Разработка методов контроля систем электрохимической защиты магистральных газопроводов, эксплуатирующихся в сложных условиях
Скачать 330.04 Kb.
|
Рис. 12 - Потенциал СОС (2) и БОС (1) в зоне действия блуждающих токов Из рисунка 12 следует, что величина флуктуации потенциала с омической составляющей (СОС потенциал) колеблется от минус 2,5 В до 0 В и блуждающий ток временами оказывает негативное влияние на защищаемый объект. Одновременно велась непрерывная запись поляризационного потенциала, т.е. потенциала без омической составляющей (БОС потенциал). Оценить вредное влияние блуждающего тока и рассчитать глубину коррозионных поражений стенки трубы за весь период эксплуатации МГ можно по формулам (5) и (6). Вероятная скорость коррозии определялась из выражения:  , мм/год; (5)где  - средняя сила анодного тока через вспомогательный электрод, А; - длительность периода анодного тока, час; - длительность периода измерений, час; - площадь вспомогательного электрода, м2.Вероятная глубина коррозионного поражения стенки трубы определялась из выражения:  (6)где  - время коррозии, годы.Таким образом, применяя метод непрерывного контроля БОС и СОС потенциалов, стало возможным оценить защищенность участка объекта от коррозии в зоне действия блуждающих токов и рассчитать вероятную глубину поражения стенки трубы на момент выполнения измерений и на момент образования опасного дефекта. Экспериментальное определение значений критериев электрохимической защиты проведено на газопроводах Уральского ЛПУ ООО «Газпром трансгаз Югорск», проложенных в одном техническом коридоре в высокоомных грунтах. Работы проведены на участке газопроводов "Пунга-Вуктыл-Ухта 1 и 2 очередь", "Уренгой-Грязовец" и "СРТО-Торжок". Точки исследования были выбраны на основании анализа данных предыдущих обследований. Скорость коррозии газопроводов без применения катодной защиты, определенная с применением датчиков потери массы, находится в пределах от 0,02 до 0,07 мм/год. Данные значения скорости коррозии стали Ст3 соответствуют умеренной степени коррозионной опасности. При потенциалах защиты от минус 0,70 до минус 0,78 В относительно медносульфатного электрода сравнения, скорость коррозии газопроводов находится в пределах от 0,02 до 0,04 мм/год. Установлено, что коррозионные процессы на МГ в высокоомных грунтах протекают со смешанным катодно-омическим контролем, что обусловлено низким солесодержанием и затрудненностью процесса кислородной деполяризации из-за пониженной концентрации кислорода в грунтовом электролите. Из поляризационных измерений, полученных с применением электрохимической ячейки и программно-аппаратного комплекса, определена плотность тока свободной коррозии. Токовый показатель скорости свободной коррозии (А/м2) переведен в глубинный (мм/год). Также из поляризационных кривых определена плотность тока при потенциале катодной поляризации минус 0,75 и минус 0,65 В (м.с.э.). Данные, полученные с использованием электрохимического метода, представлены в таблице 6 и 7 Таблица 6 Экспериментальные данные, полученные при проведении исследований в грунте с применением электрохимической ячейки на участке МГ Пунга-Вуктыл-Ухта (первая очередь)
Таблица 7 Экспериментальные данные, полученные при проведении исследований в грунте с применением электрохимической ячейки на участке МГ Пунга-Вуктыл-Ухта (вторая очередь)
Есрстац – стационарный потенциал датчика потенциала, В (м.с.э.); iсркорр – средняя скорость коррозии в токовых единицах, определенная из поляризационных кривых, А/м2; i -0,65 – катодная плотность тока при потенциале -0,65 В (м.с.э.), А/м2; i -0,75 – катодная плотность тока при потенциале -0,75 В (м.с.э.), А/м2; К – скорость коррозии, определенная с использованием устройства для контроля защищённости подземных металлических сооружений, мм/год; ρ – удельное сопротивление грунтового электролита, Ом∙м. Анализ результатов представлен в таблице 6 и 7 показывает, что величина скорости коррозии стали для грунтовых электролитов находится в интервале от 0,08 до 0,010 мм/год, что свидетельствует о низкой коррозионной активности грунтов. Стационарный потенциал в грунтах с удельным электрическим сопротивлением до 100 Ом∙м составляет - 0,71 В (м.