CC BY
37
Результаты расследования причин повреждаемости подземных трубопроводов показали, что наиболее значимым фактором, снижающим работоспособность труб, является коррозия. Более 60% инцидентов и аварий на магистральных газопроводах (МГ) были обусловлены наличием недопустимых коррозионных дефектов (рисунок 1). Проходы внутритрубных дефектоскопов регистрируют также до нескольких тысяч коррозионных повреждений различной глубины проникновения.
МЕТОДИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ КОРРОЗИОННОГО КАРТИРОВАНИЯ ТРАССЫ ГАЗОПРОВОДА
Именно объёмы коррозионной повреждаемости определяют необходимость проведения широкомасштабных ремонтов газопроводов с привлечением значительных капитальных вложений на их осуществление.
Одним из наиболее значимых факторов, создающих условия и влияющих на весь процесс коррозии, являются грунты (или почвы), в которые помещён и функционирует стальной трубопровод. Не вызывает сомнений тот факт, что именно активность грунтов (в коррозионном отношении) приводит в конечном итоге к образованию коррозионной язвы или трещины.
До настоящего времени физико-механические характеристики грунтов на МГ системно определяются при производстве предпроектных изысканий и рассматриваются в первую очередь с точки зрения решения задач текущего проектирования и строительства. Коррозионный фактор практически не учитывается. Предполагается, что заложенные проектные решения по выбору трубного сортамента, типу изоляционного покрытия и системы электрохимической защиты будут обеспечивать надёжное функционирование МГ в течение расчётного нормативного периода эксплуатации.
При проведении подрядными организациями электрометрических обследований учитывается один коррозионный фактор - удельное электрическое сопротивление грунта. Специальные обследования направлены, как правило, на ограниченный отрезок трассы, на котором уже состоялось «коррозионное событие».
Предлагаемая работа показывает практическую возможность осуществления масштабных исследований, имеющих целевой характер и направленных на оценку коррозионной активности грунтов всего коридора МГ. Предлагаются к рассмотрению физико-химические показатели грунтов, характеризующие их коррозионную составляющую, оценённую в баллах по четырём критериям агрессивности. Данная система позволяет провести ранжирование протяжённого участка МГ, соизмеримого с зоной ответственности отдельно взятого линейного производственного управления (ЛПУ) МГ.
Работа по определению коррозионной активности грунтов делится на три основных этапа: подготовительный период, трассовые или натурные изыскания и лабораторные исследования. Каждый этап в свою очередь разделяется на ►
Нарушение проекта 2%
Строительные работы 23%
Сварка 23%
СКР 55%
Брак металла 7%
Коррозия
7%
Рис.1 Распределение аварий и инцидентов по их причинам в ООО «Севергазпром» за 1981-2006 гг.
, л
-Г-шШ' ■ ' г- "Ч ■ У
V
Условные обозначения корризионной активности грунта О - Некоррозионноактивный !;!;!; - Слабо коррозионноактивный Щ - Коррозионноактивный Я - Сильно коррозионноактивный
Рис.3 Коррозионная карта участка трассы МГ Ухта-Торжок 40-46 км
32 КОРРОЗИЯ
26 (46) ноябрь 2007 г. ЭКСПОЗИЦИЯ
несколько относительно независимых видов работ.
Технология выполнения исследований представлена на структурной схеме (рисунок 2).
Для оценки местной агрессивности почвы на основе их исследования использовали балльные оценки, приведенные в таблице 1, составленной на основе работ [1-5].
Из данных таблицы следует, что наибольшее число баллов имеют следующие параметры: вид, состояние, удельное электрическое сопротивление, общая кислотность и аэрация грунта, а также наличие в грунте некоторых веществ, в частности, коксовых компонентов, сероводорода (сульфидов) и сульфатов. Часть параметров, таких как вид и состояние грунта, наличие углеродистых или коксовых компонентов можно легко определить визуально. Определение других, в частности, химического состава грунта, удельного электрического сопротивления требует проведения лабораторных или натурных исследований. Для достоверного анализа коррозионной активности необходимо определить как минимум 10 из 14 характеристик грунта. Если определены не все параметры, то следует указывать область разброса, определяемую прибавлением к найденной сумме наибольших и наименьших значений неоценённых факторов. Область разброса характеризует надежность прогноза коррозионной активности данного участка трассы.
