Способ оценки коррозионного состояния участка подземного трубопровода по данным коррозионных обследований и внутритрубной диагностики
UNDERGROUND PIPELINE SECTION CORROSIVE STATE EVALUATION METHOD BASED ON THE CORROSION SURVEYS AND IN-PIPE DIAGNOSTICS DATA

Изобретение относится к области технической диагностики коррозионного состояния участка подземного трубопровода, а также оценки эффективности работы применяемых на этом участке средств защиты от коррозии.
На данный момент для оценки технического состояния участка подземного трубопровода существуют следующие виды технического диагностирования:
- обследование коррозионного состояния;
- внутритрубная диагностика (далее - ВТД).
Обследование коррозионного состояния позволяет оценить: уровень защищенности трубопровода (распределение защитных потенциалов по трассе трубопровода), техническое состояние средств электрохимической защиты (далее - ЭХЗ), а также состояние антикоррозионного покрытия (далее - АКП) трубопровода (наличие дефектов, сплошность АКП, адгезия).
ВТД позволяет получить сведения о наличии коррозионных дефектов стенки трубопровода (геометрические размеры дефектов и скорость роста коррозии), а также оценить степень их опасности при эксплуатации трубопровода.
Выше указанные виды технического диагностирования проводятся в соответствии с утвержденными планами и не имеют взаимосвязей по срокам проведения для одних и тех же участков трубопроводов. Сложность сопоставления результатов работ по двум видам диагностики заключается в отличии линейных привязок характерных точек трассы трубопровода и выявленных дефектов.
Максимально точная оценка коррозионного состояния участка подземного трубопровода может быть достигнута лишь при комплексном сопоставлении коррозионных обследований и ВТД.
Технической проблемой, на решение которой направлено заявленное изобретение, является устранение недостатков, упомянутых выше, и состоит в сопоставлении коррозионных факторов по результатам внутритрубной диагностики и коррозионного обследования в месте расположения выявленного коррозионного повреждения металла стенки трубопровода с высокой скоростью коррозии, вызванной воздействием агрессивных факторов.
Техническим результатом изобретения является повышение качества оценки коррозионного состояния участка подземного трубопровода путем определения месторасположения дефектов, выявления причин возникновения и роста внешних коррозионных дефектов за счет проведения совмещенного анализа данных внутритрубной диагностики и коррозионного обследования.
Указанная техническая проблема решается, а технический результат достигается тем, что способ оценки коррозионного состояния участка подземного трубопровода по данным коррозионных обследований и внутритрубной диагностики характеризующийся тем, что содержит этапы, на которых:
- проводят внутритрубную диагностику посредством внутритрубного инспекционного прибора и запись измеренных данных;
- обрабатывают данные внутритрубной диагностики, определяют количество коррозионных дефектов, глубину повреждения стенки металла, скорость коррозии дефектов и высотное положение участка линейной части магистрального трубопровода в месте расположения дефекта;
- определяют участок линейной части магистрального трубопровода для проведения оценки коррозионного состояния путем ранжирования растущих дефектов по величине скорости коррозии;
- проводят анализ данных коррозионного обследования, включающие данные коррозионной агрессивности грунтов, уровень катодной поляризации, состояния антикоррозионного покрытия и блуждающих токов с учетом дополнительного коррозионного обследования на участках с высокой скоростью коррозии;
- выявляют наиболее опасные коррозионные факторы на участках с ростом коррозионных дефектов;
- строят графики совмещенного анализа с привязкой линейных координат характерных точек трассы трубопровода и выявленных коррозионных дефектов;
- устанавливают причины возникновения и роста коррозионных дефектов;
- проводят мероприятия по устранению причин возникновения и роста коррозии на линейной части магистрального трубопровода.
Заявленное изобретение поясняется чертежами, на которых представлены:
фиг. 1 - график распределения коррозионных дефектов по данным ВТД;
фиг. 2 - график распределения дефектов АКП;
фиг. 3 - график распределения защитных потенциалов трубопровода;
фиг. 4 - график распределения блуждающих токов;
фиг. 5 - график распределения коррозионной агрессивности грунта;
фиг. 6 - график распределения АКП по конструкции и материалу;
фиг. 7 - профиль трассы;
фиг. 8 - ситуационный план трассы трубопровода с указанием дефектов АКП.