с.э.), а в грунтах с удельным сопротивлением более 100 Ом∙м имеет значение – 0,67 В (м.с.э.), в грунте с удельным сопротивлением более 1000 Ом∙м имеет значение – 0,60 В (м.с.э.). Во всех выбранных для исследования грунтах (от 100 до 1000 Ом·м), протекание катодного тока, подтверждающее действие электрохимической защиты, достигается при потенциалах минус 0,75 В (м.с.э.), а в грунтах с удельным сопротивлением выше 1000 Ом∙м – при потенциале, превышающем по абсолютной величине минус 0,65 В (м.с.э.). Величины защитной плотности тока при потенциале катодной поляризации минус 0,75 В (м.с.э.) для исследованных грунтов являются избыточными. При снижении температуры стационарные потенциалы подземных сооружений смещаются в положительном направлении, необходимое смещение потенциала (разность потенциала между стационарным и потенциалом, при котором достигается защищенность) остается тем же. Это приводит к тому, что защитные потенциалы -0,65 В (м.с.э.) для грунтов с удельным сопротивлением больше 1000 Ом∙м и -0,75 В (м.с.э.) для грунтов с удельным сопротивлением от 100 до 1000 Ом∙м оказываются даже избыточными. Это распространяется и на плотности катодного тока. Таким образом, экспериментально доказано, что в грунтах с удельным сопротивлением от 100 до 1000 Ом∙м потенциал минус 0,75 В (относительно м.с.э), а в грунтах с удельным сопротивлением более 1000 Ом∙м – минус 0,65 В (м.с.э.) является защитным. Достаточная величина плотности защитного тока, обеспечивающая защищенность МГ от коррозии должна составлять не более 0,01 А/м2. Исследованные значений критериев защиты электрохимической защиты газопроводов в трассовых условиях согласуются с данными, полученными при проведении исследований в лабораторных условиях. Результаты выполненной работы в части установления параметров защиты стали в различных средах были включены в разработанный нормативный документ Р Газпром 9.2-005-2009 «Защита от коррозии. Критерии защищенности от коррозии магистральных газопроводов, проложенных в высокоомных (скальных, песчаных, многолетнемерзлых) грунтах», Р Газпром 9.2-012-2011 «Защита от коррозии. Рекомендации по электрохимической защите, контролю коррозионного состояния и защитных покрытий магистральных газопроводов с многослойными тепловыми и утяжеляющими покрытиями», а также стандарт ООО «Газпром ВНИИГАЗ» «Методика определения параметров электрохимической защиты подземных стальных сооружений с применением электрода сравнения ДЭС-1 на объектах ОАО «Газпром», СТО 313239 49-051-2010. Разработанные устройства были использованы при обследованиях газопроводов Уральского ЛПУ ООО «Газпром трансгаз Югорск» в 2008 г и установлены для опытно- промышленной апробации на газопроводах Волховского ЛПУ «Газпром трансгаз Санкт Петербург» в 2011году. На основании результатов работы, ЗАО «Катодъ» по лицензии ООО «Газпром ВНИИГАЗ» приступил к выпуску электродов сравнения длительного действия ДЭС-1. Проведенные лабораторные и трассовые экспериментальные исследования созданных технических решений в различных условиях эксплуатации показали, что необходимо разграничить области их применения. Возможные области применения устройств и контролируемые ими параметры приведены в таблице 8. Таблица 8 – Разработанные устройства и рекомендации по их применению
