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:   || 2 |

Повышение эффективности защиты от коррозии газонефтепроводов с отслаиваниями изоляционного покрытия

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

  1. Бурдинский эрнест владимирович

Повышение эффективности защиты ОТ КОРРОЗИИ газонефтепроводов с отслаиваниями изоляционного покрытия

специальность 25.00.19 – Строительство и эксплуатация
нефтегазопроводов, баз и хранилищ

  1. Автореферат

диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук

Ухта – 2009

Диссертация выполнена в Ухтинском государственном техническом университете
и ООО «Газпром трансгаз Ухта»

Научный руководитель: кандидат технических наук
Руслан Викторович Агиней
Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук, профессор, заведущий кафедрой физики Некучаев Владимир Орович
кандидат технических наук, научный сотрудник лаборатории ООО «Газпром ВНИИГАЗ»
Гончаров Андрей Викторович
Ведущая организация: ООО «ПечорНИПИнефть»

Защита состоится 17 декабря 2009 г. в 12 часов на заседании диссертационного
совета Д 212.291.02 в Ухтинском государственном техническом университете по
адресу: 169300, г. Ухта, Республика Коми, ул. Первомайская, 13.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке УГТУ.

Автореферат разослан 15 ноября 2009 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета,

кандидат технических наук, доцент Н.М. Уляшева

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Обеспечение надежного функционирования нефтегазопроводов - основная задача нефтегазотранспортных предприятий. На долю магистральных газопроводов (МГ) приходится подавляющее число крупных аварий и отказов во всей газовой промышленности. МГ является потенциально опасным объектом и обладает огромным энергетическим потенциалом, способным оказывать значительное негативное воздействие на окружающую среду. Только за последнее десятилетие на магистральных трубопроводах произошло более 500 аварий, повлекших за собой человеческие жертвы, причинивших огромный экологический и экономический ущерб.

В отчетах Ростехнадзора отмечено, что основные угрозы целостности магистрального трубопроводного транспорта являются следствием интенсивного развития коррозионных и стресс-коррозионных процессов на МГ большого диаметра. Если в период с 1991 по 1996 год доля аварий по причине коррозии в общем балансе аварийности по ОАО «Газпром» составляла около четверти, с 1998 по 2003 год аварии по этой причине составили треть от общего количества, то в 2006-2007 годах они составляли уже более 50 %.

Опыт эксплуатации МГ показывает, что несмотря на практически 100%-ную защищенность трубопроводов от коррозии1 по протяженности средствами электрохимической защиты (ЭХЗ), около 90% всех выявляемых средствами диагностики повреждений являются повреждениями коррозионного характера, расположенными в отслаиваниях гидроизоляционных покрытий, выполненных преимущественно из полимерных лент. Данные покрытия из-за несовершенной технологии нанесения и низких показателей механической прочности на ряде участков МГ утратили свои функциональные свойства.

В настоящее время проблема «подпленочной коррозии» остается актуальной, до сих пор не ясна роль катодной защиты в месте отслоения изоляции. Одни специалисты в области коррозии считают, что защита катодным током обеспечивается посредством протекания через покрытие (по сути, через переходное сопротивление изоляции) или через среду, которая проникает под отслоившееся покрытие, другие авторы утверждают, что катодная защита не оказывает никакого влияния, третьи полагают, что катодная защита является источником образования коррозионных гальванических пар, т.е. ее действие под покрытием исключительно отрицательное.

Очевидно, что в таких условиях необходимо исследовать и расширить область действия электрохимической защиты под отслоенным покрытием, либо устранить дефект отслаивания покрытия. Эффективных методов для реализации первого положения не разработано, для устранения отслаиваний покрытия выполняют капитальный ремонт изоляции. Однако замена изоляции требует колоссальных материальных и трудовых затрат, что не позволяет выполнить ремонт на всех дефектных участках.

В настоящее время на МГ выявляют сотни тысяч коррозионных повреждений метала труб, снижающих несущую способность и надежность МГ и требующих немедленной реализации превентивных мероприятий, включающих оценку и повышение эффективности защиты от коррозии в условиях отслаиваний изоляционных покрытий.

Вышесказанное свидетельствует о том, что противодействие интенсивному развитию коррозионных процессов в дефектах отслаивания изоляционного покрытия является актуальной ведомственной и государственной задачей в настоящее время, а с учетом увеличения срока эксплуатации объектов ГТС, также и в будущем.

