способ оценки технического состояния изоляционного покрытия подземного трубопровода

Формула изобретения

Способ определения технического состояния изоляционного покрытия подземного трубопровода, включающий измерение естественной разности потенциалов «труба-земля» на контролируемом участке, измерение силы тока станции катодной защиты, измерение смещения потенциала трубопровода и последующий расчет переходного сопротивлении покрытия, по значению которого судят о техническом состоянии изоляционного покрытия, отличающийся тем, что контролируемый участок ограничивают точками дренажа двух соседних действующих станций катодной защиты, естественную разность потенциалов металла трубы относительно грунта измеряют в лабораторных условиях с учетом марки стали труб и типа грунта в месте прокладки трубопровода, измеряют значения силы тока каждой из двух станций катодной защиты контролируемого участка, а значение силы тока в расчете принимают равным полусумме значений силы тока на выходе станций катодной защиты.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области оценки технического состояния наружного изоляционного покрытия подземных трубопроводов и может, в частности, использоваться при назначении участков трубопроводов к капитальному ремонту изоляции.

Известны способы оценки технического состояния покрытия выявлением повреждений изоляционного покрытия подземных трубопроводов путем проведения электрометрических измерений напряженности поля катодной защиты при помощи электродов, устанавливаемых на поверхности грунта (см. Бэкман В., Швенк В. Катодная защита от коррозии: Справ, изд. пер. с нем. - М.: Металлургия, 1984. - С.124-131).

Недостатком способов является высокая трудоемкость, связанная с большим объемом трассовых работ при контроле протяженных участков трубопроводов.

Известен способ определения технического состояния изоляционного покрытия построенного и засыпанного участка трубопровода, заключающийся в катодной поляризации участка и определении состояния изоляционного покрытия по смещению потенциала с омической составляющей (разности потенциалов «труба-земля») при определенной расчетной силе поляризующего тока, вызывающей это смещение (см. ГОСТ Р 51 164-98. Трубопроводы стальные магистральные. Общие требования к защите от коррозии. Приложение Д1).

Недостатками описанного способа является необходимость применения передвижной исследовательской лаборатории электрохимической защиты и сложность применения способа на действующих трубопроводах, поскольку контролируемый участок должен быть электрически изолирован от других участков трубопровода.

Известен способ определения технического состояния изоляционного покрытия при эксплуатации трубопровода путем определения переходного сопротивления покрытия, принятый в качестве прототипа, заключающийся в отключении всех действующих станций катодной защиты (далее - СКЗ) на контролируемом участке не менее чем за сутки до проведения измерений, измерении на участке естественной разности потенциалов трубопровода относительно грунта при выключенных СКЗ, включении одной СКЗ, измерении силы тока на выходе СКЗ и смещения потенциала трубопровода в пределах действия защитного тока этой СКЗ, а также в последующем расчете переходного сопротивления изоляционного покрытия по результатам измерения, по которому судят о его техническом состоянии (см. ГОСТ Р 51 164-98. Трубопроводы стальные магистральные. Общие требования к защите от коррозии. Приложение Д2).

Недостатками данного способа является необходимость проведения продолжительных (с учетом процессов поляризации-деполяризации) трассовых работ, а также сложность установления границ действия включаемой СКЗ (границы устанавливаются только по результатам проведения трассовых электроизмерений), что увеличивает трудоемкость способа. Кроме этого, способ не позволяет использовать для оценки состояния покрытия результаты ранее проведенных периодических электроизмерений потенциала «труба-земля», выполненных на рассматриваемом участке трубопровода, что ограничивает возможности способа.

Задачей изобретения является создание способа, позволяющего упростить процесс определения технического состояния изоляционного покрытия подземного трубопровода, производимого с целью принятия решений о необходимости проведения капитального ремонта изоляции на различных участках этого трубопровода.

Технический результат заключается в расширении арсенала способов определения технического состояния изоляционного покрытия подземного трубопровода при сохранении необходимой точности и достоверности определяемых при осуществлении заявленного способа параметров, на основании которых судят о техническом состоянии изоляционного покрытия.

