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 ||

Разработка методов переизоляции протяженных участков магистральных газопроводов

-- [ Страница 3 ] --

Наиболее широко известным методом интегральной оценки покрытия на протяженных участках газопроводов является метод переходного сопротивления. Однако его практическая реализация связана с необходимостью специальных измерений, которые не входят в стандартно применяемые методы электрометрии. Поэтому, базовый интегральный метод определения переходного сопротивления защитного покрытия газопроводов был доработан с возможностью использования данных многолетних периодических измерений потенциала «труба-земля», что позволяет оценить динамику деградации защитных свойств покрытия и не требует отключения установок катодной защиты (УКЗ), находящихся до и после исследуемого участка.

При расчете переходного сопротивления используются данные периодических измерений разности потенциалов «труба-земля», выполненных на контрольно-измерительных пунктах МГ с шагом 1 км, или интенсивных измерений с шагом 5 м. Со временем при эксплуатации МГ происходит уменьшение переходного сопротивления, что вызывает перераспределение наложенных защитных потенциалов вдоль газопровода с их уменьшением менее допустимой величины Umin. Данное несоответствие компенсируется увеличением напряжения на выходе установок катодной защиты (рис. 4).

а) б)

Рис. 4 Схема изменения наложенного потенциала (а) и динамика снижения переходного сопротивления покрытия (б) во время эксплуатации газопровода

Поэтому в интегральном распределении потенциалов требуется выделить изменения, обусловленные ухудшением состояния защитного покрытия, устранив при этом мешающее в расчетах влияние регулирования режимов УКЗ.

Для этого определяется исходное состояние системы защитного покрытия на начальном этапе его эксплуатации через коэффициенты

и , (3)

где и - потенциалы в точках дренажа, и - потенциалы на выходе УКЗ.

Рассчитываются приведенные значения разности потенциалов в точках дренажа УКЗ, которые должны быть получены в результате изменения напряжения на выходе УКЗ до значений и при неизменном состоянии защитного покрытия

, . (4)

Тогда изменения разности потенциалов в точках дренажа УКЗ только за счет уменьшения переходного сопротивления защитного покрытия будут характеризоваться выражениями

, . (5)

Далее рассчитывается промежуточные значения функции , приведенной к функции с помощью переводного коэффициента, который определяется из выражения

, где , . (6)

На основе приведенных распределений наложенной разности потенциалов рассчитывается переходное сопротивление покрытия методом итераций, с последовательным определением интегрального наложенного потенциала, постоянной распространения тока и продольного сопротивления трубопровода, используя для этого средства оптимизации решений программы MS Excel.

В итоге строится график зависимости переходного сопротивления от срока эксплуатации, полученную зависимость аппроксимируется прямой. Определяется градиент снижения переходного сопротивления во времени, который является показателем деградации защитных свойств покрытия

, (7)

где - переходное сопротивление в начальный и конечный период времени соответственно; Т – длительность эксплуатации, годы.

В четвертой главе представлены результаты испытаний битумных покрытий при их водонасыщении.

Проведено изучение кинетики водонасыщения образцов мастики битумно-резиновой изоляционной МБР-65 и МБР-90 по ГОСТ 15836-79 при длительном выдерживании образцов в водных растворах. Изготовлены круглые образцы из стальной фольги (подложка) диаметром 40 мм. Нанесено битумное покрытие на всю поверхность подложки путем ее погружения в разогретый битумный материал. Подготовлены образцы покрытия различной толщины 1 и 5 мм путем погружения образца с остывшим покрытием в ванну с разогретым битумом. Водонасыщение определено весовым методом.

Анализ результатов (рис. 5) показывает, что при экспозиции 90 суток максимальная величина водонасыщения образца битумного покрытия МБР-65 составляет 2,1% для покрытия толщиной 1 мм. Для данной толщины покрытия в зависимости от типа коррозионно-активной среды установлен различный темп прироста водонасыщения: максимальный в кислой среде с рН 1,65, промежуточный в нейтральной среде рН 6,86 и минимальный в среде с рН 12,45. Для образцов покрытия МБР-95 характер зависимостей подобный, расхождение водонасыщения в каждой точке экспозиции для выбранной среды не превышает 0,1 %. Коррозионные процессы металла труб под действием грунтового электролита сопровождаются изменением поляризационных характеристик процесса. Однако, существующие методы оценки процессов коррозии металла не учитывают защитного действия полимерных покрытий.