В пятой главе представлено внедрение результатов диссертационной работы и технико-экономический эффект. Расчет внедрения результатов исследований, выполненный для МГ, проложенных в высокоомных грунтах протяженностью 1000 км показал, что снижение потенциала трубы (по абсолютному значению) с минус 0,85 до минус 0,75 В относительно медносульфатного электрода сравнения, при катодной защите газопровода обеспечивает снижение затрат на электроэнергию на 7,7 млн. рублей. ОБЩИЕ ВЫВОДЫ 1. Разработаны методы контроля систем электрохимической защиты и новые технические решения, позволяющие непрерывно оценивать защищенность магистральных газопроводов проложенных в многолетнемерзлых грунтах, в зонах действия блуждающих токов и на газопроводах с утяжеляющими бетонными покрытиями по значениям поляризационного потенциала, смещению потенциала защиты и плотности тока. 2. В результате лабораторных и трассовых исследований определены и подтверждены с применением созданных устройств значения критериев защищенности магистральных газопроводов в многолетнемерзлых грунтах с удельным электрическим сопротивлением: свыше 1000 Ом·м – минус 0,65 В; от 100 до 1000 Ом·м - минус 0,75 В (м.с.э.) и оптимального смещения поляризационного потенциала - 100 мВ от его стационарного значения и плотность тока, натекающего на вспомогательный электрод 0,01 А/м2. 3. Разработан метод определения скорости свободной коррозии, защитного потенциала и плотности тока на магистральных газопроводах, проложенных во влажных мелкодисперсных грунтах. 4. Лабораторными исследованиями с применением разработанных устройств определена и подтверждена в трассовых условиях возможность оценки защищенности от коррозии по поляризационному потенциалу и плотности тока поляризации на магистральных газопроводах с утяжеляющим бетонным покрытием. 5. Теоретическим расчетом доказана возможность увеличения срока службы созданного электрода сравнения, при использовании его для оценки защищенности магистральных газопроводов в морских средах и проточных водах. 6. Результаты исследований, полученные с применением созданных технических решений, использованы в стандарте и двух рекомендациях ОАО «Газпром» по защите от коррозии. Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах: 1 Фатрахманов Ф.К., Копьев И.Ю., Пушкарёв А.М., Улихин А.Н., Желобецкий В.А., Долганов М.Л. Перспективы применения измерительных модулей при проведении электрометрических обследований подземных трубопроводов // Коррозия: материалы, защита. – 2005. - № 6. - С. 6-10. 2 Улихин А.Н., Сирота Д.С. Оптимизация параметров ЭХЗ магистральных газопроводов от коррозии в грунтах с различным удельным электрическим сопротивлением // Практика противокоррозионной защиты. – 2008. - № 3. - С. 17-20. 3 Проблемы системной надежности и безопасности транспорта газа: Сб. науч. тр. – Москва: Типография Момент, 2008. – 332с. 4 Улихин А.Н., Сирота Д.С., Запевалов Д.Н. Методика лабораторных и трассовых испытаний электродов сравнения длительного действия в грунтах различной проводимости // Практика противокоррозионной защиты. - 2009. - № 2. – С. 31-38. 5 Улихин А.Н., Сирота Д.С., Запевалов Д.Н. Электроды сравнения для оценки степени защищённости металлических сооружений от коррозии в различных средах // Практика противокоррозионной защиты. – 2009. - № 4. - С. 16-20. 6 Улихин А.Н. Оценка защищенности магистральных газопроводов от коррозии в высокоомных грунтах // Коррозия территории нефтегаз. – 2010. - № 1. - С. 8-12. 7 Пат. 44117 РФ, С 23 F 13/00. Устройство для измерения поляризационного потенциала подземного металлического сооружения / Ф.К. Фатрахманов, Н.А. Петров, И.Ю. Копьев, Б.И. Хмельницкий, А.Н. Улихин (Россия). - № 2004123121/22; Заявлено 29.07.2004; Опубл. 27.02.2005, Бюл. № 6. 8 Пат. 78319 РФ, G 01 N 17/02. Электрод сравнения / А.Н. Улихин, Д.С. Сирота, Д.Н. Запевалов (Россия). - № 2008128623/22; Заявлено 14.07.2008; Опубл. 20.11.2008, Бюл. № 32. 9 Пат. 78317 РФ, G 01 N 17/02. Электрод сравнения / А.Н. Улихин, Д.С. Сирота, Д.Н. Запевалов (Россия). - № 2008128630/22; Заявлено 14.07.2008; Опубл. 20.11.2008, Бюл. № 32. 10 Пат. 78318 РФ, G 01 N 17/02. Электрод сравнения / А.Н. Улихин, Д.С. Сирота, Д.Н. Запевалов (Россия). - № 2008128626/22; Заявлено 14.07.2008; Опубл. 20.11.2008, Бюл. № 32. 11 Пат. 90204 РФ, G 01 N 17/02.Устройство для контроля защищённости подземных металлических сооружений / А.