Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Анализ методов защиты от коррозии трубопроводов промышленных площадок 11
1.1. Актуальность темы исследования 11
1.2. Пассивная защита труб от коррозии 13
1.3. Активная защита от коррозии 14
1.4. Результаты электрометрического обследования трубопроводов промышленных площадок 17
1.5. Особенности электрохимической защиты трубопроводов промышленных площадок 21
1.6. Обзор существующих методик оптимизации работы средств электрохимической защиты 24
1.7. Методы определения поляризационного потенциала трубопровода 30
Глава 2. Методика лабораторных испытаний 40
2.1. Теоретические аспекты совместной защиты трубопровода несколькими станциями защиты 40
2.2. Назначение методики 51
2.3. Сущность методики 51
2.4. Образцы для испытаний 51
2.5. Имитатор трассы трубопровода 52
2.6. Модель станции катодной защиты 53
2.7. Электроды сравнения 56
2.8. Стандартное оборудование и приборы 58
2.9. Подготовка к испытаниям 58
2.10. Порядок проведения измерения 65
2.11. Анализ результатов испытаний 68
Глава 3. Анализ результатов лабораторных испытаний 69
3.1. Результаты измерений направленных на подготовку к экспериментам 69
3.2. Результаты имитационных испытаний в условиях действия двух станций .. 72
3.3. Выводы по главе 3 85
Глава 4. Практический регламент оптимизации работы средств электрохимической защиты промышленных площадок 86
4.1. Определения требуемого тока на выходе станций защиты 86
4.2. Методика оптимизации работы средств ЭХЗ 92
4.2.1 Подготовительные работы 92
4.2.2 Проведение натурных исследований 95
4.2.3 Методика определения наличия и локализации возможного источника блуждающих токов (БТ) 98
4.2.4 Методика определения и восстановления эффективности ЭХЗ 100
4.2.5 Методы оценки свойств изоляционного покрытия 103
4.3. Выводы главе 4 112
Глава 5. Пример проведения работ по оптимизации работы эхз на трубопроводах компрессорного цеха 113
5.1. Методика проведения испытаний 113
5.2. Краткая характеристика объекта обследования 114
5.3. Результаты полевых испытаний 117
5.4. Анализ результатов испытаний 130
5.5. Выводы по главе 5 134
Глава 6. Разработка средств и методов определения поляризационного потенциала трубопроводов 135
6.1. Причины появления ошибок измерения поляризационного потенциала трубопровода 135
6.2. Совершенствование методов измерения поляризационного потенциала 138
6.3. Совершенствование устройств для измерения поляризационного потенциала 144
6.4. Определение плотности поляризующего тока 148
6.5. Оценка влияния уравнительных токов между трубопроводами 148
6.6. Коррозионный мониторинг трубопровода.
Резисторные датчики коррозии 150
6.7. Исключение влияния электрического поля соседних ниток трубопровода на измерение потенциала "труба-земля" 151
Заключение 156
Список литературы 158
Приложение 158
- Пассивная защита труб от коррозии
- Стандартное оборудование и приборы
- Результаты имитационных испытаний в условиях действия двух станций
- Методика оптимизации работы средств ЭХЗ
Введение к работе
Актуальность темы. Обеспечение надежной и безопасной работы нефтегазо-оводов промышленных площадок (ПП) насосных и компрессорных станций (НС и Z) и предотвращение их разрушения по причине коррозии имеет большое значе-іе, так как это может привести к катастрофическим последствиям в силу большого личества обслуживающего персонала и концентрации дорогостоящего, технологи-ски важного оборудования.
Практика эксплуатации подземных трубопроводов показывает, что качество их тикоррозионной защиты определяется главным образом эффективностью работы едств электрохимической защиты (ЭХЗ), основным критерием которой служит по-ризационный потенциал трубы относительно окружающего коррозионно-тивного грунта.