Поставленная задача и технический результат соответственно решается и достигается тем, что в способе определения технического состояния изоляционного покрытия подземного трубопровода, заключающемся в измерении естественной разности потенциалов «труба-земля» на контролируемом участке, измерении силы тока СКЗ, измерении смещения потенциала трубопровода и последующем расчете переходного сопротивлении покрытия, по которому судят о техническом состоянии изоляционного покрытия, контролируемый участок ограничивают точками дренажа двух соседних действующих СКЗ, естественную разность потенциалов металла трубы относительно грунта измеряют в лабораторных условиях с учетом марки стали труб и типа грунта в месте прокладки трубопровода, измеряют значения силы тока СКЗ, ограничивающих контролируемый участок, а значение силы тока в расчетах принимают равным полусумме значений силы тока на выходе СКЗ.

На фиг. показана зависимость изменения переходного сопротивления изоляционного покрытия участка газопровода в процессе эксплуатации трубопровода, полученная по результатам периодических электроизмерений на трубопроводе.

В качестве пояснения приводим следующее.

Естественный потенциал (естественная разность потенциалов «металл-грунт») трубопровода относительно грунта зависит от электрохимических свойств самого металла труб и свойств грунта, в который он помещен. На участке между двумя СКЗ (для магистральных газопроводов составляет около 10-14 км) металл труб, как правило, идентичен по своим физико-химическим свойствам, а различных типов грунта на контролируемом участке насчитывается не более 5-7. Выполнив лабораторные измерения естественного потенциала данной стали относительно медно-сульфатного электрода сравнения, установленного в различные грунты, в дальнейшем можно использовать полученные результаты при определении смещения потенциала на этом участке без проведения дополнительных трассовых электроизмерений.

В действующем подземном трубопроводе ток от СКЗ движется по металлу трубопровода в противоположные стороны от точки дренажа, создавая два плеча защиты, при этом опыт проведения электроизмерений на трубопроводах показывает, что значения силы тока, двигающегося по плечам защиты, практически равны, а их сумма в соответствии с законом Кирхгофа равна общей силе тока на выходе СКЗ. Следовательно, на смещение потенциала контролируемого участка трубопровода, ограниченного точками дренажа двух соседних СКЗ, требуется сила тока, равная полусумме значений силы тока на выходе каждой из этих СКЗ.

Способ реализуют следующим образом.

Выбирают контролируемый участок трубопровода, на котором необходимо оценить состояние покрытия и расположенный в пределах между точками дренажа двух соседних СКЗ.

По данным проектной и исполнительской документации на контролируемом участке определяют марку стали труб, из которой выполнен трубопровод, и типы грунта на глубине заложения трубопровода. В лабораторных условиях последовательно измеряют значения естественной разности потенциалов «металл-грунт» при помощи образцов стали, марка которой идентична марке стали труб на контролируемом участке, помещенных в грунт, идентичный по типу грунту в месте прокладки трубопровода.

По данным периодических электроизмерений, ранее выполненных на контролируемом участке, определяют разность потенциалов «труба-земля» и значения силы тока на выходе СКЗ.

Вычитанием из измеренного значения разности потенциалов «труба-земля» значения естественной разности потенциалов, характерного для данной точки измерения, получают смещение защитного потенциала.

Значение силы поляризующего тока, под действием которого происходит смещение потенциала, принимают равным полусумме значений силы тока на выходе каждой СКЗ.

На основании полученных данных выполняют расчет переходного сопротивления изоляции, по значению которого судят о техническом состоянии контролируемого участка трубопровода.

Пример.

Имеется участок газопровода Ухта-Торжок, расположенный между двух СКЗ № 64 и 65, 53-67 км в пределах ответственности Сосногорского линейно-производственного управления магистральных газопроводов ООО «Газпром трансгаз Ухта». Газопровод изолирован антикоррозионным покрытием на основе полимерных лент. Необходимо оценить техническое состояние покрытия на данном участке газопровода по состоянию на 2010 год.

