Способ оценки технического состояния изоляционного покрытия участка подземного трубопровода

Авторы патента:

Карнавский Евгений Львович (RU)

Никулин Сергей Александрович (RU)

G01V3/02 - путем распространения электрического тока

G01R27/02 - для измерения активного, реактивного и полного сопротивления или других производных от них характеристик, двухполюсника, например постоянной времени (для измерения только фазового угла G01R 25/00)

F17D5/02 - для наблюдения, предотвращения или обнаружения утечек

Владельцы патента RU 2720647:

Никулин Сергей Александрович (RU)

Изобретение относится к области оценки технического состояния наружного изоляционного покрытия подземных трубопроводов. Сущность: на магистральном трубопроводе выбирают участок контроля состояния изоляционного покрытия между двумя точками контроля. Изменяют режимы работы двух смежных для выбранного участка станций катодной защиты (СКЗ) и находят коэффициенты ее влияния на величину защитной разности потенциалов «труба-земля» в точке контроля. Находят характеристическое сопротивление на выбранном участке (Z) по формуле

где А₂₁ - коэффициент влияния силы тока СКЗ№2 на защитную разность потенциалов «труба земля» в точке контроля 1; А₁₁ - коэффициент влияния силы тока СКЗ№1 на защитную разность потенциалов «труба земля» в точке контроля 1; А₁₂ - коэффициент влияния силы тока СКЗ№1 на защитную разность потенциалов «труба земля» в точке контроля 2; А₂₂ - коэффициент влияния силы тока СКЗ№2 на защитную разность потенциалов «труба земля» в точке контроля 2; по величине которого судят о состоянии изоляционного покрытия. Технический результат: сокращение времени проведения оценки технического состояния изоляционного покрытия, возможность дистанционного определения состояния изоляционного покрытия. 1 ил.

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

Известны способы оценки технического состояния покрытия выявлением повреждений изоляционного покрытия подземных трубопроводов путем проведения электрометрических измерений 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.) или путем определения градиента снижения напряженности магнитного поля, вызванного протеканием по трубопроводу переменного тока инфразвуковой и звуковой частоты (см. Кривдин А.Ю., Лисин В.Н., Пужайло А.Ф., Спиридович Е.А. Бесконтактный измеритель тока в подземных трубопроводах БИТА-1 // Журнал «Газовая промышленность» №11, 2004 г.).

Известны способы определения технического состояния изоляционного покрытия подземного участка трубопровода, заключающиеся в сопоставлении величины наложенного поляризационного потенциала и силы тока, вызвавшего эту поляризацию (см. ГОСТ Р 51 164-98. Трубопроводы стальные магистральные. Общие требования к защите от коррозии. Приложение Д1 - для участка построенного и засыпанного трубопровода и Приложение Д2 - для участка эксплуатируемого трубопровода).

Общим недостатком указанных способов является высокая трудоемкость, связанная с большим объемом трассовых работ по оценке технического состояния, а также их продолжительность.

Известен способ дистанционного определения технического состояния изоляционного покрытия участка подземного трубопровода, ограниченного точками дренажа двух соседних действующих станций катодной защиты, заключающийся в измерении наложенной разности потенциалов (смещения разности потенциалов) «труба-земля», измерении силы тока на выходе станций катодной защиты, измерении в двух или более точках участка трубопровода на каждом плече защиты станций значений плотности поляризующего тока, определении значений силы тока для левого и правого плеча защиты и последующем расчете переходного сопротивлении покрытия, по значению которого судят о техническом состоянии изоляционного покрытия. При этом принимают, что сила тока, за счет которой происходит поляризация участка трубопровода, равна сумме значений силы тока в соответствующем плече на выходе каждой из станций катодной защиты [см. Патент РФ RU 2626609, кл. F16L 58, опубл. 31.07.2017].

Недостатком данного способа является низкая достоверность способа, вследствие того, что состояние изоляционного покрытия определяется интегрально для всего участка между двумя станциями катодной защиты, клина которого в среднем составляет тридцать километров. Кроме того, необходимо измерять стационарный потенциал трубопровода в точках контроля.