В работах Н.А. Петрова, Н.П. Глазова показано, что избыточный поляризаци-[ный потенциал может приводить к наводораживанию и охрупчиванию металла уб, а также к повреждениям изоляционного покрытия изоляции, особенно с учетом шышенных температур продукта в трубопроводах КС и НС. Недостаточный по-нциал не обеспечивает эффективную защиту металла труб от развития коррозион-.IX повреждений.
В настоящее время разработан ряд методов, позволяющих измерить поляриза-юнный потенциал металла трубы относительно грунта, однако часть из них слож-.1 в практической реализации, другие недостаточно точны.
На практике задача оптимизации работы средств ЭХЗ трубопроводов решается ;гулированием выходных параметров станций катодной защиты (СКЗ), применени-і дополнительных СКЗ или распределенных анодных заземлителей. Однако на убопроводах ПП ее решение усложняется наличием утечек тока из-за близкого ісположения трубопроводов, сложным пространственным взаимным влиянием од->й СКЗ на потенциал нескольких трубопроводов или нескольких СКЗ на один тру-шровод, влиянием экранирующих объектов (стальных опор, фундаментов) и сто-інних источников токов (подземных кабелей аккумуляторных станций, связи и те-механики).
В настоящее время разработаны методические приемы для оптимизации рабо-і средств ЭХЗ в условиях ПП. Огромный вклад в развитие этих методов внесли .К. Фатрахманов и Г.Г. Винокурцев.
Однако разработанные методики не учитывают целого ряда влияющих фак ров (свойств грунта в момент измерения, состояния изоляции, наличия блуждающ] токов), что не позволяет оптимизировать потенциал на всем протяжении трубопр вода по требованиям ГОСТ Р 51164-98.
Это предопределяет необходимость разработки комплексного подхода в опт мизации средств противокоррозионной защиты, включая изоляционное покрытие средства электрохимической защиты, базирующегося на основе результатов лабор торных и полевых испытаний.
Работа базируется на результатах научных работ многих отечественных и з рубежных ученых и исследователей, среди которых: Г.Г. Винокурцев, Ю.И. Гарбе Н.П. Глазов, А.Г. Гумеров, Н.П. Жук, A.M. Зиневич, О.М. Иванцов, Ф.М. Мустафи Н.А. Петров, А.Е. Полозов, В.В. Притула, В.Н. Протасов, И.Л. Розенфельд, И. Стрижевский, Ю.А. Теплинский, Ф.К. Фатрахманов, Л.И. Фрейман, W. Baeckmarm, R. Browseau, F. Gan, Z.-W. Sun, W. Schwenk, R.N. Parkins и др.
Цель работы: Разработать методику повышения эффективности противоко розионной защиты подземных нефтегазопроводов в условиях промышленных пл щадок насосных и компрессорных станций.
Задачи исследования:
На основании лабораторных исследований установить регрессионные м дели, наиболее точно описывающие потенциал трубопровода в условиях действ нескольких СКЗ.
Разработать методику оптимизации работы средств противокоррозиен» защиты трубопроводов в условиях ПП.
Выполнить полевые испытания методики на территории промышленн площадки КС-10 ООО «Газпром трансгаз Ухта».
Разработать новые средства и способы измерения поляризационного п тенциала подземных трубопроводов.
Научная новизна:
1) Экспериментально установлено, что определить потенциал в і-ой точке тр бопровода в условиях защиты несколькими станциями катодной защиты можно помощью регрессионной модели вида:
UrU0l+5>sIj).
где Uoi - потенциал при отключенных станциях защиты в і-ой точке, В; ц - па-іметр влияния j-ой станции катодной защиты на потенциал і-ой точки измерения; - сила тока на выходе j-ой станции катодной защиты, А; п - количество станций щиты, влияющих на потенциал в і-ой точке;
Доказано, что погрешность расчетной линейной модели относительно экс-:риментальных данных составляет менее 12%, а в практически значимом диапазоне >тенциалов минус 0,85-2,5 В не более 6,0%, что соответствует достаточной точно-и оценок;
Обоснована возможность использования в качестве 1 величины собственно (стационарного) поляризационного потенциала металла трубопровода в данных :ловиях Uct, что способствует сокращению времени на измерения на 1-2 сут и по-.ппению точности дальнейшего расчета на 5-10%.
