Технологии защиты подземных газопроводов от коррозии: методы, инновации и контроль состояния

Цель работы: Целью данной работы является разработка рекомендаций по защите от коррозии подземных магистральных газопроводов в рамках обеспечения надежности и безопасности существующих, проектируемых и реконструируемых (ремонтируемых) магистральных трубопроводов.

Объект исследования: методы борьбы с коррозией

Предмет исследования: подземные газопроводы

Первая глава посвящена постановке задачи и выбору направления исследований. В ней рассмотрены основные виды коррозии, способы защиты от них и представлены материалы наиболее эффективно противостоящие коррозии подземных газопроводов.

Во второй главе рассмотрены катодная и анодная защиты газопровода, а также представлено их сравнение и выявление сильных и слабых сторон каждой из них.

В третьей главе представлены инновационные методы борьбы с коррозией подземных стальных газопроводов, а также определены оптимальные режимы работы электрохимической защиты газопроводов.

В четвертой главе рассмотрен контроль защищенности магистрального газопровода от коррозии и представлен разбор методики оптимизации работы средств электрохимической защиты.

В пятой главе представлена разработка рекомендаций по защите от коррозии подземных газопроводов и выявлена экономическая выгода электрической защиты от коррозии подземных стальных газопроводов.

СОДЕРЖАНИЕ

РЕФЕРАТ 1

ABSTRACT 2

АННОТАЦИЯ 3

ANNOTATION 5

ВВЕДЕНИЕ 9

Глава 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О КОРРОЗИИ ГАЗОПРОВОДОВ 13

1.1 Виды коррозии, влияющие на состояние подземных газопроводов. 13

1.2 Способы защиты от разных видов коррозии 13

1.3 Коррозия подземных газопроводов и средства защиты от нее. 14

1.4 Материалы, сопротивляющиеся коррозии. 19

Глава 2. МЕТОДЫ ЗАЩИТЫ ПОДЗЕМНЫХ ГАЗОПРОВОДОВ ОТ КОРРОЗИИ. 21

2.1 Пассивная (анодная) защита газопроводов от коррозии. 22

2.1.1 Требования и стандарты для изоляционных покрытий пассивной защиты. 23

2.2 Активная (катодная) защита газопроводов от коррозии 24

Глава 3. ИННОВАЦИОННЫЕ МЕТОДЫ БОРЬБЫ С КОРРОЗИЕЙ. 32

3.1 Методы контроля защищенности и состояния газопровода 32

3.2. Система коррозионного мониторинга. 36

3.3 Обзор существующих методик по совершенствованию работ средств электрохимической защиты 42

3.4 Методы регулирования катодной защиты при периодической поляризации 45

3.5 Определение оптимальных режимов работы электрохимической защиты газопроводов 49

Глава 4. КОНТРОЛЬ ЗАЩИЩЕННОСТИ МАГИСТРАЛЬНОГО ГАЗОПРОВОДА ОТ КОРРОЗИИ 61

4.1 Статистические методы контроля параметров для станций катодной защиты 61

4.2 Разбор методики оптимизации работы средств электрохимической защиты 70

Глава 5. РАЗРАБОТКА РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО ЗАЩИТЕ ОТ КОРРОЗИИ ПОДЗЕМНЫХ ГАЗОПРОВОДОВ 75

5.1 Защита газопроводов от внешних воздействий. 76

5.2 Анализ типов устройств для катодной защиты 77

5.3 Экономическая выгода электрической защиты от коррозии подземных стальных газопроводов 80

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 83

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 84

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Агиней, Р. В. Совершенствование методов оценки эффективности работы средств электрохимической защиты газонефтепроводов / Р. В. Агиней, Ю. В. Александров // Практика противокоррозионной защиты. – 2012. – №1 (63). – С. 17-22.

2. Александров, Ю. В. Актуальные вопросы защиты от коррозии длительно эксплуатируемых магистральных газопроводов / Ю. В. Александров, Р. В. Агиней. – СПб. : «Недра», 2012. – 394 с.

3. Бэкман, В. Катодная защита от коррозии. Справочник / В. Бэкман, В. Швенк. – Москва : Металлургия, 1984. – 496 с.