При написании диссертации автор обобщил и использовал научный опыт, содержащийся в теоретических и методологических трудах известных отечественных и зарубежных ученых и специалистов по диагностированию и противокоррозионной защите трубопроводных систем, среди которых: Б.И. Борисов, Ю.И. Гарбер, Н.П. Глазов, А.Г. Гумеров, Н.П. Жук, О.М. Иванцов, Ф.М. Мустафин, Н.А. Петров, В.В. Притула, В.Н. Протасов, И.Л. Розенфельд, И.В. Стрижевский, Л.И. Фрейман, Browseau R., Chan Li, Gan F., Sun Z.-W., Parkins R.N., Qian S. и многие другие.

Связь темы диссертации с плановыми исследованиями.

Результаты диссертации использованы при реализации научно-исследовательских работ в области противокоррозионной защиты газопроводов ООО «Газпром трансгаз Ухта», выполненных филиалом ООО «Газпром ВНИИГАЗ» – «Севернипигаз» за период 2004-2009 г.г.

Цель работы. Повышение эффективности противокоррозионной защиты металла газонефтепроводов в условиях сформировавшихся отслаиваний отслаиваниях изоляционного покрытия.

Основные задачи исследования. Для достижения поставленной цели в работе необходимо решить следующие основные задачи:

  • разработать комплекс методик лабораторных и полевых испытаний образцов, имитирующих металл трубы, расположенный в отслаивании покрытия в условиях действия катодной поляризации и коррозионно-активной среды;
  • определить характер распределения поляризационного потенциала в образце в зависимости от расстояния до устья дефекта покрытия, силы поляризующего тока, пространственного положения модели анода, электрических свойств среды;
  • обосновать способ повышения эффективности противокоррозионной защиты воздействием переменного электрического поля;
  • провести длительные полевые испытания с установкой зондовых устройств на трассе действующих магистральных газопроводов;
  • разработать практически реализуемый способ оценки эффективности защиты в условиях отслаивания покрытия, для регулирования работы катодных станций защиты.

Научная новизна:

  1. Лабораторными испытаниями образцов с моделированием отслаивания покрытия установлено, что поляризация металла образцов до минимального критерия защиты минус 0,85 В достигается на расстоянии не более 40 мм от точки натекания тока (устья отслаивания). Результаты подтверждены полевыми испытаниями на участке действующего газопровода.
  2. Поляризационный потенциал катодно поляризованного металла в отслаивании покрытия высотой 5 мм может быть определен из выражения:

,

где a и b – коэффициенты, зависящие от условий натекания тока: размеров отслаивания и электропроводности среды; L - расстояние между сквозным дефектом в изоляционном покрытии и точкой в зоне дефекта; j – плотность поляризующего тока, мА; Uст – собственный потенциал стальной конструкции, В.

  1. Корреляционным анализом результатов исследования 108 сегментов образцов доказано, что в отслаивании наиболее достоверным критерием ЭХЗ является значение поляризационного потенциала металла.
  2. Установлено что наложение переменного синусоидального тока плотностью 812 мА/м2 в диапазоне частот 1001000 Гц позволяет достичь минимального критерия защищенности ЭХЗ на расстоянии от устья отслаивания, сопоставимом с шириной полимерной ленты (450 мм).

Основные защищаемые положения диссертации:

  • Результаты лабораторного и полевого исследования эффективности ЭХЗ в отслаиваниях покрытия в условиях катодной поляризации.
  • Оригинальная методика оценки поврежденности образцов при коррозионных испытаниях.
  • Метод повышения эффективности ЭХЗ в отслаиваниях покрытия наложением переменного тока.
  • Новая конструкция устройства для оценки эффективности и регулирования ЭХЗ в условиях отслаиваний покрытия.

Практическая ценность и реализация результатов работы.

На основе результатов исследований разработаны и введены три стандарта организации ООО «Газпром трансгаз Ухта» (до 2008 г. ООО «Севергазпром»), согласованных с Ухтинским отделом Печорского округа Ростехнадзора. По материалам получены два патента на изобретения РФ, что характеризует новизну и промышленную применимость полученных результатов.

Практическая ценность работы заключается в разработке, лабораторной и полевой апробации методов оценки и повышения эффективности ЭХЗ в условиях отслаиваний, включая применение метода наложения переменного тока, который позволяет обеспечить критерии защиты в сформировавшемся отслаивании покрытия.

Результаты, полученные в работе, прошли промышленную апробацию на предприятии ООО «Газпром трансгаз Ухта»: метод оценки и регулирования эффективности катодной защиты реализован на участке МГ «Пунга-Ухта-Грязовец».

