Защита газопроводов от коррозии

Коррозией металлов называется постепенное поверхностное разрушение металла в результате химического и электрохимического взаимодействия его с внешней средой.

Металлические газопроводы должны быть защищены от коррозии. Защита подземных и наземных с обвалованием стальных газопроводов, резервуаров СУГ, стальных вставок полиэтиленовых газопроводов и стальных футляров на газопроводах от почвенной коррозии и коррозии блуждающими токами — в соответствии с требованиями ГОСТ 9.602 (Единая система защиты от коррозии и старения. Сооружения подземные. Общие требования к защите от коррозии). Надземные и внутренние стальные газопроводы следует защищать от атмосферной коррозии в соответствии с требованиями СП 28.13330 («СНиП 2.03.11-85 Защита строительных конструкций от коррозии»).

Коррозия газопроводов подразделяется на внутреннюю и внешнюю. Коррозия внутренних поверхностей труб зависит от свойств газа (. Борьба с внутренней коррозией сводится к удалению из газа агрессивных соединений, т.е. к хорошей его очистке. Магистральные газопроводы для содержание в газе кислорода, влаги, сероводорода и других агрессивных соединений).защиты подвергают нефтевания для получения плёнки на поверхности труб.

Очень большие трудности представляет борьба с коррозией внешних поверхностей труб уложенных в грунт, т.е. с почвенной коррозией и коррозией блуждающими токами. Почвенная коррозия подразделяется на химическую и электрохимическую.

Химическая коррозия возникает от действия на металл различных газов и жидких неэлектролитов. Она не сопровождается превращением химической энергии в электрическую. При действии на металл химических соединений на его поверхности образуется плёнка, состоящая из продуктов коррозии. Химическая коррозия является сплошной коррозией, при которой толщина стенки трубы уменьшается равномерно. Такой процесс является менее опасным с точки зрения сквозного повреждения труб.

Электрохимическая коррозия является результатом взаимодействия металла, который исполняет роль электродов, с агрессивными растворами грунта, выполняющими роль электролита. Вблизи участков газопровода, где происходит процесс растворения металла с выходом ионов, образуются анодные зоны, а там где процесс растворения происходит менее интенсивно - катодные зоны.

В местах выхода тока (анодная зона) буде происходить растворение металла, т.е. разрушение газопровода. В теле трубы образуются каверны и сквозные отверстия - язвы (местная коррозия).

Аналогичная картина наблюдается при коррозии электрическими токами. В грунт токи попадают в результате утечек из рельсов электрофицированного транспорта - их называют блуждающими. Коррозию, вызываемую блуждающими токами, называют электрической.

Блуждающие токи, стекая с рельсов к отрицательному полюсу тяговой подстанции. В местах, где повреждена изоляция, они попадают на газопровод. Вблизи тяговой подстанции токи выходят из газопровода в грунт в виде положительных ионов металла. Начинается электролиз металла. Участки входа тока в газопровод называют катодными, а участки выхода - анодными. Анодные зоны очень опасны. Электрическая коррозия блуждающими токами во много раз опаснее электрохимической коррозии.

Схема возникновенияи распространения блуждающих токов 1- газопровод; 2 - рельс;

3 - тяговая подстанция; 4 - контактный провод; 5 - блуждающие токи; 6 - вход блуждающих токов

Для выбора соответствующих мер защиты подземных газопроводов от коррозии необходимо определить коррозионную активность грунта и характер распространения блуждающих токов вдоль трассы газопровода. Коррозионная активность грунта зависит от его состава, влажности, воздухопроницаемости и электропроводности. Наиболее важным свойством грунта является его удельное электрическое сопротивление, которое поддается относительно точному определению с помощью измерительных приборов. В зависимости от удельного электрического сопротивления группы делятся на 5 групп.

Для выявления коррозийного состояния газопроводов проводят электрические измерения с помощью приборов присоединяемых к специальным проводникам, которые называются контрольными пунктами.

Оценка опасности коррозии газопроводов блуждающими токами складывается после определения следующих показателей: наличие блуждающих токов в земле, разности потенциалов между газопроводом и землёй; величины и направления тока в газопроводе; плотности тока, стекающего из газопровода в землю.

На основании данных о коррозионной активности грунта и результатов электрических измерений на газопроводе выбирают способ защиты газопровода от коррозии.

Для защиты газопровода от коррозии существуют два способа: пассивный и активный.

Пассивный способ заключается в изоляции газопровода от контакта с грунтом.

В качестве защитных используют битумно-резиновые, битумно-полимерные, битумно-минеральные и эмале-этиленовые с использованием армирующих обверток из стекловолокнистых материалов, а также покрытия из полимерных материалов, наносимых в виде лент или в порошкообразном состоянии.