4. Винокурцев А.Г., Винокурцев Г.Г., Иванов В.В., Первунин В.Г., Крупин В.А., Коломиец В.В. Новые технологические средства для исследований эффективности электрохимической защиты систем городского газоснабжения // Коррозия территории «Нефтегаз». – 2006 – № 1 (3). – Апрель. – с. 34-40

5. Винокурцев А. Г. и др. Результаты исследования эффективности электрохимической защиты городских систем газоснабжения //Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Технические науки. – 2007. – №. 1.

6. Гарбер, Ю.И. Парметры работоспособности противокоррозионных покрытий подземных трубопроводов за рубежом / Ю.И. Гарбер – М.: Машиностроение, 1987. – 687 с.

7. Гумеров Р.С. Изоляционные материалы для трубопроводов / Р.С. Гумеров, М.К. Рамеев, М.Ш. Ибрагимов // Трубопроводный транспорт нефти. – 1996. – №1. – с.22.

8. Воробьев, А. Н. Актуальные вопросы обеспечения эффективной противокоррозионной защиты объектов ООО «Газпром трансгаз Нижний Новгород» / А. Н. Воробьев // Коррозия территории «НЕФТЕГАЗ». – 2014. – №3. – С. 66-70.

9. Глотов, И. В. Оптимизация режимов работы электрохимической защиты в условиях промышленных площадок / И. В. Глотов, Р. В. Агиней // Сборник научных трудов: материалы IX международной молодежной научной конференции (19-21 марта 2008 г.): в 3 ч.; ч. 2; под ред. Н.Д. Цхадая. – Ухта: УГТУ, 2008. – С. 179-181.

10. Глотов, И. В. Экспериментальное определение математических моделей для оптимизации защиты подземных нефтегазопроводов несколькими катодными станциями / И. В. Глотов, Р. В. Агиней, В. Н. Юшманов // Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе. – 2009. – № 8 – С. 18-22.

11. ГОСТ 9.602-2016 Единая система защиты от коррозии и старения. Сооружения подземные. Общие требования к защите от коррозии. – Москва : Стандартинформ, 2016. – 93 с.

12. ГОСТ Р 51164-98 Трубопроводы стальные магистральные. Общие требования к защите от коррозии. – Москва: Стандартинформ, 1998. – 45 с.

13. Замалетдинов, И. И. Электрохимическая коррозия и защита металлов: учебное пособие / И. И. Замалетдинов. – Пермь: Изд-во Перм. гос. техн. ун-та, 2010. – 152 с.

14. Запевалов, Д. Н. Повышение эффективности систем защиты от коррозии подземных магистральных газопроводов / Д. Н. Запевалов // Газовая промышленность. – 2015. – №S (724). – С. 67-70.

15. Защита от коррозии протяженных металлических сооружений: справочник / В. И. Глазков, A. M. Зиневич, В. Г. Котик и др. – Москва: Недра, 1969. – 311 с. 

16. Защита подземных металлических сооружений от коррозии: Справочник / И. В. Стрижевский, А. Д. Белоголовский, В. И. Дмитриев и др. – Москва: Стройиздат, 1990. – 303 с.

17. Защита трубопроводов от коррозии: том 2 : учебное пособие / Ф. М. Мустафин, Л. И. Быков, А. Г. Гумеров и др. – СПб.: Недра, 2007. – 708 с.

18. Зиневич, А. М. Защита трубопроводов и резервуаров от коррозии / А. М. Зиневич, В. М. Глазков, В. Г. Котик. – Москва: Недра, 1975. – 288 с.

19. Иваненков, В. В. Моделирование работы ЭХЗ методом конечных элементов [Электронный ресурс] / В. В. Иваненков, Р. Р. Гиззатуллин, К. М. Гумеров. – Нефтегазовое дело. – 2008. – № 2 – Режим доступа : http://ogbus.ru/authors/Ivanenkov/Ivanenkov_1.pdf.

20. Инструкция по контролю состояния изоляции законченных строительством участков трубопроводов катодной поляризацией. – М. : ВНИИСТ, 1976. – 47 с.

21. Инструкция по оптимизации режимов работы УКЗ коммуникаций промплощадок / Н. А. Петров, А. С. Соколов, З. И. Нефедова и др. – Москва : ВНИИГАЗ, 1986. – 45 с.

22. Иоссель, Ю. Я. Математические методы расчета электрохимической коррозии и защиты металлов / Ю. Я. Иоссель, Г. Э. Кленов. – Москва : Металлургия, 1984. – 272 с.

