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 | 3 | 4 | 5 |

Разработка методов повышения эффективности противокоррозионной защиты объектов газотранспортной системы

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

УДК 622.691.4:620.193/.197

  1. Агиней Руслан Викторович

Разработка методов повышения эффективности противокоррозионной защиты объектов газотранспортной системы

специальность 25.00.19 – Строительство и эксплуатация
нефтегазопроводов, баз и хранилищ

  1. Автореферат

диссертации на соискание ученой степени
доктора технических наук

Ухта - 2009

Работа выполнена в филиале Общества с ограниченной ответственностью
«Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий»
ООО «Газпром ВНИИГАЗ» – «Севернипигаз»

Научный консультант: доктор технических наук
Александр Сергеевич Кузьбожев
Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор
Алексей Анатольевич Коршак
доктор технических наук, профессор
Юрий Дмитриевич Земенков
доктор технических наук, профессор
Зафар Хангусейн - оглы Ягубов
Ведущая организация: Российский государственный
университет нефти и газа
им. И.М. Губкина

Защита состоится «18» декабря 2009 г. в 10 час. 00 мин. на заседании диссертационного совета Д 212.291.02 в Ухтинском государственном техническом университете по адресу: 169300, Республика Коми, г. Ухта, ул. Первомайская, 13.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ухтинского государственного технического университета.

Автореферат разослан «15» ноября 2009 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета, к.т.н. Н.М. Уляшева

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Обеспечение надежного функционирования газотранспортной системы (ГТС) - основная задача газотранспортных предприятий. Важным элементом этой системы являются подземные магистральные газо и продуктопроводы (МГ). На долю 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 современных условиях строительство ведется с применением труб изолированных экструдированными полимерами заводского нанесения, но такое покрытие также склонно к отслаиванию на кромках при транспортировке, хранении и монтаже секций труб.

Ежегодно на МГ выявляют сотни тысяч коррозионных повреждений метала труб, снижающих несущую способность и надежность МГ и требующих немедленной реализации превентивных мероприятий, включающих оценку эффективности и оптимизирование работы ЭХЗ с учетом дефектности покрытия, целенаправленный ремонт покрытия на основе данных диагностирования его технического состояния. Объемы и тенденция роста количества и размеров коррозионных повреждений МГ свидетельствуют о том, что в настоящее время такие методы разработаны недостаточно.

Кроме этого, сегодня, в условиях перехода ряда месторождений в заключительную стадию эксплуатации и обводнения продукта, актуальна проблема коррозии внутренней поверхности труб. Скорость коррозии может составлять несколько миллиметров в год, что за непродолжительное время приводит к образованию сквозных повреждений металла трубы, разливу продукта. Проблема актуальна как для нефтепроводов, так и для конденсатопроводов (КП), примером которого в Республике Коми является КП «Вуктыл – Сосногорский газоперерабатывающий завод (СГПЗ)». Борьба с коррозией внутренней поверхности труб заключается в применении ингибиторов, однако их действие на магистральных трубопроводах малоэффективно вследствие их большой протяженности. Высокой защитной способностью обладает внутреннее покрытие труб, однако замена труб требует значительных материальных затрат.

Вышесказанное свидетельствует о том, что противодействие интенсивному развитию коррозионных процессов на трубах МГ является актуальной ведомственной и государственной задачей в настоящее время, а, с учетом увеличения срока эксплуатации объектов ГТС, также 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 покрытий и противокоррозионной защите трубопроводных систем, среди которых: Г.В. Акимов,
Н.П. Алешин, В.Л. Березин, Б.И. Борисов, И.Ю. Быков, Г.Г. Винокурцев,
Ю.И. Гарбер, Н.П. Глазов, А.Г. Гумеров, И.Н. Ермолов, Н.П. Жук, А.М. Зиневич, О.М. Иванцов, В.В. Клюев, Ф.М. Мустафин, Н.А. Петров, А.Е. Полозов, В.В. Притула, В.Н. Протасов, И.Л. Розенфельд, И.В. Стрижевский, Ю.А. Теплинский,
Ф.К. Фатрахманов, Л.И. Фрейман, В.В. Харионовский, W.V. Baeckmann,
R. Browseau, Li Chan, F. Gan, Z.-W. Sun, W. Schwenk, R.N. Parkins, S. Qian 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 1999-2009 гг.

