ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ НЕСТАБИЛЬНОГО ТЕМПЕРАТУРНОГО РЕЖИМА НА КОРРОЗИОННОЕ СОСТОЯНИЕ ГАЗОПРОВОДОВ БОЛЬШОГО ДИАМЕТРА

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………………

4

1. Современные представления о температурном влиянии на коррозионное

состояние газопровода……………………………………………………………. 8

1.1 Краткая характеристика коррозионных процессов в трубопроводном

транспорте…………………………………………………………………………. 8

1.1.1 Характерные коррозионные дефекты на стальной трубе…………………. 10

1.2 Нарушение защитных свойств изоляционного покрытия………………….. 11

1.3 Коррозионная агрессивность грунтов………………………………………... 15

1.4 Причины формирования коррозионных элементов на наружной

поверхности газопровода…………………………………………………………. 19

1.4.1 Условия формирования макро-коррозионных элементов на наружной

поверхности газопровода…………………………………………………………. 19

1.4.2 Изменение электрического сопротивления грунта, прилегающего

к трубопроводу, при движении влаги в коррозионно-активном слое грунта…. 23

1.5 Влияние температуры и колебаний температуры на коррозионное

состояние газопровода……………………………………………………………. 31

1.6 Диагностика газопроводов с использованием внутритрубных снарядов…. 32

1.7 Модели для прогнозирования коррозионных процессов…………………… 34

Выводы к главе 1 40

2. Оценка импульсного воздействия влажности и температуры на

коррозионную активность грунтов, окружающих газопровод………………… 42

2.1 Физическое моделирование и выбор управляющих параметров…………... 42

2.2 Краткое описание экспериментальной установки…………………………... 45

2.3 Результаты опытов и эффект повышения коррозионной активности

грунтов при импульсном температурном воздействии………………………… 48

2.4 Исследование влияния частоты колебаний температуры и тепловых

параметров на коррозионную активность грунтов……………………………… 58

2.5 Зависимость скорости коррозии от средней температуры при

нестабильном теплообмене………………………………………………………. 67

Выводы к главе 2…………………………………………………………………. 70

3

3. Прогноз коррозионного состояния газопровода на основе данных

внутритрубной дефектоскопии…………………………………………………… 71

3.1 Критерии оценки коррозионной опасности…………………………………. 71

3.2 Анализ коррозионного состояния участка газопровода по данным

внутритрубной дефектоскопии…………………………………………………… 74

3.2.1 Характеристика участка газопровода……………………………………… 74

3.2.2 Анализ результатов ВТД……………………………………………………. 75

3.3 Образование и скорость развития коррозионных очагов на

трубопроводах с пленочной изоляцией…………………………………………. 80

3.4 Коррозионный прогноз дефектности труб большого диаметра……………. 85

Выводы к главе.3…………………………………………………………………. 100

4. Разработка метода ранжирования участков газопроводов по степени

опасности для вывода в ремонт………………………………………………….. 102

4.1. Методика ранжирования участков газопроводов по степени опасности… 101

4.1.1 ВТД газопроводов при ранжировании по степени опасности…………… 101

4.1.2 Уточняющие интегральные показатели для определения выводимых в

ремонт участков газопроводов……………………………………………………. 103

4.2 Комплексная диагностика изоляционного покрытия и средств ЭХЗ……… 104

4.2.1 Факторы опасности коррозионного повреждения трубопроводов………. 105

4.2.2 Пример расчета комплексного показателя коррозионной активности….. 106

4.3 Учет колебаний температуры на газопроводах больших диаметров…..….. 107

4.4 Суммарный интегральный показатель………………………………………. 109

4.4.1 Пример расчета суммарного интегрального показателя…………………. 110

4.5 Эффективность разработки…………………………………………………… 113

Выводы к главе 4…………………………………………………………………. 115

Основные выводы и рекомендации……………………………………………… 116

Литература………………………………………………………………………… 117

Приложения ………………………………………………………………………. 133

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы

Общая протяжённость эксплуатируемых в системе ОАО «Газпром» подземных главных газопроводов составляет приблизительно 164,7 тыс. километров. Главным конструкционным материалом для постройки газопроводов в настоящее время считается сталь, которая владеет превосходными прочностными качествами, однако невысокой коррозийной стойкостью в обстоятельствах окружающей среды

– почвы, который при присутствии влажности в поровом пространстве считается коррозионно-интенсивной сферой.

После 30-ти и более лет эксплуатации главных газопроводов изолирующее напыление устаревает и перестает осуществлять предохранительные функции,

вследствие чего коррозийное положение подземных газопроводов значительно усугубляется.

Для установления коррозийного состояния главных газопроводов

в настоящее время применяется внутритрубная радиодефектоскопия (ВТД), которая с необходимой верностью устанавливает месторасположение и вид коррозийных дефектов, что дает возможность прослеживать и предсказывать их формирование и развитие.

Значительную роль в формировании коррозийных действий представляет наличие грунтовых вод (агропочвенного электролита), при этом необходимо выделить, что темп коррозии в огромной степени увеличивается не в регулярно обводненном либо высохшем грунте, а в почве с периодическим смачиванием.