Были проведены испытания в коррозионно-активных растворах образцов трубной стали, изолированных битумным покрытием, имеющим различные степени деградации защитных свойств за счет водонасыщения.

 а) б) 1 – МБР – 65, 2 – МБР - 90 Зависимость водонасыщения-45

 а) б) 1 – МБР – 65, 2 – МБР - 90 Зависимость водонасыщения образцов-46

а) б)

1 – МБР – 65, 2 – МБР - 90

Рис. 5. Зависимость водонасыщения образцов битумного покрытия толщиной 1мм (а) и 5 мм (б) от времени экспозиции в водных средах

Степень развития коррозионных процессов контролировалась визуальным способом при помощи металлографического микроскопа и методом поляризационного сопротивления с использованием в качестве рабочего электрода образца трубной стали, изолированного битумным покрытием. При этом задавалась различная степень деградации защитных (антикоррозионных) свойств покрытия за счет водонасыщения, достигаемого, как за счет длительной экспозиции, так и за счет механического моделирования пористости. Поляризационные испытания проводили с помощью потенциостата IPC – PRO в стандартной трехэлектродной ячейке (рис. 6). Установлено, что защитная способность покрытий обратно пропорциональна темпу поляризации металла образца в данной коррозионной среде. С увеличением степени поляризации металла образца, обусловленной увеличением водонасыщения битумного покрытия, его поляризационное сопротивление и, соответственно, защитная способность уменьшается и наоборот.

Для исследования процесса фронтального развития водонасыщения, который предполагается предопределяющим в начальной стадии, был реализован метод исследования емкостных свойств образцов битумных покрытий. Измерения проводились при низком напряжении по двухэлектродной схеме. Для измерения электрической ёмкости расплавленный битум зажимался между двумя стальными пластинами - измерительными электродами до полного охлаждения. Использовались измерители LCR Е7-11 (диапазон 0,5 пФ-1000 мкФ) на фиксированной частоте измерения 100, 1000 Гц и Е7-20 (диапазон 0,001пФ-1Ф) в диапазоне частот 25 Гц–20 кГц.

а) б)

1 – W=1%, 2 – 2%, 3 – 5%, 4 – 7%, 5 – имитатор сквозного дефекта S=25 мм2, 6 – 50 мм2

Рис. 6 Поляризационные кривые, снятые с образца с образца с битумным покрытием в среде с рН 1,65 (а), 6,86 (б)

Анализ полученных результатов показывает, что наиболее заметным является изменение емкости образца покрытия толщиной 3 мм, принимающей значения от 25 пФ при водонасыщении покрытия (W=5 %) до 213 пФ при его водонасыщении до 70 %, т.е. приращение емкости составило 8,5 раз (рис. 7, а).

С увеличением толщины покрытия происходит прогнозируемое закономерное снижение начальной емкости образцов, а темпы ее прироста при увеличении водонасыщения для толщины 4 и 5 мм примерно сопоставимы. Электрическая емкость образцов покрытий также была исследована в зависимости от ступенчато изменяемой частоты тестирующего переменного напряжения (рис. 7, б).

Установлено, что изменение ёмкости при водонасыщении образца обратно пропорционально частоте подаваемого тока и описывается уравнением вида:

, (8)

где СВ – ёмкость конденсатора при подаче тока определённой частоты, пФ; СН – начальная ёмкость конденсатора, пФ; – частота подаваемого тока, Гц; h - толщина битума.

Таким образом, выявлено, что с ростом степени увлажнения возрастает размах изменения емкости СВ() с изменением частоты. Использование этой зависимости служит для выявления и ранжирования фронтального увлажнения изоляции при эксплуатации газопроводов.