23. Корзинин, В. Ю. Использование протяженных анодных заземлителей для электрохимической защиты нефтепроводов от коррозии / В. Ю. Корзинин // Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. – 2012. – №4(8). – С. 92-98.

24. Коротяев, А. Г. Влияние контуров защитных заземлений на уровень защищенности и ресурс системы электрохимзащиты площадных объектов / А. Г. Коротяев // Коррозия территории «НЕФТЕГАЗ». – 2016. – № 3 (35). – С. 60-62

25. Маньков, В. Д. Защитное заземление и защитное зануление электроустановок: справочник / В. Д. Маньков, С. Ф. Заграничный. – СПб. : Политехника, 2005. – 400 с.

26. Методические указания по проведению сертификационных испытаний (обследований) противокоррозионной защиты подземных трубопроводов. – Москва : ООО «НефтегазТехЭкспертиза», 2012. – 57 с.

27. Методы контроля и измерений при защите подземных сооружений от коррозии / Н. П. Глазов, И. В. Стрижевский, A. M. Калашникова и др. – Москва: Недра, 1978. – 216 с.

28. Никитенко, Е. А. Монтер по защите подземных трубопроводов от коррозии: учебник / Е. А. Никитенко, Я. М. Эдельман. – Москва : Недра, 1981. – 256 с.

29. Никулин, С. А. Оптимизация режимов установок электрохимической защиты / С. А. Никулин, Е. Л. Карнавский // Системы управления и информационные технологии. – 2014. – №3 (57). – С. 64-68.

30. Основы проектирования электрохимической защиты от коррозии подземных и подводных объектов транспорта нефти и газа: учебное пособие / под ред. д.т.н., профессора Агиней Р.В. – СПб. : Недра, 2016. – 198 с.

31. Остапенко, В.Н. Электрохимическая защита трубопроводов от коррозии / В.Н. Остапенко, Л.Н. Ягупольская, В.В. Лукович. – Киев : Наук. думка, 1988. – 245 с.

32. Притула, В. А. Электрическая защита от коррозии подземных металлических сооружений / В. А. Притула. – Москва : Госэнергоиздат, 1958. – 239 с.

33. Противокоррозионная защита трубопроводов и резервуаров: учебник для вузов / М. В. Кузнецов, В. Ф. Новоселов, П. И. Тугунов и др. – Москва : Недра, 1992. – 238 с.

34. Прохоров, А. А. Опыт проектирования защиты от коррозии подземных трубопроводов на площадках НПС / А. А. Прохоров, В. В. Радченко, Р. А. Жуков // Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов Том 7. – 2017. – № 1. – С. 82-86.

35. Реализация методов оптимального регулирования режимов работы станций катодной защиты на действующем магистральном газопроводе / С. А. Никулин, Е. А. Спиридович, Р. В. Агиней и др. // Трубопроводный транспорт: теория и практика. – 2015. – №3(49). – С. 38-43.

36. Рекомендации по электрическим измерениями изысканиям. – М. : ВНИИСТ, 1968. – 73 с.

37. Рудой В. М., Останин Н. И., Зайков Ю. П. Проектирование катодной защиты подземных трубопроводов //Екатеринбург: УГТУ-УПИ. – 2005.

38. Руководство по эксплуатации систем противокоррозионной защиты трубопроводов. – Москва: ВНИИГАЗ, 2004. – 300 с.

39. Сирота, Д.С. Анализ методов контроля защищенности магистральных газопроводов от коррозии по величине потенциала с использованием электродов сравнения / Д.С. Сирота, Н.А. Улихин // Аналитик-2010. – М. : Газпром ВНИИГАЗ, 2011. – С. 3–30.

40. Семенова, И. В. Коррозия и защита от коррозии: учебное пособие / И. В. Семенова, Г. М. Флорианович, А. В. Хорошилов. - 3-e изд., перераб. и доп. – Москва : ФИЗМАТЛИТ, 2010. - 416 с.

42.Сулимина Е. Ю. Методы регулирования катодной защиты при периодической поляризации //Глобальный научный потенциал. – 2012. – №. 13. – С. 94-99

43. СП 245.1325800.2015 Защита от коррозии линейных объектов и сооружений в нефтегазовом комплексе. Правила производства и приемки работ. – Москва : Минстрой России. – 41 с.