Предшествующими разработками определена взаимосвязь между импульсным изменением температуры газопровода и колебанием влаги в коррозионно-конструктивном покрове почвы. Но не были установлены численные характеристики пульсирующего температурного влияния на активизацию коррозийных действий.

Исследование коррозийной агрессивности грунтов в местах пролегания главных газопроводов при пульсирующем термическом влиянии мониторинг коррозийного состояния трубопроводов считаются важными для газотранспортной области.

Цель работы

Разработка и совершенствование методов определения коррозионного состояния участков магистральных газопроводов для своевременного вывода их в ремонт.

Основные задачи:

1 Определение перемены удельного гальванического сопротивления почвы вокруг главного газопровода и исследование отличительных черт коррозийных действий в трубопроводном транспорте.

2 Изучение в лабораторных условиях воздействия импульсного термического влияния считываемого газа и влаги на коррозийную динамичность грунта, окружающего подземельный метанолопровод.

3 Изучение создания и формирования коррозийных недостатков на главном газопроводе и мониторинг его коррозийного состояния по сведениям внутритрубной дефектоскопии.

4 Разработка технологии ранжирования участков главных газопроводов на базе мониторинга их коррозийного состояния с целью вывода в восстановление.

Научная новизна

1 Установлено изменение и созданы эпюры удельного гальванического противодействия почвы в зависимости от влаги по периметру находящийся под землей газопровода значительного диаметра.

2 Опытным путем подтвержден факт активизации коррозийных действий при пульсирующем изменении температуры считываемого газа по сопоставлению с устойчивым температурным влиянием, а кроме того установлен спектр температур, в котором при неустойчивом (пульсирующем) температурном влиянии формируется наибольшая скорость ржавчины.

3 Установлена многофункциональная взаимозависимость для мониторинга создания и формирования коррозийных дефектов на главных газопроводах.

Практическая значимость работы

На основе проделанных изучений разработан стандарт компании РД 3-М-00154358-39-821-08 «Технология ранжирования газопроводов ООО

«Компания трансгаз Уфа» по итогам внутритрубной дефектоскопии для вывода их в восстановление», соответственно которому ведется распределение зон главных газопроводов между крановыми узлами с целью установления очередности вывода их в восстановление.

Методы исследований

Поставленные в работе проблемы решались с применением теории сходства путем прогнозирования обстоятельств теполомассообмена подземного газопровода с находящимся вокруг грунтом.

Результаты исследовательских работ обрабатывались по способу минимальных квадратов с проведением корреляционного рассмотрения. Вычисления велись с применением пакета прикладных проектов «StatGrapfics Plus 5.1».

На защиту выносятся:

- результаты изучений изменения удельного гальванического противодействия грунта в зависимости от влаги по периметру главного газопровода;

- результаты лабораторных изучений импульсного термического влияния на активизацию коррозийных действий на металлическом трубопроводе;

- методические рекомендации по моделированию создания и формирования коррозийных дефектов на главных газопроводах по итогам внутритрубной дефектоскопии;

- метод ранжирования зон главных газопроводов для вывода их на ремонт.

Публикации

Основные итоги диссертационной работы обнародованы в 30 научных работах, из них 4 статьи в основных рецензируемых академических журналах, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки РФ.

Структура и объем работы

Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, ключевых заключений, дополнений, библиографического списка примененной литературы, содержащего 141 наименование, изложена на 146 страницах машинописного текста, включает 29 рисунков и 28 таблиц.

Апробация работы

Основные использованные материалы диссертации докладывались на:

- научно-промышленном совете ОАО «Газпром» «Разработка и введение технологий, оснащения и материалов по ремонтным работам изолирующих покрытий и дефектных зон труб, в том числе недостатки КРН, на главных газопроводах ОАО «Газпром», Ухта, 2003;

- научно-промышленной конференции юных экспертов ОАО «Газпром» «Новейшие технологии в формировании газовой индустрии», Самара, 2003;

- научно-фактической конференции «Трудности и способы предоставления прочности и безопасности объектов трубопроводного транспорта углеводородного сырья», ГУП ИПТЭР, Уфа, 2004;

- международной научно-промышленной конференции «Практическая синергетика II», УГНТУ, Уфа, 2004;

- 2-ой интернациональной научно-промышленной конференции «Новоселовские чтения», УГНТУ, Уфа, 2004;

- научно-промышленной конференции юных руководителей и экспертов ОАО «Газпром» «Важные проблемы работы компаний газовой индустрии в нынешних обстоятельствах», Самара, 2005;

- международных учебно-научно-фактических конференциях

«Нефтепроводный транспорт», УГНТУ, Уфа, 2005, 2006, 2012;

- научно-фактической конференции юных научных работников и экспертов ОАО

«Газпром» «Современный потенциал юных научных работников и экспертов ОАО «Газпром», Москва, 2006;

- конференции на лучшую молодежную научно-техническую разработку по вопросам топливно-энергетического ансамбля «ТЭК–2006», Москва, 2006;

- конференции Интернациональной топливно-энергетической ассоциации

(МТЭА), Москва, 2006.8

- международной научно-фактической конференции «Современные

проблемы нефтегазового комплекса Казахстана», Актау, 2011.