 а) б) 1 – толщина покрытия 1 мм, 2 – 2 мм, 3 – 3 мм, 4 – 4 мм, 5 – 5 мм -48

 а) б) 1 – толщина покрытия 1 мм, 2 – 2 мм, 3 – 3 мм, 4 – 4 мм, 5 – 5 мм -49

а) б)

1 – толщина покрытия 1 мм, 2 – 2 мм, 3 – 3 мм, 4 – 4 мм, 5 – 5 мм

Рис. 7 Зависимость электрической емкости образцов битумного покрытия от водонасыщения (а) и частоты тестирующего переменного тока (б)

Основные выводы:

  1. Разработана комплексная методика ранжирования и обоснования перечня протяженных участков для переизоляции, позволяющая систематизировать материалы, характеризующие техническое состояние газопроводов с учетом данных о фактическом наличии повреждений на основе внутритрубной дефектоскопии, состоянии антикоррозионной защиты на основе электрометрии и данных по потенциальноопасным участкам и устанавливать приоритетный перечень первоочередных ремонтов.
  2. На основе анализа диагностирования ремонтируемых покрытий газопроводов при переизоляции классифицированы наиболее опасные повреждения полимерных лент в виде сдвига, отслаиваний, приводящие к массовой коррозии и коррозионному растрескиванию под напряжением, а также повреждения битумных покрытий в виде сквозных дефектов и неоднородного водонасыщения.
  3. Разработана и внедрена в обществе «Газпром трансгаз Ухта» автоматизированная система обработки данных по техническому состоянию протяженных участков газопроводов для переизоляции, позволяющая реализовать разработанный алгоритм в виде программы для персонального компьютера.
  4. Разработаны резистивно-емкостный и поляризационный методы оценки состояния битумных покрытий при переизоляции, позволяющие дифференцировать процессы фронтального и неоднородного сквозного водонасыщения и оценить степень противодействия коррозионным процессам по сопротивлению поляризации.
  5. Разработан новый метод ранжирования сквозных дефектов покрытий на участках переизоляции газопроводов на основе различий в градиентах защитного потенциала с учетом сопротивления грунтов и уровня грунтовых вод, позволяющий проводить селекцию дефектов покрытий по опасности коррозии и КРН. Метод опробован на участке переизоляции МГ Пунга-Ухта-Грязовец общества «Газпром трансгаз Ухта».
  6. Усовершенствован метод определения переходного сопротивления покрытия на протяжных участках переизоляции газопроводов на основе данных электрометрии, что позволяет устранить необходимость длительной деполяризации газопроводов, оценить и прогнозировать динамику изменения защитных свойств покрытия во времени.
  7. Предложен для промышленного использования и опробован на участке газопровода метод мониторинга водонасыщения покрытий протяженных участков переизоляции с помощью сигнальной линии, позволяющей выявлять места водонасыщения покрытий по отклонению волнового сопротивления с помощью метода рефлектометрии.
  8. По результатам работы разработаны стандарты организации «Газпром трансгаз Ухта» МР – 1908 – 04 «Методические рекомендации по назначению участков газопроводов к переизоляции» и СТП 60.30.21-00159025-21-003-2009 «Методика по определению состояния изоляции протяженных участков газопроводов методом интегральной оценки для назначения под переизоляцию».
  9. По результатам промышленного внедрения работ по переизоляции газопроводов общества «Севергазпром» в 2003 - 2004 гг. получен ежегодный 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.

Основные положения диссертации опубликованы
в следующих работах:

  1. Яковлев А.Я., Колотовский А.Н., Шарыгин В.М. Обеспечение эксплуатационной надежности МГ Севергазпрома / Газовая промышленность. – 1997. – № 9. –C. 17-18.
  2. Яковлев А.Я., Колотовский А.Н., Шарыгин В.М. Эксплуатационная прочность труб с дефектами / Газовая промышленность. – 2000. – № 2. – C. 35-37.
  3. Салюков В.В., Колотовский А.Н., Теплинский Ю.А., Кузьбожев А.С. Предрасположенность труб большого диаметра к стресс-коррозионным разрушениям / Газовая промышленность. – 2000. – № 12. – C. 44-46.
  4. Колотовский А.Н., Теплинский Ю.А., Конакова М.А., Чумиков Е.Ю., Борщевский А.В. Коррозионное повреждение магистральных газопроводов / Газовая промышленность. – 2001. – № 5. – C. 32-33.
  5. Ельников В.В., Алексеев В.И., Деянова Е.В., Воронин В.Н.,
    Колотовский А.Н., Аленников С.Г. Обеспечение надёжности функционирования линейной части МГ / Газовая промышленность. – 2001. – № 3. – C. 13-14.
  6. Колотовский А.Н., Яковлев А.Я., Воронин В.Н., Илатовский Ю.В., Теплинский Ю.А., Конакова М.А. Систематизация аварий МГ по причине КРН / Газовая промышленность. – 2002. – № 8. – C. 34-37.
  7. Волгина Н.И., Королев М.И., Колотовский А.Н., Салюков В.В., Определение участков газопроводов, подверженных коррозионному растрескиванию под напряжением / Ремонт, восстановление, модернизация. – 2003. - № 12. - C. 4-9.
  8. Королев М.И., Волгина Н.И., Колотовский А.Н., Салюков В.В., Воронин В.Н., Романцов С.В. Современные технологии обследования магистральных газопроводов, подверженных КРН / Ремонт, восстановление, модернизация. – 2004. - № 1. – С. 29-34.
  9. Колотовский А.Н., Ермолаев С.А., Бриллиантов А.Н. Современные методы и технологии обследования подводных переходов магистральных трубопроводов / Наука и техника в газовой промышленности. – 2007. - № 2. - С.11-18.
  10. Колотовский А.Н. Обработка данных ВТД о техническом состоянии подземных трубопроводов перед капитальным ремонтом / Газовая промышленность. – 2009. – № 4. – C. 64-67.
  11. Колотовский А.Н. Оценка параметров антикоррозионной защиты газопроводов перед капитальным ремонтом на основе данных интенсивных электроизмерений / Газовая промышленность. – 2009. – № 5. – C. 56-58.
  12. Колотовский А.Н. Определение технического состояния подземных газопроводов перед капитальным ремонтом / Газовая промышленность. – 2009. – № 6. – C. 55-57.
  13. Колотовский А.Н., Северинова Л.Н. Оптимизация электрохимзащиты подземных магистральных трубопроводов / Нефтяное хозяйство. – 2009. - № 6. - С. 2-6.
  14. Колотовский А.Н., Кузьбожев А.С., Агиней Р.В., Северинова Л.Н., Меркурьева И.А. Оценка поврежденности подземных трубопроводов на основе данных ВТД перед капитальным ремонтом изоляции / Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе. -2009. - № 3. – С. 26-30.
  15. Колотовский А.Н., Кузьбожев А.С., Агиней Р.В., Северинова Л.Н. Прогноз технического состояния газопроводов для ремонта полимерных покрытий / Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе. -2009. - № 3. – С. 31-35.
  16. Колотовский А.Н., Кузьбожев А.С., Агиней Р.В., Шкулов С.А., Северинова Л.Н. Мониторинг влагопоглощения битумного покрытия при эксплуатации подземного газопровода / Контроль. Диагностика. – 2009. - № 7. – С. 11-14.
  17. Шарыгин В.М., Колотовский А.Н., Теплинский Ю.А., Салюков В.В. Способ ремонта трубопровода / Патент РФ № 2180718 Заявл. 08.12.1999. Опубл. 20.03.2002. Бюл. № 8.
  18. Шарыгин Ю.М., Колотовский А.Н., Теплинский Ю.А., Максютин И.В., Прозоров С.Ф., Филиппов А.И. Полимерная муфта для ремонта труб с локальными коррозионными дефектами и способ её установки / Патент РФ № 2219423 Заявл. 23.07.2001.Опубл. 20.12.2003. Бюл. № 36.

Подписано к печати «____» ___________2009 г.

Заказ № ___________________

Тираж 100 экз.

2 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.