Задачей изобретения является создание способа, позволяющего с достаточной достоверностью, дистанционно или вручную определять техническое состояние изоляционного покрытия подземного трубопровода на определенном его участке.

Технический результат заключается в расширении арсенала дистанционных 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 решается тем, что в способе оценки технического состояния изоляционного покрытия подземного трубопровода, заключающемся в измерении смещения потенциала трубопровода, определении силы тока станций, требуемой для такого смещения потенциала, и последующем расчете переходного сопротивлении покрытия, по которому судят о техническом состоянии изоляционного покрытия, отличающийся тем, что выбирают участок контроля состояния изоляционного покрытия между двумя точками контроля, определяют длину данного участка L_з, изменяют режимы работы двух смежных для выбранного участка станций катодной защиты и находят коэффициенты ее влияния на величину защитной разности потенциалов «труба-земля» в точке контроля (A_ij), как отношение приращения защитной разности потенциалов «труба-земля» (Δφ_i), к приращению силы тока станции катодной защиты (ΔI_j) по формуле исходя из условия подобия изменения характеристического сопротивления трубопровода между контрольными точками находят характеристическое сопротивление на выбранном участке (Z) по формуле

где А₂₁ - коэффициент влияния силы тока СКЗ№2 на защитную разность потенциалов «труба земля» в точке контроля 1;

А₁₁ - коэффициент влияния силы тока СКЗ№1 на защитную разность потенциалов «труба земля» в точке контроля 1;

А₁₂ - коэффициент влияния силы тока СКЗ№1 на защитную разность потенциалов «труба земля» в точке контроля 2;

А₂₂ - коэффициент влияния силы тока СКЗ№2 на защитную разность потенциалов «труба земля» в точке контроля 2;

вычисляют переходное сопротивление трубопровода по формуле

где R_T - продольное сопротивление трубопровода, Ом/м;

по величине которого судят о состоянии изоляционного покрытия.

Способ поясняется на фиг. 1, на которой представлен участок трубопровода длиной в 30 км, с обеспечением электрохимической защиты от двух установок катодной защиты (УКЗ) №8, 9, расположенных соответственно на км 220 и км 250, а также выделен участок контроля изоляционного покрытия между контрольной точкой №1 (КИП№252, км 235) и контрольной точкой №2 (КИП№260, км 240).

Способ реализуют следующим образом.

Выбирают контролируемый участок трубопровода, на котором необходимо оценить состояние покрытия, расположенный между двумя точками контроля, в которых установлены контрольно-измерительные пункты, либо оборудование подсистемы дистанционного коррозионного мониторинга. Определяют расстояние в метрах от точки контроля до точки дренажа выбранной станции катодной защиты (СКЗ) между данными точками контроля

Поочередно кратковременно изменяют режимы работы двух смежных для выбранного участка станций катодной защиты и вручную или дистанционного, с использованием оборудования дистанционного коррозионного мониторинга, измеряют значения защитной разности потенциалов «труба-земля» в точках контроля (фиг. 1). Находят коэффициенты влияния обеих СКЗ на величину защитной разности потенциалов «труба-земля» в контрольных точках, как отношение приращения защитной разности потенциалов «труба-земля» к приращению силы тока станции катодной защиты по формуле

Исходя из условия подобия изменения характеристического сопротивления трубопровода между контрольными точками находят характеристическое сопротивление на выбранном участке через коэффициенты влияния силы тока обеих СКЗ на величину защитной разности потенциалов «труба-земля» в контрольных точках (фиг. 1), которые по своему физическому смыслу являются сопротивлениями и их отношение можно выразить формулами

Z=Z₂₁-Z₁₁=A₂₁-A₁₁, Ом;

Z=Z₁₂-Z₂₂=A₁₂-A₂₂, Ом.

Отсюда характеристическое сопротивление трубопровода можно вычислить по формуле

Вычисляют продольное сопротивление трубопровода R_T Ом/м, по формуле

Вычисляют переходное сопротивление трубопровода Ом⋅м, по формуле

Вычисляют сопротивление растеканию тока трубопровода на единицу длины Ом⋅м, по формуле

Сопротивление изоляционного покрытия на единицу длины Ом⋅м, определяется по формуле

Сопротивление изоляционного покрытия R_из Ом⋅м², определяется по формуле

Пример.

