Повышение надежности эксплуатации газопроводов с применением технологии электрического секционирования при защите от коррозии

• Автор: Попов, Виктор Александрович
• Шифр специальности: 25.00.19, 05.17.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 196 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1 АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ЗАЩИТЫ ГАЗОПРОВОДОВ В НЕСТАЦИОНАРНЫХ КОРРОЗИОННЫХ УСЛОВИЯХ
1.1 Принципы и стандартные схемы ЭХЗ газопроводов
1.2 Сущность коррозии газопроводов под действием блуждающих токов
1.3 Обзор средств и методов защиты подземных газопроводов от действия блуждающих токов
1.4 Проблемы и особенности эксплуатации газопроводов в нестационарных коррозионных условиях
1.4.1 Общий анализ актуальных региональных коррозионных факторов газопроводов «Газпром трансгаз Екатеринбург»
1.4.2 Проблема аварийных коррозионных разрушений газопроводов под действием нестационарных блуждающих токов
1.4.3 Проблемы при эксплуатации изолирующих вставок на газопроводах
1.4.4 Проблемы оборудования ЭХЗ газопроводов при воздействии электрических грозовых разрядов
1.4.5 Проблемы неоптимальной работы устройств подачи электрического тока
для секционированной ЭХЗ газопроводов
1.5 Постановка цели и задач диссертационной работы
2 СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДИКИ ОЦЕНКИ КОРРОЗИОННОГО СОСТОЯНИЯ ПРОТЯЖЕННЫХ УЧАСТКОВ ГАЗОПРОВОДОВ ДЛЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СЕКЦИОНИРОВАНИЯ
2.1 Стандартная методика оценки коррозионной активности грунта методом
снятия поляризационных кривых
2.2 Адаптация методики электрохимического диагностирования грунтов и оценки параметров блуждающих токов к трассовым обследованиям газопроводов
2.3 Статистический и регрессионный анализ данных комплексного коррозионного мониторинга на примере опытного участка газопровода
2.3.1 Анализ влияния материала трубы на интенсивность коррозионных процессов
2.3.2 Анализ влияния состояния защитного покрытия на интенсивность коррозионных процессов
2.3.3 Анализ влияния характеристик коррозионной среды на интенсивность коррозионных процессов
3 МОНИТОРИНГ И ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕКТРОИЗОЛИРУЮЩИХ ВСТАВОК ДЛЯ СЕКЦИОНИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ЗАЩИТЫ ГАЗОПРОВОДОВ
3.1 Анализ технического состояния МГ на участках, подверженных воздействию
блуждающих техногенных токов