Как показывает практика, в процессе эксплуатации трубопроводов состояние АКП заметно ухудшается по причине постоянного воздействия агрессивной среды и коррозионных факторов. С течением времени это приводит к нарушению сплошности АКП и возникновению прямого контакта металла трубопровода с агрессивной средой и, как следствие, развитию коррозионных процессов. Задачей каждой организации, эксплуатирующей трубопроводы, является техническое диагностирование трубопроводов, своевременное выявление опасных дефектов и их оперативный ремонт. При этом в каждой эксплуатирующей организации имеется база данных сведений о коррозионных дефектах, полученных по результатам ВТД. Такая база данных может содержать информацию о количестве и сроках выявленных дефектов, классификации их по степени опасности, а также назначении сроков ремонтов пораженных участков. Основными показателями каждого дефекта являются глубина повреждения и скорость коррозии. Причем для определения скорости коррозии необходимо сравнение нескольких прогонов внутритрубных инспекционных приборов.
При выборе участка трубопровода для проведения оценки коррозионного состояния первоочередным условием является наличие опасных дефектов по данным ВТД с высокой скоростью коррозии.
На стадии обработки данных ВТД производится анализ следующих исходных данных:
- количество коррозионных дефектов;
- глубина повреждения и скорость коррозии каждого отдельного дефекта;
- высотное положение участка трубопровода в месте расположения дефекта.
На основании исходных данных выполняется ранжирование коррозионных дефектов трубопровода по глубине повреждения и скорости коррозии. При этом коррозионные дефекты по глубине повреждения разделяют на три группы: дефекты с глубиной повреждения стенки трубопровода менее 10%, от 10% до 15% и более 15% от первоначальной толщины. По скорости роста коррозии дефекты также разделяют на 3 группы: дефекты со скоростью коррозии менее 0,3 мм/год; от 0,3 до 0,5 мм/год и более 0,5 мм/год.
Для проведения оценки коррозионного состояния выбирается участок линейной части магистрального трубопровода с глубиной повреждения стенки трубопровода более 15% от первоначальной толщины.
Обследования коррозионного состояния трубопровода, как правило, производятся силами специализированных организаций с периодичностью повтора 5-10 лет. Результаты коррозионных обследований так же, как и данные ВТД, систематически накапливаются в эксплуатирующих организациях и используются ими для разработки мероприятий по устранению причин возникновения и роста коррозии трубопроводов.
На стадии обработки результатов коррозионного обследования производится анализ следующих исходных данных:
- коррозионная агрессивность грунтов (тип грунта, наличие опасных концентраций коррозионно-активных бактерий, сопротивление грунта);
- уровень катодной поляризации (при этом анализируются сведения о расположении средств ЭХЗ на участке и их выходные параметры: ток, напряжение; данные о простоях средств ЭХЗ за период не менее 3 лет; сведения о распределении защитного потенциала на участке трубопровода и т.д.);
- состояние антикоррозионного покрытия (дата нанесения и тип АКП, сведения о проводимых ремонтах АКП, наличие дефектов АКП и их размеры, адгезия АКП);
- влияние блуждающих токов (наличие участков блуждающих токов, выявление опасного влияния блуждающих токов, анализ работы станций дренажной защиты);
- влияние наведенных переменных токов (наличие участков наведенных переменных токов, выявление опасного влияния наведенных переменных токов).
- ситуация на трассе трубопровода (наличии пересечений с естественными и искусственными преградами: автомобильные и железные дороги, реки; места расположения запорной арматуры: задвижки, вантузы; пересечения или следование в одном техническом коридоре с высоковольтными линиями электропередач и сторонними трубопроводами).
На стадии совмещенного анализа коррозионных обследований и данных ВТД производится сопоставление двух видов диагностики, при этом соблюдается единый километраж трубопровода. С этой целью в предлагаемом способе предусмотрена линейная привязка характерных точек трассы трубопровода и выявленных коррозионных дефектов.
