Повышение эффективности защиты от коррозии газонефтепроводов с отслаиваниями изоляционного покрытия

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук

Повышение эффективности защиты от коррозии газонефтепроводов с отслаиваниями изоляционного покрытия

специальность 25.00.19 - Строительство и эксплуатация нефтегазопроводов, баз и хранилищ

Бурдинский э.в.

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 электрическое поле металл

Ведущая организация: ООО «ПечорНИПИнефть»

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 коррозии 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; U_ст - собственный потенциал стальной конструкции, В.

3) Корреляционным анализом результатов исследования 108 сегментов образцов доказано, что в отслаивании наиболее достоверным критерием ЭХЗ является значение поляризационного потенциала металла.

4) Установлено что наложение переменного синусоидального тока плотностью 8ч12 мА/м² в диапазоне частот 100ч1000 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 капилляров 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).

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

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.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

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).

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

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; U_ст - собственный потенциал стальной конструкции, В.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

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

Перед выполнением лабораторного комплекса устанавливалось рациональное время поляризации металла: если время будет мало - это исказит результаты эксперимента; увеличение времени поляризации значительно увеличит их продолжительность.

В работе выполнены измерения через 1, 3, 6, 9, 12 и 24 мин после начала поляризации. Установлено, что участки образца поляризовались, и со временем их потенциал возрастал на величину, численно равную разности между потенциалом, измеряемым в текущий момент времени t и потенциалом, измеренным в момент времени t=0 (U_t - U_t=0). Соответственно, погрешность измерения, вызванная временной составляющей поляризации модели, составит

Д_(t)=



Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

На основании экспериментов построена зависимость относительного увеличения потенциала поляризации Д_(t) от времени, прошедшего с момента начала поляризации (рис. 6).

Установлено, что относительная ошибка показаний потенциала, измеренных через 1 мин. и 24 мин. после начала поляризации не превышает 0,8 %, что сравнимо с точностью выполняемых измерений. Рекомендовано выполнять не ранее чем через 1 мин. после начала поляризации.

Далее образцы выдерживались при поляризации в течение 40 суток, после чего оценивались коррозионные повреждения. Для этого был разработан оригинальный метод, заключающийся в разбивании корродированной поверхности на сегменты с определенным составом продуктов, определении утонения металла в каждой из областей профилометром и расчете суммарных площадей повреждений объекта (рис. 7).



Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 7 - Пример реализации методика оценки коррозионной поврежденности
с помощью программ обработки графических изображений

Проанализированы повреждения 36 фрагментов каждого из трех испытанных образцов. Установлено, что скорость коррозии с коэффициентом 0,37 коррелирует с поляризационным потенциалом металла каждого сегмента, зависящим от местоположения сегмента относительно устья (рис. 8).



Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

В работе проверена гипотеза того, что в модели отслаивания решающую роль в образовании повреждений играет не абсолютное значение потенциала, а градиент изменения потенциала по расстоянию.

=

где , - потенциал (по модулю) в точках n и n+1, соответственно, В;

- расстояние между точками n и n+1, м

Предполагалось, что в месте отслаивания градиент потенциала характеризует интенсивность коррозионной гальванопары, при этом на металле под отслоившимся покрытием образуются катодные и анодные зоны.

На рис. 9 показана зависимость градиента потенциала под отслоившимся покрытием от поляризационного потенциала.



Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Анализ корреляции данных, представленных на рис. 9 показал, что коэффициент корреляции еще ниже - минус 0,257. Таким образом, установлено, что наиболее достоверным критерием в условиях отслаивания является поляризационный потенциал. Следовательно, методы направленные на снижение коррозионных потерь в отслаивании, должны быть основаны на обеспечении соответствующего значения поляризационного потенциала. Одним из известных методов увеличения поляризации при минимальных энергетических затратах является метод воздействия переменной составляющей электрического тока.

Для повышения эффективности защиты в отслаивании оценивалось воздействие переменного тока на поляризационный потенциал металла образца. Генератор синусоидальных сигналов включался параллельно модели СКЗ. Сила переменного тока поддерживалась на уровне 1,0 мА (плотность тока 10,6 мА/м²). Установлено, что наибольшей эффективностью обладает ток частотой 100-1000 Гц. При его воздействии в каждой точке образца потенциал удовлетворяет критерию минус 0,85 В (рис. 10).



Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 10 - Зависимость поляризационного потенциала в точках 1-6 (а) и 7-12 (б) от частоты накладываемого переменного тока

В четвертой главе «Полевые испытания в районе прокладки действующих газопроводов» разработана конструкция зондов, которая включает четыре датчика коррозии и потенциала, расположенные в модели отслаивания. Первый датчик расположен ближе к устью, четвертый наиболее удален от устья. Схема установки и подключения зондов представлена на рис. 11.

Выполнены коррозионные испытания зондов в течении 120 суток с мониторингом скорости коррозии датчиками сопротивления. Определено, что скорость коррозии в течении первых 20 суток увеличивается до 0,5-0,8 мм/год, затем снижается до 0,2 мм/год, что связано с пассивацией поверхности в условиях отсутствия движения коррозионной среды (рис. 12).



1 - газопровод; 2 - контрольно - измерительная колонка; 3 - кабель; 4 - образец; 5 - крышка, 6 - корпус, 7 - ячейка измерительная, 8 - клемма, 9 - контактный провод, 10 - полимерная эластичная трубка, 11 - неметаллическая рамка, 12 - зажимное кольцо, 13 - полимерная трубка

Рис. 11- Схема установки и подключения образцов а)
и эскиз измерительного модуля б)



Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

1 - датчик №1; 2 - датчик №2; 3 - датчик №3; 4 - датчик №4

Рис. 12 - Средняя скорость коррозии материала резистивных датчиков за период 126 сут: 1 - образец №1; 2 - образец №2

На рисунке 13, а представлены зависимости средней скорости коррозии от местоположения датчика коррозии в модели отслаивания. Результаты свидетельствуют, что коррозионная активность среды в месте установки первого образца выше, чем в месте установки второго. Кроме этого скорость коррозии зависит от положения датчика коррозии относительно устья дефекта покрытия и, следовательно, от поляризационного потенциала (рис. 13, б). График на рис. 13, б показывает, что между этими показателями существуют корреляционная связь.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

1 - образец №1; 2 - образец №2

Рис. 13 - Зависимость средней скорости коррозии от места установки (номера) датчика коррозии а) и среднего значения поляризационного потенциала б)

При регулировании режимов действующей на участке МГ станции катодной защиты установлено, что металл образца №1 поляризуется до достижения критерия ЭХЗ только при потенциале в точке дренажа минус 2,7 В (рис. 14).



1 - образец №1; 2 - образец №2

Рис. 14 - Зависимости поляризационного потенциала в точках 3 (а) и 4 (б) от потенциала в точке дренажа

В пятой главе «Разработка устройства для регулирования режимов работы СКЗ» представлна конструкция устройтства, в котором сымитировано экранирующее действие покрытия. Предложенное автором измерительное устройство (рис. 15) 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.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

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

Рис. 15 - Устройство для измерения поляризационного потенциала

Устройство было опробовано в лабораторных условиях (рис. 16). Результаты показали, что характер распределения потенциала по поверхности металла аналогичен полученному на лабораторных образцах (рис. 17).

При измерениях на трассе магистральных трубопроводов, устройство помещается в предварительно подготовленный шпур в грунте. Устройство позволяет определить эффективность системы ЭХЗ в трассовых условиях при наличии отслаиваний покрытия.

Заключение

Основные научно-практические результаты и выводы:

Анализ вопроса полноты противокоррозионной защиты в отслаивания покрытия выявил низкую эффективность действующих систем катодной защиты в предупреждении развития коррозионных процессов металла трубопровода. Опыт идентификации дефектов в шурфах показал, что в подавляющем большинстве случаев коррозионные и стресс-коррозионные повреждения располагаются в отслаиваниях покрытия.

Показано, что с учетом средней высоты отслаивания покрытия от металла трубы 5 мм смоделировать отслаивание можно с помощью образца, состоящего из внутреннего стального элемента наружным диаметром 50 мм и внешней полиэтиленовой оболочки внутренним диаметром 60 мм. В этом случае моделируются не только горизонтальные узкие гофры, но и множественные отслаивания, ориентированные под углом с оси трубы.

