Защитные покрытия для трубопроводов

Изоляционные покрытия, применяемые на трубопроводах, должны удовлетворять следующим основным требованиям:

• обладать высокими диэлектрическими свойствами;

• быть сплошными;

• обладать хорошей адгезией (прилипаемостью) к металлу трубопровода;

• быть водонепроницаемыми;

• обладать высокой механической прочностью и эластичностью; высокой биостойкостью;

• быть термостойкими (не размягчаться под воздействием высоких температур и не становиться хрупкими при низких);

• конструкция покрытий должна быть сравнительно простой, а технология их нанесения — допускать возможность механизации.

Материалы, входящие в состав покрытия, должны быть недефицитными, а само покрытие - недорогим, долговечным.

В зависимости от конкретных условий прокладки и эксплуатации следует применять тот тип защитных покрытий, который указан в разрешительной нормативной документации, согласованной с ПАО «Газпром».

В зависимости от используемых материалов различают мастичные, полимерные и комбинированные покрытия.

Способы электрохимической защиты

Практика показывает, что даже тщательно выполненное изоляционное покрытие в процессе эксплуатации стареет: теряет свои диэлектрические свойства, водоустойчивость, адгезию. Встречаются повреждения изоляции при засыпке трубопроводов в траншее, при их температурных перемещениях, при воздействии корней растений. Кроме того, в покрытиях остается некоторое количество незамеченных при проверке дефектов. Следовательно, изоляционные покрытия не гарантируют необходимой защиты подземных трубопроводов от коррозии. Исходя из этого защита трубопроводов от подземной коррозии независимо от коррозионной активности грунта и района их прокладки должна осуществляться комплексно: защитными покрытиями и средствами электрохимической защиты (ЭХЗ).

Катодная защита

Катодная защита заключается в наведении на трубопровод специальными установками внешнего электрического поля, создающего катодный потенциал на поверхности трубы. При такой защите коррозионному разрушению подвергается электрически подключенный к защищаемому трубопроводу анод, изготовленный из электропроводных материалов.

Защита магистральных трубопроводов от почвенной коррозии осуществляется катодной поляризацией поверхности трубы установками катодной защиты (автоматическими и неавтоматическими).

Основными параметрами установки катодной защиты являются сила тока и длина защитной зоны, в зависимости от которых принимаются мощность установки, тип и число анодных заземлителей, длина дренажных линий.

Рисунок 25 - Катодная защита газопровода

Протекторная защита

Протекторная защита относится к электрохимическому виду защиты трубопровода от коррозии и основана на принципе работы гальванического элемента. Она автономна, благодаря чему может использоваться в районах, где отсутствуют источники электроэнергии.

Для повышения эффективности работы протектора его погружают в специальную смесь солей, называемую активатором.

При протекторной защите к защищаемому трубопроводу присоединяют металлический протектор (анодный электрод), и имеющий более вязкий электрический потенциал, чем потенциал металла трубопровода. С применением протекторной защиты трубопровод принимает полярность катода, а протектор - анода.

Принцип действия протекторной защиты аналогичен работе гальванического элемента.

Два электрода (трубопровод и протектор, изготовленный из более электроотрицательного металла, чем сталь) опущены в почвенный электролит и соединены проводником. Так как материал протектора является более электроотрицательным, то под действием разности потенциалов происходит направленное движение электронов от протектора к трубопроводу по проводнику. Одновременно ион-атомы материала протектора переходят в раствор, что приводит к его разрушению. Сила тока при этом контролируется с помощью контрольно-измерительной колонки.

Таким образом, разрушение металла все равно имеет место, но не трубопровода, а протектора.

Рисунок 26 - Протекторная защита газопровода

Электродренажная защита

Значительную опасность для магистральных трубопроводов представляют блуждающие токи электрифицированных железных дорог, которые в случае отсутствия защиты трубопровода вызывают интенсивное коррозионное разрушение в анодных зонах. Блуждающий ток натекает на подземные газопроводы создавая защитную катодную зону, а в местах стекания блуждающих токов создаются электрокоррозионные анодные зоны. Действие блуждающих токов на магистральный газопровод показано на рисунке 27.