Необходимо определить сопротивление изоляционного покрытия магистрального газопровода на участке км 235 - км 240. Данный газопровод введен в эксплуатацию в 1988 г., диаметр газопровода 1,22 м, толщина стенки 12 мм, тип изоляционного покрытия - полимерные ленты, марки стали 17Г1С. На км 235 установлен контрольно-измерительный пункт (КИП) №252. Данный КИП будет являться контрольной точкой №1. На км 240 установлен контрольно-измерительный пункт (КИП) №260. Данный КИП будет являться контрольной точкой №2. Выбранный участок находится в зоне защиты двух установок катодной защиты (УКЗ). УКЗ №8 мощностью 1 кВт и с номинальными значениями по силе тока 21А и по напряжению 48 В, располагается на км 220. Сила тока на выходе СКЗ, входящей в состав УКЗ№8, равна 6А. УКЗ №9 мощностью 1 кВт и с номинальными значениями по силе тока 21А и по напряжению 48В, располагается на км 250. Сила тока на выходе СКЗ, входящей в состав УКЗ№9, равна 7А.

По результатам сезонных замеров специалистами службы защиты от коррозии эксплуатирующей организации установлено, что защитная разность потенциалов «труба-земля» находится в пределах диапазона, регламентированного ГОСТ Р 51164-98 и равна в точке контроля №1 -0,95 В, а в точке контроля №2 -0,92 В.

Средняя величина удельного электрическое сопротивление грунта выбранном участке равна 50 Ом⋅м.

Пошагово изменяют режимы работы смежных СКЗ №8 (км 220) и №9(км 250). Увеличивают силу тока на выходе СКЗ№8 с 6А до 7А, контролируют защитную разности потенциалов «труба-земля» в точке дренажа данной станции и отмечают, что ее значение равное -1,9 В не выходит в область недопустимых значений. Не изменяя режимов работы остальных СКЗ, измеряют значение защитной разности потенциалов «труба-земля» в точке контроля №1 равное -1,25 В и в точке контроля №2 равное -1,12 В.

Возвращают первоначальные режимы смежной СКЗ№8 Повторяют данные процедуры со смежной СКЗ№9 и фиксируют увеличение силы тока на выходе СКЗ с 7А до 8А, и изменение защитной разности потенциалов «труба-земля» в точке контроля №1 равное -1,05 В, в точке контроля №2 равное -1,22 В.

Коэффициенты влияния СКЗ на величину защитной разности потенциалов «труба-земля» в точке контроля №1 определяют по формуле

Для смежной СКЗ №8

для смежной СКЗ №9

Коэффициенты влияния смежных СКЗ на величину защитной разности потенциалов «труба-земля» в точке контроля №2 определяют

для смежной СКЗ №8

для смежной СКЗ №9

Определяют характеристическое сопротивление трубопровода можно вычислить по формуле

Вычисляют продольное сопротивление трубопровода по формуле

где ρ_т - удельное электрическое сопротивление металла трубы, для марки стали 17Г1С равно 2,45 10^-7 Ом⋅м.

Принимают, что с течением времени данное сопротивление практически неизменное.

Вычисляют переходное сопротивление трубопровода Ом⋅м, по формуле

Вычисляют сопротивление растеканию тока трубопровода на единицу длины на участке №1 по формуле

Сопротивление изоляционного покрытия на единицу длины на участке №1 определяют по формуле

Сопротивление изоляционного покрытия на участке №1 определяют по формуле

Устанавливают, что переходное сопротивление покрытия на момент проведения электрометрических измерений на контролируемом участке составляло 15500 Ом⋅м², что соответствует удовлетворительному состоянию полимерного покрытия.

