Совершенствование методов предупреждения развития коррозионного растрескивания под напряжением на магистральных газопроводах

Реферат
Введение 6
Глава 1. Аналитический обзор методов повышения работоспособности газопроводов, подверженных стресс-коррозии 8
1.1. Механизмы образования и развития КРН 8
1.2. Анализ факторов, инициирующих образование и развитие КРН 10
1.2.1. Влияние внешней среды 10
1.2.2. Механические напряжения 15
1.2.3. Металлургические факторы 16
1.3. Особенности распределения дефектов КРН магистральных
газопроводов 18
1.4. Экспериментальные исследования процессов возникновения и
развития дефектов КРН 19
1.5. Анализ методов предотвращения КРН магистральных газопроводов 20
1.5.1. Решения, направленные на предотвращение КРН 21
1.5.2. Решения, направленные на своевременное выявление и ремонт
дефектов КРН 22
Глава 2. Анализ особенностей распределения дефектов КРН на длительно
эксплуатируемых участках газопровода 25
2.2. Особенности распределения стресс-коррозионных дефектов 25
2.1.1 Распределение дефектов КРН по окружности газопровода 25
2.1.2. Влияние расстояния до точки дренажа СКЗ на количество и
размеры дефектов КРН 27
2.1.3. Влияние удельного электрического сопротивления грунта на
количество дефектов КРН 31
2.1.4. Вероятность образования дефектов КРН в зависимости от
толщины стенки трубы 34
2.1.5. Распределение дефектов КРН относительно сварного шва 35
Глава 3. Исследовательская часть 37
3.1. Исследование влияния катодной поляризации на ток проникновения
водорода в поверхность стального образца 37
3.1.1. Математическое планирование эксперимента 37
3.1.2. Экспериментальная установка и оборудование для проведения
испытаний 38
3.1.3. Порядок проведения эксперимента 45
3.2. Исследование влияния катодной поляризации, рН среды
и тока проникновения водорода в образец на механические свойства 46
3.2.2. Образцы для испытаний 47
3.2.4. Измерительная ячейка 48
3.2.5. Экспериментальная установка 49
3.2.6. Ультразвуковой твердомер 50
3.3. Порядок проведения эксперимента 51
3.3.1. Подготовка оборудования и образцов к проведению испытаний 51
3.3.2. Порядок проведения испытаний 52
3.3.3. Порядок анализа результатов испытаний 54
3.4. Анализ результатов лабораторных испытаний 54
3.4.1. Оценка влияния среды и потенциала катодной защиты
на ток проникновения водорода 54
3.5 Оценка влияния коррозионно-активной среды, количества водорода
катодной реакции и времени экспонирования на механические
характеристики образцов труб 57
3.5.1 Оценка влияния среды на поврежденность образцов труб 57
3.5.2. Оценка влияния количества водорода катодной реакции на
поврежденность образцов металла труб 59
3.5.3. Оценка влияния времени экспонирования на поврежденность труб 62
3.6. Обработка результатов испытаний методами математической
статистики 64
Глава 4. Совершенствование системы коррозионного мониторинга
состояния магистральных газопроводов 69
4.1. Определение места установки датчиков тока, инициируемого
выделением водорода 69
4.2. Алгоритм обработки данных 73
4.3. Конструктивные решения по схеме подключения датчика 78
4.3.1. Порядок подключения датчика ДН-1 к магистральному
газопроводу 81
4.3.2. Порядок определения эффективного потенциала «труба-земля» 82
Глава 5. Техника безопасности и охрана окружающей среды 84
5.1. Техногенная безопасность 84
5.2. Повышенный уровень шума и методы борьбы 85
5.3. Мероприятия по защите от статического электричества 86
5.4. Охрана труда 86
5.5. Охрана окружающей среды 89
5.6. Оценка степени риска при авариях магистральных трубопроводов по
причине коррозионного растрескивания 89
Основные выводы и рекомендации 95
Список использованной литературы 96