Установлено, что задача оптимизации и расчета требуемых выходных пара-
гтров СКЗ может быть решена минимизацией выражения |Uj - uj ->0,
где икрит — критерий эффективности катодной защиты, выбираемый из регла-гнтируемого диапазона исходя из электрических свойств грунта в момент измере-ія, к - количество точке измерения;
5) Впервые предложена формула для определения критерия UKpin.:
U =U +(U -U ) "3~ ш'п ,
^крнт ^min V max mm 1 т г '
max min
где Umax и Umin - максимальный и минимальный (по модулю) регламентируе-ый потенциал, В;
Іиз. Imax> Imin - измеренная (текущая), максимальная и минимальная годовые си->і тока на станции, А
Защищаемые положения:
методика лабораторных испытаний моделей трубопроводов в условиях од-эвременного действия двух станций защиты;
регрессионные модели, характеризующие поляризационный потенциал южноразветвленных трубопроводов ПП в условиях совместного действия СКЗ;
методика расчета оптимизированных выходных параметров СКЗ;
регламент повышения эффективности противокоррозионной защиты тру-эпроводов промышленных площадок НС и КС;
новые методы и устройства измерения поляризационного потенциала территории ГШ.
Практическая ценность работы заключается в разработке стандарта орган зации «Газпром трансгаз Ухта» «Методика по оптимизации работы средств прот вокоррозионной защиты подземных трубопроводов промышленных площадок КС»
Разработанная методика внедрена при оптимизации работы средств против коррозионной защиты на трубопроводах промышленной площадки КС-10 Сосного ского ЛПУ МГ компрессорный цех №3. В результате установлены участки труб проводов с недостаточным или избыточным поляризационным потенциалом, рг считаны рациональные параметры защитного тока каждой из действующих станци выведены в резерв несколько станций защиты, рекомендованы мероприятия по р монту и установке новых анодных заземлений. Получен экономический эффект, ; ключающийся в повышении противокоррозионной защищенности подземных газ проводов за счет выравнивания поляризационного потенциала на различных учас ках трубопроводов и снижении расхода электроэнергии, потребляемой станцияі« защиты за счет оптимизации ее выходных параметров.
По материалам исследований поданы две заявки на изобретения F (№2007120375/17 Способ измерения поляризационного потенциала трубопровох №2007116775/20 Устройство для измерения поляризационного потенциала труб провода), по одной из которых получен патент РФ, что свидетельствует о новизне промышленной применимости полученных в работе результатов.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доклад вались и обсуждались на:
Седьмой Всероссийской конференция молодых ученых, специалистов студентов по проблемам газовой промышленности России «Новые технологии в і зовой промышленности» 25-28 сентября 2007г., РГУНиГ им. И.М. Губкина, г. Мое ва;
Всероссийской научно-технической конференции «Нефть и газ Западні Сибири», г. Тюмень, 2007 г.;
Конференции сотрудников и преподавателей УГТУ, г. Ухта, 2007, 20С 2009 гг.;
VII Международной интернет-конференции «Новые материалы и технол гии в машиностроении», г. Брянск, 15 октября -15 ноября 2007 г.
Международной конференции «Целостность и прогноз технического со-ояния газопроводов» (PITSO-2007), г. Москва, 2007 г.;
Восьмой научно-технической конференции молодежи ОАО «АК «Транс-фть», ОАО «Северные МН», г. Ухта, ноябрь 2007 г.;
Международных молодежных конференциях «Севергеоэкотех - 2007, 2008, '09», УГТУ, г. Ухта, 2007,2008, 2009 г.;
Девятой научно-технической конференции молодежи ОАО «АК «Транс-фть», ОАО «Северные МН», г. Ухта, ноябрь 2008г.;
XV научно-практической конференции молодых ученых и специалистов Гроблемы развития газовой промышленности Западной Сибири - 2008», ОО «ТюменНИИгипрогаз», г. Тюмень, 19-23 мая 2008 г.