Н. Улихин, Д.С. Сирота, Д.Н. Запевалов (Россия). - №2009134430/22; Заявлено 14.09.2009; Опубл. 27.12.2009, Бюл. № 36. 12 Пат. 95404 РФ, G 01 N 27/26. Ячейка для исследования электрохимических процессов / Д.С. Сирота, А.Н. Улихин, И.Ю. Копьев, А.М. Пушкарев, С.Н. Ашарин, Д.Н. Запевалов (Россия). - № 2010103957/22; Заявлено 05.02.2010; Опубл. 27.06.2010, Бюл. № 18. 13 Пат. 95405 РФ, G 01 N 27/26. Ячейка для исследования электрохимических процессов / Д.С. Сирота, А.Н. Улихин, И.Ю. Копьев, А.М. Пушкарев, С.Н. Ашарин, Д.Н. Запевалов (Россия). - № 2010103959/22; Заявлено 05.02.2010; Опубл. 27.06.2010, Бюл. № 18. 14 Пат. 106376 РФ, G 01 N 27/26. Ячейка для исследования электрохимических процессов / А.Н. Улихин, Д.С. Сирота, Н.К. Шамшетдинова (Россия). - № 2011106518/26; Заявлено 21.02.2011; Опубл. 10.07.2011, Бюл. № 19. 15 Вести газовой науки: Сб. науч. ст. – Москва: Газпром ВНИИГАЗ, 2011. – 148 с. 16 Вести газовой науки: Сб. науч.-тех. обз. – Москва: Газпром ВНИИГАЗ, – 2011. – 305 с. 17 ТюменНИИгипрогаз: Сб. науч. тр. - Тюмень: Флат, – 2011. – 244 с. Подписано к печати «___»_________ 2011 г. Заказ № ____ Тираж 120 экз. 1 уч. – изд.л, ф-т 60х84/16 Отпечатано в ООО «Газпром ВНИИГАЗ» 142717, Московская область, Ленинский р-н, п. Развилка, ООО «Газпром ВНИИГАЗ» |
Похожие:
 | Газотурбинные установки На тему: Научно-технический прогресс газотурбинных установок магистральных газопроводов | | Разработка методов оценки напряженно-деформированного состояния морских... «Средняя общеобразовательная школа №19 с углубленным изучением отдельных предметов» |
 | Разработка методов информационной защиты в экономических информационных... Динамическая эквивалентность как способ преодоления различий в национальных картинах мира | | Пояснительная записка на курсовой проект по дисциплине «Разработка... Целью данной работы является разработка программы для автоматизации проектирования систем молниезащиты на базе сапр компас 3D, с... |
| Программа bde administrator 28 Обязательной является разработка вопросов системного анализа объектов проектирования, оптимизации и выбора наилучших вариантов решений,... | | А. А. Давыдов Модернизация России, полезный опыт Китая и теория сложных систем Ключевые слова: модернизация России, Китай, теория сложных систем, системная социология |
| Разработка радиометрических систем и методов полевых и дистанционных... | | Разработка методов получения сложных эфиров диоксановых спиртов из отходов производства изопрена ... |
| Российский государственный университет Основная цель курса сформулировать физические методы описания свойств сложных углеводородных систем и процессов, имеющих место в... | | Прибор контроля микроклимата в условиях повышенной влажности На примере домашней метеостанции рассмотрен вопрос об усовершенствовании ее конструкции с целью защиты от влаги и, как следствие,... |
| Прибор контроля микроклимата в условиях повышенной влажности На примере домашней метеостанции рассмотрен вопрос об усовершенствовании ее конструкции с целью защиты от влаги и, как следствие,... | | Тест итогового контроля (1 курс, 2 семестр) Спп с несколькими придаточными, знаки препинания в сложных предложениях, грамматическую основу в сложных предложениях |
| Отчет №3 о научно-исследовательской работе по теме: «Грид-технологии» Разработка методов эффективного решения задач обработки, хранения, передачи и защиты информации | | Проблемы демографического прогнозирования в современных условиях Разработка методов государственного регулирования процессов рождаемости, смертности, брачности и разводимости |
| Разработка моделей и Методов мониторинга сервис-ориентированных информационных систем Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования | | Разработка и исследование моделей устойчивых систем инерциальной навигации Работа выполнена в лаборатории прецизионных оптических методов Института автоматики и процессов управления дво ран |
