Разработка рекомендаций по защите от коррозии подземных магистральных газопроводов

В работе было проведено исследование причин коррозии на магистральных подземных газопроводах. Были рассмотрены современные методы защиты подземных магистральных трубопроводов от коррозии, дана классификация способов защиты, выявлены основные причины возникновения дефектов изоляционных покрытий. В практической части был выполнен расчет деформаций изоляционного покрытия “АРМАС-З” с точки зрения возникающих механических напряжений в реальных условиях эксплуатации: расчет вертикального давления грунта на трубопровод, расчет напряжений сдвига в изоляционном покрытии верхней половины трубопровода, расчет напряжений растяжения в изоляционном покрытии верхней половины трубопровода. Были даны практические рекомендации по применению асмольного ЗП (защитного покрытия) “АРМАС-З” в качестве основного

Введение ……………………………………………………………………………………………………. 14
1 Обзор литературы …………………………………………………………………………………… 12
2 Надежность и безопасность магистральных газопроводов ……………………….. 14
2.1 Трубопроводный транспорт газа и экономика страны ……………………….. 14
2.2 Анализ причин аварий на магистральных трубопроводах ………………….. 15
2.3 Коррозия подземных магистральных трубопроводов…………………………. 16
2.3.1 Определения понятия «коррозия» ……………………………………………… 16
2.3.2 Виды коррозии и причины её возникновения…………………………….. 17
2.3.3 Виды коррозионных разрушений ………………………………………………. 21
2.3.4 Классифицирование способов защит трубопроводов от наружной
коррозии …………………………………………………………………………………………… 24
2.3.5 Основные причины возникновения дефектов изоляционных
покрытий ………………………………………………………………………………………….. 28
2.4 Выводы по главе ……………………………………………………………………………….. 29
3 Анализ современных методов защиты магистральных трубопроводов от
коррозии ……………………………………………………………………………………………………. 31
3.1 Пассивный метод ……………………………………………………………………………… 31
3.2 Активный метод защиты магистральных газопроводов ……………………… 34
3.2.1 Катодная защита газопроводов………………………………………………….. 34
3.2.2 Дренажная защита…………………………………………………………………….. 36
3.2.3 Протекторная защита ………………………………………………………………… 38
3.3 Анализ методов диагностики технического состояния стенки и защитного
покрытия трубы ……………………………………………………………………………………… 38
3.3.1 Проблема диагностирования и оценки технического состояния
магистральных трубопроводов ………………………………………………………….. 38
3.3.2 Проблема обеспечения надежности оборудования
электрохимзащиты ……………………………………………………………………………. 39
3.4 Выводы по главе ……………………………………………………………………………….. 40
4 Объект и методы исследования ……………………………………………………………….. 43
4.1 Анализ результатов шурфовок ………………………………………………………….. 43
4.2 Анализ допустимых к применению защитных покрытий на объектах ПАО
«Газпром»………………………………………………………………………………………………. 46
4.3 Критерии оценки материалов для защитных покрытий трубопроводов 46
4.4 Обзор защитного покрытия «АРМАС-З» на асмольной основе ………….. 48
4.4.1 Область применения …………………………………………………………………. 48
4.4.2 Применение полимерно-асмольных защитных покрытий ………….. 52
5 Исследование деформации наружного покрытия «АРМАС-З» …………………. 54
5.1 Расчет вертикального давления грунта на трубопровод……………………… 57
5.2 Расчет напряжений сжатия в изоляционном покрытии опорной части
трубопровода …………………………………………………………………………………………. 60
5.3 Расчет напряжений сдвига в изоляционном покрытии верхней половины
трубопровода …………………………………………………………………………………………. 63
5.4 Расчет напряжений растяжения в изоляционном покрытии верхней
половины трубопровода …………………………………………………………………………. 66
5.5 Расчет кольцевых напряжений в изоляционных покрытиях трубопроводов
………………………………………………………………………………………………………………. 68
5.6 Выводы по главе ……………………………………………………………………………….. 70
6 Экономическое обоснование внедрения асмольного изоляционного покрытия
на участке МГ «Уренгой-Петровск» …………………………………………………………… 72
6.1 Методика оценки экономической целесообразности применения
асмольного изоляционного покрытия на участке МГ «Уренгой-Петровск» 72
6.2 Сводные сметные затраты диагностику трубопроводов …………………….. 74
6.3 Вероятные аварийные ситуации и их последствия …………………………….. 76
6.4 Расчет возможного ущерба от аварии………………………………………………… 77
6.5. Условная экономия средств (сокращение ущерба) в результате снижения
аварийности …………………………………………………………………………………………… 84
6.6 Заключение ………………………………………………………………………………………. 85
7 Социальная ответственность при ремонте магистрального трубопровода … 86
7.1 Анализ выявленных вредных производственных факторов при при ремонте
магистрального газопровода …………………………………………………………………… 87
7.1.1 Повышенный уровень шума ……………………………………………………… 87
7.1.2 Отклонения показателей климата на открытом воздухе …………….. 88
7.1.3 Тяжесть и напряженность физического труда ……………………………. 90
7.1.4 Повышенный уровень вибрации ……………………………………………….. 91
7.2 Анализ выявленных опасных производственных факторов при ремонте
магистрального газопровода …………………………………………………………………… 93
7.2.1 Движущиеся машины и механизмы (в том числе грузоподъемные)93
7.2.2 Электрический ток ……………………………………………………………………. 96
7.2.3 Электрическая дуга и металлические искры………………………………. 97
7.2.4 Пожаровзрывобезопасность………………………………………………………. 99
7.3 Экологическая безопасность……………………………………………………………. 100
7.3.1 Воздействия на атмосферу ………………………………………………………. 101
7.3.2 Воздействия на гидросферу …………………………………………………….. 102
7.3.3 Воздействия на литосферу ………………………………………………………. 103
7.4 Безопасности в чрезвычайных ситуациях ………………………………………… 104
7.5 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности ….. 105
Заключение ……………………………………………………………………………………………… 107
Список литературы ………………………………………………………………………………….. 110
Приложение А …………………………………………………………………………………………. 114