3-й Международной научно-технической конференции «Актуальные про-[емы трубопроводного транспорта Западной Сибири», ТюмГНГУ, г. Тюмень, Ю9г.
Результаты, полученные в работе, использованы при выполнении научно-:следовательской работы по хоздоговорной работе № 41/08 от 04. 06. 2008 г. «Раз-іботка методики по оптимизации параметров работы электрохимической защиты щземных технологических трубопроводов на промышленных площадках компрес-рных станций».
Публикации: по теме диссертации опубликовано 16 работ, из них 6 - в веду-их рецензируемых изданиях, включенных в перечень ВАК РФ.
Структура и объем работы: диссертация состоит из введения, шести глав, заточения, содержит 174 страницы текста, 83 рисунка, 25 таблиц и список литерату->і из 105 наименований.
Пассивная защита труб от коррозии
Изоляционные покрытия обеспечивают первичную, пассивную защиту трубопроводов от коррозии, выполняя функцию "диффузионного барьера", через который затрудняется доступ к металлу коррозионноактивных агентов (воды, кислорода воздуха и др.) [13, 14, 19, 34, 39].
Для того чтобы защитное покрытие эффективно выполняло свои функции, оно должно удовлетворять целому ряду требований, основными из которых являются: низкая влагокислородопроницаемость, высокие механические характеристики, высокая и стабильная во времени адгезия покрытия к стали, стойкость к катодному отслаиванию, хорошие диэлектрические характеристики, устойчивость покрытия к ультрафиолетовому и тепловому старению. Изоляционные покрытия должны выполнять свои функции в широком интервале температур строительства и эксплуатации трубопроводов, обеспечивая их защиту от коррозии на максимально возможный срок их эксплуатации.
Для изоляции нефтегазопроводов в трассовых условиях в настоящее время наиболее широко применяют три типа защитных покрытий: а) битумно-мастичные " покрытия; б) полимерные ленточные покрытия; в) комбинированные мастично-ленточные покрытия (покрытия типа "Пластобит") [79].
Более эффективным наружным антикоррозионным покрытием является заводское трехслойное полиэтиленовое покрытие труб, конструкция которого состоит из двухслойного полиэтиленового покрытия наличием еще одного слоя - эпоксидного праймера. Трехслойное полиэтиленовое покрытие отвечает самым современным техническим требованиям и способно обеспечить эффективную защиту трубопроводов от коррозии на продолжительный период их эксплуатации (до 40-50 лет и более) [76-77].
Конструкция заводского полипропиленового покрытия аналогична конструкции заводского трехслойного полиэтиленового покрытия труб. Для нанесения покрытия используются порошковые эпоксидные краски, термоплавкие полимерные композиции и термосветостабилизированные композиции полипропилена. Из-за высокой ударной прочности полипропиленового покрытия его толщина может быть на 20-25 % меньше толщины полиэтиленового покрытия труб (от 1,8 мм до 2,5 мм).
Для противокоррозионной защиты трубопроводов малых и средних диаметров (до 530 мм) в последние годы довольно широко и успешно используется комбинированное ленточно-полиэтиленовое покрытие. Конструктивно покрытие состоит из слоя адгезионной грунтовки, слоя дублированной полиэтиленовой ленты и наружного слоя на основе экструдированного полиэтилена. Общая толщина комбинированного ленточно-полиэтиленового покрытия составляет 2,2-3,0 мм [101, 16].
При появлении в покрытии трубопровода дефектов предусматривается система катодной защиты трубопроводов, т.н. активная защита от коррозии.