В соответствии со СНиП 2.04.08 - 87 противокоррозионные защитные покрытия должны быть диэлектрическими, сплошными, химически стойкими, не вызывать коррозию металла, иметь необходимую механическую прочность и применяемость к металлу, быть эластичными и водонепроницаемыми. На все материалы, применяемые для изоляции газопроводов, должны иметь сертификаты или другие документы, подтверждающие их качество.

Наибольшее распространение получили битумно-минеральные (смесь битума с хорошо измельченными асфальтовыми известняками, асбестом или обогащенным каолином) и битумно-резиновые (смесь битума с резиновой крошкой) мастики. Для усиления изоляции применяют армирующие обвертки из гидроизола, бризола или стекловолокна.

Гидроизол - лист асбеста с добавлением 15 - 20% целлюлозы и пропитанный нефтяным битумом.

Бризол - состоит из битума, асбеста, пластификатора и резиновой крошки. В качестве пластификатора применяют зеленое масло, осевое масло и полиизобутилен.

Изоляцию газопровода производят в последовательности. Трубу очищают щетками до металлического блеска и протирают. Затем наносят слой грунтовки. Грунтовка (праймер) это раствор битума в бензине в отношении 1:2 и 1:3, наносится при температуре 60 - 70. Когда грунтовка высохнет, на трубопровод накладывают горячую (160- 180 ⁰С) битумную мастику (эмаль). Эмаль накладывают в несколько слоев в зависимости от требований к изоляции. Затем армирующая обвертка. Снаружи трубу обертывают крафт-бумагой, для защиты эмали от солнечной радиации. В зависимости от числа слоев различают типы изоляции: нормальную, усиленную и весьма усиленную.

Нормальная - грунтовка, 2 слоя эмали, крафт-бумага.

Усиленная - грунтовка 2 слоя эмали, усиливающая обвертка, 2 слоя эмали, крафт-бумага.

Весьма усиленная - грунтовка 2 слоя эмали, обвертка, 2слоя эмали, обвертка, 2 слоя эмали крафт-бумага.

При низкой активности грунта применяется нормальная изоляция, при средней - усиленная, в остальных случаях - весьма усиленная. В городах применяют весьма усиленную изоляцию.

Для защиты газопроводов применяют также пластмассовые пленочные материалы (ленты). Последовательность изоляции следующая: трубу очищают, покрывают грунтовкой (клей растворенный в бензине) после чего покрывают лентой.

Активный способ (электрическая защита) заключается в создании защитного потенциала газопровода по отношению к окружающей среде. Основными видами электрической защиты являются электродренаж, катодная защита и протекторная защита.

Электродренажем называется организованный отвод блуждающих токов от газопровода к источнику этих токов.

Различают следующие виды дренажа: прямой, поляризованный и усиленный.

Прямой дренаж обладает двусторонней проводимостью, поэтому его можно применять только на участках с устойчивым анодным потенциалом, т.е. в тех случаях, когда исключена возможность стекания токов с рельсов или отрицательной шины тяговой подстанции на газопровод.

Поляризованный дренаж имеет одностороннюю проводимость за счёт включения в его схему полупроводниковых диодов, обладающих односторонней проводимостью или за счёт установки релейно-контактной аппаратуры.

Усиленный дренаж применяют в тех случаях, когда на газопроводе остается опасная зона (положительный или знакопеременный потенциал по отношению к земле), а потенциал рельса в точке дренирования тока выше потенциала газопровода или когда это экономически более выгодно по сравнению с увеличением сечения дренажного кабеля. В усиленном дренаже дополнительно в цепь включают источник ЭДС, позволяющий увеличить дренажный ток.

Электрическая схема поляризованного дренажа 1 - газопровод; 2 - предохранитель; 3 - сопротивление; 4 - предохранитель; 5 и 7 - контакты; 6 - диод; 8 - дренажная обмотка; 9 - включающая обмотка; 10 - шунт амперметра; 11 - амперметр; 12 - рубильник; 13 - рельс

Катодной защитой называется способ защиты газопроводов от коррозии за счет их катодной поляризации с помощью тока от внешнего источника.

На газопровод 1 от специального источника тока 2 (катодная станция) накладывают отрицательный потенциал. Таким образом, газопровод искусственно превращают в катодную зону. Анодную зону создают металлические предметы 3 (старые трубы, рельсы), которые подсоединяют к положительному полюсу источника постоянного тока через кабели 4. В этом случае движение тока идет от положительного полюса источника тока до анодного заземления 3, от него в грунт и через поврежденные участки газопровода попадает на газопровод. От газопровода ток течет по кабелю на отрицательный полюс источника питания. В результате происходит постепенное разрушение не газопровода, а вкопанных в землю старых труб или рельсов. В зависимости от качества изоляции одна установка может участок газопровода от 1 до 20 км.

