Тема: Анализ причин коррозионных разрушений подземных трубопроводов
Характеристики работы
Закажите новую по вашим требованиям
Представленный материал является образцом учебного исследования, примером структуры и содержания учебного исследования по заявленной теме. Размещён исключительно в информационных и ознакомительных целях.
Workspay.ru оказывает информационные услуги по сбору, обработке и структурированию материалов в соответствии с требованиями заказчика.
Размещение материала не означает публикацию произведения впервые и не предполагает передачу исключительных авторских прав третьим лицам.
Материал не предназначен для дословной сдачи в образовательные организации и требует самостоятельной переработки с соблюдением законодательства Российской Федерации об авторском праве и принципов академической добросовестности.
Авторские права на исходные материалы принадлежат их законным правообладателям. В случае возникновения вопросов, связанных с размещённым материалом, просим направить обращение через форму обратной связи.
📋 Содержание
Введение 9
Литературный обзор 13
Раздел 1. Исследование основных деструктивных процессов в агрессивных грунтах и направлений защиты трубопроводов 15
1.1 Основные деструктивные процессы, влияющие на трубопроводы в
агрессивных грунтах 15
1.2 Способы и критерии защиты трубопроводов в агрессивных грунтах 21
1.2.1 Пассивные способы защиты трубопроводов от воздействия
агрессивных грунтов 22
1.2.2 Активные способы защиты от воздействия агрессивных грунтов 23
1.2.3 Ингибиторная защита 29
1.2.4 Критерии защиты 32
1.3 Оценка защищённости трубопроводов в агрессивных грунтах 36
Выводы по первому разделу 39
Раздел 2. Анализ процессов, влияющих на скорость протекания деструктивных воздействий на трубопроводы в агрессивных грунтах 40
2.1 Влияние неоднородности состава металла на скорость протекания
деструктивных воздействий на поверхности трубопровода в агрессивных грунтах 40
2.2 Влияние внешних факторов на скорость протекания деструктивных
воздействий на поверхности трубопровода в агрессивных грунтах 42
Выводы по второму разделу 49
Раздел 3. Исследование и оценка эффективности применения
современных защитных покрытий для организации защиты трубопроводов от воздействий агрессивных грунтов 50
3.1 Анализ основных требований к защитным покрытиям для организации защиты трубопроводов от воздействий агрессивных грунтов .. 50
3.2 Классификация защитных покрытий 51
3.3 Инновационные конструкции защитных покрытий наружной поверхности трубопроводов и оценка их эффективности 59
Выводы по третьему разделу 68
Раздел 4. Моделирование деструктивных процессов и прогнозирование инспекции трубопроводов с помощью программного обеспечения 69
Выводы по четвертому разделу 80
Заключение 81
Список использованных источников 85
📖 Аннотация
📖 Введение
Влияние агрессивных грунтов является ключевым фактором, влияющим на надежность и срок службы трубопроводных систем. Нередко встречающиеся перфорации и разрушения происходят вскоре после ввода в эксплуатацию трубопроводов. Это не только приводит к потере утечки нефти и газа, но также приводит к потере материалов, рабочей силы и остановке производства из-за технического обслуживания, и может привести к несчастным случаям, таким как пожар из-за влияния агрессивных грунтов.
Влияние агрессивных грунтов серьезно сказывается на надежности трубопроводных систем, вызывая огромные экономические потери, вызывая загрязнение окружающей среды и влияя на среду обитания человека.
Интенсивный рост трубопроводов для транспорта газа и нефти приводит к необходимости развития и совершенствования методов и средств защиты металлических подземных трубопроводов от коррозии.
Со временем любые металлические трубы неминуемо подвергаются разрушению действием «агрессии» внешней среды. Основной разрушающий фактор - коррозия - представляет самопроизвольное разрушение металлов и сплавов в результате химического, электрохимического или физикохимического взаимодействия с окружающей средой [1]. Данный процесс является неизбежным, влияние которого можно значительно снизить с помощью определенных методов защиты. Для этого используются специальные составы, образующие на металлической поверхности защитную пленку, а также методы электрохимической защиты, которые препятствуют агрессивной подземной среде влиять на структуру трубопровода. Защита трубопроводов от коррозии направлена на то, чтобы остановить или замедлить все окислительные процессы.
Влияние агрессивных грунтов наносит большой материальный и экономический ущерб. Оно приводит к преждевременному износу агрегатов, установок, линейной части трубопроводов, сокращает сроки бесперебойной эксплуатации, приводит к авариям и, как следствие, вызывает потери транспортируемого продукта (экологические проблемы).