Для обеспечения высокой точности совмещения данных коррозионных обследований и ВТД выполняются следующие операции:
1. Привязка характерных точек:
- к координатам в системе ГЛОНАСС/GPS (далее - глобальная навигационная спутниковая система/глобальная навигационная система);
- к неизменным ориентирам на линейной части трубопровода (контрольно-измерительный пункт, задвижка, указатель и т.п., с привязкой их к системе ГЛОНАСС/GPS);
- к маркерным пунктам ВТД (осуществляется на основании данных о расположении маркерных пунктов ВТД с привязкой их к системе ГЛОНАСС/GPS);
- к технологическому оборудованию на трубопроводе (вантузы, задвижки с привязкой их к системе ГЛОНАСС/GPS).
2. Уточнение привязки координат мест шурфования относительно секций трубопровода и ближайших маркерных пунктов (задвижек).
3. Привязка характерных точек на участках между маркерными пунктами с помощью вычисления абсолютного расстояния от предыдущего маркерного пункта, с использованием спутниковой навигации системы ГЛОНАСС/GPS вдоль трассы трубопровода путем суммирования расстояния между фиксированными координатами (характерными точками).
4. Фиксирование координат с помощью спутниковой навигации на поворотах трубопровода и в местах резких перепадах высоты профиля трассы. При плавных поворотах трассы трубопровода отмечаются координаты в начале, середине и конце поворота для повышения точности вычисления дистанции.
5. Перерасчет расстояний на маркерных пунктах равномерно по всем участкам между фиксированными координатами таким образом, чтобы сумма расстояний между фиксированными точками была равна расстоянию между маркерными пунктами (задвижками) по данным паспорта трубопровода.
Также на стадии совмещенного анализа коррозионных обследований и данных ВТД для повышения достоверности результатов проводят дополнительное коррозионное обследование, включающее следующие мероприятия:
- контрольные измерения на участках трубопровода с наличием дефектов с высокой скоростью коррозии (замеры защитных потенциалов, обследование ближайших установок ЭХЗ, поиск дефектов АКП);
- шурфование участков трубопровода в наиболее опасных местах (при этом выполняется визуально-измерительный контроль состояния АКП и тела трубы, измерение защитного потенциала, адгезии АКП, толщины металла трубы в месте дефекта).
По результатам совмещенного анализа коррозионных обследований и данных ВТД получают графические зависимости различных параметров условий эксплуатации выбранного участка трубопровода.
На стадии выявления причин возникновения и роста коррозии на трубопроводах производится анализ данных коррозионных обследований и ВТД, результатов контрольных измерений и шурфования участков трубопровода в наиболее опасных местах. Совмещение и наложение полученных результатов позволяет выявить основные причины развития коррозионных процессов, среди которых могут быть:
- недостаточный уровень катодной поляризации трубопровода;
- неудовлетворительное состояние АКП (повреждения, отслоения, отсутствие адгезии) и наличие влаги в месте дефекта;
- коррозионная активность грунта;
- опасное влияние постоянных блуждающих токов;
- опасное влияние наведенных переменных токов.
На стадии разработки мероприятий по устранению причин возникновения и роста коррозии на трубопроводах осуществляется комплекс мер, направленных на повышение безопасности эксплуатации участка подземного трубопровода. В качестве таких мероприятий могут быть:
- ремонт или замена установок катодной защиты на более мощные;
- ремонт установок дренажной защиты;
- монтаж установок защиты от наведенных переменных токов в местах пересечения с высоковольтными линиями электропередач;
- нанесение изоляционного покрытия, как правило, на битумной или полимерной основе на участок линейной части магистрального трубопровода, содержащий дефект;
- установка ремонтной конструкции, к примеру, композитной муфты или обжимной приварной муфты.
Далее приведен пример проведения совмещенного анализа коррозионных обследований и данных ВТД для участка трубопровода 1470-1480 км.
