книги / Транспортировка нефти, нефтепродуктов и газа

Табл и ца 6.32

Контрольные вопросы для проверки знаний

1.Способы проходки, применяемые при строительстве пере­ ходов под дорогами.

2.Привести сравнительную технико-экономическую характери­ стику способов проходки.

3.Принцип устройства скважин методом прокола.

4.Принцип устройства скважин методом вибропрокола.

5.Принцип устройства скважин методом гидропрокола.

6.Принцип устройства скважин методом вдавливания.

7.Способы горизонтального бурения скважин под дорогами.

8.Принцип метода бурения с вращением проталкиваемой

трубы.

9.Принцип метода бурения без вращения проталкиваемой

трубы.

312

6.9. Испытание трубопровода

После окончания строительно-монтажных работ для обе­ спечения безаварийной эксплуатации трубопровод подвергается испытанию на плотность и прочность. Требования к испытанию трубопроводов изложены в ВСН 012—88 и в Положении по диа­ гностированию линейной части трубопровода. Испытание трубо­ провода проводится в два этапа. 1-й этап — продувка и очистка внутренних поверхностей от загрязнений, 2-й — испытание на плотность и прочность.

Продувка магистрального трубопровода

Перед испытанием проводят продувку трубопровода для уда­ ления всевозможных загрязнений — окалины, ржавчины, песка, воды и т.д. Продувка осуществляется отдельными участками длиной 20—30 км под высоким давлением с обязательным соблю­ дением требований охраны труда, промышленной безопасности и охраны окружающей среды.

Для более эффективной очистки трубопровода продувку осу­ ществляют с одновременным пропусканием ерша (при д = 200 мм и более). Ерш, как поршень, двигаясь по трубе под давлением воз­ духа или газа, одновременно щетками соскребает со стенок труб окалину и ржавчину и толкает впереди себя грязь. При пропуске ерша сокращается расход газа или воздуха. Для определения ме­ стонахождения скребка в трубе (в случае его остановки) в него вставляется специальная ампула с радиоактивным веществом, излучение от которой определяется специальным прибором. При строительстве трубопровода для выпуска ерша обычно под­ нимается конец участка трубы над траншеей. При эксплуатации трубопровода на нем устраиваются специальные пусковые и улав­ ливающие камеры.

Существует несколько конструкций ершей. Но принцип ра­ боты их одинаковый. Представляет ерш собой полую ось, на кото­ рую крепятся одна или две металлические или щетинные щетки и уплотнительные резиновые манжеты. Имеются конструкции вращающихся ершей. Вращение осуществляется с помощью спе­ циальных радиальных сопел, через которые выходит воздух и под действием реактивной силы придает вращение ершу.

Продувка выполняется в два этапа:

—первый — до появления газа с концентрацией не бо­ лее 2% кислорода;

—второй — собственно продувка до выхода из трубы ерша

сгрязью и водой.

313

Раздел 7. ЗАЩИТА МАГИСТРАЛЬНОГО ТРУБОПРОВОДА ОТ КОРРОЗИИ

7.1. Основные термины и понятия

Активная защита трубопровода от коррозии — электрическая или электрохимическая защита трубопровода.

Анод — положительный полюс защитной установки, имеет не­ сколько назначений в электрической цепи: 1 — заземлитель в цепи катодной защиты; 2 — протектор; 3 — дополнительное заземление.

Аноднаязона—участок трубопровода, в котором наблюдается утечка тока с трубы в землю.

Анодная зона рельсовой сети — зона рельсовой сети электри­ фицированных дорог, в которой происходит утечка тяговых токов с рельсов в балластный слой.

Анодная поляризация — смещение потенциала анода в положи­ тельную сторону при прохождении анодного тока.

Блуждающие токи — электрические токи, протекающие в земле и на подземных трубопроводах.

Деполяризация — электродные процессы, уменьшающие поля­ ризацию на аноде и катоде.

Деполяризаторы — вещества, уменьшающие процесс поляри­ зации. В нейтральных и щелочных грунтах при коррозии трубопроводов деполяризатором является кислород, в кислых грунтах — водород.

Диаграмма потенциалов (токов) — графическое изображение значений потенциалов трубопровода относительно земли и рель­ сов в каждом контрольном пункте на плане сети трубопроводов.