По имеющимся данным устанавливают, что трубопровод сварен из труб марки стали 17Г1С, участок 53-59 км проложен в торфе, участок 60-64 км - в глинистом грунте, участок 65-67 км - в суглинке (см. таблицу, столбец 2).

Вырезают образцы стали 17Г1С размером 0,5×1,0×5,0 см. Три емкости объемом 1 дм³ заполняют грунтом, по типу идентичным грунту в месте прокладки трубопровода - торфом, глиной и суглинком. Заглубляют в грунт образец стали с подключенным к нему электрическим проводником. При помощи вольтметра с входным сопротивлением не менее 10 МОм измеряют естественную разность потенциалов стали в данном грунте относительно медносульфатного электрода сравнения, устанавливаемого на поверхность грунта. Фиксируют значение естественной разности потенциалов после стабилизации показаний вольтметра (как правило, через 10-20 минут).

Км участка газопровода	Тип грунта	Естественная разность потенциала «металл-грунт», В	Разность потенциалов «труба-земля», В, в 2010 г.	Смещение потенциала, В
1	2	3	4	5
53			-2,56	-2,075
54			-1,60	-1,115
55			-1,76	-1,275
56	Торф	-0,485	-1,53	-1,045
57			-1,33	-0,845
58			-1,23	-0,745
59			-1,51	-1,025
60			-1,58	-0,995
61			-1,59	-1,005
62	Глина	-0,585	-1,62	-1,035
63			-1,66	-1,075
64			-1,81	-1,225
65			-1,94	-1,384
66	Суглинок	-0,556	-2,26	-1,704
67			-2,60	-2,044

В результате лабораторных измерений устанавливают, что естественная разность потенциала стали 17Г1С относительно грунта составляет минус 0,485; -0,585 и -0,556 В в торфе, глине и суглинке соответственно (см. таблицу, столбец 3).

По результатам периодических электроизмерений на участке 53-61 км в 2010 году, выполненных с шагом 1 км, имеются данные о разности потенциалов «труба-земля» (см. таблицу, столбец 4). Вычитанием из измеренного значения потенциала «труба-земля» величины естественной разности потенциалов получают значение смещения потенциала (см. таблицу, столбец 5).

Значение силы тока на выходе СКЗ в 2010 году составляли 7,0 и 13,0 А для СКЗ № 64 и 65 соответственно. Следовательно, полусумма значений силы тока СКЗ № 64 и 65 на момент измерения в 2010 году составляла 10,0 А.

Выполняют расчет переходного сопротивления изоляционного покрытия на данном участке по методике, изложенной в ГОСТ Р 51 164-98 (Приложение Д). Устанавливают, что переходное сопротивление покрытия в 2010 году на момент проведения электрометрических измерений составляло 18560 Ом·м², что соответствует удовлетворительному состоянию полимерного покрытия на контролируемом участке трубопровода.

Аналогичным образом можно оценить состояние покрытия участка трубопровода в любой момент измерения потенциала «труба-земля» и силы тока СКЗ, что позволяет определять динамику ухудшения свойств покрытия во времени.

Например, для контролируемого участка газопровода 53-67 км имеются данные об измерении потенциала «труба-земля» и силы выходного тока на выходе СКЗ № 64 и 65 в 1987, 1990, 1991, 1992, 1994, 1995, 2000, 2006 и 2010 годах. Используя исходные данные, рассчитывают значения переходного сопротивления, соответствующие каждому году измерения, и строят график зависимости переходного сопротивления покрытия от времени эксплуатации (фиг.), на основе которого прогнозируют ухудшение свойств изоляционного покрытия в будущем.

Эффект изобретения проявляется в том, что способ позволяет без проведения трудоемких и длительных трассовых работ на основании данных о текущем техническом состоянии изоляционного покрытия с учетом динамики ухудшения его свойств и прогноза технического состояния в будущем обоснованно назначать участки трубопроводов к проведению капитального ремонта покрытия, тем самым обеспечивается целевое расходование требуемых на проведение ремонта финансовых, материальных и трудовых ресурсов.