Зависимость переходного сопротивления изоляции подземного трубопровода от времени

Качество изоляции нефтегазопроводов характеризуется величиной переходного сопротивления, определяемого на основании параметров электрохимической защиты. Одним из основных таких параметров является величина защитного тока. Из представленных в табл. 1.2 данных видно, что величина защитного тока станции катодной защиты на линейной части магистрального нефтепровода Д_у 1220 мм за 30 лет эксплуатации вследствие старения изоляции возросла практически в 5 раз. Ток катодной защиты для обеспечения электрохимической защиты 1 км нефтепровода в области защитных потенциалов 1,2…2,1 В по медносульфатному электроду сравнения (м. с. э.) возрос с 1,2 до 5,2 А/км, что свидетельствует о пропорциональном уменьшении переходного сопротивления нефтепровода. Переходное сопротивление нефтепровода (7?"_еф) складывается из сопротивления изоляции (7?_из) и сопротивления окружающего нефтепровод грунта (/?_гр): R_HCф = /?"₃+ R,_v.

Анализ изменения защитного тока СКЗ во времени показывает, что в постоянно влажных грунтах центральной части Западной Сибири влияние сезонных изменений физико-химических свойств грунта (вследствие изменения уровня грунтовых вод, промерзания и оттаивания) на величину тока катодной защиты достигает 33%. Это говорит о том, что даже после 30 лет эксплуатации составляющая переходного сопротивления нефтепровода, определяемая удельным электрическим сопротивлением грунта, для магистральных нефтепроводов, находящихся в зимний период в собственном тепловом поле, меньше составляющей, определяемой качеством изоляции (R_vp< R_m), и величина переходного сопротивления нефтепровода определяется в основном величиной переходного сопротивления изоляции.

Переходное сопротивление изоляции магистрального нефтепровода определяется известным выражением (РД 153 39.4−039−99): R_m= R_u-e~^kl,Ом м², где /?, — требуемое номинальное значение переходного сопротивления полимерно-битумной изоляции нефтепровода по ГОСТ Р 51 164−98; R" = 5−10⁴ Ом м²; к — коэффициент, характеризующий скорость изменения переходного сопротивления изоляции во времени. Коэффициент к рассчитывается по изменению тока катодной защиты (г) во времени (t):

Для определения коэффициента к по данным значениям тока катодной защиты (см. табл. 1.1) построим график In i (t) =j{t) (рис. 1.2).

Рис. 1.2. Зависимость тока катодной защиты СКЗ магистрального нефтепровода диаметром 1220 мм от времени

Таблица 1.2.

Изменение величины защитного тока (в А) на СКЗ магистрального нефтепровода диаметром 1220 мм

Подставив соответствующие значения lg/₍ и lg/₂ из графика на рис. 1.2 в формулу для определения коэффициента к, рассчитаем коэффициент старения изоляции нефтепровода, который равен к = 0,118.

На основе полученного значения коэффициента к определим переходное сопротивление изоляции нефтепровода на участке защитной зоны СКЗ за период эксплуатации нефтепровода в течение 30 лет:

Изменение переходного сопротивления изоляции на магистральном нефтепроводе Д_у 1220 мм по годам, рассчитанное на основе коэффициента старения изоляции (равного /г = 0,118), представлено в табл. 1.3.

Таблица 1.3.

Изменение переходного сопротивления изоляции нефтепровода диаметром

1220 мм по годам эксплуатации

Из табл. 1.3 видно, что переходное сопротивление изоляции нефтепровода па участке защитной зоны СКЗ нефтепровода по истечении 30 лет эксплуатации равно R_irj=1486 Ом м, что меньше регламентируемого ГОСТ Р 51 164−98 номинального значения (/?") в 33 раза. В процессе эксплуатации снижается адгезионная связь изоляции с КЗП трубопровода, что приводит к электролитическому контакту поверхности подземного стального трубопровода под отслоившейся изоляцией с почвенным электролитом. Результаты комплексного обследования коррозионного состояния линейной части магистральных нефтегазопроводов центральной части Западной Сибири свидетельствуют о том, что коррозионный процесс протекает под отслоившейся изоляцией как в отсутствии сквозных дефектов изоляции (шатровая коррозия), гак и при наличии сквозных дефектов изоляции, когда средства электрохимической защиты не обеспечивают требуемого подавления коррозионного процесса. При этом, как показывает практика, стресс-коррозионные трещины под отслоившейся изоляцией при отсутствии в ней сквозных дефектов не образуются. Стресс-коррозионные трещины на внешней КЗП подземных стальных трубопроводов образуются практически всегда при наличии сквозных дефектов изоляции, когда катодная защита практически полностью подавляет течение коррозионных процессов [23−31]. Именно это обстоятельство свидетельствует об актуальности проблемы правильности выбора режима катодной защиты, который бы, с одной стороны, надежно подавлял течение коррозионных процессов, с другой — не провоцировал образование стресс-коррозионных трещин па КЗП.