ТПУ. стр 96. Коррозионная защита магистральных трубопроводов в грунтах с различной коррозионной активностью
 Скачать 3.15 Mb.
|
|
ММММММММ Руковод. Саруев А.Л Консульт. Рук-ль ООП Брусник О.В. А.В. В. Реферат Лит. Листов 140 ТПУ гр. 2Б6А Содержание ВВЕДЕНИЕ .................................................................................................... 15 1. КОРРОЗИЯ ОБЪЕКТОВ МАГИСТРАЛЬНОГО ТРУБОПРОВОДНОГО ТРАНСПОРТА НЕФТИ И ГАЗА………….19 1.1. Классификация коррозионных процессов................................... 19 1.2. Виды коррозионных разрушений ................................................ 21 1.3. Способы защиты стальных сооружений от коррозии ................ 32 1.4. Грунт как коррозионная среда 36 1.5. Подземная коррозия стальных сооружений ............................... 42 2. КАТОДНАЯ ЗАЩИТА ПОДЗЕМНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ……… 51 2.1. Принципиальная схема катодной защиты трубопроводов 51 2.2. Анодное заземление .................................................................... 53 2.2.1. Виды анодных заземлителей .................................................. 53 2.2.2. Глубинные анодные заземлители........................................... 61 2.2.3. Заменяемые заземлители ........................................................ 63 2.2.4. Факторы, влияющие на работу анодного заземления ........... 65 3. ПРОТЕКТОРНАЯ ЗАЩИТА ТРУБОПРОВОДОВ ............................ 68 3.1. Принцип работы протекторной защиты ..................................... 68 3.2. Конструкция протекторов ........................................................... 71 4. ЭЛЕКТРОДРЕНАЖНАЯ ЗАЩИТА ПОДЗЕМНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ ............................................................................. 76 4.1. Принцип работы электродренажной защиты ............................. 76 4.2. Установки электродренажной защиты ....................................... 81 5. ИЗОЛЯЦИОННЫЕ ПОКРЫТИЯ ....................................................... 84 5.1. Назначение изоляционных покрытий ......................................... 84 5.2. Конструкции изоляционных покрытий ...................................... 84 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 12 «Коррозионная защита магистральных трубопроводов в грунтах с различной коррозионной активностью» Разраб . Магомедов М.РР Руковод. Саруев А.Л Консульт. Рук-ль ООП Брусник О.В. А.В. В. Содержание Лит. Листов 140 ТПУ гр. 2Б6А 5.3. Контроль качества изоляционных покрытий ............................ 92 6. РАСЧЕТ ОПТИМАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ КАТОДНОЙ ЗАЩИТЫ МАГИСТРАЛЬНОГО ТРУБОПРОВОДА...................... 96 7. ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ И РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ ........... 103 7.1 Оценка коммерческого потенциала и перспективности проведения научных исследований с позиции ресурсоэффективностии ресурсосбережения..................................... 103 7.1.1 Потенциальные потребители результатов ..................... 103 7.1.2 Анализ конкурентных решений ..................................... 104 7.1.3 SWOT-анализ ................................................................... 106 7.2 Планирование исследовательской работы в рамках ВКР ........... 108 7.2.1 Структура работ в рамках исследования ..................... 108 7.2.2 Определение трудоемкости работ ................................ 109 7.2.3 Разработка графика проведения исследовательской работы ............................................ 110 7.3 Бюджет проводимого исследования .............................................. 113 7.3.1 Расчет материальных затрат НТИ ................................ 114 7.3.2 Расчет затрат на специальное оборудование для научных работ ............................................................... 115 7.3.3 Расчет затрат на оплату труда ............................................116 7.3.4 Дополнительная заработная плата исполнителей ....... 118 7.3.5 Расчет отчислений во внебюджетные фонды .............. 119 7.3.6 Расчет накладных расходов ................................................120 7.3.7 Формирование бюджета затрат научно- исследовательской работы ............................................ 120 7.4 Определение ресурсной, финансовой, бюджетной, Экономической эффективности исследования ............................. 121 8. СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ............................................. 125 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 13 Содержание 8.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности ............................................................................... 125 8.1.1 Специальные правовые нормы трудового законодательства ....................................................... 125 8.1.2 Организационные мероприятия при компоновке рабочей зоны .............................................................. 126 8.2 Производственная безопасность 127 8.2.1 Анализ выявленных вредных и опасных факторов 127 8.3 Анализ вредных факторов и мероприятия по их устранению ....................................................................... 128 8.3.1 Загазованность воздушной среды ............................. 128 8.3.2 Превышение уровней шума ...................................... 129 8.3.3 Недостаточная освещенность ................................... 130 8.3.4 Превышение уровней вибрации ............................... 130 8.4 Опасные производственные факторы....................................... 131 8.4.1 Электрический ток .................................................... 131 8.4.2 Взрывоопасность и пожароопасность ...................... 132 8.5 Экологическая безопасность ..................................................... 134 8.5.1 Защита атмосферы ..................................................... 134 8.5.2 Защита гидросферы ................................................... 134 8.5.3 Защита литосферы ..................................................... 135 8.6 Безопасность в чрезвычайных ситуациях ................................ 135 9. ЗАКЛЮЧЕНИЕ .............................................................................. 138 10. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ............................................................... 139 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 14 Содержание ВВЕДЕНИЕ Для написания своей выпускной квалификационной дипломной работы я выбрал тему антикоррозийной защиты газонефтепроводов, поскольку считаю коррозию одной из важнейших проблем нефтяной и газовой промышленности. В процессе работы я рассмотрел виды, механизм, термодинамику, кинетику электрохимической коррозии, назначение и конструкции изоляционных покрытий и т. д. Коррозией называют самопроизвольное разрушение металлов в результате их химического или электрохимического взаимодействия с окружающей средой (произошло от лат. corrosion – разъедание). Коррозию железоуглеродистых сплавов обычно называют ржавлением, что связано с тем, что в состав продуктов их коррозии входят гидратированные оксиды железа (ржавчина). Цветные металлы, в составе продуктов коррозии которых оксиды железа отсутствуют, корродируют, но не ржавеют. Коррозия наносит значительный ущерб трубопроводному транспорту нефти и газа. Срок эксплуатации объектов трубопроводного транспорта нефти и газа во многом определяется степенью их противокоррозийной защиты. В области трубопроводного транспорта нефти и газа выделяются три аспекта противокоррозийной защиты: 1) экономический, имеющий целью уменьшить убытки, складывающиеся из стоимости труб и других металлических конструкций, пришедших в негодность вследствие коррозионного разрушения; Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 15 «Коррозионная защита магистральных трубопроводов в грунтах с различной коррозионной активностью» Разраб . Магомедов Руковод. Саруев А.Л Консульт. Рук-ль ООП Брусник О.В. А.В. В. Введение Лит. Листов 140 ТПУ гр. 2Б6А 2) повышение надежности оборудования, которое в результате коррозии может разрушиться с катастрофическими последствиями, например, вследствие разгерметизации магистральных нефтегазопроводов и рез- ервуаров для хранения нефти и нефтепродуктов, борьба с убытками, связанными с косвенными потерями в народном хозяйстве (остановка предприятий из-за недопоставки нефти и газа, потери транспортируемого продукта, загрязнение окружающей среды); 3) сохранность металлического фонда страны, предотвращение убытков в результате безвозвратной потери металла в виде продуктов коррозии. Экономические потери в трубопроводном транспорте нефти и газа по причине коррозии продолжают оставаться недопустимо большими. Безвозвратные потери металла в нашей стране по причине коррозии за год достигают 8%, что приводит к тому, что каждая пятая домна страны работает на коррозию. Стальные конструкции разрушаются под действием химической или электрохимической коррозии. Поэтому борьба с коррозией металлов (резервуаров, трубопроводов, другого оборудования) является важнейшей проблемой трубопроводного транспорта, решение которой позволит сберечь материальные ресурсы (сталь, нефтепродукты) и обеспечить экологическую безопасность эксплуатации объектов трубопроводного транспорта нефти и газа. Для защиты стальных сооружений от коррозии на предварительно подготовленную поверхность наносят изоляционные покрытия. Но изоляционные покрытия со временем стареют и разрушаются. Влага с растворенными солями (электролит) попадает на оголенную стальную поверхность и образует местные гальванопары, разрушающие сооружение. Изоляционные покрытия могут оказаться некачественными и в процессе производства работ. Качество этих покрытий проверяют визуально и с помощью специальных приборов, что позволяет увеличить срок безаварийной эксплуатации объекта. Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 16 Введение Подземные стальные сооружения защищают также с помощью катодной (протекторной) и дренажной защиты. Применение электрозащиты подземных стальных сооружений почти полностью устраняет коррозионное разрушение. При относительно небольших затратах (стоимость устройств электрозащиты не превышает 1% стоимости защищаемого объекта) удается значительно продлить срок службы стального сооружения. Одним из первых объектов, где впервые были применены катодные установки с внешним источником тока, был нефтепровод Баку – Батуми. Затем катодная защита была осуществлена на газопроводах Саратов – Москва, Дашава – Киев и нефтепроводе Гурьев – Орск. С 1975 года подземные стальные сооружения без средств катодной защиты в эксплуатацию не принимаются. Противокоррозийная защита объектов трубопроводного транспорта нефти и газа в России в настоящее время осуществляется в соответствии с требованиями ГОСТ Р 51164 – 98 «Трубопроводы стальные магистральные. Общие требования к защите от коррозии». Большие потери металла от коррозии отмечаются на внутренних поверхностях трубопроводов и резервуаров при перекачке и хранении сточных вод, горячих жидкостей, серосодержащих и кислородосодержащих жидкостей. Для предотвращения подобного разрушения металла применяются органические и неорганические ингибиторы коррозии. Наука о коррозии изучает механизм и закономерности процессов взаимодействия металлов с окружающей средой, разрабатывает способы защиты металлов от коррозии в различных условиях. Исключительное значение для обоснования электрохимического механизма коррозии имели работы выдающегося ученого М. Фарадея, установившего закон электролиза. М. Фарадей предложил важнейшее для дальнейшего развития электрохимической теории коррозии соотношение между анодно – растворяющегося металла и количеством протекающего электричества, а также высказал предположение о пленочном механизме пассивности железа и электрохимической сущности процессов растворения Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 17 Введение металлов. В 1830 году швейцарский физико – химик О. де ля Рив сформулировал представления об электрохимическом характере коррозии (он объяснил растворение цинка в кислоте действием микрогальванических элементов). Русский ученый Н. Н. Бекетов (1865 год) исследовал явление вытеснения из раствора одних металлов другими. Д. И. Менделеев в 1869 году открыл периодический закон элементов, который имеет очень важное значение для оценки и классификации коррозионных свойств различных металлов. Важен вклад шведского физика – химика С. Аррениуса, сформулировавшего в 1887 году теорию электролитической диссоциации и немецкого физико – химика В. Нернста, опубликовавшего в 1888 году теорию электродных и диффузионных потенциалов. Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 18 Введение 1. КОРРОЗИЯ ОБЪЕКТОВ МАГИСТРАЛЬНОГО ТРУБОПРОВОДНОГО ТРАНСПОРТА НЕФТИ И ГАЗА 1.1. Классификация коррозионных процессов Трубопроводный транспорт нефти и газа на воздухе, под землей и под водой подвержен в основном электрохимической коррозии. Химическая коррозия в трубопроводном транспорте встречается существенно реже. Электрохимическая коррозия подчиняется законам электрохимической кинетики и представляет собой окисление железа в электропроводных средах, сопровождающееся образованием и протеканием электрического тока. При этом скорость коррозии трубной стали с окружающей средой характеризуется как катодным, так и анодным процессами, протекающими на различных участках корродирующей поверхности. Продукты коррозии образуются только на анодных участках. Электрохимический механизм коррозионного разрушения стальных сооружений подразделяется на следующие виды: 1) почвенная коррозия – разрушение подземных металлических сооружений под воздействием почвенного электролита. Защита магистральных трубопроводов от почвенной коррозии осуществляется катодной поляризацией поверхности трубы установками катодной защиты (автоматическими и неавтоматическими); 2) электрокоррозия – разрушение металлического подземного сооружения, вызванное блуждающими токами, например, стекающими с рельсов электрифицированного железнодорожного транспорта или других промышленных электроустановок, имеющих заземление; Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 19 «Коррозионная защита магистральных трубопроводов в грунтах с различной коррозионной активностью» Разраб . Магомедов М.Р Руковод. Саруев А.Л Консульт. Рук-ль ООП Брусник О.В. А.В. В. Коррозия обьектов магистрального трубопроводного транспорта нефти и газа Лит. Листов 140 ТПУ гр.2Б6А 3) атмосферная коррозия – разрушение металла в атмосфере воздуха или среде любого важного газа; 4) контактная коррозия – коррозия, вызванная электрическим контактом двух разнородных или однородных металлов, имеющих различный электрохимический потенциал (например, электродвижущая сила коррозионного гальванического элемента, вызванная гетерогенностью структуры стенки трубы в области поперечных и продольных сварных швов). Особо следует отметить микробиологическую коррозию сталей – частный случай почвенной коррозии, протекающей под воздействием микроорганизмов, в результате жизнедеятельности которых образуются вещества, ускоряющие коррозионные процессы (например, ускорение коррозии железа в грунтах с сульфатредуцирующими бактериями). Как было уже сказано, для большинства углеродистых и низколегированных сталей, эксплуатирующихся в атмосфере, морской и речной воде, а также в почве, характерна электрохимическая коррозия. Помимо перечисленных видов возможны также коррозия под напряжением (при одновременном воздействии коррозионной среды и механических напряжений в стенке трубы); щелевая коррозия – ускорение коррозионного разрушения стального сооружения электролитом в узких зазорах и щелях (в трещинах, резьбовых и фланцевых соединениях); коррозионная эрозия – при одновременном действии коррозионной среды и трения; кавитационное коррозионное разрушение стальной поверхности – при одновременном коррозионном и ударном воздействии окружающей среды (например, разрушение лопаток рабочих колес центробежных насосов). Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 20 Коррозия обьектов магистрального трубопроводного транспорта нефти и газа 1.2. Виды коррозионных разрушений Процесс коррозии подземного стального сооружения начинается с поверхности, контактирующей с коррозионно – активной внешней средой, и характеризуется скоростью проникновения коррозии в структуру металла. При этом изменяется внешний вид изделия, на его поверхности образуются коррозионные язвы и пятна, заполненные продуктами коррозии. По характеру коррозионного разрушения металлов различают следующие виды коррозии: 1) сплошная – разрушение стального сооружения равномерно по всей поверхности, находящейся под воздействием коррозионной среды; 2) местная – разрушение стального сооружения на отдельных участках. Из перечисленных видов коррозии мне бы хотелось подчеркнуть, что сплошная равномерная коррозия в системе трубопроводного транспорта нефти и газа встречается редко и, как правило, не представляет реальной опасности, так как в результате протекания сплошной равномерной коррозии поверхность становится более шероховатой, чем исходная. Наиболее распространенной является неравномерная коррозия, протекающая с неодинаковой скоростью на различных участках поверхности стального сооружения (коррозия подземных трубопроводов). Наиболее опасными являются местные коррозионные разрушения, которые подразделяются на семь основных видов: 1) пятнами – в виде отдельных пятен, диаметр которых больше глубины прокорродировавшего слоя металла (например коррозия латуни в морской воде); 2) язвенная – в виде отдельных каверн, диаметр которых примерно равен их глубине (коррозия углеродистой стали в почве); 3) точечная (питтинговая) – в виде множества отдельных точек диаметром 0,1 – 2мм значительной глубины. Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 21 Коррозия обьектов магистрального трубопроводного транспорта нефти и газа Питтинговая коррозия часто переходит в сквозную, является причиной разгерметизации подземного трубопровода или резервуара; 4) подповерхностная, начинающаяся с поверхности, но распространяющаяся преимущественно под поверхностью металла и часто вызывающая вспучивание металла и его расслоение (например, образование пузырей на поверхности листового металла на воздуховодах и других сооружениях); 5) структурно – избирательная, при которой разрушается главным образом только структурная составляющая сплава (например, графитизация чугуна или обесцинкование латуни); 6) межкристаллитная, распространяющаяся по границам кристаллов металла (этот вид коррозии является очень опасным, так как протекает без изменения внешнего вида стального сооружения, что приводит к быстрой потере прочности и пластичности); 7) коррозионное растрескивание – образование коррозионных трещин вследствие усталости металла под действием постоянных растягивающих напряжений. При этом виде разрушений коррозионная трещина может распространяться не только по границам зерен, т. е. межкристаллитно, но и через непосредственно кристаллы, т. е. транскристаллитно. Питтингом называют разрушения локального типа, наблюдаемые в тех случаях, когда скорость коррозии на одних участках выше, чем на других. Если значительное разрушение сосредоточено на относительно малых участках корродирующей поверхности, то возникают глубокие точечные поражения; если площадь разрушения больше и глубина невелика – возникают язвенные поражения. Глубину питтинга обычно характеризуют питтинговым фактором. Это отношение максимально наблюдаемой глубины проникновения коррозии к средней глубине проникновения коррозии, определенной на основе экспериментальных исследований. Питтинговый фактор, равный единице, соответствует равномерной коррозии (рис. 1). Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 22 Коррозия обьектов магистрального трубопроводного транспорта нефти и газа |