Катодная защита. Сущность катодной защиты заключается в искусственной поляризации трубопровода (катода) таким образом, чтобы его потенциал, по крайней мере, стал равным потенциалу анода коррозионной пары. Это можно сделать, подключив к двухэлектродной (катод - анод) коррозионной паре третий электрод с более отрицательным потенциалом (рисунок 1.2). В результате такой поляризации катода работа коррозионной пары прекращается. Однако это может быть лишь при определенном более отрицательном потенциале и соответствующей силе защитного тока. Защитная поляризация катода может быть осуществлена наложением защитного потенциала от источника постоянного тока или применением в качестве дополнительного анода специальных материалов [5, 11, 12, 22, 38, 40].
Рассмотрим случай поляризации постоянным током. Такая схема поляризации называется катодной защитой трубопровода (рисунок 1.3).
Трубопровод, расположенный в грунте, является катодом по отношению к электролиту, заполняющему в той или иной мере поры грунта. Соответственно грунт является анодом по отношению к трубопроводу. Отрицательный полюс источника тока подключается к трубопроводу (катод), а положительный - к специально устраиваемому заземлению (анод). Источник тока 2 - станция катодной защиты (СКЗ). Каждая станция в зависимости от коррозионных свойств грунта, качества изоляции, мощности самой станции может защитить трубопровод 1 на участке определенной длины L В пределах этой длины защитный потенциал, создаваемый станцией катодной защиты, обеспечивает отсутствие на катоде (трубопроводе) электрохимической коррозии. В то же время анод (заземление) вследствие активизации анодного процесса интенсивно разрушается. Показанная на рисунке 1.2 кривая 3 характеризует распределение защитной разности потенциалов U в пределах длины участка L (труба-грунт). Наибольшее значение 11т-з МАХ фиксируется обычно напротив анода, т.е. заземления.
При катодной защите трубопроводов различают три значения потенциала: - естественный (стационарный) потенциал металла трубы, существующий до включения защиты; - наложенный (расчетный) потенциал, дополнительно накладываемый на трубопровод в результате действия защиты; - защитный (общий) потенциал сооружения, установившийся после подключения защиты. Эффективно защитный потенциал может выполнять свое назначение только в том случае, если он не меньше определенного, так называемого, минимального защитного потенциала ІІЗШІП- Отметим, что смещение защитного потенциала в область более отрицательных значений не оказывает существенного влияния на коррозию металла. Но при чрезмерном увеличении V по сравнению с U3min между изоляцией и поверхностью металла скапливается водород, выделяющийся в результате катодного процесса. Это может привести к отслоению изоляции ухудшению защитных свойств покрытия. Таким образом, можно сказать, что качество покрытия оказывает существенное влияние на параметры катодной защиты. Чем лучше качество покрытия, тем требуется меньший защитный потенциал, тем большую длину участка можно защитить от одной станции, и наоборот - чем больше повреждений на изоляционном покрытии, тем меньше длина защищаемого участка L.
Исходя из указанных особенностей, предельные значения защитного потенциала ограничиваются значениями, приведенными в ГОСТ 9.015-74.
Стандартное оборудование и приборы
Заглубляют последовательно каждую модель трубопровода в резервуар и равномерно увлажняют грунт в резервуаре. Определяют переходное сопротивление изоляционного покрытия модели трубопровода. Переходное сопротивление изоляционного покрытия на моделях трубопровода можно определить посредством измерения разности потенциалов труба-земля по формуле [12]: Яг- удельное сопротивление трубы, Ом-м; рт- удельное сопротивление стали, 0,245-10"6 Ом-м; Ои d- наружный и внутренний диаметры трубы, соответственно; /- расстояние между точками измерений 1 и 2; U, -Un]-Url; U2=Un2-Ue2 - смещения потенциалов труба-земля соответственно в точках измерения 1 и 2; Uni; иП2 - общая защитная разность потенциалов труба-земля в точках 1 и 2, измеряемая по отношению к медно-сульфатному электроду сравнения; иеь Ue2 - естественная разность потенциалов, измеренная в этих же точках по отношению к медно-сульфатному электроду сравнения. При проведении этих измерений