задача, ГРП. Книга Мария Владимировна Руководитель Должность фио ученая степень, звание Подпись Дата
 Скачать 1.21 Mb.
|
|
6.1.1 Применение ингибиторов на Л месторождении Л месторождение введено в эксплуатацию в 1982 г. Общая протяженность трубопроводов – более 150 км. После того, как Л месторождение вступило в позднюю стадию разработки, проблема эксплуатационной надежности трубопроводов приобрела еще большую актуальность, что подтверждается ростом числа отказов трубопроводов и замены труб. Аварии на ПТ, которые связанны с коррозией приводят к экологическим и экономическим проблемам. Одним из основных способов защиты трубопроводов от внутренней коррозии на Л месторождении является ингибиторная защита. На этом месторождении применяют следующие ингибиторы: СНПХ – 6301; СНПХ – 1004; Тинкор – 1; СНПХ – 6302 «Б». Рассмотрим характеристику одного из них. Ингибитор коррозии СНПХ – 6301 – предназначен для защиты внутренней поверхности стальных трубопроводов систем поддержания пластового давления (ППД) и систем сбора обводненной нефти в сероводородосодержащих и углекислотных средах. В настоящее время это один из самых распространенных реагентов. Объемы его применения на протяжении многих лет остаются устойчиво высокими и составляют величину достигающую 3 тыс тонн в год. Выпускается две марки ингибитора: Летняя – СНПХ – 6301 «А»; Зимняя – СНПХ – 6301 «З»; Зимняя концентрированная – СНПХ – 6301 «КЗ». Рассмотрим характеристику марок ингибитора СНПХ – 6301 44 Таблица 6.1.1.1 – Характеристика марок ингибитора СНПХ - 6301 Наименование показателя Значение для марок Марка «А» Марка «З» Марка «КЗ» Внешний вид Жидость от светло-желтого до коричневого цвета Аминное число: мг HCL/г 7 - 9 3,5 – 4,5 - мг HCLO 4 /г - - 15 - 21 Кислотное число, мг КОН/г Не менее 37 Не менее 18,5 Не менее 29 Массовая доля активной основы, % 48 - 52 23 - 27 38 - 42 Защитное действие в стандартном растворе сероводородосодержащей сточной воды, % При дозировке реагента не более 50 мг/дм 3 90 85 - При дозировке реагента не более 25 мг/дм 3 - - 90 Плотность при 20°С, кг/м 3 872 - 905 Кинематическая вязкость при 20°С, мм 2 /с Не более 25 Не более 25 Не более 25 Температура застывания, °С - - Не выше минус 40 растворимость Растворим в нефти, диспергирует в воде 6.2 Защитные покрытия для трубопроводов Существуют следующие требования к изоляционным покрытиям, которые применяют на ПТ: Высокие диэлектрические свойства; Хорошая адгезия (прилипаемость) к металлу ПТ; Водонепроницаемость; Высокая механическая прочность и эластичность; Высокая биостойкость; 45 Термостойкость; Простая конструкция покрытий. Покрытие должно быть недорогим и долговечным, а его материалы – недефицитными. Применяют следующие покрытия при коррозии металлов подземных трубопроводов: Покрытия на основе полимерных материалов (полиэтилен, эпоксидные краски и др.); Покрытия на основе термоусаживающихся материалов, полимерные липкие ленты, битумные мастики и др. Наиболее разнообразны по конструкции – покрытия усиленного типа. К таким покрытиям предъявляют повышенные требования по прочности, адгезии к стали, переходному сопротивлению и др. Такой тип защитных покрытий применяют на ПТ диаметров 820 мм и более при прокладке трубопроводов в зонах повышенной коррозионной опасности, а именно: В засоленных почвах; В болотистых, черноземных почвах, на участках орошения, поймах рек и на переходах через автомобильные дороги и железные пути; На свалках мусора и шлака; На участках, имеющих электрическое напряжение; На территории насосных станций; На участках трубопроводов, прокладываемых вблизи водоемов. Во всех остальных случаях применяются защитные покрытия нормального типа. В зависимости от используемых материалов применяют мастичные, комбинированные и полимерные покрытия. 46 К мастичным покрытиям относятся покрытия на основе битумных и асфальто-смолитсых мастик. В результате длительного применения битумных покрытий сложилась их конструкция. Вначале наносится слой грунтовки, который получают из раствора битума в бензине и дизтопливе. Грунтовка заполняет все неровности на поверхности металла. Она обеспечивает адгезию между основным изоляционным слоем и поверхностью металла – битумной мастикой. В битумные мастики входит смесь тугоплавкого битума (изоляционный – БНИ-1У-3; строительный – БН-70/30), наполнителей (минеральные – доломит, известняк, тальк; органические – резиновая крошка; полимерные – атактический полипропилен, полидиен) и пластификаторов (соевые масла, автол, полиизобутилен). Такую мастику наносят на трубу при температуре 150 – 180 о С. Мастика обеспечивает хорошую адгезию покрытия при проникновении в неровности поверхности металла.[4] Покрытие «Асмол» состоит из асфальтосмолистых веществ. Такое покрытие обладает высокой пластичностью, вязкостью и адгезией, и выгодна в цене по сравнению с битумной мастикой. Покрытие «Асмол» создано на основе асфальтосмолистых материалов. Оно обладает более высокими физико-механическими свойствами (пластичность, вязкость, адгезия и др.), а также имеет более низкую стоимость по сравнению с битумной мастикой. Для того, чтобы защитить битумную мастику, ее покрывают сверху защитной оберткой (стеклохолстом, бризолом, бикарулом). Изоляционные покрытия на основе битумных мастик применяются на трубопроводах диаметром не более 820 мм и при температуре транспортируемого продукта не более 40 °С. Полимерные покрытия состоят из: Экструдированного полиолефина; 47 Термоусаживающихся материалов; Полимерных лент; Полиуретановых смол; Эпоксидных красок. Полиолефины – это высокомолекулярные УВ алифатического ряда, получаемые за счет полимеризации олефинов. Полиэтилен – это продукт полимеризации газообразного этилена, который обладает диэлектрическими свойствами, морозостойкостью (ниже -70 °С), устойчивостью к нефти, газу и нефтепродуктам, водостойкостью и эластичностью. Так же полиэтилен горюч, в процессе эксплуатации под действием тепла и кислорода стареет, деформируется медленно под действием нагрузок и имеет низкую адгезию. Для того, чтобы уменьшить горючесть, в него вводят специальные добавки, такие как: оксид сурьмы, хлорированные УВ и др. Так же в него вводят стабилизаторы, например фенолы, для того, чтобы уменьшить его старение, текучесть, морозостойкость, хрупкость и вязкость. Полиуретаны – это полимеры, которые получают полимеризацией диизоцианатов и полиизоцианатов с содержанием активных атомов водорода. Полиуретаны по физико-химическим свойствам могут быть твердыми и вязкими, так же они устойчивы к воздействию масел, кислот и бензина. Полиуретаны прочны при ударе и обладают высокой адгезией к стали. Но есть и минус данного вещества – полиуретановые мастики почти непригодны для нанесения при низкой температуре, т.к.имеют длительный период полимеризации, которая протекает при температуре +20°С. В основу термоусаживающихся материалов входит радиационно- вулканизированный полиэтилен. Он обеспечивает на защищаемой поверхности усадку изделия. Такие материалы применяются в виде оберточных лент, муфт для изоляции сварных соединений труб с заводской изоляцией. От вида отвердителя при горячей или холодной сушки зависят защитные свойства 48 эпоксидных смол. Недостатками тонкопленочных эпоксидных покрытий является ударная прочность и недостаточная стойкость к катодному отслаиванию. По сравнению с мастиками более технологичными при нанесении являются полимерные ленты, которые обладают высокими диэлектрическими свойствами. На основе полиэтилена или поликинил-хлорида (ПВХ) выпускаются изоляционные ленты, в состав которых входят полимерные пленки-основы с подклеивающим липким слоем, который и обеспечивает требуемую адгезию с металлом трубы. Но есть и огромный недостаток липких полимерных лент – постепенная утрата адгезии к металлу, в следствие чего, примерно через лет 5 после их нанесения, металл оказывается не защищенным от коррозии. Чтобы выбрать тип полимерного покрытия, нужно знать условия его эксплуатации. Главным параметром определяющего типа является температура транспортируемого продукта. Например, усиленное ленточное покрытие применяют при температуре меньше 40°С, на основе экструдированного полиолефина – не более 60°С, на основе эпоксидных красок – не более 80 °С, а на основе термоусаживающихся материалов – до 100 °С. Так же есть и ограничения по применению изоляционных материалов в зависимости от диаметра трубопровода. Покрытия на основе эпоксидных красок применяют на трубах диаметром не более 820 мм, а на основе полиуретановых смол – диаметром от 273 до 1420 мм.[5] Особо высокие требования предъявляют к изоляционным покрытиям ПТ на подводных переходах. К таким требованиям относятся: Механическая прочность; Долговечность; Высокая адгезия к металлу; Химическая стойкость; 49 Низкая степень истираемости. В таких условиях лучше всего применять антикоррозионные покрытия из полиуретанов, т.к. он обладает высокой изоляцией, твердостью, сопротивлением к царапанию и эластичностью. К вышесказанному можно сделать вывод, что наряду с мастичными покрытиями широко применяют покрытия на основе липких полимерных лент. Они просты в нанесении, удобны в работе, технологичны, но легко уязвимы, т.к. острые камешки легко прокалывают такую изоляцию, а покрытия на основе битумной мастики, с этой точки зрения очень практичны, т.к. проколоть такую изоляцию довольно сложно. В последние годы разработаны и применяют битумно-полимерные изоляционные ленты, которые называются комбинированными. Так, лента ЛИБ – это рулонный материал, который состоит из полимерной ленты, на которую нанесен слой битумной мастики и слой антиадгезива. В таблице 6.2 указаны и другие типы комбинированных изоляционных покрытий. Таблица 6.2 — Сведения о комбинированных покрытиях Наименование Конструкция покрытия Максимальная температура эксплуатации, о С Общая толщина (не менее), мм На основе мастики и экструдированного полиолефина Грунтовка битумная или битумно- полимерная; мастика битумная или асфальтосмолистая модифицированная (не менее 0,5 мм); 40 2,5 (273 мм); 3,0 (530 мм) 50 защитный слой на основе экструдированного полиолефина На основе полимерной ленты и экструдированного полиолефина Грунтовка полимерная; лента изоляционная липкая (не менее 0,45 мм) в один слой; защитный слой на основе экструдированного полиолефина 40 2,2 (273 мм); 2,5 (530 мм); 2,8 (820 мм); 3,5 (1420 мм) На основе мастики полимерной ленты Грунтовка битумно- полимерная; мастика изоляционная на основе битума или асфальтосмолистых соединений; лента полимерная (не менее 0,4 мм); обертка защитная полимерная (не менее 0,5 мм) 40 4,0 6.3 Способы электрохимической защиты ЭХЗ образуется за счет катодной поляризации трубопроводов. Известно, что в процессе эксплуатации стареет даже хорошо выполненное изоляционное покрытие. Оно теряет адгезию, водоустойчивость и свои диэлектрические свойства. Повреждения изоляции встречаются при засыпке трубопроводов в траншее, при воздействии температуры и корней 51 растений. К тому же, в покрытиях остаются незамеченные при проверке дефекты, следовательно, нет гарантии, что изоляционные покрытия полностью защищают подземные трубопроводы от коррозии. Поэтому, независимо от коррозионной активности грунта и района прокладки трубопроводов, защита должна осуществляться комплексно, т.е. средствами ЭХЗ и защитными покрытиями.[5] 6.3.1 Катодная защита Катодная защита заключается в наведении на трубопровод специальными установками внешнего электрического поля, создающего катодный потенциал на поверхности трубы. Коррозионному разрушению при такой защите подвергаются электрически подключенный анод 3, изготовленный из электропроводных материалов к защищаемому трубопроводу 1 (рисунок 6.3.1). Установками катодной защиты поляризации поверхности трубы осуществляется защита ПТ от почвенной коррозии.[4] Для того, чтобы рассчитать установку катодной защиты нужно получить данные об удельном электрическом сопротивлении грунта в поле токов катодной защиты при проведении электрометрических работ, иметь данные по характеристике трубопровода, ввиду изоляционного покрытия и наличию электроснабжения. Основа установки катодной защиты – это сила тока и длина защитной зоны. При расчете длины защитной зоны устанавливаются мощность установки, длина дренажных линий, тип и число анодных заземлителей. Принципиальная схема катодной защиты изображена на рисунке 6.3.1 52 Рисунок 6.3.1 - Принципиальная схема катодной защиты трубопровода: 1 — источник постоянного тока; 2 — изолированный электропровод; 3 — трубопровод с поврежденной изоляцией; 4 — анод (заглубленное железо); 5 — дренаж (соединение тела трубы с электропроводом) 6.3.2 Протекторная защита Протекторная защита (ПЗ) входит в вид ЭХЗ трубопровода от коррозии. ПЗ основана на принципе работы гальванического элемента. Такую защиту могут применять в районах, где отсутствует электроэнергия, т.к. она автономна. Принципиальная схема протекторной защиты изображена на рисунке 6.3.2. Магниевые протекторы являются наиболее распространенными, т.к. потенциал протекторов Е пр до подключения к трубопроводу составляет – 1,6 В. Так же, как и для катодной защиты минимальный расчетный защитный потенциал Е min p составляет – 0,85 В. Для того, чтобы повысить эффективность работы протектора, его погружают в активаторы (специальная смесь солей). На рисунке 6.3.2 показано соединение металлического протектора 5 (анодный электрод) к защищаемому трубопроводу. Протектор имеет более вязкий электрический потенциал, чем потенциал металла трубопровода. Трубопровод при применении ПЗ принимает полярность катода, а сам протектор – анода.[6] 53 Рисунок 6.3.2 - Принципиальная схема протекторной защиты Принцип работы протекторной защиты схож с работой гальванического элемента. Трубопровод и протектор опускают в почвенный электролит и соединяют проводником. Затем, под действием разности потенциалов происходит движение электронов от протектора к трубопроводу по проводнику, т.к. материал протектора является более электроотрицательным. Одновременно переходят в раствор ион-атомы материала протектора, благодаря чему происходит его разрушение. При этом, сила тока контролируется с помощью контрольно-измерительной колонки. Таким образом, разрушение металла все равно происходит, но не самого трубопровода, а протектора.[5] 6.3.3 Электродренажная защита Большую опасность для магистральных трубопроводов представляют токи электрифицированных железных дорог. При отсутствии защиты трубопровода от тока, он вызывает коррозионное разрушение в анодных зонах. Одна из эффективных защит от блуждающих токов – электродренажная защита. Принцип работы такой защиты состоит в устранении анодных зон 54 путем отвода (дренажа) блуждающих токов в рельсовую часть цепи электротяги, которая имеет отрицательный или знакопеременный потенциал. Рисунок 6.3.3.1 – Электрические схемы дренажа; а – электрическая схема прямого дренажа; б – электрическая схема поляризованного дренажа Применяют прямой, поляризованный и усиленный дренажи (рисунок 6.3.3.1). Дренажное устройство двусторонней проводимости – это прямой электрический дренаж (ПЭД). [5] Прямой электрический дренаж — это дренажное устройство двусторонней проводимости. В схему ПЭД входит: Реостат; Рубильник; Плавкий предохранитель; Сигнальное реле. Реостатом регулируется сила тока в цепи «трубопровод – рельс». Если сгорит плавкий предохранитель за счет того, что величина тока превысит допустимую величину, и за счет чего сгорит плавкий предохранитель, то сработает звуковой или световой сигналы. 55 Когда потенциал трубопровода постоянно выше потенциала рельсовой сети, куда отводятся блуждающие токи, то применяют ПЭД. В противном случае дренаж превратится в канал для натекания блуждающих токов на трубопровод (рисунок 6.3.3.2). Рисунок 6.3.3.2 – Схема прямого электрического дренажа Поляризованным электрическим дренажем называют устройство, которое обладает односторонней проводимостью, тем самым имеет отличие от ПЭД. Ток при поляризованном дренаже протекает только от трубопровода к рельсу, тем самым исключает натекание блуждающих токов на трубопровод по дренажному проводу (рисунок 6.3.3.3). 56 Рисунок 6.3.3.3 – Схема поляризованного электрического дренажа Усиленный дренаж применят не только, когда нужно отвести блуждающий ток с трубопровода, но и когда нужно обеспечить на нем необходимую величину защитного потенциала. Усиленный дренаж – это обычная катодная станция, которая подключена отрицательным полюсом к защищаемому сооружению, а положительным – не к анодному заземлению, а к рельсам электрифицированного транспорта (рисунок 6.3.3.4). Рисунок 6.3.3.4 – Схема усиленного дренажа 57 Важно отметит, что на площадках КС, НПС и ГРС контуры защитных заземлений технологического оборудования не должны оказывать экранирующего влияния на систему ЭХЗ подземных коммуникаций. Широким фронтом работ отличаются сооружения устройств ЭХЗ, наличием труднопроходимых для колесного транспорта участков.[6] Для того, чтобы была осуществлена эффективная работа ЭХЗ, нужно наличие высокого качества монтажа всех конструктивных элементов, при которой требуются максимальная механизация и высокая квалификация строительно-монтажных рабочих. Следует производить предварительную заготовку основных монтажных узлов и блоков заводских условий, т.к. для защиты трубопроводов применяется ограниченное число типов установок. Для сооружения электрохимической защиты магистральных трубопроводов от коррозии применяются: Средства и установки катодной, электродренажной, протекторной защиты; Электрические перемычки; Контрольно – измерительные пункты; Конструктивные узлы типовых проектов. При сооружении работы ЭХЗ нужно выполнять две стации. При первой стадии следует осуществлять: Разметку трасс участка производства работ, ЛЭП и кабелей; Подготовка строительной площадки; Выбор и обустройство места для хранения оборудования, инструментов и материалов; Доставку техники, машин; Доставка оборудования установки катодной защиты, деталей, инструмента; 58 Разработку грунта в котлованах и траншеях; Сооружение анодных и защитных заземлений, монтаж и укладка протекторов; Прокладку подземных сооружений; Монтаж катодных и контрольных электрических выводов от трубопроводов; Установку и закладку в фундаменты несущих опорных конструкций для монтажа оборудования. Следует вести одновременно работы первой стадии со строительными работами по технологической части трубопровода. Во второй стадии нужно осуществлять работы по установке оборудования, подключения к нему электрических кабелей, проводов. Как правило, работы второй стадии должны быть выполнены после окончания основных видов строительных работ. Они должны быть выполнены одновременно с работами специализированных организаций, которые осуществляют пуск, опробование и накладку средств и установок ЭХЗ по совмещенному графику. Чтобы проверить работоспособность средств и установок ЭХЗ проводят пуск, опробование и накладку средств и установок электрохимической защиты. |