Цель работы. Повышение эффективности противокоррозионной защиты (ПКЗ) длительно эксплуатируемых МГ путем разработки, научного обоснования и внедрения комплекса методов.

Основные задачи исследования. Для достижения поставленной цели в работе решались следующие задачи:

1. Оценка и разработка методов повышения эффективности ПКЗ труб в условиях сформировавшихся отслаиваний покрытия, включая:

  • разработку методики лабораторных и полевых испытаний образцов, имитирующих металл трубы в отслаивании покрытия в условиях катодной поляризации и коррозионно-активной среды;
  • определение зависимостей поляризационного потенциала в образце от расстояния до устья отслаивания покрытия, силы поляризующего тока, пространственного положения модели анода, электрических свойств среды;
  • обоснование метода повышения эффективности защиты воздействием переменного тока.

2. Разработка методики повышения эффективности ПКЗ технологических газонефтепроводов в условиях промышленных площадок, включая:

  • определение на физических моделях точности регрессионных зависимостей, описывающих уровень защиты металла трубопроводов в условиях действия нескольких станций катодной защиты.
  • разработку промышленного регламента оптимизации работы средств ПКЗ трубопроводов в условиях промышленных площадок.
  • реализацию методики на территории промышленной площадки КС-10 Сосногорского ЛПУМГ ООО «Газпром трансгаз Ухта».

3. Создание новых и адаптация существующих методов и средств оценки эффективности ПКЗ, включая:

  • разработку средств и методов измерения поляризационного потенциала подземных трубопроводов;
  • разработку методики интерпретации результатов интенсивных электроизмерений, для повышения точности оценки сквозных повреждений покрытия малой площади;
  • разработку методики ранжирования участков трубопроводов по предрасположенности к образованию повреждений покрытия для целенаправленного применения средств полевой диагностики.

4. Разработка и внедрение методики акустического реверберационного контроля заводского покрытия труб, включая:

  • разработку акустической модели с определением оптимальных параметров акустических преобразователей;
  • установление критериев и точности выявлении отслаиваний покрытия на лабораторных образцах;
  • разработку неразрушающей технологии количественной оценки прочности соединения покрытия с металлом трубы;
  • промышленное внедрение метода на трубах с заводским покрытием сверхдлительного хранения, предназначенных для газоснабжения Камчатской области.

5. Разработка методов повышения работоспособности трубопроводов, транспортирующих многофазные среды, включая.

  • выявление особенностей коррозионной поврежденности внутренней поверхности трубопроводов на основе результатов внутритрубной дефектоскопии и последующего обследования дефектов в шурфах;
  • проведение имитационных коррозионных испытаний металла в условиях многофазной среды «пластовая вода – газовый конденсат»;
  • разработку методов выявления участков трубопровода с расслоенным потоком течения транспортируемой среды.

Научная новизна:

1) 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). Установлена зависимость поляризационного потенциала металла от условий натекания катодного тока, расстояния между сквозным дефектом в покрытии и точкой измерения, плотностью тока и собственным потенциалом. Доказано, что в отслаивании наиболее достоверным критерием ЭХЗ является значение поляризационного потенциала металла относительно среды.

2) Установлено, что наложение переменного синусоидального тока плотностью 8-12 мА/м2 в диапазоне частот 100-1000 Гц позволяет достичь минимального критерия ЭХЗ на расстоянии от устья отслаивания сопоставимом в шириной полимерной ленты (540 мм) при площади устья около 3 см2 и высоте отслаивания –
5 мм.