необходимо соблюдать следующие условия: - должна работать только та модель установки катодной защиты, с помощью которой производится поляризация трубопровода, а соседние с ней установки выключены; - в точках измерения 1 и 2 смещения потенциалов Ui и U2 должны быть не менее 0,1 В и отличаться друг от друга не менее, чем на 0,05 В; в противном случае необходимо переместить опытную катодную станцию так, чтобы получить требуемые значения Также переходное сопротивление можно Одну УКЗ, в зоне действия которой определяют переходное сопротивление трубопровода, оставляют включенной, смежные УКЗ по 1-2 шт. по- и против хода газа отключают. Измерения проводят после стабилизации потенциалов. Обычно это время для лабораторной модели составляет 1 -2 часа. После стабилизации потенциалов записывают режимы работы УКЗ и проводят измерения потенциалов на оцениваемой модели. Порядок обработки результатов следующий. Выполняют расчет величины S по формуле [23, 42]: где Uf= (UU3M-Uecm) - измеренный наложенный потенциал в і-ой точке, В; L,- расстояние между і-ой и (і+1)-ой точками, м. Физический смысл параметра S - площадь под потенциальной кривой, рассчитанная путем сложения прямоугольников, ширина которых расстояние между точками измерения, высота - среднее значение наложенного потенциала соседних точек измерения, которыми ограничен прямоугольник (рисунок 2.13). L - общая протяженность участка трубопровода, на котором были проведены измерения, L =2,7 м. RTp - продольное сопротивление трубопровода Ом/м; Уравнение решают методом итераций (последовательных приближений); в качестве первого приближения можно принять ос= 10"4; на практике обычно достаточно 3-4 итераций. Переходное сопротивление Rnep (Омм2) вычисляют по формуле:. где D - диаметр трубопровода, м. Рассчитанные указанными выше методами переходные сопротивления участка газопровода Rnep включают в себя и величину сопротивления растеканию тока этого участка трубопровода (переходное сопротивление неизолированного трубопровода). Для того чтобы определить величину сопротивления изоляции, необходимо от рассчитанной величины вычитают значение сопротивления растеканию неизолированного газопровода Rp: Величину Rp определяют решением уравнения: где: ргр - среднее удельное сопротивление грунта вдоль участка, Ом-м; л - средняя глубина (до оси) залегания трубопровода, м; D - диаметр трубопровода, м. Это уравнение также решают методом итераций; на практике обычно достаточно 4-5 итераций. Начальное приближение можно принять равным: Rp=prp-D/2. Измеряют сопротивление грунта в не менее чем десяти точках имитатора трассы трубопровода. Влияние грунта как проводника электрического тока необходимо рассматривать в двух аспектах: 1. Сопротивление грунта влияет на натекание катодного тока от анодов на исследуемую модель. В данном аспекте грунт влияет на измеряемые параметры также как, например, сопротивление растеканию анодного заземления и в итоге от него зависит основной параметр, характеризующий интенсивность работы катодной защиты - сила тока на выходе станции катодной защиты. 2. Сопротивление грунта влияет на сопротивление растеканию тока неизолированного трубопровода Rp. Очевидно, что сопротивление растеканию тока с трубы будет разным в зависимости от сопротивления грунта расположенного в зоне прокладки газопровода. Сопротивление грунта измеряют при проведении интенсивных электроизмерений на участке трубопровода, однако оно будет варьироваться в зависимости от условий измерения (расстояние между электродами, глубиной их установки) и характеристик грунта (уровень грунтовых вод, оттаивание и промерзание). Единицей удельного сопротивления грунта является Ом-м, причем полное численное значение соответствует сопротивлению куба грунта со длиной каждой из сторон 1 м, если измерять сопротивление между двумя противолежащими гранями (рисунок 2.14)
Результаты имитационных испытаний в условиях действия двух станций
