05 марта 2016г.
Разработка методики расчета эффективных режимов работы станций катодной защиты системы электрохимической защиты линейной части магистральных трубопроводов с учетом фактического состояния антикоррозионных покрытий трубопроводов обусловлена современными требованиями по ведению непрерывного контроля, моделированию и анализу технического состояния противокоррозионной защиты объектов трубопроводного транспорта в организациях системы ОАО «АК «Транснефть», оптимизации режимов работы системы электрохимической защиты (ЭХЗ) и выработки компенсирующих мероприятий, что в целом способствует повышению надежности объектов магистральных трубопроводов [2, 7, 10].
Основными факторами, влияющими на эффективность противокоррозионной защиты магистральных трубопроводов в условиях подземной прокладки, являются: коррозионная активность грунта, состояние антикоррозионного покрытия защищаемых объектов, параметры самих защищаемых объектов и характеристики средств защиты.
При этом, коррозионная активность грунта определяется его удельным электрическим сопротивлением, которое измеряется в полевых условиях в соответствии с требованиями стандарта [3].
Основным показателем качества антикоррозионного покрытия (АКП) объектов является его переходное сопротивление, учитывающее старение покрытия, а также появление различного рода дефектов. Методика оценки переходного сопротивления изложена в стандартах [3, 4].
Действующая система ЭХЗ должна обеспечивать в течение всего срока эксплуатации непрерывную по времени катодную поляризацию защищаемых объектов на всей поверхности таким образом, чтобы значения защитных потенциалов на объектах были по абсолютной величине не меньше минимального и не больше максимального значений [5] в зависимости от условий прокладки и эксплуатации трубопровода.
Для обеспечения этого требования станции катодной защиты (СКЗ) системы ЭХЗ должны работать в заданных режимах, которые могут быть определены расчетным методом.
При разработке методики расчета эффективных режимов работы станций катодной защиты системы электрохимической защиты приняты следующие допущения и ограничения: не учитывается влияние блуждающих токов; не учитывается влияние биологической коррозии; не учитывается влияние отдельных установок ЭХЗ трубопроводов, проходящих в одном коридоре или пересекающихся с оцениваемым.
В основу математической модели процесса функционирования системы ЭХЗ положен численный метод конечных элементов [1, 6, 9], позволяющий учесть неоднородность параметров трубопровода, АКП и окружающей среды.
Определение эффективных режимов работы станций катодной защиты осуществляется в определенной последовательности.
Этап 1. Сбор, анализ и предварительная подготовка исходных данных для оцениваемых объектов трубопроводного транспорта: данные по коррозионной агрессивности грунтов; данные по коррозионному состоянию объектов магистральных трубопроводов - состояние АКП; данные по основным параметрам защищаемых объектов магистральных трубопроводов; данные по средствам ЭХЗ объектов магистральных трубопроводов.
Этап 2. Моделирование процессов функционирования СКЗ и оптимизация режимов их работы.
Этап 3. Анализ результатов моделирования и выработка рекомендаций по обеспечению эффективной защиты объектов магистральных трубопроводов от коррозионных повреждений.
Исходные данные для реализации расчета эффективных режимов работы станций катодной защиты:
- данные по трубам (диаметр трубы [мм], толщина стенки трубы [мм], глубина укладки до верхней образующей трубы [м] и продольное сопротивление [Ом/м];
- антикоррозионное покрытие (сопротивление [Ом×м2];
- внешние условия (удельное сопротивление грунта [Ом×м];
- cтанции катодной защиты (рабочее напряжение СКЗ [В], рабочий ток СКЗ [А], параметры дренажных и анодных кабелей - длина, сечение, удельное сопротивление;
- потенциалы, измеренные на трубопроводе при диагностике (защитный потенциал [В], естественный потенциал [В].
Для апробации разработанной программы был проведен расчет эффективных режимов работы СКЗ системы ЭХЗ для линейной части магистрального нефтепровода Куйбышев - Тихорецк. Графическая интерпретация результатов анализа функционирования СКЗ существующей системы ЭХЗ приведена в работе [8] и показывает, что предлагаемая методика обеспечивает определение эффективных режимов работы станций катодной защиты системы электрохимической защиты линейной части магистрального трубопровода с учетом фактического состояния их антикоррозионных покрытий.
Список литературы
1. Болотнов А.М., Глазов Н.П. и др. Математическое моделирование и численное исследование электрических полей в системах с протяженными электродами. - Вестник Башкирского университета, 2006,№ 2, с. 17–21.
2. Глазов Н.П. Электрохимическая защита стальных подземных трубопроводов от коррозии // Практика противокоррозионной защиты. 2004. - № 1. - С. 10-18.
3. ГОСТ 9.602-2005. Единая система защиты от коррозии и старения. Сооружения подземные. Общие требования к защите от коррозии. - М.: Стандартинформ, 2010. - 55 с.
4. ГОСТ 9.908-85. Единая система защиты от коррозии и старения. Металлы и сплавы.Методы определения показателей коррозии и коррозионной стойкости. - М.: ИПК Издательство стандартов, 1999. - 17 с.
5. ГОСТ Р 51164-98. Трубопроводы стальные магистральные. Общие требования к защите от коррозии - М.: ИПК Издательство стандартов. 1998. - 42 с.
6. Иваненков В. В., Гиззатуллин Р. Р., Гумеров К.М. Моделирование работы ЭХЗ методом конечных элементов. - Нефтегазовое дело, 2008, т. 6, № 2, http://ogbus.ru/authors/Ivanenkov/Ivanenkov_1.pdf.
7. Притула В.В. Концепция обеспечения промышленной безопасности магистральных газопроводов в условиях коррозионного влияния окружающей среды / Территория Нефтегаз. 2009. - № 6. - С. 46-51.
8. Скуридин Н.Н., Кузнецов А.А., Неганов Д.А., Глушков С.Ю. Определение оптимальных режимов работы станций катодной защиты системы электрохимической защиты магистральных трубопроводов. - Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов, 2011, № 4, с. 90-94.
9. Ткаченко В.Н. Электрохимическая защита трубопроводных сетей. - М.: Стройиздат, 2004. - 320 с.
10. Хижняков В.И., Жендарев П.А. Обеспечение эксплуатационной надежности магистральных газонефтепроводов в процессе длительной эксплуатации. - Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал), 2013, № S4 (1), с. 374-378.
