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 |

Разработка методов переизоляции протяженных участков магистральных газопроводов

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

КОЛОТОВСКИЙ Александр николаевич

Разработка методов переизоляции
протяженных участков магистральных
газопроводов

Специальность 25.00.19 – Строительство и эксплуатация
нефтегазопроводов, баз и хранилищ

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Москва – 2009

Работа выполнена в Обществе с ограниченной ответственностью «Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий» –

филиал ООО «Газпром ВНИИГАЗ - Севернипигаз»

Научный руководитель: доктор технических наук
Кузьбожев А.С.
Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор
Колотилов Ю.В.
кандидат технических наук
Комаров Д.Н.
Ведущая организация: ОАО «ВНИПИгаздобыча»

Защита состоится «____» ____________ 2009 г. в час. мин. на заседании диссертационного совета Д 511.001.02 при ООО « Газпром ВНИИГАЗ» по адресу: 142717, Московская область, Ленинский район, пос. Развилка.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ООО «Газпром ВНИИГАЗ».

Автореферат разослан «____» ____________ 2009 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета, к.т.н. Курганова И.Н.

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Обеспечение надежной и безопасной работы газопроводов и предотвращение их разрушения по причине коррозии достигается за счет реализации комплекса противокоррозионных мероприятий, важнейшим из которых является защита от коррозионно-активной среды при помощи гидроизоляционных покрытий.

На основе анализа опыта длительной эксплуатации подземных газопроводов можно констатировать, что полимерная ленточная изоляция к настоящему времени выработала свой ресурс, что приводит к массовому развитию коррозионных повреждений.

В настоящее время интенсивными темпами ведется масштабный ремонт протяженных участков, изолированных ленточными покрытиями, путем их замены покрытиями на основе битума. Вполне очевидно, что конструкция и материал новых покрытий являются более совершенными, чем традиционные ранее применяемые битумно-резиновые покрытия, армированные стеклохолстом.

Вместе с тем, любой, даже самый современный, полимерный материал изоляции под влиянием специфических условий нахождения в грунтовой среде стареет и изменяет свои защитные свойства. В связи с этим, большое значение имеет изучение основных закономерностей изменения защитной способности покрытий, эксплуатирующихся в условиях электрохимических воздействий.

Следует подчеркнуть особенности переизоляции протяженных участков газопроводов, связанные с применением особых технологий ремонта, вопросами качественной замены покрытий, достоверного назначения участков для ремонта, диагностирования и мониторинга состояния покрытий после переизоляции.

Для битумного покрытия, в большей степени, чем для других типов полимерных покрытий, например, для полиэтиленовых лент или полиэтиленовой изоляции заводского нанесения, свойственны более интенсивные процессы диффузии воды через материал покрытия. В связи с этим, необходимо разработать комплекс методов ускоренных имитационных испытаний битумных покрытий, адаптированный к указанным воздействиям, и позволяющий получить не только лабораторные оценки, но и исследовать процессы в реальных условиях эксплуатации газопроводов.

Определяя защитную способность покрытия в определенных эксплуатационных условиях и, оценив воздействующие эксплуатационные факторы, можно прогнозировать граничные параметры ресурса гидроизоляционных свойств покрытий. На этой основе заблаговременно планировать необходимые капитальные ремонты покрытий, что поможет своевременно предотвратить развитие коррозионных поражений и возможные аварии.

Вместе с тем, процесс выбора и обоснования участков, требующих замены и капитального ремонта ленточной полимерной изоляции до настоящего времени, не был систематизирован, в связи с чем ремонты покрытия выполнялись на основании какой – либо одной профильной информации, например, данных электрометрических обследований. Однако, данный метод неинформативен для выделения участков повреждения покрытий, с которыми связано массовое проявление «подпленочной» коррозии, определяющей значительные объемы работ по ремонту и замене труб.

Поэтому, при выборе участков газопроводов для замены покрытий следует учитывать не только обособленное состояние покрытий, но также фактическую поврежденность металла труб и коррозионную активность грунта для комплексного прогнозирования технического состояния газопроводов с целью проведения ремонта на наихудших участках.

