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 || 4 | 5 |

Разработка методов повышения эффективности противокоррозионной защиты объектов газотранспортной системы

-- [ Страница 3 ] --

Анализ данных периодических измерений силы тока на выходе СКЗ В2, показал, что максимальная сила тока (при неизменных регулировках станции)
Imax=5,16 А зафиксирована в мае, минимальная - в августе Imin=3,7 А. Сила тока на момент измерения (сентябрь 2008 г.) составляла Iиз= 4,05 А. Согласно (3) при Umax=-2,5 В и Umin=-1,05 В (по ГОСТ Р 51164-98), Uкрит=-1,4 В.

Для расчета силы тока на выходе станций были сняты зависимостей потенциала в контрольной точке от силы тока на выходе СКЗ В1 и В2, свидетельствующие о низкой эффективности станции В2. Расчетные парамтеры влияния станции не превышали значения 0,1. Расчет показал, что СКЗ В2 КЦ-3 можно вывести в резерв.

Для повышения эффективности защиты в точках контроля 3-15; 3-13; 3-12 рекомендуется проведение ремонта анодного заземлителя, подключенного к станции В1 КЦ-3. Расчетное значение силы тока, составляющее 1,56 А, свидетельствует о большом запасе преобразователя В1 КЦ-3 по мощности, который можно задействовать ремонтом или установкой дополнительных анодов.

В четвертой главе показано, что методы измерения поляризационного потенциала, реализуемые с поверхности грунта обладают недопустимой погрешностью.

Классифицированы неравномерности напряженности электрического поля вокруг трубопровода, создаваемого катодным током, характеризующие его поляризационный потенциал: I рода - по длине трубопровода; II рода - по окружности трубопровода; III рода - экранирующее действие границы "грунт – воздух".

Установлено, что первые два рода неравномерности в наибольшей степени влияют на потенциал в точке трубопровода.

Если определить неравномерность I рода распределения защитного потенциала N как производную от потенциала Ux по х, то получим:

N=dUх /dx=-Uo e-х, (4)

где х – продольная координата трубопровода; Ux – потенциал в точке х; - постоянная распространения тока.

Максимальной величины неравномерность достигает в точке дренажа, т.е. при х=0:

N(х=о)=Nmax=-Uo, (5)

Неравномерность I рода зависит от величины потенциала в точке дренажа, переходного сопротивления катода и от его продольного сопротивления.

Неравномерность II рода также зависит от переходного сопротивления изоляции и при значении более 104 Омм2 не превышает 10%, при наличии в покрытии сквозных повреждении, разница в поляризации поверхности трубопровода обращенной к аноду, превосходит потенциал обратной его поверхности в 4-5 раз. Эти данные подтверждает анализ результатов ВТД, показывающий, что количество коррозионных дефектов МГ относительно вертикали различно.

Поэтому при измерении потенциала наибольшей точностью обладают устройства, выполненные в виде зонда погружаемого на глубину дефекта покрытия в котором необходимо измерить потенциал. Примером такого устройства является модуль СИМФ, разработанный специалистами института «Газпром ВНИИГАЗ».

Применение датчика потенциала со встроенным электродом сравнения позволяет исключить омическую составляющую IR и составляющую, обусловленную влиянием электрического поля соседних ниток трубопроводов:

, (6)

где х – расстояние от места установки электрода сравнения до трубопровода, м; - удельное сопротивление среды, Омм.

При х=10-3м значение омического падения напряжения на участке составляет величину, сопоставимую с погрешностью самих измерений.

Напряженность электрического поля в любой точке определяется суперпозицией полей различных источников. Напряженность поля, создаваемого параллельными нитками вдоль оси х, перпендикулярной плоскости датчика потенциала, равна

Ех= -dU/dx. (7)

В случае монотонности функции напряженности электрического поля в однородной среде, с уменьшением расстояния между двумя точками поля разность потенциалов между ними также уменьшается.

Однако для максимальной имитации необходимо сымитировать экранирующее действие покрытия. Предложенное автором измерительное устройство (рис. 12) изготовлено из оргстекла и представляет собой полую конструкцию внутри которой располагается стальной образец из стали идентичной стали трубы. На верхней поверхности измерительного устройства выполнено шесть отверстий: первое имитирует сквозной дефект изоляционного покрытия; четыре отверстия предназначены для установки капилляров системы измерения потенциала в полости образца; шестое - для подключения дыхательной трубки.

1 – уплотнение; 2 – капилляр; 3 – крышка; 4 – «дыхательная» трубка;
5 – контактный провод»; 6 – стальной образец; 7 – корпус устройства; 8 – устье дефекта

Рис. 12. Устройство для измерения поляризационного потенциала

Кроме этого для эффективного использования устройства разработаны методические приемы, позволяющие установить местоположение повреждения покрытия на МГ и его размер, в результате чего достигается высокая точность измерения поляризационного потенциала трубопровода с помощью предложенного устройства.