Способ оценки технического состояния изоляционного покрытия подземного трубопровода, заключающийся в измерении смещения потенциала трубопровода, определении силы тока станций, требуемой для такого смещения потенциала, и последующем расчете переходного сопротивлении покрытия, по которому судят о техническом состоянии изоляционного покрытия, отличающийся тем, что выбирают участок контроля состояния изоляционного покрытия между двумя точками контроля, определяют длину данного участка L_з, изменяют режимы работы двух смежных для выбранного участка станций катодной защиты (СКЗ) и находят коэффициенты ее влияния на величину защитной разности потенциалов «труба-земля» в точке контроля (A_ij) как отношение приращения защитной разности потенциалов «труба-земля» (Δφ_i) к приращению силы тока станции катодной защиты (ΔI_j) по формуле исходя из условия подобия изменения характеристического сопротивления трубопровода между контрольными точками находят характеристическое сопротивление на выбранном участке (Z) по формуле

где А₂₁ - коэффициент влияния силы тока СКЗ№2 на защитную разность потенциалов «труба-земля» в точке контроля 1;

А₁₁ - коэффициент влияния силы тока СКЗ№1 на защитную разность потенциалов «труба-земля» в точке контроля 1;

А₁₂ - коэффициент влияния силы тока СКЗ№1 на защитную разность потенциалов «труба-земля» в точке контроля 2;

А₂₂ - коэффициент влияния силы тока СКЗ№2 на защитную разность потенциалов «труба-земля» в точке контроля 2,

вычисляют переходное сопротивление трубопровода по формуле

где R_T - продольное сопротивление трубопровода, Ом/м,

по величине которого судят о состоянии изоляционного покрытия.

Изобретение относится к геофизической электроразведке применительно к датчикам электрического поля типа заземленный диполь, в которых неполяризующиеся электроды используются как заземлитель.

Система связи сверхнизкочастотного и крайненизкочастотного диапазона с глубокопогруженными и удаленными объектами - 8 // 2693060

Цель изобретения: обеспечение электромагнитной совместимости системы связи с РЭС, линиями электропередачи, кабельными линиями связи, инженерными сооружениями и создание условий экологической безопасности в районе размещения антенной системы радиостанции.

Способ наземных площадных геофизических исследований методами электроразведки для обеспечения катодной защиты газопроводов // 2679269

Изобретение относится к способам геофизических исследований и может быть использовано для защиты от коррозии подземных металлических сооружений, в частности газопроводов.

Устройство для геоэлектрического профилирования почвенно-мерзлотного комплекса // 2649030

Изобретение относится к области геофизических измерений и может быть использовано для вертикального электрического зондирования почвенно-мерзлотного комплекса, почв, грунтов и иных минеральных образований.

Способ геоэлектроразведки // 2642967

Изобретение относится к многоканальным геофизическим исследованиям и предназначено для решения инженерно-геологических, шахтных, геотехнических, экологических задач, поиска полезных ископаемых и подземных вод.

Способ поиска и разведки подземных вод в криолитозоне // 2606939

Изобретение относится к геологическим методам поиска и разведки месторождений подземных вод в криолитозоне и может быть использовано в районах Крайнего Севера, Западной и Восточной Сибири, Северо-Востока.

Способ электрохимических поисков морских нефтегазовых месторождений // 2579159

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано при поиске морских нефтегазовых месторождений. Сущность изобретения состоит в том, что для поисков морских нефтегазовых залежей используется эффект возникновения над ними аномалий концентрации тяжелых металлов, микроэлементы которых поступают из области залежи на поверхность морского дна.

Способ определения размеров выработки соляных куполов при строительстве подземных хранилищ газа // 2557371

Изобретение относится к области полевой электроразведки и служит для оценки размеров камеры в соляном куполе, образующейся при строительстве подземных хранилищ газа (ПХГ).

Способ геоэлектроразведки // 2545309

Сенсорное устройство и способ электроразведки залежей минерального сырья // 2541382

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано при исследовании залежей минерального сырья в геологической среде. Изобретение относится к сенсорному устройству и способу геоэлектрического исследования местоположения, стратиграфической разбивки и простирания залежей минерального сырья и смежных горных пород, оконтуривающих данные залежи.

Ячейка для исследования высокотемпературной проводимости твердых веществ // 2716875

Ячейка для исследования высокотемпературной проводимости твердых веществ. Технический результат заключается в реализации внешнего воздействия оптического излучения на образец одновременно с воздействием температуры и газовой среды.