Разработана система измерительных электродов, позволяющая измерять потенциал металла в отслаивании с минимальной погрешностью, что достигается применением системы капилляров аналогичных методу Габера-Луггина и применением серийно выпускаемых, и поверенных хлорсеребряных неполяризующихся электродов сравнения.

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.

Разработан метод оценки коррозионной поврежденности поверхности испытываемых образцов, заключающийся в анализе фотографического изображения участка металла и расчете удельной площади нескольких характерных типов видоизмененной поверхности после воздействия на него коррозионной среды и электрического тока катодной защиты.

Выполнено сравнение двух значимых критериев ЭХЗ в отслаивании. Корреляционным анализом доказано, что значение поляризационного потенциала является наиболее достоверным критерием по сравнению с градиентом изменения поляризационного потенциала (коэффициент корреляции 0,37). Следовательно, дальнейшие работы по повышению эффективности ЭХЗ в отслаивании необходимо ориентировать на достижение этого критерия.

Анализ коррозионных потерь металла показал, что зона неповрежденной поверхности распределена на стороне образца, ориентированной к сквозному дефекту полимерной оболочки, из чего следует, что в данной зоне происходило наибольшее натекание на стальной образец защитного тока и, соответственно, антикоррозионная защита была наиболее эффективной.

Полевые длительные испытания показали, что скорость коррозии образцов зависит от их местоположения в модели отслаивания. Наименьшая скорость коррозии фиксируется датчиками расположенными вблизи устья отслаивания, наибольшая - на удалении. Регулированием режимов работы действующих СКЗ установлено, что поляризация металла по длине отслаивания соотвествует критерию защиты только при высоких потенциалах в точке дренажа.

Разработано устройство для оценки эффективности системы ЭХЗ в условиях отслаиваний покрытия. Устройство опробовано в лабораторных условиях на модельных растворах, а также с грунтами отобранными с трассы трубопроводов. Устройство может применяться при регулировании режимов работы существующих станций катодной защиты (СКЗ), а также для совершенствования системы ЭХЗ путем установки СКЗ новых типов.

Материалы исследования вошли составной частью в ведомственные нормативные документы ООО «Газпром трансгаз Ухта», направленные на повышение эффективности противокоррозионной защиты МГ.

Основное содержание диссертации отражено в следующих работах

Агиней Р.В., Кузьбожев А.С., Фуркин А.В., Бурдинский Э.В. Методика прогнозирования состояния изоляционного покрытия эксплуатируемых газопроводов // Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе. - 2009.- №8. - С. 32-39.

МР 152-01. Методика оценки и прогнозирования коррозионного состояния подземных газопроводов большого диаметра / Илатовкий Ю.В., Гурленов Е.М., Теплинский Ю.А., Уварова О.Н., Мамаев Н.И., Бурдинский Э.В. Утв. гл. инженером ООО «Севергазпром» А.Я. Яковлевым 08.04.2001 г.

МР1861-03. Методика полевой экспресс-диагностики коррозионной активности среды околотрубного пространства / Илатовкий Ю.В., Гурленов Е.М., Теплинский Ю.А., Конакова М.А., Шкулов С.А., Мамаев Н.И., Бурдинский Э.В. Утв. гл. инженером ООО «Севергазпром» А.Я. Яковлевым 05.08.2003 г.

Воронин В.Н., Бурдинский Э.В. Опыт повышения надежности длительно эксплуатируемых магистральных трубопроводов ООО «Севергазпром» // Управление качеством в нефтяном и газовом комплексе - 2004 - № 3-4 - С. 31-34.

Кузьбожев А.С., Теплинский Ю.А., Мамаев Н.И., Бурдинский Э.В. Способы оценки состояния полимерного ленточного покрытия трассового нанесения для определения участков газопровода, требующих переизоляции // Обзор. информ. Серия «Транспорт и подземное хранение газа» - 2004. - С. 41.

Патент РФ № 2277669. Способ выявления участков газопровода, предрасположенных к коррозионному растрескиванию под напряжением. Заявл. 29.09.2004. Волков А.А., Теплинский Ю.А., Конакова М.А., Мамаев Н.И., Бурдинский Э.В.

