CC BY
46ЗАЩИТА ОТ КОРРОЗИИ
Е.л. карнавский, В.и. Гаврилов, ОАО «Гипрогазцентр»
ВСТАВКИ ЭЛЕКТРОИЗОЛИРУЮЩИЕ -НЕОТЪЕМЛЕМЫЙ ЭЛЕМЕНТ СИСТЕМЫ ЭХЗ
При проектировании систем электрохимической защиты (ЭХЗ) от коррозии стальных трубопроводов до недавнего времени возникали проблемы с обеспечением электрического разъединения защищаемого катодной поляризацией объекта от не защищаемого, заземленного или имеющего собственную систему ЭХЗ, а также электрического секционирования трубопроводов, проходящих в зонах воздействия блуждающих токов. Это приводило к неэффективной работе средств ЭХЗ, обусловленной значительными потерями защитного тока установок катодной защиты (УКЗ).
В настоящее время, в соответствии с требованиями [1], [2], [3] и др., для повышения эффективности электрохимической защиты необходимо предусматривать установку вставок электроизолирующих (ВЭИ).
Документами, регламентирующими применение и проектирование ВЭИ, являются [4], [5].
ВЭИ, являющиеся одним из элементов системы ЭХЗ, целесообразно устанавливать для:
• электрического разъединения основной магистрали от трубопроводов-отводов;
• ограничения протяженности (секционирования) участков ЭХЗ трубопроводов;
• разграничения участков трубопроводов с различными типами и качеством изоляционного покрытия;
• электрического разъединения газопроводов от подземных сооружений предприятий, на которых ЭХЗ не предусматривается или запрещена ввиду взрывоопасности, а также имеющих собственную систему ЭХЗ;
• электрического разъединения участков трубопроводов с влиянием блуждающего тока или переменного напряжения;
• электрического разъединения многониточных переходов через водные преграды;
• электрического разъединения обсадных колонн скважин, надземных трубопроводов и т.п.;
• электрического разъединения трубопроводов от участков, не требующих ЭХЗ или имеющих контакт с естественными или искусственными за-землителями при выходе из земли;
• электрического разъединения участков трубопроводов на границах собственности или страны.
Чтобы понять назначение и область применения ВЭИ рассмотрим несколько примеров:
1. Наиболее опасное влияние на коррозионное состояние трубопроводов оказывают блуждающие токи, основными источниками которых являются железные дороги, электрифицированные постоянным током, линии электропередач
постоянного тока по системе «провод-земля», метрополитен, трамваи и т.д. Скорость анодного растворения стали составляет около 9,8 кг.А/год. То есть при стекании с трубопровода тока равному 1 ампер за год растворится 9,8 кг стали.
На первый взгляда это не такая большая цифра для трубопровода в целом. Но, учитывая, что величины блуждающих токов, протекающих по трубопроводу, в среднем составляют десятки ампер, а в ряде случаев достигают сотен ампер, легко вычислить массу металла, растворенного под действием блуждающих токов.
К тому же следует учитывать, что блуждающие токи стекают преимущественно в местах повреждения изоляционного покрытия, образуя язвенные и сквозные коррозионные повреждения в стенке трубопровода, результаты которых могут остановить транспортную систему по причине аварии или вынудить снизить давление и объем транспорта газа что ведет к существенным экономическим потерям.
Для дренирования блуждающих токов
с трубопроводов на их источник используются установки дренажной защиты (УДЗ). Но даже при их использовании невозможно отвести все блуждающие токи, натекающие на трубопровод. Это обусловлено собственным сопротивлением УДЗ (включая линии постоянного тока, контактные узлы и т.д.) и наличием полупроводниковых элементов в схемах, на отпирание которых необходимо напряжение как минимум 0,5 В.
Для повышения эффективности работы действующих средств ЭХЗ, необходимо применять диэлектрические материалы для секционирования трубопроводов.
Применение ВЭИ в зоне действия блуждающих токов позволяет увеличить продольное сопротивление трубопровода. ВЭИ является препятствием для протекания блуждающих токов и позволяет значительно уменьшить затраты на электроэнергию, а так же строительство, отвод земель, эксплуатацию и ремонт дополнительных средств ЭХЗ.
