Электрохимическая защита подземных трубопроводов от коррозии

Сооружение установок протекторной защиты трубопроводов от коррозии следует осуществлять в соответствии с ВСН 015-88 «Строительство магистральных и промысловых трубопроводов. Охрана окружающей среды».Объем необходимых природоохранительных мероприятий снижается путем сооружения ЭХЗ как единого целостного процесса со строительством трубопровода. Поточность работ позволяет избежать проведения консервационных природоохранительных мероприятий во время перерывов между различными видами работ и в значительной мере ограничить их рекультивационными мероприятиями.Для уменьшения неблагоприятных воздействий на окружающую среду при сооружении ЭХЗ во всех природоохранительных зонах необходимо всемерно сокращать площади участков строительства, ограничивая их минимальными технологически необходимыми размерами. При проведении работ по сооружению ЭХЗ следует избегать загрязнений окружающей среды горюче-смазочными, изоляционными материалами, строительными отходами, для чего необходимо на стадии проектирования ЭХЗ предусмотреть способы переработки или захоронения отходов. На всех этапах сооружения ЭХЗ следует предусмотреть мероприятия, нейтрализующие или предотвращающие неблагоприятные рельефообразующие процессы, возникающие или активизирующиеся вследствие строительства объектов протекторной защиты.3.2 Расчет молниезащитыРассчитаем параметры устройства молниезащиты от прямых попаданиймолнии в площадку с объектами СКЗ. Здания расположены на открытойместности и имеют совокупные размеры (площадки) : длина L, м, ширина S, м, высота H, м. Расчёт выполним как для отдельно стоящего стержневого молниеотвода, так и для тросового молниеотвода.1. В соответствии с назначением зданий и сооружений необходимость выполнения молниезащиты, ее категория, а при использовании стержневых и тросовых молниеотводов – тип зоны защиты определяются по табл. 9б в зависимости от среднегодовой продолжительности гроз, а также от ожидаемого количества поражений здания или сооружения молнией в год.Для здания класса П-I находим, что молниезащита предусматривается в местностях со средней продолжительностью гроз 20 ч/год и более.Для зданий и сооружений I и II степени огнестойкости при 0,1< N<2 и для III, IV, V степени огнестойкости при 0,022 зона А.Категория молниезащиты III.Средняя продолжительность гроз в Ноябрьске составляет 10-20 ч год.Зона защиты типа А обладает надежностью 99,5% и выше, типа Б – 95% и выше.2 Устройства молниезащиты обязательны при одновременномвыполнении условий, указанных в таблице 9б. Ожидаемое количество поражений молнией в год зданий и сооруженийпрямоугольной формы определяется по формуле:где S, L – соответственно ширина и длина зданий, м;hзд − наибольшая высота здания или сооружения, м; n – среднегодовое число ударов молнии в 1 км2 земной поверхности (удельная плотность ударов молнии в землю) в месте расположения здания или сооружения.Таким образом, 0,1< N<2, следовательно для данного здания необходимо предусмотреть молниезащиту.Проведем расчеты для одиночного стержневого и одиночного тросового молниеотвода (Зона Б).1. Одиночный стержневой молниеотвод.Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода высотой h представляет собой круговой конус (рис. 3.1), вершина которого находится на высоте h0 < h. На уровне земли зона защиты образует круг радиусом r0.Горизонтальное сечение зоны защиты на высоте защищаемого сооружения hx = 8,0 м представляет собой круг радиусом rx. Зоны защиты одиночных стержневых молниеотводов h< 150 м имеютследующие габаритные размеры.Рассчитаем для защиты типа зона Б. Для обеспечения надежной защиты здания длиной 70 м и шириной 30м установим стержневой молниеотвод по центру, при этом радиус защищаемой зоны rх> L/2 = 70/2 = 35 м.Рис. 3.1. Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода:1 –граница зоны защиты на уровне hx; 2 – то же на уровне землиПримем высоту молниеотвода равной:h = 6 . hxh = 6 . 8,0 = 48,0 мh0 = 0,92h; h0 = 0,92 . 48,0= 44,16 мr0 = 1,5h; r0 = 1,5 . 48,0= 72,0 мrx = 1,5.(h-hx/0,92) rx = 1,5.