Весь текст будет доступен после покупки

Протяженность современной системы магистральных трубопроводов в Российской Федерации составляет более 257,8 тыс. км из которых на долю газопроводов приходится порядка 180,2 тыс. км, на долю нефтепроводов – 55,3 тыс. км. Магистральные нефтегазопроводы относятся к объектам повышенного риска и опасности, поэтому безаварийное функционирование этих систем является важнейшей задачей предприятий, осуществляющих транспорт нефти и газа. По данным Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору минимум каждая третья авария на магистральных газопроводах происходит по причине коррозионного растрескивания под напряжением (стресс-коррозия, КРН). В частности, в период с 2000 года по настоящее время по причине КРН произошли порядка 67% всех аварий в ООО «Газпром трансгаз Ухта» и 61% всех аварий в ООО «Газпром трансгаз Югорск».
При капитальном ремонте газопроводов обнаруживаются тысячи незначительных дефектов стресс-коррозии, предполагающих 100% замену ремонтируемых труб, что является неприемлемым и нерациональным в существующих технико-экономических условиях. Поэтому специалистами ООО «Газпром ВНИИГАЗ» разрабатываются критерии дифференцированных подходов в отбраковке труб. Надежная эксплуатация труб с незначительными дефектами КРН должна обеспечиваться системой мер, предотвращающих их возможный дальнейший рост. Однако такие методы разработаны и апробированы недостаточно полно.

Весь текст будет доступен после покупки

ГЛАВА 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР МЕТОДОВ ПОВЫШЕНИЯ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ГАЗОПРОВОДОВ, ПОДВЕРЖЕННЫХ СТРЕСС-КОРРОЗИИ
1.1. Механизмы образования и развития КРН
Коррозионное растрескивание под напряжением (стресс-коррозия) – процесс образования и развития колоний поверхностных трещин (рис. 1.1) на изолированной и катодно-защищенной поверхности газопроводов под воздействием механических напряжений и агрессивных коррозионных сред. Коррозионное растрескивание под напряжением (КРН) приводит к локальному снижению механической прочности металла газопровода вплоть до его резкого разрушения под действием механической нагрузки.

Рис. 1.1. Колонии стресс-коррозионных трещин
Современные отечественные и зарубежные исследователи выделяют два механизма возникновения КРН: стресс-коррозия, вызванная локальным анодным растворением («классическое КРН», карбонат-бикарбонатное КРН, КРН при высоком рН, интеркристаллитное) [13,14,16,32] и стресс-коррозия, протекающая по механизму водородного охрупчивания («неклассическое КРН», КРН при низком рН, КРН при рН близком к нейтральному, транскристаллитное КРН) [60].
Карбонат-бикарбонатное КРН [32,61,40] предполагает ускоренное локальное растворение металла в вершине трещины. Локализацию этого процесса связывают с электрохимической неоднородностью поверхности металла, вызванной снижением потенциала металла в условиях концентрации напряжений и/или разрушением защитной пленки и возникновения ювенильной (свежеобразованной) поверхности, и, как следствие, образованием гальванических пар и растворением анодных участков. Распространение трещины обеспечивается за счет максимальной локализации процесса анодного растворения. Для «классического» КРН характерны следующие особенности протекания процесса:
– присутствие карбонат-бикарбонатных электролитов высокой концентрации;
– щелочная реакция электролита, рН>8,5;
– потенциал коррозии, изменяющийся от минус 0,6 до минус 0,79 В м.с.э;
– экспоненциальное увеличение скорости роста трещины с увеличением температуры;
– высокая плотность трещин.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Александров Ю.В., Юшманов В.Н., Агиней Р.В. Сопоставительный анализ результатов диагностики и электрометрических измерений на участке газопровода, предрасположенном к стресс-коррозии // Практика противокоррозионной защиты –2011. – №3. – С. 15-20.
2. Александров, Ю. В. Выявление факторов, инициирующих развитие разрушений магистральных газопроводов по причине КРН / Ю. В. Александров // Практика противокоррозионной защиты. – 2011. - №1. – С. 22-26.
3. Александров, Ю. В. Оценка эффективности работы катодной защиты газопроводов, подверженных коррозионному растрескиванию под напряжением / Ю. В. Александров, В. Н. Юшманов, О. Ю. Теплинская // Трубопроводный транспорт: теория и практика. – 2011. – №4. – С. 22-24
4. Александров, Ю.В. Актуальные вопросы защиты от коррозии длительно эксплуатируемых магистральных газопроводов / Ю.В. Александров, Р.В. Агиней // СПб.: «Недра», 2012.- 394 с.
5. Александров, Ю.В. Разработка методологии эффективного предупреждения разрушения длительно эксплуатируемых газопроводных систем, подверженных стресс-коррозии, автореф. дис. доктора техн. наук / Ю.В. Александров. - Ухта: УГТУ, 2013. – 43 с.
6. Алимов С. В. Концепция диагностирования и ремонта магистральных газопроводов в регионах с высокой предрасположенностьюк стресс-коррозии / С. В. Алимов, А. Б. Арабей, И. В. Ряховских, Т. С. Есиев, С. В. Нефедов, И. И. Губанок, П. В. Абросимов // Газовая промышленность. – 2015. – № S (724). – С. 10-16.

Весь текст будет доступен после покупки