2. При параллельной прокладке в одном технологическом коридоре нескольких трубопроводов с различными показателями сопротивления изоляционного покрытия и при наличии между ними технологических перемычек наблюдается «перекос» распределения защитного потенциала между трубопроводами. Значения защитных потенциалов по абсолютной величине на трубопроводах с более высокими показателями переходного сопротивления «труба-земля» оказывается значительно выше, чем у трубопроводов с худшим состоянием изоляции. Особенно явно это наблюдается на вновь построенных трубопроводах с заводской изоляцией. В отдельных случаях невозможно выполнить пуско-наладоч-ные работы, так как даже при отключенных средствах ЭХЗ вновь построенного трубопровода происходит его перезащита за счет работы средств ЭХЗ
параллельно уложенных в одном технологическом коридоре смежных трубопроводов.
В ряде случаев протекторные установки на вновь построенном трубопроводе, предназначенные для его временной защиты от коррозии на период строительства, не только не отключаются после ввода в работу УКЗ, а наоборот, используются в качестве искусственного заземления для уменьшения величины защитного потенциала.
При попытке установления защитного потенциала на вновь построенном трубопроводе в рамках ГОСТ, путем уменьшения режимов работы УКЗ, значительно снижается степень защищенности существующих трубопроводов.
В данных ситуациях проблему можно решить путем электрического разделения трубопроводов с различными показателями сопротивления изоляционного покрытия, т.е. установкой ВЭИ на технологических перемычках между трубопроводами, и раздельной схемой защиты трубопроводов.
3. Особое внимание необходимо уделить электрохимической защите от коррозии подземных сооружений промплощадок (ПХГ, КС, ГРС, ГИС и др.). Как известно на них всё технологическое оборудование заземлено.
В данных условиях более 95% токов УКЗ работают не на поляризацию трубопроводов, а на защитное заземление и естественные заземлители (фундаменты). Обсадные колонны скважин ПХГ и промыслов не имеют изоляционного покрытия и фактически являются заземлением. Поэтому система ЭХЗ шлейфов, СП (ГРП) и скважин так же работает не эффективно.
Вторая проблема, связанная с заземлением технологического оборудования, это снижение эффективности системы ЭХЗ как самих промплощадок, так и линейной части. Токи установок катодной защиты линейной части, натекающие на заземления промплощадок, нагружают УКЗ и снижают срок эксплуата-
ции анодных заземлений, являющихся самым дорогостоящим (в части ремонта) элементом системы ЭХЗ.
С целью исключения или уменьшения негативного влияния заземлений на систему ЭХЗ, а так же организации независимой системы электрохимзащиты промплощадок и линейной части НД рекомендует устанавливать электроизолирующие соединения.
Для трубопроводов малого диаметра раньше предусматривался монтаж изолирующих фланцевых соединений (ИФС), обеспечивающих электрическое разъединение линейной части от площадок или технологических установок. Но изолирующие фланцевые соединения не выпускаются для трубопроводов большого диаметра. Основными недостатками ИФС являются их низкая надежность, необходимость периодического обслуживания и ремонта, возможность установки на газопроводах только на воздушных участках, отсутствие типоразмеров для труб большого диаметра.
4. При параллельной прокладке газопровода с линиями высокого напряжения или при их сближении на газопровод индуцируется переменное напряжение. Причем, чем выше значение переходного сопротивления изоляции, а так же чем больше протяженность параллельного следования с высоковольтными линиями, тем выше значение наведенного напряжения.
При определенных условиях на газопроводе наведенное напряжение может достигать нескольких сотен вольт, а при коротком замыкании на землю ВЛ - значительно больших величин, что отрицательно влияет на системы, обслуживающие газопровод (ЭХЗ, КИ-ПиА) и может повредить их, а так же быть смертельно опасным для человека при соприкосновении с трубопроводом и его частями.