Заземлитель — металлический проводник или группа провод­ ников, находящихся в непосредственном контакте с почвой, предназначены для создания электрического соединения с зем­ лей, обладающего определенным сопротивлением растеканию. Заземлитель представляет собой электрод или группу электродов, выполненных из труб, уголковой прокатной стали, металлолома, например из изношенных рельсов, графитовых стержней.

315

Защитадополнительнымзаземлением—защита изол ирован ных трубопроводов путем присоединения к заземл ителям (анодам) для отвода блуждающих токов в землю через эти заземлители.

Защитный потенциал — потенциал трубопровода, защищен­ ного электрохимическим методом, при котором коррозия равна нулю.

Знакопеременнаязона — участки трубопровода, в которых знак потенциала по отношению к земле изменяется с положительно­ го на отрицательный, и наоборот, называется знакопеременной зоной потенциалов к земле. То же самое, если знак потенциала по отношению к рельсам изменяется с положительного на от­ рицательный, и наоборот (знакопеременная зона потенциала к рельсам).

Изолирующийфланец — специальная конструкция фланцевого соединения трубопровода с применением диэлектрических про­ кладок и втулок для болтов, предназначен для разрыва электри­ ческой цепи в трубопроводе и деления его на секции (защитные зоны).

Катод — отрицательный полюс защитной установки. Катодная защита — вид активной защиты трубопровода

от почвенной коррозии (или коррозии блуждающими токами), осуществляемая при помощи тока от внешнего источника, при которой трубопровод соединяется с отрицательным полюсом этого источника тока.

Катодная защитная установка — комплекс устройств, пред­ назначенных для защиты трубопровода от коррозии; включает в себя источник переменного тока, выпрямитель и устройства для включения, регулирования и ограничения тока.

Катодная зона трубопровода — участок трубопровода, в кото­ ром наблюдается движение тока из земли в трубу.

Катодная поляризация — смещение потенциала катода в отри­ цательную сторону при прохождении катодного тока.

Коррозия блуждающими токами — электрохимическая корро­ зия подземных трубопроводов, вызванная утечкой блуждающих токов с поверхности трубы в окружающую электролитическую среду.

Коррозия трубопровода — разрушение металла труб вслед­ ствие химического или электрохимического взаимодействия их с внешней средой.

Корродировать — подвергаться коррозии.

Коррозионныйэлемент (пара) — гальванический элемент (пара), возникающий при взаимодействии металла и среды и вызываю­ щий коррозию.

316

Максимальный защитный потенциал — значение потенциала защищаемого трубопровода, превышение значений которого в отрицательную сторону вызывает усиленное выделение водорода, что приводит к разрушению изоляционного покрытия. Обычно равняется 1,2 в по отношению к медно-сульфатному электроду.

Минимальный защитный потенциал — значение потенциала защищаемого трубопровода, равное начальному потенциалу анодных участков. Величина непостоянная, зависит от среды, в практике принята —0,85 в по отношению к медно-сульфатному электроду.

Неконтролируемый дренаж — способен вызвать прожог трубы, происходит при оттоке или притоке блуждающих токов с тру­ бопровода по металлической цепи в местах случайных касаний его с другими металлическими трубопроводами, кабелями или с металлическими фермами мостов, путепроводов, пешеходными мостиками и другими металлическими сооружениями.

Неполяризующийсяэлектрод—электрод сравнения, потенциал которого не изменяется при прохождении через него электриче­ ского тока.

Поляризация —уменьшение начальной разности потенциалов электродов гальванического элемента вследствие прохождения через него тока, приводящее к уменьшению силы тока после его замыкания.

Пассивнаязащита от коррозии — защита трубопровода от кор­ розии путем нанесения на поверхность изоляции их диэлектри­ ческих материалов (битума, пленки ПВХ);

Поляризованный дренаж — электрический дренаж, обладаю­ щий односторонней проводимостью, обеспечивающей прохож­ дение блуждающих токов с трубопровода в рельс.

Потенциальная диаграмма — графическое изображение катод­ ных и анодных зон потенциалов на трассе трубопровода.

Потенциал по отношению к земле — потенциал трубопровода

вданной точке его по отношению к окружающей электролитиче­ ской среде (земле), в расчетах условно приравнивается к нулю.