 

 

 

Рисунок 27 – Схема натекания блуждающих токов на газопровод

1-тяговая подстанция, 2-подвижной состав, 3-контактный провод, 4-рельс, 5-газопровод

Наиболее эффективным способом защиты от блуждающих токов является электродренажная защита. Чтобы блуждающий ток не стекал с подземного газопровода в грунт, унося с собой ионы металла, необходимо установить электрическую кабельную перемычку с цепью источника блуждающего тока.

 

 

 

Рисунок 28 - Устройство электродренажной защиты

Чтобы блуждающий ток не протекал в обратном направлении на газопровод, в кабельную перемычку последовательно включают силовой полупроводниковый диод. Такая перемычка называется поляризованным дренажем.

Рисунок 29 - Поляризованный дренаж

1-тяговая подстанция, 2-контактный провод, 3-элетрифицированный транспорт, 4-рельс, 5-блуждающий ток, 6-газопровод, 7-силовой диод, 8-дренаж

3.10 Гидратообразование. Условия образования гидратов и борьба с ними

Влажный газ — смесь сухого газа и водяного пара. Относительной влажностью газа называется отношение количества паров воды, фактически находящихся в газе приданных t и P, к количеству паров, способных удержаться в газе в состоянии насыщения при тех же условиях. Температура, при которой газ становится насыщенным при данном давлении и количестве водяного пара, называется точкой росы газа.

Гидраты природных газов

Гидраты - кристаллические вещества, образованные молекулами углеводородов и воды; они имеют кристаллическую структуру. Возникновение гидрата обусловлено определенными давлением и температурой при насыщении газа парами воды. Гидраты природных газов внешне похожи на мокрый спрессованный снег, переходящий в лед. Скапливаясь в газопроводах, они могут вызвать частичную или полную их закупорку и тем самым нарушить нормальный режим работы магистрали. В газопроводе очень важно определить место образования гидратов. Для этого необходимо знать состав и начальную влажность газа, а также его давления и температуру в газопроводе. При понижении давления в газопроводе гидраты могут образовываться при все более низких температурах. Когда давление станет ниже некоторого предела, гидраты смогут образовываться при обычной температуре газа в газопроводе - возникает опасность гидратной пробки.

Методы предупреждения образования гидратов

Метод подогрева газа

Предупреждение образования гидратов методом подогрева газа заключается в том, что при сохранении давления в газопроводе температура газа поддерживается выше равновесной температуры образования гидратов. В условиях транспорта газа по магистральному газопроводу этот метод неприменим, так как связан с большими затратами энергии. Как показывают расчеты, при больших объемах транспортируемого газа может оказаться экономически целесообразно охлаждать его (с учетом увеличения затрат на более глубокую осушку газа), поскольку это позволяет заметно увеличить пропускную способность газопроводов, особенно газопроводов с большим числом компрессорных станций. Метод подогрева применяется на газораспределительных станциях, где при больших перепадах давления вследствие дроссельного эффекта температура газа может значительно снижаться, в результате чего обмерзают редуцирующие клапаны, краны, диафрагмы и др.

Метод снижения давления

Предупреждение образования гидратов методом снижения давления заключается в том, что при сохранении температуры в газопроводе снижается давление ниже равновесного давления образования гидратов. Этот метод возможен и при ликвидации уже образовавшихся гидратов. Ликвидация гидратных пробок осуществляется путем выпуска газа в атмосферу через продувочные свечи. После снижения давления необходимо некоторое время для разложения гидратов. Очевидно, что этот метод пригоден только для ликвидации гидратных пробок при положительных температурах. Иначе гидратная пробка перейдет в ледяную. Применение данного метода в магистральных газопроводах оказывается неэффективным. Метод снижения давления применяется в аварийных случаях для разложения гидратов в газопроводе путем кратковременного уменьшения давления.