Во пятой главе показано, что при электроизмерениях разность потенциалов между двумя электродами сравнения для повреждения изоляции круглой формы, при условии D<t; y, определяется выражением:

, (8)

где D – диаметр трубопровода; - разность потенциалов, мВ; – сила тока в месте измерения, А; - удельное электрическое сопротивление грунта, Ом·м;
t – глубина повреждения от поверхности земли, м; y – расстояние между электродами сравнения, м.

Из формулы (8) следует, что зависит от силы тока в месте измерения, удельного электрического сопротивления грунта, глубины прокладки трубопровода, расстояния между электродами сравнения. Таким образом, из двух значений градиента потенциала, характеризующих одинаковые по площади повреждения покрытия, большее значение будет иметь величина, фиксируемая ближе к точке подключения катодной защиты к трубопроводу и при большем значении тока на выходе катодной станции.

Для расчета площади повреждения Sпов по результатам измерения градиентов потенциала введем понятие коэффициента пропорциональности и параметра учитывающего условия измерения и работу средств ЭХЗ в месте измерения, тогда:

(9)

где - коэффициент, определяемый по результатам контрольных шурфований для данного типа покрытия и диаметра трубопровода;

(10)

где - сопротивление грунта на участке измерения, Ом; - плотность натекающего в повреждение тока, А/м2.

Для определения сопротивления преобразуем выражение (8):

. (11)

Тогда выражение (9) с учетом (10) и (11), при расположении участка трубопровода между двумя станциями катодной защиты, примет вид:

. (12) Для примера на рис. 13 представлены результаты измерения параметров и расчета-35. (12)

Для примера на рис. 13 представлены результаты измерения параметров и расчета площади повреждения покрытия на участке МГ, км 14,7-18,7 при =1,0510-2.

1 – градиент потенциалов, 2 – расчетная плотность тока, j,
3 –электрическое сопротивление грунта, r; 4 – параметр k; 5 – расчетная площадь повреждений покрытия, Sпов

Рис. 13. Зависимости измеряемых и расчетных параметров на участке газопровода МГ, км 14,7-18,7

Для учета тока, натекающего на параллельно проложенный МГ, предложена следующая модель (рис. 14): точечные сквозные повреждения расположены на средней образующей параллельно проложенных трубопроводов, обращенной к общему анодному заземлению их системы катодной защиты; изоляционное покрытие непроницаемо для электрического тока; сторонние источники и потребители тока отсутствуют; грунт однороден и изотропен.

Рис. 14. Эквивалентная электрическая схема модели

Так, показания милливольтметра 1, являются функцией силы тока протекающего на участке измерения:

U1=f(Iобщ).

Тогда

U2=f(I2), а Uрас=f(I1)

Т.к. Iобщ = I2+ I1 или I1= Iобщ – I2, для принятой модели расчетное значение Uрас, определяется как:

Uрас= U1 - U2,

Кроме этого с практической точки зрения важно, уточнить местоположение дефекта по отношению трубопроводу (слева или справа), для снижения объемов земляных работ.

Зная об асимметричности электрического поля вокруг трубопровода, можно расположить электроды несимметрично относительно оси трубопровода, а по одну сторону от оси МГ ближе к анодному заземлению.

Показания милливольтметров модели определятся уравнением (8). Причем в случае бездефектного (или пористого) покрытия показания, приведенные к единому значению разноса электродов будут равны, т.к. электрическое поле в пределах расстановки электродов однородно. В случае расположения единичного дефекта наблюдается возмущение поля, которое можно определить через коэффициент неоднородности поля:

= , (13)

где U1/ U2 и Uф1/ Uф2 –отношение расчетных и измеренных разностей потенциалов при заданном разносе электродов.

При значении коэффициента неоднородности ниже 0,1 поле считается однородным, при большем значении поле неоднородно и дефект расположен со стороны установки электродов.

Для определения U1/ U2 при удалении второго электрода от ос МГ 5 м можно использовать график (рис. 15).

Опыт показал, что точность определения координат точек интенсивных электроизмерений невысока, поэтому необходимо адаптировать эти координаты к системе координат геолого-инженерных изысканий в следующей последовательности:

  1. Отмечают координаты контрольных точек, фиксируемых как на геологическом разрезе, так и на данных интенсивной электрометрии - река, ручей, УКЗ и т.д.
  2. Разбивают исследуемый участок газопровода на отрезки протяженностью 0,5 - 2,0 км ограниченные контрольными реперами.
  3. Определяют координаты точек измерения интенсивным методом внутри отрезка с соответствующим шагом измерения S (обычно 5 метров):

Х: х0, х1... хm - координаты точек базового ряда (по данным инженерно-геологических изысканий), хi – хi-1 =S, где i[0;m];

Y: у0, у1... уп - координаты по результатам интенсивной электрометрии, уj – уj-1= S, где j[0;n].

