования МГ Бухара-Урал, Свердловск - Нижний Тагил, СРТО – Урал - 2, а также на газопроводах-отводах (более 50 объектов). В результате на основе комплексного коррозионного мониторинга электрически секционированы проблемные участки трубопроводов, что позволило использовать новые принципы управления системой ЭХЗ, уменьшить воздействие блуждающих токов не менее чем в 3,5 раза, повысить надежность эксплуатации газопроводов.

Основные положения диссертации опубликованы
в следующих работах:

  1. Попов В.А., Желобецкий В.А., Баусов С.В. Некоторые аспекты коррозионных обследований промплощадок КС // В сб. мат-ов 12-й межд. дел. встречи «Диагностика-2001». - :М.: ИРЦ Газпром, 2001. – с. 45-54.
  2. Попов В.А., Желобецкий В.А. Опыт организации оперативно-аналитической работы по оценке эффективности противокоррозионной защиты в ООО «Уралтрансгаз» // В сб. мат-ов НТС ОАО Газпром. – М.: ИРЦ Газпром, 2004. – с. 76-82.
  3. Попов В.А., Созонов П.М., Кузьмин А.Н., Жуков А.В. Отбраковка дефектов магистральных газопроводов по результатам внутритрубной дефектоскопии // В сб. мат-ов 15-й межд. дел. встречи «Диагностика-2005». - :М.: ИРЦ Газпром, 2005. – с. 174-180.
  4. Попов В.А., Кузьмин А.Н., Жуков А.В. Практические аспекты технического диагностирования повреждений, обусловленных эксплуатационным старением МГ // В сб. мат-ов 16-й межд. дел. встречи «Диагностика-2006». - :М.: ИРЦ Газпром, 2006. – с. 299-310.
  5. Попов В.А. Опыт оптимизации системы ЭХЗ газопроводов с применением электроизолирующих вставок // В сб. мат-ов отраслевого совещания ОАО Газпром. – М.: ИРЦ Газпром, 2008. – с. 82-88.
  6. Попов В.А. Работа системы противокоррозионной защиты ООО «Газпром трансгаз Екатеринбург» за 2008 год // В сб. мат-ов отраслевого совещания ОАО Газпром. – М.: Газпром экспо, 2009. – с. 194-202.
  7. Попов В.А. Опыт использования протяженных гибких анодов в ООО «Газпром трансгаз Екатеринбург». Результаты реконструкции системы противокоррозионной защиты в Невьянском ЛПУ // В сб. мат-ов отраслевого совещания ОАО Газпром. – М.: Газпром экспо, 2010. – с. 116-129.
  8. Желобецкий В.А., Баусов С.В., Попов А.В. Диагностика коррозионного состояния магистральных газопроводов с применением зонд-модульной технологии // Дефектоскопия. - 2009. - № 11. - с. 79-83.
  9. Попов В.А., Корзунин Г.С. Система противокоррозионной защиты в ООО «Газпром трансгаз Екатеринбург» // Дефектоскопия. - 2010. - № 9. - с. 90-96.
  10. Попов В.А., Попов А.В. Желобецкий В.А. Новые подходы к диагностике и мониторингу коррозионного состояния газопроводов по результатам статистической обработки данных зонд-модульного обследования // Дефектоскопия. - 2010. - № 9. - с. 97-103.
  11. Попов В.А., Матвиенко А.Ф. Выявление дефектов сплошности металла и защитного покрытия на трубопроводах // Дефектоскопия. - 2009. - № 7. - с. 8-12.
  12. Попов В.А., Корзунин Г.С., Желобецкий В.А., Попов А.В. Электрометрическая диагностика противокоррозионной защиты ЛЧ МГ // Дефектоскопия. - 2011. - № 4. - с. 22-34.
  13. Попов В.А., Желобецкий В.А., Попов А.В. Некоторые аспекты коррозионных обследований компрессорных станций промплощадок // Дефектоскопия. - 2010. - № 12. - с. 72-77.
  14. Попов В.А., Желобецкий В.А. Баусов С.В., Лукин Е.С. Опыт эксплуатации электроизолирующих вставок в ООО «Газпром трансгаз Екатеринбург» // Нефтегазопромысловый инжиниринг. - 4 кв. 2009. - с. 4-8.
  15. Кузьбожев А.С., Агиней Р.В., Попов В.А. Способ выявления нарушений соединения полимерного покрытия с металлическими трубами Патент РФ № 2278378 Заявл. 09.03.2005 г. Опубл. 20.06.2006 г.
  16. Кузьбожев А.С., Агиней Р.В., Попов В.А. Способ предотвращения развития дефектов стенок трубопроводов Патент РФ № 2295088 Заявл. 22.08.2005 г. Опубл. 10.03.2007 г.
  17. Кузьбожев А.С., Агиней Р.В., Попов В.А. Способ предотвращения развития дефектов стенок трубопроводов Патент РФ № 2343337 Заявл. 16.08.2007 г. Опубл. 10.01.2009 г.

Подписано к печати « » февраля 2012 г.

Заказ № 3725

Тираж 100 экз.

1 уч.- изд.л. ф-т 60х84/16

Отпечатано в ООО «Газпром ВНИИГАЗ»

по адресу 142717, Московская область,

Ленинский р-н, п. Развилка, ООО «Газпром ВНИИГАЗ»



Pages:     | 1 | 2 ||
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.