Суммарное значение баллов коррозионной активности позволяет провести отнесение грунтов к различным классам (таблица 2). В таблице 3 приведено распределение параметров по этапам исследования в технологической последовательности.
Как следует из этой таблицы, часть работ проводится в лабораторных условиях, а часть на трассе. По природным, климатическим и технологическим условиям трассовые работы можно проводить только в летний период, что влияет на весь технологический процесс обследования отрезка трассы. Исходя из плотности отбора проб, скорости движения и времени отбора проб, средняя дневная производительность на обычном участке трассы - 5-6 км в день (в однониточном исполнении), месячная - 100-120 км, что соизмеримо с длиной зоны ответственности отдельного ЛПУ МГ.
Время подготовки образцов к анализу - до одного месяца. Определение всех компонентов в 60 образцах - 1 неделя.
Ориентировочное распределение времени на обработку участка трассы длиной 150-180 км составит:
• подготовительный - 2,5 месяца;
• трассовые изыскания - 1,5 месяца;
• лабораторные исследования - 3,5 мес.;
• оформление отчёта - 2,5 месяца.
Конечным результатом является коррозионное картирование участка МГ, фрагмент которого приведён на рисунке 3.
Таким образом, разработанная ►
Параметр Баллы
Вид грунта:
Известняк, известковый мергель, песчаный мергель, песок 2
Ил, илистый мергель, илистый песок 0
Глина, глинистый мергель, гумус, торф, болото, илистые наносы -2
Состояние грунта (оценивается по меньшему параметру) Однородность почвы в зоне сооружения
Однородная 0
Неоднородная -3
Грунтовая вода на уровне сооружения
Не имеется 0
Имеется -1
Переменно -2
Удельное электрическое сопротивление грунта, Ом*м
> 100 0
100-50 -1
50-23 -2
23-10 -3
< 10 -4
Влажность, %
< 20 0
> 20 -1
Значение рН
> 6 0
< 6 -1
Общая кислотность до рН =7 (ммоль/кг)
<2,5 0
2,5-5 -1
> 5 -2
Окислительно-восстановительная среда при рН 7 (оценивается по одному из параметров)
ЕЬ|, мВ Ж, Аэрация
>400 >27,8 Сильно аэрирован 2
200-400 20,9-27,8 Аэрирован 0
0-200 14,0-20,9 Слабо аэрирован -2
<0 <14,0 Не аэрирован -4
Содержание гидрокарбонатов кальция и магния (Са2+, Мд2+)
Гидрокарбонаты кальция и магния >5% (>50000 мг/кг) 2
То же 1-5% (10000-50000 мг/кг) 1
< 1% (10000 мг/кг) 0
Сероводород и/или сульфиды (Н.Д S2")
Отсутствуют 0
Следы (<0,5 мг/кг). -2
Присутствуют (>0,5 мг/кг) -4
Углеродистые и коксовые компоненты
Отсутствуют 0
Присутствуют -4
Хлорид-ионы (С1-), мг/кг
< 100 0
> 100 -1
Сульфат-ионы ^042-), мг/кг
<200 0
200-500 -1
500-1000 -2
>1000 -3
Таб.1 Параметры, используемые для определения коррозионной активности грунта
Сумма баллов Оценка коррозионной Класс грунта
активности грунта
Больше 0
Некоррозионноактивен
От 0 до -4
Слабо коррозионноактивен
От -5 до -10
Коррозионноактивен
Меньше -10
Сильно коррозионноактивен
Таб.2 Оценка коррозионной активности грунтов по сумме баллов
0
II
III
система может быть использована для снижения повреждаемости за счёт всестороннего исследования приоритетных факторов, влияющих на активное развитие коррозионных процессов с системным наполнением базы данных,