Согласно проведенному анализу причин возникновения аварий и
исследованию причин коррозии на подземных магистральных газопроводах
были даны следующие рекомендации:
1. Согласно проведенному расчету, можно судить о том, что в
условиях реальной эксплуатации ЗП «АРМАС-З» можно
использовать в качестве замены широко-распространенным
битумно-полимерным покрытиям, в частности ЗП «Транскор-газ»,
«Транскор-РАМ» и другим.
На сегодняшний день, основная причина выхода из строя
магистральных трубопроводов приходится на разрушительное действие
почвенной коррозии (не менее 50% от общего количества аварий и отказов).
Таким образом, уровень надёжности газопроводов находится в прямой
зависимости от уровня защиты магистральных газопроводов (МГ) от
коррозии. Помимо этого, фактор коррозии, в отличие от других факторов,
может быть сведен к минимуму за счет целенаправленных действий
эксплуатирующей организации (служба защиты от коррозии) и
своевременных диагностических обследований трубопровода.
Коррозия подземных стальных магистральных трубопроводов –
явление, которое нельзя остановить, возможно только уменьшить скорость
коррозионных процессов.
2. Для борьбы с коррозией предлагается:
– применение новых конструкций и способов нанесения
изоляционных покрытий;
– использование инновационных, высокоустойчивых к коррозии
конструкционных материалов;
Разработка рекомендаций по защите от коррозии
Изм. Лист № докум. Подпись Дата подземных магистральных трубопроводов
Разраб. Машуков Г.И. Лит. Лист Листов
Руковод. Медведев В.В. 107 140
Консульт.. Немцова О.А. Заключение НИ ТПУ ИШПР
Заф. Каф Бурков П.В.
ОНГ гр. 2БМ6А
– введение в коррозионную среду соединений, способных уменьшить
коррозионную активность (использование ингибиторов);
– рациональное строительство и эксплуатация деталей и сооружений
из металлов (использование высокоэффективных и экономичных
труб);
– диагностика и мониторинг объектов (создание надежных методов
обследования действующих трубопроводов без нарушения режима
их работы).
На практике не удается добиться полной сплошности изоляционного
покрытия вне зависимости от вида применяемого ЗП. Различные виды
покрытия обеспечивают различный уровень диффузионной проницаемости и
поэтому обеспечивают различную степень изоляции трубы от окружающей
среды. В процессе строительства и эксплуатации в изоляционном покрытии
возникают трещины, задиры, вмятины и другие дефекты. Наиболее опасными
для трубопроводов являются остающиеся без защиты сквозные повреждения
защитного покрытия, где возможно развитие локальной коррозии с большими
скоростями на небольших (менее 1%) участках поверхности трубопровода.
На основании проведенного обзора конструкций и способов нанесения
изоляционных покрытий трубопроводов была сформирована и представлена
классификация защитных покрытий по типу, материалам покрытий, способам
нанесения на поверхность.
3. Проведенный анализ требований к качествам защитных покрытий
показывает нам следующее: следует совершенствовать технологии
переизоляции трубопроводов в трассовых условиях и использовать
изоляционные покрытия в зависимости от конкретных условий
строительства, строго следить за условиями хранения покрытий, за
технологией нанесения покрытий.
В настоящий момент, ни одно из существующих ЗП не отвечает
требованиям, описанным в главе 5.1., именно поэтому выбор изоляционного
покрытия определяется конкретными условиями строительства и
Лист
Заключение 108
Изм. Лист № докум. Подпись Дата
эксплуатации трубопроводов, наличием сырьевой базы, технологичностью
процесса нанесения покрытия и т.д., которые определяют диапазон
материалов, применяемых в качестве покрытий для стальных труб.
За последние годы новшеств в области активной защиты подземных
магистральных трубопроводов практически не было за исключением
конструкций станций катодной защиты и источников питания к ним.
Разработки в области активной защиты подземных сооружений, в основном
затрагивают экономическую составляющую использования установок
катодной защиты. Предложено, производить катодную поляризацию не
постоянно, а периодически, что обеспечивает значительный экономический
эффект для эксплуатирующих организаций. Затраты на катодную
поляризацию сильно зависят от состояния защитных покрытий и переходного
сопротивления изоляции. Соответственно, затраты на активную защиту
находятся в прямой зависимости от технического состояний изоляционных
покрытий.

Лист
Заключение 109
Изм. Лист № докум. Подпись Дата