В процессе исследований были проведены шесть испытаний (таблица 3.2) Результаты расчета достоверности аппроксимации и точности модели, полученные при различных испытания представлены в таблицах 3.3-3.8. 1. Определены характеристики лабораторного стенда необходимые для правильной интерпретации полученных данных: переходное сопротивление покрытия моделей трубопроводов с различными дефектами составило 4050,5, 2863,5, 1878,2 Ом-м2, соответственно для первой, второй и третьей модели; сопротивление грунта имитатора трассы трубопровода составило от 314 до 351 Ом-м; сопротивление растеканию тока анодного заземления в среднем составило при заглублении модели анода на 100 мм (эффективная площадь анода 37 см2) -22 Ом; на 200 мм (эффективная площадь анода 75 см2) - 10 Ом. 2. Предложено, что независимо от переходного сопротивления покрытия состояния анода, места и типа применяемого для измерения электрода сравнения и наличия экранов катодного тока, наиболее точно можно описать зависимости силы тока действующих станций от потенциала в точке измерения тремя моделями: экспоненциальной; линейной; квадратичной полиномиальной. 3. Установлено, что наиболее точной моделью из предложенных является линейная модель. Погрешность модели относительно фактических данных составило от 0 до 11,58%, а в среднем от 0 до 6,0%, что в приемлемо с практической точки зрения. Также линейная модель обладает наименьшей из предложенных моделей суммой квадратов отклонений от факта. 4. Определено, что в качестве свободного члена в линейной модели, для достижения максимальной точности расчетных значений потенциала, необходимо принимать значение собственного поляризационного потенциала трубопровода в данных условиях (данный металл трубы в данной коррозионной среде). Приведена последовательность применения для расчета программного пакета Microsoft Excel для расчета требуемых значений силы тока на выходе станций. Предложен промышленный регламент оптимизации работы средств противокоррозионной защиты трубопроводов промышленных площадок. Для подбора необходимого тока на выходе станции требуется решить систему линейных уравнений: потенциал і-ой точки промплощадки, і Ank - коэффициенты, определяемые по углу наклона аппроксимирующей прямой иСті - стационарный потенциал в і-той точке газопровода, измеренных относительно выбранного электрода сравнения.
При этом очевидно, что необходимо При Существующих Коэффициентах Ank, известных заранее, необходимо подобрать такие токи lj , чтобы значение Ц (потенциал і-ой точки промплощадки, і = 1;2;...k) в каждой точке участвующей в расчете соответствовало действующим нормативным документам, т.е. находилось в требуемом диапазоне. Так, если измерения выполнялись с элиминирование омической составляющей, то согласно ГОСТ Р 51164-98, этот диапазон в большинстве случаев составит минус 0,85 - минус 1,15 В. Например, если точек и количество станций защиты две, решение такой задачи не вызывает затруднений. Как правило, вопрос оптимизации стоит при большом количестве точек контроля и станций которым защищается трубопровод в каждой этой точке. Для решения такой задачи необходимо разработка оригинальных программных средств, но можно воспользоваться функциями табличного редактора Microsoft Excel . Рассмотрим следующий практический пример расчета. Участок сложно-разветвленных трубопроводов промышленной площадки защищен семью станция катодной защиты. На исследуемых трубопроводах имеются семь контрольно-измерительных колонок, в которых требуется установить поляризационный потенциал в соответствие с ГОСТ минус 0,85 - минус 1,15 В. Выполняют отключение действующих средств защиты и деполяризацию трубопроводов в течение 1 -2 суток. Измеряют собственный поляризационный потенциал относительно медно-сульфатного электрода сравнения. Данные заносят в таблицу 4.1. Jr Последовательным увеличением выходного напряжения на каждой станции определяют значения коэффициентов влияния каждой из семи станции катодной защиты на поляризационный потенциал в каждой анализируемой точке контроля. Для корректного проведения расчетов, единицы измерения потенциалов, а также силы тока во всех случаях принимаются едиными (например, в потенциал в отрицательных Вольт, сила тока - в Ампер). Результаты представляют в таблице 4.2. Переносят полученные данные в лист Microsoft Excel . Первый столбец -номер точки контроля (столбец В). Второй столбец - значения собственного поляризационного потенциала стали трубопровода в условиях измерения (столбец С), С третьего по девятый столбцы значения коэффициентов влияния станций в соответствующих точках контроля (столбцы D-J) (рисунок 4.1).