Схема катодной защиты 1 - защищаемый газопровод; 2-источник постоянного тока; 3 - заземлитель-анод; 4 - соединительный кабель

Этот способ защиты заключается в том, что катодная поляризация защищаемого газопровода достигается подключением к нему анодных заземлителей из металла, обладающего в грунтовой среде более отрицательный потенциал, чем сам газопровод. В результате защищаемый участок превращается в катод без постороннего источника тока.

Протекторы представляют собой цилиндры, состоящие из алюминия, магния, цинка или их сплавов.

Схема протекторной защиты 1 - протектор; 2 - соединительные кабеля; 3 - защищаемый газопровод; 4 - контрольный пункт

Электрические методы защиты дополняется электрическим секционированием. Газопровод разделяют на отдельные секции, монтируя промежуточные диэлектрические изолирующие вставки (изолирующие фланцы), что значительно ограничивает зону действия блуждающих токов. Их также устанавливают на подземных и надводных переходах газопроводов через препятствие и на вводах и выводах газопроводов.

Фланцевые соединения на подземных газопроводах (в колодцах) должны быть зашунтированы электроперемычками.

Надземные газопроводы следует защищать от атмосферной коррозии лакокрасочными покрытиями, состоящими из двух слоев грунтовки и двух слоёв краски, эмали, лака, выдерживающими температурные изменения и влияния атмосферных осадков. В соответствии с ГОСТ 14202 - 69 газопроводы надземные должны быть окрашены в желтый цвет с красными кольцами.

Количество газа, потребляемое за год различными категориями потребителей города или поселка, является основой для разработки проекта распределительной системы газоснабжения. Годовые расходы в значительной мере определяют выбор схемы системы, ее размеры, пропускную способность, металлоемкость и стоимость. Исходя из годовых расходов определяют максимально-часовые расходы для расчета диаметров газопроводов, подбора оборудования и регуляторов давления. Годовые расходы должны быть определены с учетом развития города на перспективу.

Методика определения годовых расходов зависит от потребителей, которые можно разделить на следующие основные категории:

· потребление газа в квартирах жилых домов (бытовое потребление);

· потребление газа в общественных, коммунальных, детских, лечебных и прочих учреждениях;

· потребление газа на отопление и вентиляцию зданий;

Все категории потребителей расходуют газ во времени неравномерно. Неравномерность связана с сезонными климатическими изменениями, с сезонным изменением производительности промышленных потребителей, режимом работы промышленных предприятий в течение недели и суток, со сложившимся режимом работы и отдыха, с укладом жизни населения, характеристикой газового оборудования зданий и промышленных цехов. Регулировать неравномерность посредством воздействия на отмеченные выше причины ее возникновения возможно лишь в весьма ограниченных пределах. Поэтому неравномерность необходимо изучать и учитывать при проектировании распределительных систем газоснабжения.

При изучении неравномерности строят ступенчатые графики расхода газа во времени. Наиболее полно отражен режим в годовом графике, построенном по часам суток, где каждому часу каждого календарного дня отвечает свой столбик (ступенька), соответствующий в масштабе часовому расходу. Учитывая инерциальность системы газоснабжения, а также сравнительно медленное изменение нагрузки в качестве минимального отрезка, на котором усредняют потребление и считают расход газа постоянным, принимают час. Построение годового графика потребления по часам для года является задачей чрезвычайно трудоемкой, поэтому такой всеобъемлющий график заменяют несколькими графиками, отличающимися величиной отрезка, на котором потребление осредняют и считают постоянным, а также общей продолжительностью во времени.

Учитывая изложенное, различают следующие виды неравномерности потребления и соответствующие им графики:

· неравномерность по месяцам года (сезонная или месячная);

· неравномерность по дням недели (суточная);