Потенциалпо отношениюкрельсам — потенциал трубопровода

вданной точке его по отношению к ближайшей точке электрифи­ цированных путей, также условно приравнивается к нулю.

Почвенная коррозия трубопроводов — электрохимическая кор­ розия металла труб трубопроводов, вызванная взаимодействием

сокружающей почвой.

Простой дренаж — электрический дренаж, обладающий оди­ наковой двусторонней проводимостью.

317

Протектор — анод в цепи протекторной (электродной) защи­ ты трубопровода, изготавливается из металла (обычно из магния), обладающего большим отрицательным электрическим потен­ циалом, чем металл труб в условиях эксплуатации трубопро­ вода.

Пункт дренирования — место присоединения дренажного ка­ беля к трубопроводу при осуществлении электрической защиты его от коррозии.

Секционирование газопроводов — предусмотренное разобщение электрической связи вдоль трубопроводов в целях увеличения сопротивления для блуждающих токов и ограничения зон за­ щиты.

Синхронныеизмерения — одновременные измерения блуждаю­ щих токов на трубопроводе при помощи двух и более приборов отсчетом показаний по всем приборам в одни и те же моменты времени.

Станция катодной защиты (СКЗ) — то же самое что и катодная защитная установка.

Усиленныйдренаж— принудительный электрический дренаж, при котором отвод тока с трубопроводов в рельсы обеспечивается при помощи энергии от внешнего источника тока. Усиленный дренаж по принципу работы подобен катодной защите с исполь­ зованием рельсов электрифицированных путей в качестве анода.

Токкоррозии — ток, создаваемый работой коррозионного эле­ мента.

Электрическаязащита илиэлектрохимическаязащита — спосо­ бы защиты подземных трубопроводов от коррозии, при которых трубопровод приводится в катодное состояние по отношению к окружающей электролитической среде при помощи электриче­ ского дренажа, катодной защиты, протекторной (электродной) защиты, дополнительного заземления или их совместного при­ менения.

Электрический дренаж—отвод блуждающих токов из анодной зоны трубопроводов при помощи дренажного кабеля обратно в рельсовую сеть электротяги.

Электрод сравнения — электрод, по отношению к которому измеряется потенциал газопровода (медно-сульфатный и др.).

Электродная защита — защита газопроводов с применением протекторов (электродов-анодов).

Электрохимическая коррозия — разрушение металла трубопро­ вода при его взаимодействии со средой, которое сопровождается возникновением электрического тока.

318

7.2. Основы теории коррозии магистральных трубопроводов

Во время эксплуатации магистрального трубопровода его внутренние и внешние поверхности подвергаются коррозии. Коррозия металла — это химическое или электрохимическое раз­ рушение металла труб под действием окружающей среды.

Коррозия внутренних поверхностей происходит под дей­ ствием агрессивных примесей, находящихся в нефти или газе, при соединении их с кислородом. С целью предупреждения этого вида коррозии на промыслах проводится подготовка нефти и газа к транспортировке, в процессе которой агрессивные примеси и кислород удаляются или их присутствие сводится до минимума.

Коррозия внешних поверхностей трубопровода бывает двух видов — почвенная и под действием блуждающих токов. Иногда трубопровод подвергается воздействию одновременно от обоих факторов.

Почвенная коррозия — это химическое и электрохимическое разрушение металла труб под действием агрессивных веществ, содержащихся в грунтах и грунтовых водах (соли, щелочи, кис­ лоты и др.).

Коррозия блуждающимитоками—это электрохимическое раз­ рушение подземных трубопроводов, происходящее поддействием переменного или постоянного токов в местах их прохождения, где работает электрифицированный транспорт, расположены трансформаторные подстанции и другие источники электриче­ ской энергии.

Надземные трубопроводы подвергаются коррозии восновном при контакте с атмосферными осадками, а также от блуждающих токов, при отсутствии изолирующих прокладок между трубопро­ водом и металлическими опорами.

Почвенной коррозии подвергаются неизолированные или недостаточно изолированные участки трубопроводов. Скорость коррозии зависит от электропроводности грунтов. Электропро­ водность грунтов зависит от таких факторов, как влажность; температура, воздухопроницаемость; содержание солей, кислот и щелочей.