Методика оптимизации работы средств ЭХЗ
Предлагается проводить работы по оптимизации работы средств противо коррозионной защиты в следующей последовательности. f Перед проведением контроля определяют схему прокладки трубопроводов, определяют их фактическое местоположение, определяют наличие токопроводя-щих перемычек, устанавливают диаметр и тип изоляции трубопровода. Определяют фактическое местоположение и техническое состояние средств электрохимической защиты, в т.ч. анодных заземлителей. Устанавливают наличие и работоспособность контрольно-измерительных пунктов на обследуемых трубопроводах. Анализируют материалы предыдущих обследований трубопроводов и измерений поляризационного потенциала. Устанавливают точки с недостаточным и (или) избыточным защитным потенциалом. Дальнейшие работы по оптимизации представлены на рисунке 4.9. Определяют наличие, местоположение возможных сторонних источников блуждающих токов. При наличии организовывают превентивные мероприятия Выполняют расчет по верхнему пределу защиты в качестве критерия защищенности Выделяют точки контроля несоответствующие по потенциалу нижнему пределу диапазона, требуемого НТД Определяют СКЗ с расположением анодов наиболее близко к указанным точкам, а также с максимальным коэффициентом влияния станции в данных точках 1. При существующих режимах работы защитных станций, выполняют измерения поляризационного потенциала, особое внимание удаляют точкам, в которых по результатам предыдущих исследований наблюдались избыточные или недостаточные потенциалы. 2. Измеряют выходные параметры средств ЭХЗ. При измерении рекомендуется использовать приборы с точностью измерения напряжения постоянного тока и силы постоянного тока не более 0,1%, например мультиметры Fluke 79/29, производства John Fluke Co., США. 3. Для измерения силы тока рекомендуется использовать бесконтактные измерители тока. 4. Рекомендуется при измерении потенциалов выполнять соединение с трубопроводов при помощи контрольно-измерительных колонок, при их отсутствии пользоваться выносным электродом.
Измерения выполняются электронными вольтметрами (мультиметрами) с входным сопротивлением не менее 10 МОм в диапазоне измерений 0-5 В. 5. Между точками с недостаточным или избыточным потенциалом определяют поляризационный потенциал методом выносного электрода с шагом не более 30 м. 6. Рекомендуется выполнять измерения с элиминированием омического падения напряжения. Измерения выполняют с применением специализированных электродов сравнения с датчиками поляризационного потенциала, например СИМФ, разработки ООО «ВНИИГАЗ». 7. Выключают станции защиты и деполяризуют трубопроводы в течении 1 суток. Конец процесса деполяризации определяют по достижении скорости падения поляризационного потенциала значение менее 10 мВ/ч. 8. Определяют собственный (стационарный) потенциал в точках контроля Ucm 9. Переводят первую1 станцию в режим ручного регулирования режимов работы и устанавливают минимальное напряжение на выходе станции. 10. Рассчитывают шаг регулирования тока станции по формуле: где Іфакт - фактическая (измеренная сила) тока на выходе станции, А. 11. Включают станцию и устанавливают силу тока на выходе станции равно рассчитанному шагу регулирования 5/. 12. Поляризуют трубопровод в течение 1 часа и выполняют измерения поляризационных потенциалов в намеченных точках контроля, соответствующих текущей силе тока. При этом руководствуются п. 2-4 и 6. 13. Увеличивают силу тока выходе станции на шаг регулирования S/. 14. Повторяют п. 12. 15. Выполняют п. 12-14 до достижения хотя бы одного из следующих условий: снижение в любой точке измерения потенциала ниже минус 3,0 В с омической составляющей или минус 1,5 В без омической составляющей; достижение 20 шагов испытаний; достижение максимальных выходных режимов регулирования станции по току или по напряжению.
Похожие диссертации на Повышение эффективности противокоррозионной защиты подземных нефтегазопроводов в условиях промышленных площадок