(48,0 – 8,0/0,92) = 58,96 мДля зоны Б высота одиночного стержневого молниеотвода при известных значениях hx и rx может быть определена по формуле:h = (rx + 1,63 hx)/1,5h = (58,96 + 1,63.8,0)/1,5 = 48,0 м – расчет проведен верно.Расчетная схема имеет вид:Рис. 3.2. Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода.Зона защиты одиночного молниеотвода высотой h< 150 м приведена на рис. 3.3, где h – высота троса в середине пролета. Рис. 3.4. Зона защиты одиночного тросового молниеотвода1 − граница зоны защиты на высоте hx; 2 − то же на уровне земли.С учетом стрелы провеса троса сечением 35…50 мм2 при известной высоте опор hопи длине пролета а высота троса (в метрах) определяется: при а < 120 мпри 120 < а < 150 мИмеемa = L = 70 м, расчет по (3.10).Зона защиты одиночного тросового молниеотвода имеют следующие габаритные размеры:Расчет для молниеотвода для варианта Зоны Б:h = 6,0.8 = 48,0 мh0 = 0,92 . 48= 44,16 мммДля зоны типа Б высота одиночного тросового молниеотвода при известных значениях hx и rx определяется по формуле:м– расчет проведен верно.мРис. 3.4. Зона защиты одиночного тросового молниеотвода.4 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВНИЕ ПРОЕКТАПроведем расчет затрат на осуществление мероприятий, предложенных во втором разделе ВКР. Данные по затратам сведены в таблицу 4.1.Таблица 4.1Данные для экономического расчета ЗатратыКатодная станцияСтоимость оборудования400000Затраты на СМР120000Всего5200001. Определяю годовые эксплуатационные расходы.Катодная установка.С1=А1+Э1+З1= 4800 + 12719,5 + 2500 = 20019,5рублейгде А – амортизационное отчисление; Э – затраты на электроэнергию;З – затраты на обслуживание и ремонт ЭХЗ.А1 = 12% * 40000 = 4800 р.Э1 = Р * Кз * Т * С = 1,2 * 0,5 * 8760 * 2,42 = 12719,5 р.где Р – мощность катодной станции; Кз– коэффициент загрузки по мощности; Т – время работы катодной станции в году; С – стоимость 1 кВт/ч.2. Определяем затраты на обслуживающий персонал.На катодную станцию.U1 = Cт1*tn1*K1*M1 = 89*3,2*1,247*24 = 8523 р.где Cт1 – 89 руб./ч – тарифная ставка электромонтера 5 разрядаtn1 – 3,2 чел/час - норма времени одной проверкиM1– 24 – число проверок в год (измерений) для катодной станции3. Определяю затраты на ремонт ЭХЗ.Катодной станции.З1= М1+Р1=1800+ 700 = 2500рублейР1 = СТ1 * t1 * k1 * m1 = 89 * 6,3 * 1,247 * 1 = 700 р.где М – материалы(1800 р. для катодной станции); Р – зарплата на ремонт протекторной установки.Годовые расходы сводим в таблицуТаблица 4.2Годовые расходы на эксплуатацию катодной защитыПоказатели (рубли)КатоднаяАмортизационные отчисления4800Затраты на электроэнергию12719,5Затраты ТО8523Затраты ТР2500ВсегоК1 28542,5Таким образом, реализация проекта потребует единовременных капиталовложений 520 тыс.руб., а также ежегодных 28,5 тыс. руб. При этом данные капиталовложения позволят продлить срок эксплуатации газопровода и, следовательно, избежать его замены в течение срока службы СКЗ. Следовательно, вложения в реализацию проекта можно считать эффективными.ЗАКЛЮЧЕНИЕКомплекс электрохимической защиты газосборных сетей Вынгапуровского ГП, является сложной инженерной системой. Эффективность использования оборудования и материалов электрохимической защиты – важная задача газодобывающих и газотранспортных предприятий.Основными параметрами, характеризующими эффективность электрохимической защиты, являются показатели защищенности по времени и по протяженности, контроль которых следует осуществлять в соответствии с требованиям СТО Газпром.Комплекс электрохимической защиты Вынгапуровского газового промысла требует надлежащего обслуживания и эксплуатации, при этом необходим постоянны мониторинг его состояния. В рамках данной выпускной квалификационной работы было проведено рассмотрение недозащищенных участков объекта, а именно – трубопровода от нулевого крана к УКПГ, а также расчет корректирующих мероприятий в виде установки дополнительной СКЗ.СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВБыков Л.И., Мустафин Ф.М., Рафиков С.К. Типовые расчёты при сооружении и ремонте газонефтепроводов. Учеб. Пособие. – Санкт – Петербург: Недра, 2006. – 824 с.Бэкман В, Швенк В. Катодная защита от коррозии: Справочник. М.: Металлургия, 1984. - 495 с.Волков Б.Л., Тесов Н.И., Шуванов В.