Установка ВЭИ на трубопроводах при параллельном следовании с ВЛ позволяет уменьшить величины наведенного
WWW.NEFTEGAS.INFO
\\ защита от коррозии \\ 29
защита от коррозии
рис. 1. Общий вид электроизолирующий вставки (в разрезе) со встроенным кольцевым искроразрядником
напряжения, а также гасить импульсы токов короткого замыкания, не допуская их распространения вдоль газопровода, следовательно уменьшить или исключить негативное влияние на оборудование ЭХЗ, КИПиА, а так же на технологическое оборудование, и, самое главное, снизить вероятность поражения человека электрическим током. Установка ВЭИ в данном случае является так же защитой человека и оборудования от прямого попадания в сооружения молний или их вторичного проявления.
ВЭИ пользуются преимуществом перед другими электроизолирующими соединениями, т.к. могут устанавливаться не только надземно, но и в шахтах или в грунтах с их изоляцией усиленного типа. Помимо этого ВЭИ представляют собой неразъемную конструкцию собранную в заводских условиях, что позволяет производить все необходимые испытания и обеспечить должный уровень качества. Общий вид и устройство современной электроизолирующей вставки показан на рисунке 1.
В настоящее время выпускаются ВЭИ на различные рабочие давления и наружные диаметры, широкого диапазона на-
ружных температур и транспортируемого продукта. Ограничения распространяются только на места установки: отсутствие изгибающего и крутящего моментов, осевых нагрузок, вибрации. Таким образом применение ВЭИ позволяет:
• оптимизировать режимы работы УКЗ, снизить затраты на электроэнергию (что особенно актуально для электродефи-цитных регионов Урала и Сибири)
• сократить затраты на строительство дополнительных средств ЭХЗ и ремонт анодных заземлений, ;
• снизить или исключить вредное влияние блуждающих токов на трубопровод;
• увеличить степень защищенности трубопроводов;
• уменьшить влияние внешних факторов на работоспособность оборудования систем ЭХЗ и КИПиА;
• уменьшить вероятность поражения человека электрическим током наведенным на трубопроводе от сторонних источников;
• увеличить срок службы и повысить надежность работы трубопроводов.
Ранее было рассмотрено несколько примеров, для чего могут быть исполь-
зованы ВЭИ. Естественно спектр применения гораздо шире. При проектировании необходимо рассматривать ситуацию в целом и не предусматривать их установку по каждому из критериев отдельно. Места установки ВЭИ должны быть выбраны таким образом, чтобы свести к минимуму воздействие внешних факторов на добывающую и транспортную систему, а система ЭХЗ работала должным образом.
литература
1. СТО Газпром 2-3.5-047-2006. «Инструкция по расчету и проектированию электрохимической защиты от коррозии магистральных газопроводов»;
2. СТО Газпром 2-3.5-051-2006. «Нормы технологического проектирования магистральных газопроводов»;
3. ВРД 39-1.8-055-2002. «Типовые технические требования на проектирование КС, ДКС и УС ПХГ»
4. ВСН 39-1.22-007-2002 «Указания по применению вставок электроизолирующих для газопровода»;
5. ВСН 39-1.8-008-2002 «Указания по проектированию вставок электроизолирующих на магистральных и промысловых трубопроводах».
0 SCHUCK
Schuck объединяет.
Продукция компании БсИиск применяется во всем мире с 1972 года. Область ее применения - газовая и нефтяная промышленность, коммунальные распределительные сети, теплоэнергетика, на всем протяжении от мест добычи и производства до конечного потребителя. Являясь системным поставщиком, компания БсИиск соответствует самым строгим международным стандартам. На всю поставляемую продукцию оказывается сервисная и техническая поддержка. Международные энергетические компании ценят наши преимущества -совместимость, функциональность, гарантии и экономичность.
Шаровые краны
Приводы
Камеры приема-запуска поршней
Обратные клапаны
Прочая продукция
Фитинги
Полиэтиленовые шаровые краны Домовые вводы Катодная защита от коррозии Технология обработки пластмасс
Franz Schuck GmbH
DaimlerstraBe 4-7
89555 Steinheim
Tel. +49 7329 950-0
Fax +49 7329 950-161
www.schuck-armaturen.de
Представительство в России: ООО «РЭМНЕФТЕГАЗ»
117418, Москва, Новочеремушкинская ул.,69Б
тел.: +7 495 424-63-06 факс: +7 495 424-63-07
±1:Ь@ теш neftEgaz.ru юю ю .теш neftegaz.ru
на правах рекламы
