CC BY
65
УДК 620.197.5
МОДЕРНИЗАЦИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ЗАЩИТЫ ПРОМЫСЛОВЫХ ТРУБОПРОВОДОВ ОТ ВНУТРЕННЕЙ КОРРОЗИИ
1БЛЯБЛЯС А. Н., 2ИЛЬИН И. В.
1Институт механики Уральского отделения РАН, 426057, г. Ижевск, ул. Т.Барамзиной, 34 2ЦСО №2 ООО «Механик», г. Ижевск
АННОТАЦИЯ. Предлагается модернизация стандартной схемы протекторной электрохимической защиты за счет размещения анодного электрода не в грунте, а непосредственно внутри трубопровода, используя в качестве электролита транспортируемую жидкость, чтобы в результате окислительно-восстановительной реакции из-за разности потенциалов, восстановление металла проходило на внутренней стенке трубы. Кроме стандартной электрохимической защиты, при распаде анодного электрода, возможно образование оксида железа Ге304, который должен покрывать тонкой пленкой внутреннюю стенку трубы, закупоривая существующие поры, дефекты, микротрещины и препятствовать контакту с агрессивной средой. Для проверки работоспособности теории, был сконструирован и собран протекторный антикоррозионный модуль. Подобран сплав для отливки анодного протекторного электрода. Собран испытательный стенд, проведены испытания по замеру скорости коррозии с использованием предложенного способа защиты. Благодаря антикоррозионному модулю коррозия снизилась на 62,5 %. Разработанная конструкция позволят увеличить межремонтный период промысловых трубопроводов на 30... 60 %.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: коррозия, антикоррозионный модуль, протекторная электрохимическая защита, электрод, промысловый трубопровод.
На сегодняшний день в России эксплуатируется более 350 тыс. км промысловых трубопроводных систем.
Ежегодно в России фиксируется порядка 100 тысяч отказов трубопроводов, из которых 90 % так или иначе связаны с коррозионным износом [1].
Коррозия - это фундаментальная проблема на протяжении многих десятилетий: это миллиарды недополученной прибыли, ежедневные отказы, разливы нефтепродуктов, простои оборудования и непоправимый ущерб для окружающей среды.
Причин возникновения коррозии довольно много: наличие в металле механических примесей, наличие участков с динамической нагрузкой на трубопровод, агрессивная среда: сера, соль, вода, кислород, безусловно, ускоряют коррозионный процесс [2].
Как показывает практика, наиболее опасна именно внутренняя коррозия, так называемый - «канавочный» износ.
На сегодняшний день существует ряд технологий, позволяющих, так или иначе, снизить коррозионное воздействие (ингибирование, футерование, композиционные материалы и т.д.). Безусловно, каждая из технологий имеет свои достоинства и недостатки. Но, основная задача - разработка метода защиты уже для существующих трубопроводов, без их демонтажа. Кроме того, применяемая технология должна идеально работать с уже существующими способами защиты от коррозии.
При использовании протекторного способа защиты (рис. 1) внешний источник тока не требуется, в паре работают два металла, из-за разности потенциалов между ними возникает электрический ток, и частицы металлов в виде ионов переходят к катодным участкам.
Рис. 1. Стандартная схема протекторной электрохимической защиты
Предлагается модернизация стандартной схемы протекторной электрохимической защиты за счет размещения электрода не в грунте, а непосредственно внутри трубопровода, используя в качестве электролита транспортируемую жидкость, чтобы в результате окислительно-восстановительной реакции восстановление металла проходило на внутренней стенке трубы (рис. 2).
Рис. 2. Модернизация схемы протекторной электрохимической защиты
Кроме стандартной электрохимической защиты, при распаде анодного электрода, возможно образование оксида железа Ре3О4, который должен покрывать тонкой пленкой внутреннюю стенку трубы, закупоривая существующие поры, дефекты, микротрещины и препятствовать контакту с агрессивной средой.
Для проверки работоспособности теории, был сконструирован (рис. 3) и собран протекторный антикоррозионный модуль (рис. 4).
Рис. 3. Модель антикоррозионного модуля
Следующим шагом был выбор активного металла для обеспечения электрохимической защиты. В промышленности наиболее распространены три типа активных металлов, это цинк, магний, алюминий.
Для оптимального воздействия был создан электрод - алюминиевый сплав с 45%-ным содержанием магния.
Рис. 4. Протекторный антикоррозионный модуль
По результатам проведения опытно-промысловых испытаний (ОПИ) на дренажной линии РВС-5000 УПН «Киенгоп», были получены данные, характеризующие потерю массы образца-свидетеля коррозии (ОСК) и характер коррозионного разрушения (табл.).
Таблица
Результаты испытаний на УПН "Киенгоп" ОАО "Удмуртнефть"
Дата установки -снятия ОСК № ОСК Масса начальная Масса конечная Характер разрушения Потеря массы Суммарные потери массы
1 Этап фон 04.05.2016 -19.05.2016 706 10,5651 10,4503 язвенная коррозия по всей поверхности 0,1148 0,1427
725 10,1736 10,1457 язвенная коррозия по всей поверхности 0,0279
2 Этап 02.06.2016 -16.06.2016 700 10,4240 10,4204 незначительные коррозионные повреждения 0,0036 0,0093
710 10,5671 10,5614 незначительные коррозионные повреждения 0,0057
3 Этап 16.06.2016 -30.06.2016 537 10,4732 10,4676 незначительные коррозионные повреждения 0,0056 0,0204
516 10,4240 10,4092 незначительные язвы на верхней части ОСК 0,0148
4 Этап 30.06.2016 14.07.2016 716 10,3742 10,3715 коррозия отсутствует 0,0027 0,0052
669 10,285 10,2825 коррозия отсутствует 0,0025
Целью первого этапа являлось получение значения потери массы образцов-свидетелей в начальный момент, до установки протекторного модуля. Период замера с 4 мая 2016 года по 19 мая 2016 года. Суммарная потеря массы образцов-свидетелей во время фонового замера составила 0,1427 кг. Коррозионное разрушение выражено в виде язвенной коррозии по всей поверхности образцов-свидетелей № 706 и № 725 (рис. 5).