Наиболее высокие потери от исследуемых воздействий несет топливноэнергетический комплекс (ТЭК) - порядка 30 %, химия и нефтехимия - 20 %, сельское хозяйство - 15 %, металлообработка - 5 % [2].
По данным Госгортехнадзора РФ, ежегодно происходит около 50 - 70 тысяч нарушений герметичности и разрывов труб, и их количество растет с каждым годом. Около 90% отказов нефтепромысловых сетей являются следствием коррозионных повреждений. Из общего числа аварий 50 - 55% приходится на долю нефтесборных систем и 30 - 35% - на долю коммуникаций поддержания пластового давления. На ежегодную замену нефтепромысловых сетей расходуется 7 - 8 тысяч км труб или 400 - 500 тысяч тонн стали. Порядка 17 % труб не выдерживают даже двухлетнюю эксплуатацию. В результате прорывов нефтепроводов концентрация нефтепродуктов в водоемах некоторых густонаселенных городов в 9 - 15 раз превышает предельно допустимые нормы, экстремальное загрязнение почвы в 150 - 200 раз превосходит фоновые значения, а десятки тысяч гектаров земли уже частично или полностью исключены из хозяйственного оборота. Затраты на ликвидацию последствий коррозионных разрушений составляют до 30 % от затрат на добычу нефти и газа [3].
Следует также отметить, что трубопроводная система водоснабжения подвержены наружной почвенной коррозии при прямом контакте поверхности трубопровода с грунтом или водой и внутренней коррозии в случае агрессивных коррозионных свойств самой транспортируемой водной среды. Как правило, наружная коррозия водопроводов протекает в случае прокладки трубопроводов как в земле, так и в тоннелях. В случае слабой герметизации тоннелей они постоянно или сезонно, в период наибольшей увлажненности грунта, могут заполняться почвенными водами, причем как полностью, так и частично.
Именно поэтому тематика организации антикоррозийной защиты трубопроводов является актуальной.
Процесс защиты металлических трубопроводов и оборудования от влияния агрессивных грунтов на сегодняшний день приобретает наибольшую актуальность и целесообразность, являясь одной из важнейших научнотехнической и экономической проблемой.
Степень разрушения трубопроводов зависит от внешней среды, собственного материала и антикоррозийных способов защиты наружной и внутренней поверхностей трубопроводов. Способы защиты от воздействий коррозионной среды включают:
- правильный выбор коррозионно-стойких материалов;
- соответствующую антикоррозионную конструкцию на этапах проектирования;
- применение электрохимической защиты;
- выбор покрытия металлов поверхности и др.
Наиболее часто используемый способ защиты - использование различных типов покрытия для отделения наружной поверхностей трубопровода от окружающей среды. Однако, когда вода и растворенные в ней вещества в виде ионов проникают (диффундируют) через покрытие к поверхности металла, может возникнуть коррозия под покрытием.
Цель магистерской диссертации - анализ и определение наиболее эффективных технологий и материалов защиты от воздействия агрессивных грунтов на трубопроводы.
Исходя из цели магистерской диссертации, необходимо в процессе ее выполнения решить следующие задачи:
- выделить основные деструктивные процессы, влияющие на трубопроводы в агрессивных грунтах;
- оценить влияние внешних факторов на скорость протекания деструктивных воздействий на поверхности трубопровода в агрессивных грунтах;
- анализ основных требований к защитным покрытиям для организации защиты трубопроводов от воздействий агрессивных грунтов;
- анализ инновационных конструкции защитных покрытий наружной поверхности трубопроводов и оценка их эффективности.
Объект исследования - способы и материалы защиты трубопроводов от влияния агрессивных грунтов.
Предмет исследования - методы, способы и материалы защиты трубопроводов от влияния агрессивных грунтов.
Практическая значимость работы состоит в конкретных полученных результатах практических исследований деструктивных процессов, на основе которых сформированы рекомендации по прогнозированию трубопроводов.
Новизна работы состоит в научных обоснованных новых способах противодействия коррозийным процессам в подземных трубопроводах.
✅ Заключение
Современный подход к организации защиты трубопроводов от воздействия агрессивных сред не обеспечивают надежной защиты трубопроводов от подземной коррозии. Более 50% отказов и аварий на газопроводах возникают вследствие действия коррозионных и стресс- коррозионных процессов. Решение задачи обеспечения эффективной комплексной противокоррозионной защиты в значительной степени определяет уровень надежности и безопасности магистральных нефтегазопроводов. Металлические транспортные трубопроводы
(нефтегазовые, тепловые или водопроводные) из малоуглеродистой низколегированной стали, контактирующие или находящиеся в коррозийноактивных средах, обычно обеспечиваются пассивными и активными противокоррозионными защитами.