характеризующих текущее и прогнозируемое состояние трубопроводов, внедрения мероприятий, способствующих повышению эффективности пассивной и активной защиты от коррозии, а также на стадии нового строительства и при проведении
№ пп Этап Название параметра Вид определения
1. Подготовительный Вид грунта Предварительное
2. Состояние грунта Окончательное
3. Удельное электрическое сопротивление Окончательное
4. Влажность Предварительное
5. Аэрация Окончательное
6. Натурные исследования Вид грунта Окончательное
7. Влажность Окончательное
8. Наличие углеродистых и коксовых компонентов Предварительное
9. Лабораторные испытания Значение рН Окончательное
10. Общая кислотность Окончательное
11. Содержание гидрокарбонатов кальция и магния Окончательное
12. Содержание сероводорода (сульфидов) Окончательное
13. Содержание хлорид-ионов Окончательное
14. Содержание сульфат-ионов Окончательное
15. Наличие углеродистых и коксовых компонентов Окончательное
Таб.3 Получение исходных параметров на этапах исследований
механизированной переизоляции. Предложенная апробированная технология трассовых работ и лабораторных испытаний производительна и поэтапно может охватить весь коридор магистральных газопроводов ООО «Севергазпром». ■
А.А. ВОЛКОВ, Ю.А. ТЕПЛИНСКИЙ (филиал ООО «ВНИИГАЗ» -«Севернипигаз») Н.И. МАМАЕВ, Э.В. БУРДИНСКИЙ (ООО «Севергазпром»)
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1.СТРИЖЕВСКИЙ И.В. Подземная коррозия и методы защиты. М.: Металлургия, 1986. 112 с.
2. ГОСТ 9.602-89. Сооружения подземные. Общие требования к защите от коррозии.- М.: Изд-во стандартов, 1989.
3.ГОСТ Р 51164-98. Трубопроводы стальные магистральные. Общие требования к защите от коррозии. - М.: Изд-во стандартов, 1998.
4.Руководство по эксплуатации средств противокоррозионной защиты подземных трубопроводов. Т.1 - М.: ООО ВНИИГАЗ, 1986.
5.Стрижевский И.В. Современные методы определения опасности коррозии и защищенности нефтепромысловых сооружений.- М.: ВНИИОЭНГ, 1973. 109 с.
Ргспсдсвлнио коррозионной а Живности грунтов в. мн& прокладки коридора натсфзпьньг* газопроводов ООО «С^иргщпроы*
I этап. ПцдгЭгуннгйпьныи _ f- -
Йы&ар*а it öharns лрочигио-иттолипвяьскои д^учпнгэ^к
ФО01*1РОВЗННе pdtOHHA ujpujjvTon с сСьеша ст&да г^тумга и езды
Пвдгаговы миАнпнвf. гщпорриу сюсну TJHßcp» н оСс^дашинн
г
С[><Л«<ИЗч|Ч сЬпнш
HfTpPlliUatt kTHj^Aitl&ÜI'-.i
_I
N этап. Латаные исспеютюнни
< г
ч'урник O&hecTftC
г.;:и ч п," пучкарв мрпрорн
Ünf-Lvj nü ftytotljir кфнГруи
грунта длч ислыпмй
Предаари-ельнйд (Лн^'ки г ipoi « поп«ы< усгчвия* "
гдоБ к
сгацнйнйрнул гй&араюрив
J
II1 этап. Лэборэшртае испытании
I
Гкюыга^лной опрещеге^е тиыккч« IGLpnKTOpriCltK ГДОНГП До<уиентгрэыН№ и звгонатщчтллн!*« ачапнэ реаулы-эгмм Кдррр?«дчн« рл'трооанне w П&афичиме нрйаание риуль'лгеа
Формирование отчета d виде альбома * Коррозионная активность грунтов» по обследованному участку
Рис.2 Структурная схема коррозионных исследований