График, построенный по месяцам года, определяет сезонную неравномерность. Его строят по месяцам года, но поскольку число дней в каждом месяце неодинаковое, то отрезки времени, соответствующие месяцам, откладывают по оси абсцисс величинами, пропорциональными числу дней в каждом месяце. По оси ординат откладывают суточные расходы, осредненные для каждого месяца.При таком построении площадь каждой ступеньки, отвечающей определенному месяцу на графике, соответствует в принятом масштабе месячному потреблению. Построение годового графика по суткам месяца позволяет отразить в нем и суточную неравномерность, связанную с изменением наружной температуры. Для этого отопительную нагрузку каждого месяца строят по продолжительности стояния наружных температур. Годовой график, построенный с учетом суточной неравномерности отопительной нагрузки, полностью отражает сезонные колебания потребления газа.В недельном графике потребление в течение суток считают постоянным, поэтому каждая ступенька соответствует расходу газа в сутки. График, построенный по дням недели, отражает недельную неравномерность, связанную с укладом жизни населения и режимом работы предприятий. При построении недельного графика отопительную нагрузку не учитывают, так как выявить закономерность изменения наружной температуры по дням недели нельзя. При определении расчетных расходов отопительную нагрузку учитывают отдельно.Суточные графики строят по часам, считая потребление в течение каждого часа постоянным. Они так же, как и недельные графики, отражают неравномерность, связанную с укладом жизни населения и режимом работы предприятий, но с большей детализацией режима, охватывая соответственно меньший суммарный отрезок времени.Неравномерность потребления оказывает большое влияние на экономические показатели системы газоснабжения. Наличие пиков и провалов в потреблении газа приводит к неполному использованию мощностей газовых промыслов и пропускной способности магистральных газопроводов, что повышает себестоимость газа, приводит к необходимости строительства подземных хранилищ и создания потребителей-регуляторов, что связано с дополнительными капитальными вложениями в газотранспортные системы и вторые топливные хозяйства предприятий.

Теоретический учет неравномерности потребления возможен лишь при построении графиков, но и здесь неравномерность коммунально-бытового потребления и отопительной нагрузки определяют из статистического анализа фактических режимов. Для недельных и суточных графиков теоретический учет влияния отдельных факторов на неравномерность потребления оказывается невозможным. Здесь наиболее достоверным путем является накопление и систематизация опытных данных в течение длительного периода. Только при достаточном количестве экспериментального статистического материала можно иметь надежные сведения по режимам потребления.

Годовые графики потребления газа городами и экономическими районами учитываются при планировании добычи газа и выборе, и обосновании мероприятий, обеспечивающих регулирование неравномерности потребления газа. Решение проблемы неравномерности потребления позволит обеспечить надежность газоснабжения и повысить экономическую эффективность газоснабжающих систем.

Рис. 5.1. Годовой график потребления: 1— потребление газа как сырья для переработки; 2— коммунально-бытовое потребление; 3— потребление промышленными печами; 4— потребление в котельных для выработки технологического пара; 5— закачка газа в подземное хранилище; 6 и 8— постоянное и сезонное потребление газа электростанциями; 7— потребление газа котельными для выработки тепла на отопление зданий; 9— отбор газа из подземного хранилища; 10 — неравномерность, покрываемая подачей магистрального газопровода; 11—линия подачи газа магистральным газопроводом; 12—средняя линия подачи газа

Изучение годовых графиков газопотребления имеет большое значение и для эксплуатации городских систем газоснабжения, так как позволит правильно планировать спрос газа по месяцам года, определить необходимую мощность городских потребителей-регуляторов, планировать проведение реконструкции и ремонтных работ на газовых сетях и их сооружениях.

Таким образом, суммарная неравномерность графика зависит от неравномерности потребления газа отдельными категориями потребителей и долей этих категорий в общегодовом потреблении. Следовательно, для построения годового графика необходимо знать структуру потребления по основным категориям потребителей в годовом разрезе и режимы потребления каждой категорией.

Наибольшие колебания расхода газа по месяцам наблюдаются в городах, где потребление газа населением и на отопление и вентиляцию зданий составляет значительную долю общего потребления, в то же время потребление газа электростанциями существенно не влияет на выравнивание графика. В городах, где технологическое потребление газа значительно по сравнению с другими категориями, годовой график равномерный.Неравномерность потребления регулируется с помощью подземных хранилищ. В результате использования подземного хранилища годовой график промышленного узла существенно выравнивается. Подача газа из магистрального газопровода делается более равномерной, что и отражено на графике.

Основное влияние на режим потребления газа в квартирах (бытовое потребление) оказывают климатические условия. Понижение наружной температуры вызывает увеличение потребления газа. Это объясняется тем, что в зимние месяцы температура водопроводной воды значительно снижается и на ее нагрев расходуют больше тепла. Кроме того, зимой больше пользуются горячей пищей, а численность населения города летом несколько уменьшается, так как часть его выезжает за город.

Что будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? - задался я вопросом...

Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор...

Что вызывает тренды на фондовых и товарных рынках Объяснение теории грузового поезда Первые 17 лет моих рыночных исследований сводились к попыткам вычислить, когда этот...

ЧТО И КАК ПИСАЛИ О МОДЕ В ЖУРНАЛАХ НАЧАЛА XX ВЕКА Первый номер журнала «Аполлон» за 1909 г. начинался, по сути, с программного заявления редакции журнала...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: