Повышение эксплуатационной надежности трубопроводных систем, транспортирующих газовые среды

Размещено на http://www.allbest.ru/

Тюменский индустриальный университет, г. Тюмень

Повышение эксплуатационной надежности трубопроводных систем, транспортирующих газовые среды

Ягафаров Артемий Владимирович

студент магистратуры

направление: нефтегазовое дело

Аннотация

магистральный трубопровод окружающий среда

Актуальность темы в том, что снижение негативного воздействия и влияния магистральных трубопроводов на окружающую среду в процессе их возведения и эксплуатации является одной из приоритетных задач современного строительства, поэтому разработка технических решений в целях повышения надежности трубопроводов и снижения антропогенного воздействия на окружающую среду является актуальной проблемой на сегодняшний день.

Ключевые слова: трубопроводы, химическая коррозия, электрохимическая коррозия, виды коррозиционных разрушений, пассивная защита.

Функционирование трубопроводов происходит в жестких условиях, поскольку они подвергаются различным нагрузкам - внутреннему давлению, осевым растягивающим или сжимающим напряжениям, давлению грунта засыпки и подвижных средств, перепадам температур.

Все эти факторы способствуют развитию коррозии на внутренней и внешней поверхности стенки трубопровода, и, как следствие - возникновению утечек и аварий. Именно по этой причине большее внимание уделяется надежности и эффективности работы магистральных трубопроводов.

Трубопровод, уложенный в грунт, подвергается почвенной коррозии, а проходящий над землей - атмосферной. По характеру взаимодействия металла с окружающей средой различают два основных вида коррозии: химическую и электрохимическую.

Химическая коррозия относится к случаям изменения свойств металла в результате химических реакций без возникновения и протекания электрического тока. К этому виду коррозии относятся газовая коррозия и коррозия в неэлектролитах.

Электрохимическая коррозия - это окисление металлов в электропроводных средах, сопровождающееся образованием и протеканием электрического тока. При этом на различных участках поверхности металла возникают анодные и катодные участки. Коррозионные разрушения образуются только на анодных участках.

К электрохимическим коррозионным процессам относятся:

коррозия в электролитах (жидкостях, проводящих электрический ток: речная и морская вода, растворы солей, кислот и щелочей);

почвенная коррозия - разрушение металла под воздействием почвенного электролита;

контактная коррозия - коррозия металлов в присутствии воды, вызванная непосредственным контактом двух и более металлов, имеющих разный электрохимический потенциал;

атмосферная коррозия - разрушение металла в среде атмосферного воздуха или любого другого влажного газа;

Процесс коррозии металла начинается с его поверхности и распространяется вглубь (рис. 1). Различают сплошную и местную коррозию.

При сплошной коррозии вся поверхность металла покрыта слоем продуктов коррозии. Неравномерность сплошной коррозии прямо пропорционально зависит от агрессивности коррозионной среды.

Местная коррозия - разрушение металла на отдельных участках поверхности. Различают следующие виды местной коррозии:

пятнами (толщина слоя продуктов коррозии много меньше площади пятна);

язвенная (глубина повреждения значительна и соизмерима с его площадью);

точечная (питтинговая) - глубина повреждения много больше его диаметра.

Рис. 1. Основные виды коррозионных разрушений

На интенсивность протекания процессов коррозии оказывают влияние различные факторы:

неоднородный состав стали (содержащиеся в стали легирующие добавки и примеси благоприятствуют образованию коррозионных пар в агрессивной среде);

неоднородность условий на поверхности металла (наличие царапин, вмятин, сварных швов, окалины на поверхности металла приводит к образованию анодных и катодных участков и является очагами коррозии);

неоднородность условий окружающей среды: различная влажность грунта в области прокладки трубопровода и различная аэрация (доступ кислорода к участкам трубопровода);

неоднородность транспортируемой среды (наличие воды и растворенных солей может привести к образование ручейковой коррозии на внутренней поверхности трубопровода).