44. Телетьен, И. Г. Особенности построения системы электрохимической защиты при наличии заземленных сооружений / И. Г. Телетьен, Н. Ю. Патрышев // Коррозия территории «НЕФТЕГАЗ». – 2014. – № 1 (27). – С. 76-77.

45. Тихомиров, Е. Н. Монтаж, наладка и эксплуатация устройств электрохимической защиты / Е. Н. Тихомиров.– Ленинград : Недра, 1976. – 130 с. 73. Ткаченко, В. Н. Анализ поля токов катодной защиты трубопроводной сети / В. Н. Ткаченко // Защита металлов. – 2006. – №5. – С.132-135.

46. Ткаченко, В. Н. Электрохимическая защита трубопроводных сетей / В. Н. Ткаченко. – Москва : Стройиздат, 2004. – 320 с. 75. Фадеев, М. А. Элементарная обработка результатов эксперимента / М. А. Фадеев. – Нижний Новгород: ННГУ, 2004. – 120 с.

47. Фатрахманов Ф.К. Концепция и пути оптимизации катодной защиты коммуникаций промплощадок / Ф.К. Фатрахманов // Науч-техн. сбор. Современные проблемы трубопроводного транспорта. – М: ВНИИГАЗ, 1998, 408-411с.

48. Фатрахманов, Ф. К. Опыт оптимизации катодной защиты сложных коммуникаций промплощадок / Ф. К. Фатрахманов // Материалы международного научно-технического семинара по проблемам защиты от коррозии подземных сооружений РАО «Газпром». – Москва : ИРЦ Газпром, 1996. – С 39-45.

49. Фатхуллин, А. А. Электроизолирующие соединения в системах электрохимической защиты трубопроводов. Конструкции, моделирование, расчеты: монография / А. А. Фатхуллин, Р. А. Кайдриков, Б. Л. Журавлев, В. Э. Ткачева. – Казань, КНИТУ, 2011. – 176 с.

50. Фуркин, А. В. Совершенствование методик идентификации и оценки опасности блуждающих токов, воздействующих на магистральные нефтегазопроводы: автореф. дис. … канд. техн. наук : 25.00.19 / Алексей Владимирович Фуркин. – Ухта, 2012. – 26 с.

51. Электроизмерения на подземных газонефтепроводах: методические указания / Р. В. Агиней, А. С. Кузьбожев, И. В. Шишкин и др. – Ухта : УГТУ, 2007. – 50 с.

52. Эффективность противокоррозионной защиты сложноразветвленных газопроводов промышленных площадок КС / Ю. В. Александров, И. В. Глотов, Р. В. Агиней и др.// Газовая промышленность. – 2010. – №2. – С. 52-54.

53. Dong, L. Compatibility analysis of regional CP system and electrical grounding system in oil & gas stations / L. Dong, W. Cui, Y. Yang, X. Wang, F. Gu // CORROSION 2017. – OnePetro : NACE International, 2017.

54. Ghesquiere, J. D. Cathodic protection and zinc grounding in industrial plant construction / J. D. Ghesquiere // CORROSION 1961. – №17(3) – P. 149-153.

55. Gummow, R. A. Cathodic protection current requirements for electrical grounding materials / R. A. Gummow // CORROSION 2004. – New Orleans, TX : NACE International, 2004. 89. Humedahl, G. Real-time monitoring affects cathodic protection / G. Humedahl // Materials performance. – 2006. – №6. – P. 16-19.

56. Husock, B. The effect of electrical grounding systems on underground corrosion and cathodic protection / B. Husock // Transactions of the American Institute of Electrical Engineers, Part II: Applications and Industry. – Cleveland : IEEE, 1960.

57. Kirkpatrick, E. L. Copper grounding and cathodic protection in nuclear facilities / E. L. Kirkpatrick // CORROSION 2011. – Houston, TX : NACE International, 2011.

58. Kirkpatrick, E. L. Copper grounding systems have a negative effect on cathodic protection in production facilities / E. L. Kirkpatrick, M. Shamim / E. L. Kirkpatrick // CORROSION 2000. – San Antonio, TX : NACE International, 2000.

59. Kirkpatrick, E. L. Effects of electrical grounding on corrosion / E. L. Kirkpatrick //CORROSION 79. – Houston, TX : NACE International, 1979.

60. Kirkpatrick, E. L. Report of cathodic protection and grounding study on oil and gas production facilities in Pakistan / E. L. Kirkpatrick // ELK Engineering Associates, 1997.