Электрохимическая коррозия трубопровода в грунте про­ исходит при взаимодействии металла трубы с агрессивными растворами грунта. В этом случае агрессивные растворы играют роль электролитов, а металл трубы — электродов. На рис. 7.1. пред­ ставлена схема процесса электрохимического процесса коррозии в грунте. В наиболее разрушенных местах изоляции образуются

319

Поверхность почвы

Рис. 7.1. Схеш процесса электрохимического процесса коррозии трубопровода:

К—катодная зона; А — анодная зона

анодные зоны с выносом ионов металла. В местах с менее повреж­ денной изоляцией образуется катодная зона. Таким образом, об­ разуется гальваническая пара. В результате образуется движение ионов от анода к катоду через электролит с выносом металла, а от катода к аноду — по металлу трубы. В результате в трубе об­ разуются каверны и сквозные отверстия.

Блуждающие токи проходят в земле в районе работы электри­ фицированного рельсового транспорта и расположения тяговых подстанций. Суть возникновения и прохождения блуждающих токов заключается вследующем. Для питания электрифицирован­ ного транспорта применяется постоянный ток, поступающий по двухпроводной системе от источника тока: положительный — по проводу, отрицательный по рельсам. Несмотря на то, что рельсы являются хорошим проводником, все же часть тока возвращается ктяговой подстанции по путям, имеющим наименьшее сопротив­ ление. Таким каналом может служить подземный трубопровод с поврежденной изоляцией. Токи входят в трубопровод и выходят из него вблизи тяговых подстанций. Участки входа токов в дан­ ном случае будут катодными, а выхода — анодными. Из анодных участков металл выносится положительными ионами, в результате трубопровод разрушается.

При строительстве магистральных трубопроводов приме­ няется два способа защиты труб от коррозии — пассивный и активный.

Пассивный способ защиты трубопровода от коррозии — это изоляция труб от окружающего грунта изоляционными мате­ риалами. Активный способ — это электрохимическая защита, заключающаяся в создании защитного потенциала трубопровода по отношению к окружающей среде.

320

7.3. Пассивная защита трубопроводов от коррозии

7.3.1. Виды изоляции и изоляционные материалы

Вкачестве защитных материалов используются: битумно­ резиновые, битумно-полимерные, битумно-минеральные и эмаль-этиленовые с использованием армирующих оберток из стекловолокнистых материалов, а также покрытия из полимер­ ных материалов, наносимых в виде лент или в порошкообразном состоянии.

Взависимости от агрессивности грунта применяют три вида изоляции: нормальную, усиленную и весьма усиленную.

Широкое применение находит битумная изоляция и в на­ стоящее время из липкой поливинилхлоридной пленки. Эта изо­ ляция выполняется излипкой ленты шириной 450 мм итолщиной 0,8 мм. Нормальная изоляция состоит из одного слоя пленки; усиленная — из 2-х слоев; весьма — усиленная — из 3-х слоев.

Изоляционныематериалы и способих применения

Битум нефтяной. Применяется битум марки 4. Характери­ стика: температура размягчения — 70°С, растяжимость при 25 °С 3 см, глубина проникновения иглы при 25°С 24—40 мм, раство­ римость в бензоле 996, 7’осп = 230°С, содержание воды — следы. С аналогичными характеристиками по ТУ выпускается битумная изоляция.

Каолин — глинистая порода белого цвета применяется в каче­ стве наполнителя в битум для повышения прочности изоляции. Добавляется в битум по массе 20—25%. В качестве наполнителя может применяться доломит.

Гидроизол. Рулонный материал из асбестовой бумаги, про­ питанный нефтяным беспарафинистым битумом. Выпускается в рулонах длиной 20 м, шириной 950 мм. Температура размягчения не ниже 50 °С. Отношение пропиточной массы к материалу 1:2.

Мешковина и сетка из стекловолокна — применяются при усиленной изоляции как армированный материал для битумной мастики.

Крафт-бумага — применяется бумага мешочная 1—2-го со­ ртов, служит защитным слоем изоляции от механических по­ вреждений.

Пленкалипкаяиз ПВХ(поливинилхлоридная), толщиной0,8мм. В табл. 7.1 приведена характеристика видов битумной изо­

ляции трубопроводов и из поливинилхлоридной пленки.

321