Цель работы: Разработка методов переизоляции, мониторинга и прогнозирования защитных свойств покрытий протяженных участков газопроводов для продления их ресурса и сохранения их гидроизоляционных свойств при длительных сроках эксплуатации магистральных газопроводов.

Задачи исследования:

  • обобщить и проанализировать факторы, вызывающие ухудшение защитных свойств покрытий газопроводов, дать оценку существующим методам контроля покрытий на протяженных участках эксплуатируемых газопроводов;
  • разработать критерии выбора протяженных участков для переизоляции;
  • разработать алгоритм комплексной оценки состояния протяженных участков для назначения к переизоляции;
  • разработать методику оценки и ранжирования протяженных участков газопроводов для переизоляции с его адаптацией к автоматизированной системе обработки данных;
  • разработать методы интегральной оценки и непрерывного мониторинга динамики изменения гидроизоляционной способности покрытий для реальных условий эксплуатации газопроводов с учетом изменения емкостно-резистивных свойств покрытий за счет водонасыщения;
  • разработать комплекс лабораторных методов ускоренных имитационных испытаний битумных покрытий, позволяющий выявлять механизм и уровень ухудшения защитной способности покрытий.

Научная новизна:

- предложена методика ранжирования протяженных участков газопроводов для переизоляции и автоматизированный алгоритм ее реализации, основанный на расчете комплексного критерия, характеризующего приоритетность выбора участков, в виде бальной системы оценок технического состояния газопроводов на основе показателей аварийности, дефектности изоляции, состояния электрохимзащиты, коррозионных характеристик грунта, параметров поврежденности труб.

- усовершенствована методика определения состояния изоляционных покрытий на протяженных участках газопроводов при назначении их к переизоляции и контроле качества ремонта, основанная на предлагаемом критерии градиента снижения переходного сопротивления во времени, рассчитываемого на основании нормирования имеющейся многолетней базы данных электрометрических измерений.

- получены экспериментальные данные, раскрывающие тенденции изменения гидроизоляционных свойств битумных покрытий на начальной стадии их водонасыщения. При имитировании этих процессов на основе физического эксперимента в лабораторных и трассовых условиях предложен новый метод диагностирования и критерии оценки состояния протяженных участков газопроводов после переизоляции на основе тестирования электрических волновых параметров сигнальной двухпроводной линии.

Защищаемые положения:

- разработка методики оценки технического состояния и ранжирования участков газопроводов для переизоляции, позволяющей обосновать перечень участков для первоочередного ремонта;

-разработка алгоритма комплексной оценки состояния протяженных участков и расчета интегрального индекса приоритетности для назначения к переизоляции, что позволяет адаптировать их к автоматизированной системе обработки данных;

- обоснование критериев выбора протяженных участков для переизоляции;

- разработка новых и усовершенствованных методов мониторинга покрытий, позволяющих проводить интегральную оценку их состояния на протяженных участках переизоляции;

- обоснование критериев и методов испытаний покрытий при их водонасыщении, позволяющих обосновать возможность выявления дефектных мест на протяженных участках газопроводов после переизоляции.

Практическая ценность работы заключается в разработке стандартов организации «Газпром трансгаз Ухта» МР – 1908 – 04 «Методические рекомендации по назначению участков газопроводов к переизоляции», на ее основе - системы автоматизированной обработки материалов по техническому состоянию газопроводов и СТП 60.30.21-00159025-21-003-2009 «Методика по определению состояния изоляции протяженных участков газопроводов методом интегральной оценки для назначения под переизоляцию».

Разработанные стандарты внедрены при проведении переизоляции МГ Пунга-Ухта-Грязовец, Ухта-Торжок, Пунга-Вуктыл-Ухта общества «Газпром трансгаз Ухта. В результате установлены протяженные участки трубопроводов, требующие проведения комплексного ремонта, включая отбраковку и замену поврежденных труб, и проведение механизированного ремонта покрытий.

