Коррозионные и коррозионно-механические разрушения магистральных газопроводов Республики Казахстан

Безопасное функционирование трубопроводных систем транспорта природного газа должно быть обеспечено, в первую очередь, изучением причин их разрушения, лабораторными исследованиями природы взаимодействия металла трубы и приэлектродных электролитов (как присутствующих в грунтах, так и модифицированных), образующихся при работе системы катодной защиты, и далее — разработкой на этой основе мероприятий по замедлению процесса коррозионного и коррозионно-механического разрушения (ККМР) линейной части магистральных газопроводов (МГ).

Газотранспортная система «Средняя Азия — Центр» (САЦ), обеспечивающая газом ближнее и дальнее зарубежье, пролегает от Туркменистана, через Узбекистан, Казахстан, Россию и Украину.

Опыт эксплуатации этого трубопровода показывает, что наиболее опасными видами разрушения являются общая, язвенная коррозия и коррозионное растрескивание под напряжением (КРН). Причем эти виды ККМР развиваются даже при наличии нормально функционирующей системы катодной защиты. Поэтому используемая в настоящее время защита от ККМР стандартными методами на ряде участков магистрального газопровода «Средняя Азия — Центр» не в состоянии предотвратить аварии и инциденты, связанные с разрушением труб. Вопросы, касающиеся защиты МГ от проявлений ККМР, вызванного взаимодействием металла трубы и грунтового электролита, являются актуальными в настоящее время во многих регионах Республики Казахстан (РК), РФ и стран ближнего зарубежья.

Кроме того, на ряде участков МГ наблюдаются язвы необычной формы (эллипс с плоским дном). В литературе отсутствуют данные о расчете напряженно-деформированного (НДС) металла для таких дефектов, необходимые, в частности, для определения давления переиспытания участка.

Впервые в начале 80-х гг. КРН было идентифицировано на газопроводах, проложенных в пустынных и полупустынных районах Средней Азии и Казахстана.

КРН имело место на прямошовных и спиралешовных трубах диаметром 1020–1420 мм с толщиной стенки 9–18 мм, российского, украинского производства и производства стран дальнего зарубежья, имеющих пленочную и резинобитумную изоляцию только в местах ее дефектов и отслоений.

Дефекты на внешней поверхности трубы проявляются в виде одиночных трещин или их системы, ориентированной в основном вдоль образующей трубы. Иногда встречаются и случаи поперечного КРН (только в условиях отклонения от проекта).

Трещины зарождаются на внешней поверхности трубопровода в пределах 5–7 часов условного циферблата. Развитие отказа происходит путем образования магистральной трещины при ее раскрытии или за счет слияния групп трещин в очаге разрушения, а также за счет образования свищей при сквозном поражении стенки трубы. Трещины развиваются хрупко от внешней поверхности трубы (под углом около 900) и, как правило, с вязким механическим доломом (под углом около 450).

Коррозионному растрескиванию подвергается как основной металл труб, так и сварные соединения. При этом трещина как бы не «замечает» наличия последнего.

КРН является довольно длительным процессом. Время до разрушения газопроводов составляло 5–16 лет.

КРН в основном развивается в 20-километровой зоне от компрессорной станции.

КРН аналогичен щелочной хрупкости стали, обнаруженной в начале XX в. Следует отметить, что механизм этого явления в полной мере не объяснен и в XXI в., хотя были предложны эффективные мероприятия для его предотвращения, полностью исключившие разрушения паровых котлов за счет щелочной хрупкости.

Обследования Макатского участка МГ САЦ показало, что противокоррозионная изоляция в очаговой зоне разрушения была нарушена. Об этом свидетельствуют катодные отложения на внешней поверхности трубы.

Внешняя поверхность трубы подвержена интенсивной коррозии, несмотря на работу системы катодной защиты. Это связано с высокой коррозионной активностью грунтов.

Анализ излома показал следующее: в очаговой области разрушения обнаружены хрупкие трещины (угол 900), раскрытые в процессе развития аварии. Глубина хрупкой составляющей трещины — около половины стенки трубы. Длина хрупкой составляющей — более 180 мм.

На основании вышеизложенного было выяснено, что газопроводы РК подвержены КРН. При этом коррозионные трещины присутствуют на участках с интенсивной общей коррозией. Это является спецификой РК и практически не встречается на газопроводах РФ (только вблизи границы РФ и РК).

Кроме общей коррозии и КРН на Индеровском участке магистрального газопровода САЦ неоднократно наблюдались язвы необычной формы эллипсоида. Соотношение осей в среднем составляло около 3:2 (вдоль и поперек образующей тела трубы). Причем язвы имеют малые углы закругления. На рис. 6 приведена одна из таких язв. Результаты изучения механизма образования таких язв и определение безопасности эксплуатации газопроводов с такими дефектами будут рассмотрены в серии дальнейших публикаций.

Расчет по эффективной скорости роста трещины по формуле, предложенной в УГНТУ, показал, что скорость развития разрушений составила около 1 мм/год, что близко к скорости развития КРН магистральных газопроводов РФ.

(Окончание в следующем номере)

Особенности владения, пользования и распоряжения земельными участками полосы отвода железной дороги.

Мир мостов.

В Петербурге склады строятся быстрее, чем дороги к ним.

«СТТ-2008» — главное событие отрасли.

Противофильтрационные экраны на основе глин для различных геотехнологий.

Ramirent — уникальная техника к новому строительному сезону.

«СМУ-53»: путь к совершенству.

Главная Публикации