На участке трубопровода 1470-1480 км (фиг. 1) имеется 104 дефекта трубопровода, из них:
- 20 дефектов с глубиной повреждения стенки трубопровода менее 10%;
- 35 дефектов с глубиной повреждения стенки трубопровода от 10 до 15%;
- 49 дефектов с глубиной повреждения стенки трубопровода более 15%;
- 1 растущий дефект со скоростью коррозии менее 0,5 мм/год, расположенный на 1472,710 км. Скорость коррозии составляет 0,42 мм/год.
- 1 растущий дефект со скоростью коррозии более 0,5 мм/год, расположенный на 1472,715 км. Скорость коррозии составляет 0,58 мм/год.
По результатам проведенных обследований участок относится к участкам высокой коррозионной опасности. Наиболее опасный участок трубопровода, на котором зафиксирован рост коррозии по данным ВТД, располагается на дистанции 1472,710-1472,715 км.
На участке трубопровода 1470-1480 км (фиг. 2) имеется 6 дефектов АКП, при этом дефектов АКП на участке с растущим дефектом при коррозионных обследованиях не выявлено.
По данным измерения методом выносного электрода (фиг. 3) защитный потенциал на участке 1470-1480 км варьирует от минус 1,00 В до минус 1,62 В. По требованиям ГОСТ Р 51164-98 при осуществлении электрохимической защиты участка трубопровода, поврежденного коррозией (более 10% толщины стенки), минимальный защитный потенциал с омической составляющей должен быть не менее минус 0,95 В. Таким образом, защитные потенциалы, измеренные методом выносного электрода, на всем участке, а также в месте растущего дефекта соответствуют нормативным требованиям.
На участке трубопровода 1470-1480 км (фиг. 4) обнаружены блуждающие токи на дистанции 1470-1474 км. При этом вредное влияние блуждающих токов выявлено на дистанции 1470,000-1470,850 км и не распространяется на участок с растущим дефектом.
Участок трубопровода 1470-1480 км (фиг. 5) проложен в грунтах как низкой, так и высокой коррозионной агрессивности, при этом растущий дефект расположен на участке трубопровода, пролегающем в грунте высокой коррозионной агрессивности.
На участке с растущим дефектом нанесено пленочное АКП усиленного типа, конструкция №13 - комбинированное на основе мастики и полимерной ленты трассового нанесения (фиг. 6).
По данным профиля трассы магистрального трубопровода (далее - МТ) участок в месте растущего дефекта расположен в низине с высотной отметкой 45 м, характеризующейся повышенной обводненностью в весенне-летний период (фиг. 7).
На участке трубопровода 1470-1480 км (фиг. 8) располагаются две установки катодной защиты, 15 контрольно-измерительных пунктов, 1 задвижка. Рабочие режимы установок катодной защиты:
- №8 (напряжение - 17,5 В; ток - 5,4 А);
- №9 (напряжение - 24,0 В; ток - 14,8 А).
По данным эксплуатирующей организации суммарное время простоя средств ЭХЗ не превышает нормативных требований. Защищенность участка в месте растущего дефекта по времени в течение последних 3-х лет обеспечивается. Состояние средств ЭХЗ на данном участке удовлетворительное, запас по току на установках катодной защиты обеспечен.
Пересечения с искусственными и естественными преградами в месте растущего дефекта отсутствуют.
2
На стадии совмещенного анализа коррозионных обследований и данных ВТД в месте растущего дефекта проведено контрольное шурфование трубопровода. При выполнении визуально-измерительного контроля выявлены гофры АКП в области нижней образующей МТ. Адгезия в местах образования гофр отсутствует. На поверхности трубопровода под изоляцией обнаружено наличие влаги, а также следы коррозии. Глубина выявленных дефектов стенки трубопровода составляет от 1,0 до 4,5 мм (до 50% толщины стенки трубопровода), суммарная площадь коррозионных дефектов составляет 400 мм.
По результатам совмещенного анализа коррозионных обследований и данных ВТД основной причиной возникновения и роста коррозионных дефектов является отсутствие адгезии АКП и наличие влаги под изоляцией в местах образования гофр и отслоений. В качестве мероприятий по устранению причин возникновения роста коррозии необходимо выполнить ремонт АКП в местах выявленных дефектов АКП путем удаления изоляции в месте образования гофр и нанесения нового изоляционного покрытия.