По результатам промышленного внедрения работ по переизоляции газопроводов общества «Севергазпром» в 2003-2004 гг. получен экономический эффект порядка 100 млн. руб., обусловленный снижением материальных затрат на восстановление коррозионно поврежденных участков газопроводов за счет применения технологии переизоляции, не требующей массовой замены поврежденных участков труб новыми трубами.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на:

- Международных деловых встречах «Диагностика…», (10-я, Кипр, 2000 г., 11-я Тунис, 2001 г., 12-я, Турция, 2002 г., 14-я, Египет, 2004 г.)

- Третьей международной конференции «Диагностика трубопроводов», г. Москва, 2001 г.;

- Третьей международной конференции «Водородная обработка материалов», г. Донецк, 2001 г.;

- Третьей 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, 2009 г.;

- Конференциях ВНИИГАЗ и его филиала Севернипигаз, Ухтинского государственного технического университета, семинарах и деловых встречах ОАО «Газпром» и его дочерних обществ за период 1995-2008 г.г.

Публикации: по теме диссертации опубликовано 18 работ, из них 13 - в ведущих рецензируемых изданиях, включенных в перечень ВАК Минобрнауки РФ, получено 2 патента РФ.

Структура и объем работы: диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, содержит 186 страниц текста, 85 рисунков, 21 таблицу и список литературы из 150 наименований.

Содержание работы

Во введении обоснованы актуальность и значимость выбранной темы, степень ее разработанности, охарактеризованы научно-методические пути ее решения.

В первой главе показано, что механизм защитного действия покрытий характеризуется типом их взаимодействия с окружающей трубопровод грунтовой средой. Отмечено, что для разных типов покрытий механизм защитного действия различен. Магистральные газопроводы (МГ) большого диаметра 1020-1420 мм, построенные в 1970-80 г. и эксплуатируемые ОАО «Газпром», изолированы от коррозии преимущественно битумно-мастичным покрытием и полимерными лентами различных производителей, наносимыми при строительстве в трассовых условиях. В частности, типы антикоррозионных покрытий газопроводов ООО «Газпром трансгаз Ухта» общей протяженностью более 10 тыс. км распределяются ориентировочно в следующем соотношении: битумная изоляция - 25, различные виды полимерных лент - 70, полиэтиленовое покрытие заводского нанесения - 5%.

На основе анализа опыта длительной эксплуатации подземных газопроводов констатировано, что полимерная ленточная изоляция практически не защищает трубопроводы от коррозии. Напротив, существует проблема так называемой «подпленочной» коррозии, которая не обнаруживается методами диагностики покрытий с поверхности земли. В массовом порядке наблюдается проявление катодного отслаивания, образование гофров на изоляции при засыпке, отслоение в результате недостаточной адгезии. Общеизвестно, что данный тип покрытий характерен для участков МГ, подверженных развитию коррозионного растрескивания под напряжением (КРН).

К типичным повреждениям битумных покрытий относят потерю адгезии к металлу под действием катодной защиты, высокую проницаемость коррозионных ионов, значительную деформацию слоя битума под действием грунта и силы тяжести трубопровода. Известны примеры как неблагополучной эксплуатации битумно-резиновой изоляции газопровода Бухара - Урал, нефтепровода Узень – Гурьев, так и вполне успешной работы МГ Вуктыл-Ухта-1, эксплуатируемого ООО «Газпром трансгаз Ухта». Время безаварийной эксплуатации МГ Вуктыл-Ухта-1 составляет 33 года, в то время как для газопроводов, изолированных полимерными лентами, аварийные разрушения по причине КРН, происходят уже через 16–23 года работы.

Анализ показывает, что в большинстве случаев полимерные покрытия не предотвращают полностью коррозионный процесс на поверхности металла трубопровода, а обеспечивают его торможение. Противокоррозионное действие покрытия недостаточно объясняется его изоляционными свойствами. В частности, проницаемость битумных покрытий в сравнении, например, с полиэтиленовыми лентами, по отношению к воде, кислороду и электролиту — наиболее распространенным агентам коррозии — достаточна для протекания коррозионного процесса на поверхности металла под покрытием. Однако при этом в течение определенного периода времени эксплуатации покрытие обладает достаточно высокими защитными свойствами.