3) Обосновано, что потенциал в точке трубопровода в условиях защиты несколькими станциями катодной защиты (СКЗ) может быть определен с помощью линейной регрессионной модели. Погрешность модели относительно фактических данных составляет менее 12 %, а в диапазоне потенциалов минус 0,85 - 2,5 В менее 6,0%. Также линейная модель обладает наименьшей по сравнению с экспоненциальной и полиномиальной моделью суммой квадратов отклонений от факта. Предложены критерий оптимизации для расчета требуемых режимов СКЗ с учетом текущего состояния грунта и изоляционного покрытия в момент измерения.

4) Определено, что площадь эквивалентного повреждения покрытия, определяемая по результатам электроизмерений зависит от условий измерения и параметров работы средств ЭХЗ. Разработана новая методика интерпретации результатов электрометрических измерений при оценке площади сквозных повреждений покрытия. Для определения местоположения повреждения покрытия на газопроводе при электрометрических измерениях предложен коэффициент неоднородности поля катодного тока.

5) Расчетным путем установлены и подтверждены на лабораторных образцах критерии диагностирования заводского покрытия ультразвуковым (УЗ) реверберационным методом при проведении контроля со стороны металла труб. Предложены уравнения для расчета коэффициента отражения от границы «датчик – среда» и коэффициента затухания в среде. Получены уравнения и критерии количественной оценки прочности адгезии покрытия к металлу трубы.

6) Имитационными испытаниями образцов из конденсатопровода доказано, что наиболее интенсивное развитие коррозии происходит на границе «газовый конденсат – вода»: потеря массы образцов на 25-65% больше, чем образцов, экспозированных в пластовой воде. В динамике скорости коррозии датчиков модели трубопровода, установленных в водной среде и на границе жидких сред, отличаются в 1,6-5,2 раз зависимости от скорости движения жидкостей;

7) Расчетом параметров акустического поля доказано, что для реализации реверберационного метода контроля среды через стенку трубопровода толщиной 8 мм наиболее рациональным является применение датчика с рабочей частотой 5,0 МГц и диаметром пьезопластины 10,0 мм. Установлены критерии определения типа транспортируемой среды УЗ реверберационным методом по отношению амплитуд эхо-сигналов.

Методы исследований. В работе использованы аналитические и экспериментальные методы исследования эффективности противокоррозионной защиты металла трубопроводов на лабораторных, стендовых и натурных объектах.

Основные защищаемые положения диссертации:

  • Результаты лабораторного и полевого исследования эффективности ЭХЗ в отслаиваниях покрытия в условиях катодной поляризации, в том числе с наложением переменного тока.
  • Регламент повышения эффективности противокоррозионной защиты трубопроводов промышленных площадок НС и КС, включая методику расчета требуемых выходных параметров СКЗ с учетом состояния покрытия и свойств грунта.
  • Новые метод и устройства измерения поляризационного потенциала трубопроводов.
  • Метод оценки коррозионной поврежденности поверхности образцов при лабораторных испытаниях.
  • Методика интерпретации результатов интенсивных электроизмерений, предусматривающая учет условий измерения и параметров ЭХЗ и адаптацию линейных координат.
  • Метод ультразвукового диагностирования качества приклеивания покрытия заводского нанесения при контроле со стороны металла трубы.
  • Метод ультразвукового диагностирования типа течения среды в конденсатопроводе для определения границ участка с расслоенным потоком и назначении противокоррозионных мероприятий.

Практическая ценность и реализация результатов работы.

На основе результатов исследований разработаны шесть стандартов организации (СТО) ООО «Газпром трансгаз Ухта» (до 2008 г. ООО «Севергазпром»). По материалам получены одиннадцать патентов РФ, что характеризует новизну и промышленную применимость полученных в работе результатов.