3.2 Методика экспериментальных измерений для оптимизации режимов работы изолирующих вставок на газопроводах
3.3 Экспериментальные исследования и анализ процесса поляризации обкладок изолирующих вставок
3.4 Экспериментальный выбор шунтирующего устройства для изолирующих вставок
3.5 Экспериментальные исследования по оптимизации и рациональному размещению изолирующих вставок
3.6 Анализ опыта эксплуатации изолирующих вставок на участках пересечения газопроводов с электрифицированными железными дорогами
3.7 Совершенствование технических устройств защиты от атмосферных
грозовых электрических разрядов на изолирующих вставках газопроводов
3.7.1 Разработка устройства регистрации грозовых электрических разрядов
3.7.2 Разработка устройств грозовой защиты изолирующих вставок
3.8 Совершенствование конструкции электроизолирующей вставки на основе опытно-эксплуатационных испытаний
3.8.1 Отбор и исследование образца вставки
3.8.2 Анализ причин образования и оценка влияния дефектов на работоспособность электроизолирующей вставки
3.8.3 Мероприятия по улучшению конструктивной схемы и технологии изготовления герметизирующего элемента
4 МОНИТОРИНГ ПАРАМЕТРОВ И ОПТИМИЗАЦИЯ АВТОНОМНЫХ УСТРОЙСТВ ПОДАЧИ ЭЛЕТРИЧЕСКОГО ТОКА ДЛЯ СЕКЦИОНИРОВАННОЙ
ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ЗАЩИТЫ ГАЗОПРОВОДОВ
4.1 Мониторинг параметров автономных источников тока для ЭХЗ газопроводов в процессе опытной эксплуатации
4.1.1 Виды автономных источников тока, находящихся в опытно-промышленной
эксплуатации
4.1.2 Методика мониторинга автономных источников тока для ЭХЗ
газопроводов
4.1.3 Анализ результатов экспериментального определения параметров автономных источников тока для ЭХЗ газопроводов
4.2 Мониторинг параметров протяженных гибких анодных заземлений для ЭХЗ газопроводов в процессе опытной эксплуатации
4.2.1 Методика мониторинга параметров протяженных гибких анодных
заземлений для ЭХЗ газопроводов
4.2.2 Результаты мониторинга параметров протяженных гибких анодных
заземлений и оптимизация схем их работы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Обеспечение надежной и безопасной работы магистральных газопроводов (МГ) и предотвращение их разрушения по причине коррозии достигается за счет реализации комплекса мероприятий, важнейшим из которых является активное противодействие негативным процессам при помощи электрохимической защиты (ЭХЗ).
Наиболее распространенным способом ЭХЗ на протяженных участках газопроводов является установка по трассе через 7-10 км мощных установок катодной защиты (УКЗ) с использованием глубинных анодных заземлений. Основным недостатком данной технологической схемы является низкая ее эффективность в нестационарных условиях эксплуатации, например, при массовом образовании локальных участков неполной защиты в местах с дефектами защитных покрытий. Также фактором неоднородности и нестационарности коррозионных процессов и параметров ЭХЗ, свойственных газопроводам ООО «Газпром трансгаз Екатеринбург», являются техногенные блуждающие токи.
Известны несколько способов устранения неоднородности ЭХЗ газопроводов, среди которых основными являются протяженные гибкие аноды (ПГА), малые УКЗ, расставляемые по трассе с частым шагом, технические решения по ограничению действия блуждающих токов. Однако, известные технические решения имеют недостатки применительно к специфике региональных коррозионных условий ООО «Газпром трансгаз Екатеринбург». В частности, ПГА могут локально повреждаться с обрывом электрической цепи. Поэтому крайне важным является также своевременный и информативный мониторинг ПГА, методов проведения которого в достаточной степени не разработано.
Устранение неоднородности катодной защиты может быть также реализовано за счет установки в существующую систему ЭХЗ дополнительных катодных станций или станций малой мощности, однако это ведет к необходимости нового строительства и эксплуатации протяженной и разветвленной сети линий электропередач, что потребует существенных затрат.
Известны решения по ограничению блуждающих токов на газопроводах в виде изолирующих вставок (ИВ). При этом существует ряд проблем оптимизации работы изолирующих вставок в системах ЭХЗ в методическом плане и в вопросах их конструкционной надёжности. Поэтому повышение надежности эксплуатации газопроводов на основе совершенствования технологии электрического секционирования является актуальной задачей.

Реактивы и оборудование. Для проведения коррозионных испытаний применяются три среды с различным pH (кислая (4,01), нейтральная (7,0), щелочная (9,18)). Для этого используются следующие реактивы:
- вода дистиллированная по ГОСТ 6709-72;
- хлорид натрия, х.ч. по ГОСТ 4233-77;
- соляная кислота, х.ч. по ГОСТ 3118-77;
- гидрооксид натрия, х.ч. по ГОСТ 4228-77.
Для компоновки испытательного стенда используются следующие приборы:
- реостат (мост сопротивлений), класс точности 0,1;
- потенциостат П-5827М, класс точности 0,1;
- цифровой милливольтметр Ц 2814, класс точности 2;
- миллиамперметр Н 399, класс точности 0,5;
- трехэлектродная ячейка;
- электрод сравнения (хпорсеребряный); вспомогательный электрод (графитовый).
Проведение испытаний. Приготовленный образец помещают в электрохимическую ячейку. Ячейку с тремя электродами (основным, вспомогательным и сравнения) подключают к потенциостату, подготовленному к работе в соответствии с инструкцией по его эксплуатации, и измеряют потенциал коррозии Екор[143}.
Измерения поляризационных кривых проводятся в трехэлектродных стеклянных ячейках с разделенным катодным и анодным пространством.
В качестве вспомогательного электрода используется графитовый электрод. Электродом сравнения служит хпорсеребряный электрод, потенциал которого составляет 0,3 В по нормальному водородному электроду (н.в.э.). Схема испытательной установки приведена на рисунке 2.2.
Первоначально снимают катодную и анодную поляризационные кривые вблизи Екор, изменяя задаваемые значения Е на 5 мВ и получая шесть точек от (Екор -15 мВ) до (ЕКОр +15мВ). При каждом заданном значении Е фиксируется стабилизированное значение тока.
После этого снимают катодную и анодную поляризационные кривые, изменяя Е на 50 мВ от (Екор +200 мВ, Екор -200 мВ) до Екор ±500 мВ, то есть получают также шесть точек кривой и фиксируют установившееся значение силы тока через необходимое для стабилизации тока время с помощью микро- или миллиамперметра.