  1. Приравнивают координаты контрольных реперов ряда Y(у0, уп) к координатам ряда Х (х0, хm), для этого изменяют шаг S ряда Y таким образом, чтобы обеспечить соответствие привязок реперов с базовым рядом.
  2. Вычисляют координаты промежуточных рядов ХI и YI по формулам

уIi=уi - у0; xIi=xi - x0 (14)

  1. Определяют коэффициент несоответствия:

К=хIm / уIп (15)

  1. Рассчитывают скорректированные значения координат ряда УII:

уIIi = yIiК-х0 (16)

Для определения предрасположенности участка МГ к дефектообразованию покрытия предложена система повреждающих факторов (рис. 16).

Рис. 16. Классификация факторов, повреждающих покрытие

Критерием высокой вероятности наличия повреждений покрытия является превышение индексом состояния покрытия (ИСП) вероятности значения 110-3:

=, (17)

где – индекс i-того фактора, обуславливающего образование повреждения покрытия.

Система индексов для каждого фактора разработана на основе анализа состояния покрытия при капитальном ремонте МГ. На рис. 17 представлен пример расчета ИСП на участке МГ Пунга-Ухта-Грязовец км, 15,07-15,4.

В шестой главе разработан способ определения повреждений в покрытиях с возможностью его применения в составе внутритрубных дефектоскопов. Предложена модель двухслойной конструкции, имитирующая металл трубы (слой А) с наклеенным на него покрытием (слой Б).

Рис. 17. Эпюры вероятного состояния изоляционного покрытия

УЗ колебания вводятся в слой А, при этом слой А имеет больший характеристический импеданс (произведение скорости продольной УЗ волны на плотность), чем слой Б (рис. 18, а, б).

1 – введенная УЗ волна; 2 – волны, распространяющиеся в слое А;
3 – волны, распространяющиеся в слое Б; 4 – зондирующий импульс; 5 – огибающая эхо-сигналов; 6 – эхо-сигналы в слое А; 7 – эхо-сигналы в слое Б; 8 - датчик

Рис 18. Процесс распространения УЗ волн в модели: а) наличие акустического контакта между слоями А и Б; б) отсутствие контакта между слоями А и Б.

Импульсы на экране дефектоскопа: в) в слое А; г) в слоях А и Б
при наличии контакта

На рис. 18, в, г представлены осциллограммы экрана дефектоскопа при введении УЗ импульсов в модель двухслойной конструкции.

Для определения критериев качества адгезии изготавливались четыре образца из фрагментов металла трубы и покрытием разной толщины (табл. 1).

По результатам работы получена серия осциллограмм экрана дефектоскопа (рис. 19) на основе которых разработаны критерии выявления отслоений покрытия при различных толщинах металла (табл. 2).

Таблица 1. Характеристики образцов для лабораторных испытаний

Параметр Образец №1 Образец №2 Образец №3 Образец №4
Толщина металла, мм 12,0 12,0 19,0 12,0
Общая толщина покрытия, мм в т.ч. полиэтилена сополимера этилена 3,0 2,5 0,5 5,0 4,5 0,5 5,0 4,5 0,5 5,0 4,5 0,5
Размеры покрытия, мммм 8050 8050 12080 5050
Размеры металла, мммм 8050 8050 12080 8050
Диаметр искусственных дефектов покрытия, мм 18,0 и 7,0 25,0 и 10,0 30,0; 20,0 и 10,0 15,0
Шероховатость поверхности металла, Rz 20 100 20 20

а, в – бездефектный участок; б, г – центр наибольшего повреждения покрытия

Рис. 19. Осциллограммы УЗ дефектоскопа в процессе сканирования фрагментов образцов 1 (а и б), 2 (в и г)

Таблица 2. Критерии выявления нарушения соединения полимерного покрытия
с металлическими трубами

Толщина стенки трубы, мм Шероховатость поверхности трубы, Rz Толщина покрытия, мм Диаметр дефекта, мм Критерии
Дефект Бездефектная область
Рn/Рn+1 n Рn/Рn+1 n
12 20 3,0 7; 20 0,55-0,6 6-8 0,45-0,5 4-5
100 5,0 10; 25 0,55-0,60 6-9 0,40-0,45 4-5
20 5,0 более 25 15 0,75-0,7 7-10 0,30-0,35 2-3
19 20 5,0 10; 20; 30 0,40-0,45 4-5 0,35-0,4 2-3


Pages:     | 1 | 2 || 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.