Апробация работы.

Основные результаты исследований докладывались и обсуждались на Отраслевом совещании «Особенности проявления КРН на магистральных газопроводах ОАО "Газпром". Методы диагностики, способы ремонта дефектов и пути предотвращения КРН», ООО «Севергазпром», г. Ухта, 11-15 ноябр. 2002 г.; Всероссийской конференции «Большая нефть: реалии и перспективы» (г. Ухта, УГТУ, 2003г.); Четырнадцатой международной деловой встречи "Диагностика-2004", Арабская Республика Египет, апр. 2004 г.; Всероссийской научно-технической конференции «Нефть и газ Западной Сибири», г. Тюмень, 2007 г.; Седьмой Всероссийской конференция молодых ученых, специалистов и студентов по проблемам газовой промышленности России «Новые технологии в газовой промышленности» (г. Москва, РГУНиГ им. И.М. Губкина, 2007 г.); Конференциях сотрудников и преподавателей УГТУ, г. Ухта, 2007 - 2009 гг.; Международной конференции «Целостность и прогноз технического состояния газопроводов» (PITSO-2007) (г. Москва, ООО «ВНИИГАЗ», 2007 г.); Международной конференции «Газотранспортные системы: настоящее и будущее. Целостность и прогноз технического состояния газопроводов» (GTS-2007) (г. Москва, ООО «ВНИИГАЗ», 2007 г.); 3-й Международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы трубопроводного транспорта Западной Сибири», ТюмГНГУ, г. Тюмень, 2009 г.; Международной конференции «Газотранспортные системы: настоящее и будущее» (GTS-2009) (г. Москва, ООО «ВНИИГАЗ», 2009 г.).

Публикации: по теме диссертации опубликовано 20 работ. В том числе 2 патента на изобретения РФ, 2 тематических обзора, 2 нормативно-технических документа, 15 статей опубликованы в изданиях, включенных в «Перечень…» ВАК РФ.

Структура и объем работы: диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, содержит ___ страниц текста, ___ рисунков, ___ таблиц и список литературы из ___ наименований.

Содержание работы

Во введении дано обоснование актуальности выбранной темы, сформулированы цели и задачи исследований, раскрыты степень разработанности темы, ее научная новизна, основные защищаемые положения и практическая ценность полученных результатов.

В первой главе «Анализ вопроса полноты электрохимзащиты нефтегазопроводов под отслоившимся покрытием» выполнен анализ вопроса эффективности противокоррозионной защиты объектов ГТС длительной эксплуатации. Показано, что за период с 1981 года на МГ ООО «Газпром трансгаз Ухта» произошло около 80 аварий аварии: 70 % аварий на МГ связаны с коррозионными повреждениями (в первую очередь с коррозионным растрескиванием под напряжением (КРН)).

Коррозия является наиболее распространенным повреждением стенки труб, выявляемым средствами внутритрубной диагностики (ВТД). Анализ результатов ВТД показывает, что более 90 % повреждений представляют собой потерю металла, связанную преимущественно с коррозией, в т.ч. около 2,0 % дефектов имеют относительную глубину более 50% толщины стенки труб.

Показано, что в настоящее время задача противокоррозионной защиты МГ решается совместным действием гидроизоляционных покрытий, препятствующих доступу коррозионных агентов к металлу трубы и ЭХЗ, работающей при наличии дефектов и повреждений покрытия, при этом критерием эффективности работы ЭХЗ является поляризационный потенциал трубопровода относительно грунта.

Существующая система МГ диаметром 1220-1420 мм, пик строительства которой пришелся на 1970-1980 годы, изолирована, преимущественно, полимерными лентами трассового нанесения и покрытиями на основе битума, армированного стеклохолстом, которые в ряде случаев исчерпали ресурс работоспособности.

Основными дефектами покрытия являются:

- сквозные повреждения, возникающие преимущественно в результате механического повреждения при строительстве, а также в процессе эксплуатации при воздействии грунта и балластировочных устройств;

- повреждения сдвига, возникающие в результате взаимного перемещения трубопровода относительно грунта, наиболее характерным является сдвиг покрытия под воздействием усадки грунта обратной засыпки;

- отслаивания покрытия, инициированные в сквозных повреждениях и в последующем развивающиеся под действием катодной поляризации и среды.