Трубопроводы находится в сложных климатических условия или условиях агрессивной коррозионной среды - в большинстве случаев прокладка ведется вдали от обустроенных коммуникаций, часто на заболоченных и лесистых участках, территориях с вечной мерзлотой, по морскому дну, что накладывает определенные трудности для проведения ремонта, реконструкции или замены. Решение данной проблемы - трудоемкий и ресурсоемкий процесс. В соответствии с этим защита от коррозии нефтегазопроводов является первостепенной задачей при прокладке новых трубопроводов и эксплуатации уже существующих.
Одной из основных причин выхода из строя трубопроводов приходится на почвенную коррозию (не менее 50% от общего количества аварий и отказов). Таким образом, уровень надёжности газопроводов находится в прямой зависимости от уровня защиты трубопроводов от коррозии.
Основным механизмом развития коррозии трубопроводов в агрессивных грунтах является электрохимическая коррозия. Формирование коррозионных элементов обусловлено диффузией кислорода к поверхности трубопровода при различной влажности почвы, а также состояния поверхности трубопроводов, неоднородность микроструктуры материала трубы.
Влияние коррозии может быть сведено к минимуму за счет:
1. реализации регламентируемого перечня работ и периодичности их проведения, исходя из эксплуатационной документации, и своевременных диагностических обследований трубопровода;
2. оценки риска, позволяющая более гибко осуществлять планирование работ, распределять финансовые и технические ресурсы.
Первый вариант предполагает применение различных средств защиты:
- применение новых конструкций и способов нанесения изоляционных покрытий;
- использование инновационных, высоко устойчивых к коррозии конструкционных материалов;
- введение в коррозионную среду соединений, способных уменьшить коррозионную активность (использование ингибиторов);
- рациональное строительство и эксплуатация деталей и сооружений из металлов (использование высокоэффективных и экономичных труб);
- комплексная защита - использование внутреннего антикоррозионного покрытия, наружная изоляция, защита сварных соединений и элементов защиты для предотвращения электрохимической коррозии;
- диагностика и мониторинг объектов (создание надежных методов обследования действующих трубопроводов без нарушения режима их работы).
Второе направление - инспекция с учетом фактора риска как является частью системы управления безопасной эксплуатацией оборудования и обеспечивает своевременное получение информации об изменении 82
технического состояния и риска эксплуатации оборудования. Применение Методики позволяет оптимизировать организационные и операционные затраты по сравнению с традиционными методами и получить высокую степень надежности эксплуатации оборудования за счет оценки рисков, контроля технического состояния и эксплуатационных параметров.
Примебнение программное обеспечение RBI - RiskBasedInspection (Осмотр на основе рисков, далее RBI) позволяет:
- уменьшить число незапланированных проверок и ремонтных работ;
- прогнозировать ремонтные работы;
- уменьшить период остановки оборудования;
- снизить процент обслуживания поломки.
Проведенный анализ требований к качествам защитных покрытий отмечает необходимость применения современных технологий переизоляции трубопроводов в трассовых условиях и использовать изоляционные покрытия в зависимости от конкретных условий строительства, строго следить за условиями хранения покрытий, технологией нанесения покрытий.
Разработки в области активной защиты подземных сооружений направлены на экономическую составляющую использования установок катодной защиты. Одним из современных методов применения катодной поляризации - периодичность работы системы, что обеспечивает значительный экономический эффект для эксплуатирующих организаций, поскольку затраты на катодную поляризацию зависят от технического состояний изоляционных покрытий.
Применение коррозионного мониторинга предполагает получение информации об агрессивности транспортируемой жидкости и возможном характере коррозионных поражений, что позволяет реализовать рациональные способы противокоррозионной защиты. Проведение систематического контроля за коррозионным состоянием оборудования и трубопроводов позволяет снизить потери от коррозии на 20-30 %.
Для повышения качества антикоррозионной защиты объектов стандарты организаций в области антикоррозионной защиты должны подвергаться регулярной корректировке. Основанием для пересмотра должны быть:
- создание новых материалов с улучшенными характеристиками;
- анализ результатов эксплуатации покрытий на нефтепроводах;
- разработка новых методов испытаний;
- разработка новых методов контроля состояния трубопроводов.