Основные способы защиты трубопроводов от коррозии

Способы, продляющие срок службы трубопровода, условно разделяют на четыре группы:

Пассивная защита. Заключается в нанесении на поверхность трубы защитного изоляционного покрытия на основе битума, полимерных лент или напыленного полимера. Изоляционные покрытия должны обладать сплошностью, высокой диэлектрической И способностью, адгезией, И механической прочностью, водонепроницаемостью, эластичностью, биостойкостью, И термостойкостью, долговечностью и недифицитностью.

- Введение в металл компонентов, повышающих коррозионную стойкость. Метод применяется на стадии изготовления металла. Одновременно из металла удаляются примеси, понижающие коррозионную устойчивость.

Чаще всего применяется метод пассивной защиты - покрытие внутренней и внешней стенок трубы изоляционными материалами (Рис. 2).

Рис. 2. Слои изоляции

Созданные с использованием нанотехнологий материалы поднимут на новый уровень качество I труб с антикоррозионным I покрытием. Это I повысит их конкурентоспособность, увеличит срок эксплуатации и изменит физико-химические свойства покрытий. Это обстоятельство немаловажно в связи со строительством газопроводов в сложных климатических условиях территорий с большими и резкими колебаниями температур.

Применение углеродных нанотрубок и углеродных нановолокон как наполнителей полимеров позволяет улучшить ряд показателей:

повысить электропроводность;

увеличить теплопроводность, теплостойкость, температуру воспламенения;

придать антистатические свойства;

улучшить механические характеристики (прочность при растяжении и на разрыв; увеличить I модуль упругости I и предельное растяжение; I повысить износостойкость);

увеличить адгезионную прочность и расширить температурный диапазон применения (от - 60 до 250°С);

обеспечить устойчивость к воздействию агрессивных рабочих сред.

Выводы

Таким образом, можно сделать вывод, что определяющим критерием экологической безопасности трубопроводных систем является их конструктивная надежность - один из основных показателей качества любой конструкции (системы), заключающаяся в ее способности выполнять заданные функции, сохраняя свои эксплуатационные свойства в течение требуемого промежутка времени «жизненного цикла».

Отказ магистрального газопровода, проявляющийся в местной потере герметичности стенки трубы, трубных деталей или в общей потере прочности в результате разрушения, приводит, как правило, к значительному экологическому ущербу с возможными непоправимыми последствиями для окружающей природной среды.

Одним из способов предотвращения разрушения стенки трубопровода является использование новых высококачественных материалов для изготовления изоляционных покрытий.

Добавление при изготовлении изоляционных покрытий углеродных нановолокон - эффективный способ улучшения физико-механических характеристик изоляционных материалов на основе полиэтилена - прочность и износостойкость полимерного материала на основе сверхмолекулярного полиэтилена повышается в несколько раз, коэффициент трения снижается.

Список литературы

1. Земенков Ю.Д. Сбор и подготовка нефти и газа: учебник / Ю.Д. Земенков. Москва: Академия, 2009. 159 с.

2. Бачериков А.С. Диагностика в системе технического обслуживания объектов трубопроводного транспорта: учебное пособие для студентов нефтегазового профиля / А.С. Бачериков [и др.]; общ. ред. Ю.Д. Земенкова. ТюмГНГУ. СПб: Недра, 2009. 384 с.

3. Шиповалов А.Н. Аспекты технологической надежности и экономической эффективности эксплуатации подземных хранилищ природного газа Западной Сибири: монография / Ю.Д. Земенков, С.Ю. Торопов, С.Ю. Подорожников, М.Ю. Земенкова, И.В. Тырылгин, В.П. Павлов. Тюмень: ТюмГНГУ, 2012. 344 с.

4. Методологические основы научных исследований: учебное пособие для студентов нефтегазового профиля / ред. Ю.Д. Земенков. Тюмень: Вектор Бук, 2013. 289 с.

5. Мониторинг гидродинамических и технических характеристик трубопроводных систем: учебное пособие для студентов нефтегазового профиля / ред. Ю.Д. Земенков. Тюмень: Вектор Бук, 2013. 445 с.

Размещено на Allbest.ru