Рис. 5. Фоновый замер коррозии
По результатам второго этапа, проведенного после установки протекторного антикоррозионного модуля, было отмечено уменьшение потери массы образцов-свидетелей до 0,0093 кг за период с 2 по 16 июня 2016 года. На образцах-свидетелях № 710 и № 700 выявлены незначительные коррозионные разрушения (рис. 6).
Рис. 6. Незначительные коррозионные повреждения на первом этапе ОПИ
Третий этап ОПИ, проходящий в период с 16 по 30 июня 2016 года, также характерен незначительной потерей массы ОСК (0,0204 кг). На образцах-свидетелях № 537 и № 516 выявлены незначительные коррозионные разрушения (рис. 7).
Рис. 7. Незначительные коррозионные повреждения на втором этапе ОПИ
Заключительный четвертый этап ОПИ, проходящий в период с 30 июня по 14 июля 2016 года, характерен в разы меньшей потерей массы ОСК (0,0052 кг) и отсутствием видимых изменений на образцах № 616 и № 669 (рис. 8).
Рис. 8. Отсутствие коррозионные повреждения на заключительном этапе ОПИ
На рис. 9 представлена диаграмма изменения потери массы образцов-свидетелей.
0.16
0.14
2С 0.12
ас
и О 0.1
ъ
и т 0.08
ос fl- 0.06
at
о
с 0.04
0.02
0
0.1427
0.0204
0.0093
0.0052
фон 1 2 :
№ замера
Рис. 9. Изменения потери массы образцами свидетелями
После проведения опытно-промысловых испытаний антикоррозионного протекторного модуля можно констатировать, что потеря массы образца-свидетеля коррозии уменьшилась на порядок и предложенный способ защиты показал свою эффективность.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Балабан--Ирменин Ю. В., Липовских В. М., Рубашов А. М. Защита от внутренней коррозии трубопроводов водяных тепловых сетей. М.: Изд-во «Новости теплоснабжения», 2008. 288 с.
2. Красноярский В. В., Цикерман Л. Я. Коррозия и защита подземных металлических сооружений. М.: Высшая школа, 1968. 296 а
PERFECTION OF METHODS AND TECHNICAL MEANS OF PROTECTION FIELD PIPELINES AGAINST CORROSION
1Blyablyas A. N., 2Ilyin I. V.
institute of Mechanics, Ural Branch of the Russian Academy of Sciences, Izhevsk, Russia
2TSSO №2 LLC "The Mechanic", Izhevsk
SUMMARY. Every year about 100 thousand failures of field pipelines fixed in Russia, 90 % of which are somehow connected with the corrosive wear.
The authors propose a modernization of the standard scheme galvanic cathodic protection by placing the anode electrode is not in the ground, but directly inside the pipeline using as the electrolyte transported fluid. In this case, as a result of the oxidation - reduction reaction due to the potential difference the metal recovery takes place on the inner tube wall.
Apart from the standard electrochemical protection of the decay of the anode electrode leads to the formation of iron oxide Fe3O4, which should cover as the thin film the inner wall of the pipe, clogging the pores of the existing defects, microcracks and prevent contact with aggressive fluids.
To test the performance was designed and assembled anticorrosive module. Empirically chosen alloy (aluminum alloy with 45 % magnesium) casting the anode electrode.
02020202020289020202020202020202020202020202020202020202020202020202020202020202020202024802
The authors constructed testbench, tested by measurement of the corrosion rate by using the proposed method of protection. Experimental - field tests were carried out on production lines of JSC "Udmurtneft". The relative rate of corrosion of the pipeline without protection at steady state was 0.73 mm/year. The relative rate of corrosion of the pipeline with anticorrosive module was 0.45 mm/year. Thus, due to the anticorrosive module corrosion decreased by 62.5 %. The pipeline with anticorrosive unit is not prone to the formation of paraffin and salt deposits.
KEYWORDS: corrosion, anticorrosive module, galvanic cathodic protection, electrode, field pipeline.
REFERENCES
1. Balaban-Irmenin Yu. V., Lipovskikh V. M., Rubashov A. M. Zashchita ot vnutrenney korrozii truboprovodov vodyanykh teplovykh setey [Protection against internal corrosion of pipelines water heat networks]. Moscow: Novosti teplosnabzheniya Publ., 2008. 288 p.
2. Krasnoyarskiy V. V., Tsikerman L. Ya. Korroziya i zashchita podzemnykh metallicheskikh sooruzheniy [Corrosion and protection of underground metallic structures]. Moscow: Vysshaya shkola Publ., 1968. 296 p.
Блябляс Александр Николаевич, аспирант ИМ УрО РАН, е-mail: sas5939@yandex. ru
Ильин Илья Вадимович, слесарь-ремонтник ЦСО №2 ООО «Механик» е-mail: ilya. ilin@outlook. com