Можно констатировать, что основной проблемой материала битумных покрытий в ходе эксплуатации МГ является его водонасыщение в обводнённых грунтах, в результате чего битумно-резиновая изоляция теряет адгезию к поверхности металла, происходит отслаивание, стимулируемое катодной поляризацией. Итак, с одной стороны, влагопоглощение битумных покрытий приводит к коррозии, с другой стороны битумные покрытия пропускают воду, а с ней проникает и ток катодной защиты, происходит равномерная поляризация металла труб, поэтому на таких газопроводах крайне мало аварий по причине КРН.

Выполнен обзор и анализ методов оценки состояния защитных покрытий газопроводов, которые классифицированы по этапам проведения контроля, начиная от оценки свойств материала, из которого в дальнейшем будет изготовлено покрытие, до мониторинга свойств покрытия эксплуатируемого трубопровода дистанционными методами.

Проводимые стандартные испытания битумных покрытий чаще всего применяют при получении стандартных характеристик свойств, не обеспечивающих необходимых условий для имитирования водонасыщения, которые обусловливают изменение защитной способности битумов в эксплуатационных условиях. Оценка качества битумных покрытий стандартными методами не может дать достоверной характеристики их эксплуатационных свойств.

Таким образом, для прогнозирования защитных свойств битумных покрытий необходимо экспериментально установить ряд важных особенностей в протекании процесса их водонасыщения.

Во второй главе представлен алгоритм выбора и обоснования участков для проведения выборочного ремонта покрытий, позволяющий систематизировать материалы, характеризующие техническое состояние газопроводов. В соответствии с разработанной методикой выполнен сбор исходных материалов, характеризующих техническое состояние газопровода (системы многониточных газопроводов), в пределах одного линейно-производственного управления магистральных газопроводов (ЛПУМГ). К ним относятся:

- акты расследования аварий;

- перечни участков повышенной коррозионной опасности (ПКО) и высокой коррозионной опасности (ВКО);

- результаты внутритрубной дефектоскопии (ВТД);

- результаты интенсивных, (комплексных) электрометрических и других видов обследований;

- реестры потенциально-опасных участков, составленные по наличию признаков КРН.

Из исходных материалов сделана выборка численных значений показателей, которые характеризуют выбранные, согласно методике, оценочные факторы
(рис. 1).

Рис. 1. Алгоритм оценки участков газопроводов для назначения
к выборочной переизоляции

Осуществляется первичная обработка численных значений показателей, которые представляются в установленном табличном и далее в графическом виде. Выполняется расчет показателей (индексов) по каждому оценочному фактору с применением разработанных формул. Индексы рассчитываются для каждого стометрового участка газопровода.

Рассчитанные индексы выражаются в относительных единицах – долях единицы, процентах (баллах). Для каждого стометрового участка рассчитывается интегральный показатель, полученный начислением суммы баллов по каждому оценочному индексу. Результаты расчетов индексов и интегрального показателя в целом представляются в виде графиков (гистограмм числовых значений индексов, характеризующих каждый рассматриваемый стометровый участок газопровода). Численное значение интегрального показателя определяет приоритетность проведения переизоляции: с его увеличением необходимость в переизоляции возрастает.

После обработки технических материалов выполняется анализ распределения интегрального показателя по всему рассматриваемому газопроводу. Назначаются критерии оценки (граничные значения интегрального показателя) по очередности переизоляции (первоочередные, второй очереди и т.п.), устанавливаемые индивидуально для данного газопровода.

В пределах межкранового участка газопровода (40 – 50 км) выделяются на схеме протяженные участки газопроводов, для которых интегральный показатель приоритетности переизоляции превышает установленные граничные значения. Объединяются проранжированные стометровые участки в протяженный единый участок, при условии образования его суммарной длины не менее 1,5 км. Проводится первичная оценка участков газопровода на основе среднего значения интегрального показателя, рассчитываемого для каждого пятикилометрового участка.

При планировании переизоляции рекомендовано руководствоваться максимальной протяженностью первоочередных участков в пределах 40–50 км. По преимущественному группированию первоочередных участков устанавливается направление движения механизированной колонны. Для обработки исходной информации получены следующие показатели, характеризующие техническое состояние газопроводов (таблица 1).



Pages:   || 2 | 3 |
 





 
© 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.