Полимерные ленты, предрасположены к сдвигу и образованию гофр, ориентированных параллельно оси трубы. По данным Э. Санкактара и Х. Жазови место с наибольшей вероятностью образования гофр расположено в точке 148° на окружности трубы относительно вертикали, что соответствует области на МГ с наибольшим количеством обнаруживаемых коррозионных дефектов.

Установлено, что коррозионные повреждения металла труб локализуются преимущественно в дефектах отслаивания и сдвига антикоррозионного покрытия. Такие повреждения покрытия не препятствуют доступу коррозионных агентов к незащищенному металлу, но в то же время, вследствие хороших диэлектрических свойств, экранируют действие электрохимической защиты.

Обзор работ посвященных оценке действия катодной защиты в щелевом элементе, в том числе, смоделированном на реальных моделях трубопроводов, показал, что потенциал станции катодной защиты поддерживается на необходимом уровне только в устье отслаивания. С удалением от устья более чем на 50-100 мм, наложенный потенциал резко падает и не соответствует требованиям ГОСТ Р 51164-98, тем самым не обеспечивая противокоррозионную защиту металла труб.

Таким образом, проведенный анализ показал, что разработка комплекса мероприятий и методов по повышению и оценке эффективности противокоррозионной защиты длительно эксплуатируемых газо и продуктопроводов является актуальной научно-технической проблемой и целью настоящей работы.

Вторая глава «Методы лабораторных и трассовых исследований» посвящена исследованию полноты ЭХЗ металла под отслоившимся покрытием. Для проведения лабораторных исследований разработана конструкция образца, моделирующего металл трубы, расположенный в отслаивании покрытия (рис. 1). Образец состоит из полого стального цилиндра, помещаемого с зазором 5 мм в полиэтиленовую оболочку.

В оболочке установлены узел затекания тока (устье), штуцера для дренирования электролита, двенадцать капилляров2 для измерения поляризационного потенциала и проволочные датчики для оценки скорости коррозии.

При исследованиях образец помещается в ванну с электролитом, в которую погружался анод (рис. 2).

1 – стальной образец; 2 – полимерная оболочка; 3 – заглушка;4 –прокладка; 5 – устье отслаивания; 6 – капилляр; 7 – штуцер; 8 – контактный провод

Рис. 1 Сборочный чертёж образца

Для поляризации металла стального образца под отслоенным покрытием служит регулируемый источник постоянного тока 4. Ток от анодного заземления 3 затекает в узел натекания 6 (устье отслаивания) и поляризует поверхность металла стального образца, расположенный внутри оболочки.

Измерения потенциала поляризации проводятся хлорсеребряным электродом сравнения, который последовательно помещается в измерительные ячейки, соединенные с помощью солевых мостиков с капиллярами, которые устанавливаются в резьбовые сквозные отверстия, выполненные в оболочке. Капилляры диаметром 0,2 мм выполнены из оргстекла.

Для проведения полевых испытаний на трассе действующего МГ выбраны два участка Сосногорского ЛПУМГ. Для участков характерны два различных механизма развития «подпленочных» коррозионных дефектов – трещиноподобных (в классификации ВТД – продольные канавки, трещины, группы трещин) в глинистых грунтах (участок 1) и местной коррозии (коррозия, язвы, каверны) в торфе (участок 2).

Разработан стенд и методика полевых длительных испытаний включающих установку образцов, моделирующих металл трубы под отслоившимся покрытием на трассе действующей системы МГ в условиях катодной поляризации работающими СКЗ.

В третьей главе «Анализ результатов лабораторного моделирования коррозии в отслаиваниях покрытия» При измерении потенциала металла в модели отслаивания установлено, что критерий защищенности минус 0,85 В достигается только в ближайшей к устью точке (точка 7, расстояние до устья 40 мм) при максимальных режимах источника тока (плотность тока поляризации более 120 мА/м2) (рис. 4).

При анализе полученных результатов установлено, что зависимость потенциала от силы тока можно аппроксимировать прямыми, при этом тангенс угла наклона прямых зависит от удаления точки измерения и свойств электролита:

,

где a и b – коэффициенты, зависящие от условий натекания тока (рис. 5); L - расстояние между устьем и точкой в зоне отслаивания; j – плотность поляризующего тока, мА/м2; Uст – собственный потенциал стальной конструкции, В.

  График для определения коэффициентов a (1) и b (2)в зависимости от удельного-3

Рис. 5 График для определения коэффициентов a (1) и b (2)
в зависимости от удельного сопротивления среды



Pages:   || 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.