Результаты работы внедрены на предприятиях ОАО «Газпром»:

- методика оптимизации ЭХЗ трубопроводов ПП внедрена на КС-10 Сосногорского ЛПУ МГ ООО «Газпром трансгаз Ухта» компрессорный цех №3. Рассчитаны рациональные параметры защитного тока каждой из СКЗ, рекомендованы мероприятия по ремонту и установке новых анодных заземлений;

- новый алгоритм интерпретации результатов интенсивных электроизмерений и методика прогнозирования повреждений изоляционного покрытия реализованы на участке МГ Пунга-Ухта-Грязовец 0,5-25 км, в результате установлены участке МГ требующие первоочередного ремонта покрытия. Экономический эффект от внедрения – 8,7 млн. руб.;

- метод ультразвукового контроля покрытия реализован при освидетельствовании заводского покрытия более чем двух тысяч труб сверхнормативного хранения, предназначенных для газификации Камчатской области. В результате установлена возможность применения данных труб, предложены наиболее эффективные способы ремонта повреждений. Экономический эффект от внедрения – более 100 млн. руб.;

- метод ультразвукового контроля многофазного потока внедрен на участке конденсатопровода Вуктыл-СГПЗ. Установлены границы участка КП с расслоенным типом течения транспортируемой потока, предлагаемые для установки труб с внутренним антикоррозионным покрытием. Экономический эффект – 3,8 млн. руб.

Апробация работы.

Основные результаты исследований докладывались и обсуждались на Всероссийской конференции «Большая нефть: реалии и перспективы» (г. Ухта, УГТУ, 2003г.); XLII Международной конференции «Актуальные проблемы прочности» (г.Калуга, 2004 г.); XV Коми республиканской молодежной научной конференции (г. Сыктывкар, Коми НЦ УрО РАН, 2004 г.); Международных молодежных конференциях «Севергеоэкотех» (Ухта, УГТУ, 2004 – 2009 гг.); Конференции молодых ученых и специалистов филиала ООО «ВНИИГАЗ»-«Севернипигаз» «Актуальные проблемы нефтегазодобывающей отрасли на территории Тимано-Печорской провинции» (г. Ухта, Севернипигаз, 2005 г.); Научно-технических конференциях молодёжи АК «Транснефть» ОАО «Северные МН- 2006» (Ухта, ОАО «Северные МН», 2006-2009 гг.); 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.); 7-й Всероссийской научно-технической конференции «Актуальные проблемы состояния и развития нефтегазового комплекса России» (г. Москва, РГУНиГ им. И.М. Губкина, 2007 г.); Всероссийской научно-технической конференции «Нефть и газ Западной Сибири», г. Тюмень, 2007 г.; Конференциях сотрудников и преподавателей УГТУ, г. Ухта, 2006 - 2009 гг.; VII Международной интернет-конференции «Новые материалы и технологии в машиностроении»(БГИТА, г. Брянск, 2006 - 2007 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.); III научно-практической конференции молодых специалистов ИТЦ ООО «Севергазпром» (г. Ухта, ИТЦ ООО «Севергазпром», 2007 г.); XV научно-практической конференции молодых ученых и специалистов «Проблемы развития газовой промышленности Западной Сибири – 2008» (г. Тюмень, ООО «ТюменНИИгипрогаз», 2008 г.); V научно-практической конференции молодых работников ООО «Газпром трансгаз Ухта» «Молодежь, наука, инновации» (г. Ухта, ООО «Газпром трансгаз Ухта», 2008 г.); научно-практическом семинаре молодых специалистов и ученых филиала ООО «ВНИИГАЗ»-«Севернипигаз», посвященном 60-летию ВНИИГАЗа (Ухта, Севернипигаз, 2008 г.); совместном заседании Президиума Коми НЦ УрО РАН, Ученого совета УГТУ, Совета ректоров РК и КРО РАЕН (г. Сыктывкар, Коми НЦ УрО РАН, 2008 г.); 3-й Международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы трубопроводного транспорта Западной Сибири», ТюмГНГУ, г. Тюмень, 2009 г.; VI научно-практической конференции молодых специалистов и ученых ООО «Газпром ВНИИГАЗ» - «Севернипигаз» «Инновации в нефтегазовой отрасли – 2009» (Ухта, Севернипигаз, 2009 г.); «Рассохинских чтениях», посвященных памяти профессора Г.В. Рассохина (УГТУ, г. Ухта, 2009 г).



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |
 





 
© 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.