Метод ввода ингибиторов

Когда невозможно или нецелесообразно применить первые два метода, в поток газа вводятся ингибиторы гидратообразования (ИГ). Ингибиторы, введенные в насыщенный водяными парами поток природного газа, частично поглощают водяные пары и переводят их вместе со свободной водой в раствор, который совсем не образует гидратов или образует их при температурах более низких, чем температура гидратообразования в случае наличия чистой воды. В качестве ингибиторов могут применяться как органические, так и неорганические соединения. Применение того или иного ингибитора зависит от его свойств. В качестве ингибиторов применяют метанол CH3OH, растворы этиленгликоля (ЭГ), диэтиленгликоля (ДЭГ), триэтиленгликоля (ТЭГ), хлористого кальция СаСl2. Широкое использование метанола было вызвано его дешевизной по сравнению с другими ИГ. Однако выгода от его использования оправдана лишь при небольших расходах газа, когда из-за высоких капита­ловложений применять другие методы нерационально. Другим его недостатком является тот факт, что потери его с газом значительны, значительны они и при его регенерации. Поэтому использование метано­ла в крупных системах или в тех случаях, где требуется защита от гидратов в течение значительного времени года обходится исключи­тельно дорого: метанол невозможно экономично регенерировать для повторного использования, в основном он применяется только для разложения гидратных пробок. Применение растворов СаСl₂ и NaCl имеет практический инте­рес из-за их невысокой стоимости, однако концентрация вводимых растворов ограничена растворимостью этих солей в воде. При наличии в газе H₂ и СО₂ имеется опасность электролити­ческой коррозии оборудования. Раствор СаСl₂ по сравнению с NaCl имеет определенные пре­имущества: замерзает при более низкой температуре, более гигро­скопичен, а, следовательно, более эффективен. В качестве ингибиторов успешно используются гликоли, являю­щиеся по своему действию более эффективными, но дорогими по срав­нению с хлористым кальцием и метанолом. Значительно снижает стои­мость применения гликолей их регенерируемость. Выбор гликоля за­висит от температуры замерзания водных растворов, вязкости, понижения температуры гидратообразования для данной концентрации, растворимости гликоля в углеводородной фазе, давления пара, температуры жидкой и газообразной фаз.

Вопросы для контроля (самоконтроля) к лекции 2

1. Укажите состав линейной части магистрального газопровода.

2. Перечислите давления газопроводов в зоне ответственности вашего Филиала.

3. Что такое перемычка и ее назначение?

4. Что такое лупинг и его назначение?

5. Укажите диаметр линии дополнительного байпаса на крановом узле.

6. Укажите места установки манометров на крановом узле.

7. Укажите назначение узла подключения КС.

8. На каком расстоянии от границ узла подключения КС располагаются охранные краны?

9. Перечислите способы прокладки магистрального газопровода.

10. Укажите минимальную глубину заложения магистрального газопровода.

11. На каком расстоянии следует предусматривать установку запорной арматуры на линейной части магистрального газопровода?

12. Укажите высоту продувочной свечи на линейной части магистрального газопровода.

13. Дайте определение термину «подводный переход».

14. Что является границей подводного перехода?

15. Укажите угол пересечения магистрального газопровода на переходах с автомобильными и железными дорогами.

16. Каким должен быть диаметр кожуха или тоннеля при пересечении магистральным газопроводом автомобильных и железных дорог?

17. Укажите назначение камер запуска и камер приема на магистральном газопроводе.

18. На каком расстоянии между собой должны устанавливаться знаки закрепления трассы магистрального газопровода на местности?

19. Укажите высоту и окраску столбиков знаков закрепления трассы магистрального газопровода на местности.

20. Укажите какие знаки устанавливаются в местах пересечения магистральным газопроводом железных дорог.

21. Какие знаки устанавливаются в местах пересечения магистральным газопроводом водных преград?

22. На какие виды подразделяется защита магистрального газопровода от коррозии?