Воронин В.Н., Мамаев Н.И., Бурдинский Э.В. Программа переизоляции магистральных газопроводов ООО «Севергазпром» в действии // Научные проблемы и перспективы нефтегазовой отрасли в Северо-Западном регионе России: Науч.-техн. сб. в 4 ч. Ч.3. Транспорт газа.- 2005. - С. 35-37

Теплинский Ю.А., Кузьбожев А.С., Агиней Р.В., Мамаев Н.И., Бурдинский Э.В. Диагностика гофрообразования пленочных покрытий подземных трубопроводов / Приложение к науч.-техн. журн. Наука и Техника в газовой промышленности. Транспорт и подземное хранение газа - 2006 - № 3 - С. 33 - 38.

Теплинский Ю.А., Бурдинский Э.В. Повреждаемость подземных газопроводов язвенной коррозией // Науч.-техн. журн. Нефтегазопромысловый инжиниринг - 2006 - 4 кв. - C. 3-5.

Бурдинский Э.В., Агиней Р.В. Повышение качества интерпретации данных электрометрических измерений на подземных газопроводах / Целостность и прогноз технического состояния газопроводов. Тезисы Международной научно-технической конференции PITSO-2007 10-11 октября 2007 г., С. 70.

Бурдинский Э.В., Агиней Р.В. Совершенствование средств и методов измерения поляризационного потенциала подземного трубопровода в трассовых условиях / Газотранспортные системы: настоящее и будущее. Тезисы II Международной научно-практической конференции GTS-2007, ООО «ВНИИГАЗ», 6-7 декабря 2007 г., С. 109.

Бурдинский Э.В., Агиней Р.В. Применение интенсивных электроизмерений в коррозионном мониторинге магистральных газопроводов / Севергазпром. Стратегия инноваций и научного поиска: Науч. - техн. сб. В 2ч ч. 2. - Ухта: Филиал ООО «ВНИИГАЗ» - «Севернипигаз», 2007. - С. 89-97.

Теплинский Ю.А., Бурдинский Э.В. Коррозионные исследования на подземных газопроводах компрессорных станций // Науч.-техн. журн. Контроль. Диагностика - 2007 - № 4 - С. 44-47.

Агиней Р.В., Бурдинский Э.В. Исследование эффективности электрохимической защиты газопроводов в отслаиваниях изоляционного покрытия // Естественные и технические науки - 2008 - № 5 - С. 161-165.

Бурдинский Э.В., Агиней Р.В., Шишкин И.В. Исследование эффективности электрохимической защиты газопроводов в отслаиваниях изоляционного покрытия // Материалы научно-технической конференции (15-16 апреля 2008 г.): в 2 ч.; ч. I / под ред. Н.Д. Цхадая. - Ухта: УГТУ, 2008. - С. 235-240

Патент РФ N 2327821. Способ регулирования параметров катодной защиты участков подземных трубопроводов / Волков А.А., Теплинский Ю.А., Латышев А.А., Мамаев Н.И., Бурдинский Э.В. Заявл. 27.07.2006; опубл. 27.06.2008.

Волков А.А., Конакова М.А., Бурдинский Э.В. Технология подготовки и проведения трассовых исследований коррозионной активности грунта на участке подземного трубопровода // Коррозия: материалы, защита. - 2008. - № 3 - С. 58-60.

Бурдинский Э.В., Меркурьева И.А., Глотов И.В., Агиней Р.В. и др. Методы оценки коррозионных повреждений трубопроводов // Науч.-техн. журн. Контроль. Диагностика - 2008 - № 4 - С. 22-26.

Бурдинский Э.В., Меркурьева И.А., Глотов И.В., Агиней Р.В. и др. Развитие средств и методов измерения поляризационного потенциала подземных нефтегазопроводов // Науч.-техн. журн. Контроль. Диагностика - 2008 - № 6 - С. 6-8.

Буpдинский Э.В., Фуpкин А.В., Юшманов В.Н., Пушкаpев А.М. Оценка эффективности катодной защиты подземных магистральных тpубопpоводов в условиях отслаивания покрытия // Безопасность жизнедеятельности. - 2009. - №7. - С. 41-48.

Размещено на Allbest.ru

...