В. Справочник по защите подземных металлических сооружений от коррозии. Л.: Недра, 1975. – 75с.ВСН 009-88 «СРЕДСТВА И УСТАНОВКИ ЭЛЕКТРОХИМЗАЩИТЫ»ВСН 012-88 «КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА И ПРИЕМКА РАБОТ»ВСН 39-84 «КАТОДНАЯ ЗАЩИТА ОТ КОРРОЗИИ ОБОРУДОВАНИЯ И МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ»ГОСТ Р 51164-98 Трубопроводы стальные магистральные. Общие требования к защите от коррозии. – М.: Издательство стандартов, 1998. – 28 с.Дизенко Е.И., Новоселов В.Ф. и др. Противокоррозионная защита трубопроводов и резервуаров. М.: Недра, 1978. - 199 с.Единая система защиты от коррозии и старения. Сооружения подземные. Общие требования к защите от коррозии. ГОСТ 9.602-89. М.: Издательство стандартов. 1991.Жук Н.П. Курс теории коррозии и защиты металлов. М.: Металлургия, 1976.-472 С.Кабиров М.М., Гумеров О.А. Сбор, промысловая подготовка продукции скважин. – Уфа: Изд-во УГНТУ, 2003. – 70 с.Красноярский В.В. Электрохимический метод защиты металлов от коррозии. М.: Машгиз, 1961.Красноярский В.В., Цикерман Л.Я. Коррозия и защита подземных металлических сооружений. М.: Высшая школа,1968. - 296 с.ООО «Газпром-добыча Ноябрьск // Официальный Интернет-сайт [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://noyabrsk-dobycha.gazprom.ru/РД-91.020.00-КТН-234-10 «Нормы проектирования электрохимической защиты магистральных трубопроводов и сооружений НПС»СТО Газпром 2-3.5-454-2010. Правила эксплуатации магистральных газопроводов[Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://meganorm.ru/Index1/53/53416.htmСТО Газпром 9.2-002-2009. «Защита от коррозии. Проектирование электрохимической защиты подземных сооружений»[Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://ohranatruda.ru/ot_biblio/norma/248965/Телетьен И. Г. Особенности построения системы электрохимическойзащиты при наличии заземленных сооружений / И. Г. Телетьен, Н. Ю. Патрышев //Коррозия территории «НЕФТЕГАЗ». – 2014. – № 1 (27). – С. 76-77.Тихомиров Е. Н. Монтаж, наладка и эксплуатация устройствэлектрохимической защиты / Е. Н. Тихомиров. – Л.: Недра, 1976. – 130 с.Ткаченко В. Н. Анализ поля токов катодной защиты трубопроводнойсети // Защита металлов. – 2006. – №5. – С.132-135.Ткаченко В. Н. Электрохимическая защита трубопроводных сетей / В.Н. Ткаченко. – М.: Стройиздат, 2004. – 320 с.Ткаченко В.Н. Электрохимическая защита трубопроводных сетей. Волгоград: ВолгГАСА, 1997. - 312 с.УДК 620.197:621.643:006.354 «ТРУБОПРОВОДЫ СТАЛЬНЫЕ МАГИСТРАЛЬНЫЕ»Фатрахманов Ф. К. Опыт оптимизации катодной защиты сложныхкоммуникаций промплощадок // Материалы международногонаучно-технического семинара по проблемам защиты от коррозии подземныхсооружений РАО «Газпром». – М.: ИРЦ Газпром, 1996. – С 39-45.Фатхуллин А. А. Электроизолирующие соединения в системахэлектрохимической защиты трубопроводов. Конструкции, моделирование,расчеты: монография / А. А. Фатхуллин, Р. А. Кайдриков, Б. Л. Журавлев, В. Э.Ткачева. – Казань, КНИТУ, 2011. – 176 с.Хижняков В.И. Влияние режимов катодной защиты на степень подавления коррозии и на наводороживание стали 17ГС. – Всероссийская конференция по физической химии и нанотехнологиям «НИФХИ-90». Сборник тезисов, Москва, 2008, с. 178 – 179.Хижняков В.И. Выбор режимов электрохимической защиты подземных трубопроводов, исключающих электролитическое наводороживание.- Всероссийская конференция «Физико-химические аспекты технологии наноматериалов, их свойства и применение. Сборник тезисов, Москва, 2009, с. 132.Хижняков В.И., Кудашкин Ю.А. Количественное определение остаточной скорости коррозии газопроводов при различных потенциалах катодной защиты. – В сб. Современные методы и технологии защиты от коррозии, М. 2008, с. 29.Хижняков В.И., Трофимова Е.В. Превышение тока катодной защиты над предельным по кислороду – фактор электролитического наводороживания трубных сталей. - В сб. Современные методы и технологии защиты от коррозии и износа, М. 2009, с. 8 - 9.Хижняков В.И.Влияние режимов катодной защиты на степень подавления почвенной коррозии трубных сталей и на объем поглощенного при этом водорода. – Вестник Российской Академии Естественных Наук (Западно- сибирское отделение), 2009, вып. 11, с. 160 – 166.