книги / Типовые расчеты при сооружении и ремонте газонефтепроводов
..pdfОптимальные границы изменения скорости перемещения очистных устройств
|
|
Очистные |
Оптимальные границы |
|
Этап |
Работы |
изменения скорости |
||
устройства |
перемещения очистных |
|||
|
|
|
устройств, м/с |
|
I |
Продувка с пропуском |
ОП |
Vmin |
Umax |
10 |
20 |
|||
II |
поршней |
|
|
|
Заполнение газопровода |
ОПР-М |
0,5 |
2 |
|
|
водой с пропуском поршня |
ДЗК-РЭМ |
0,2 |
2 |
|
ОПР-М или ДЗК-РЭМ и |
|
|
|
|
гидравлическое испытание |
|
|
|
III |
Предварительное удаление |
ОПР-М |
0,5 |
4 |
|
воды с пропуском поршня |
ДЗК-РЭМ |
0,5 |
3 |
|
ОПР-М или ДЗК-РЭМ |
|
|
|
IV |
Окончательное удаление |
ОПР-М |
0,5 |
4 |
|
воды с пропуском поршня |
ДЗК-РЭМ |
0,5 |
3 |
|
ОПР-М или ДЗК-РЭМ |
|
|
|
|
(контрольный пропуск) |
|
|
|
Вформуле (3.193) величины В] и В2принимают следующие значения:
•при —— > 50000
В ,= . |
1 |
Л°опт (L z) |
(3.194) |
|
V |
B T D m K |
|
||
в г = J i + |
Яи"пт2 |
(3.195) |
||
|
|
V 2R T D e„ |
|
|
• при —^-<50000 |
В \-В 2=\. |
|
|
|
^вн |
|
|
|
|
Величину оптимальной |
скорости |
перемещения |
поршней-разделителей |
|
принимают из соотношения (3.192), а коэффициент гидравлического сопротивления равным Я ^0,015.
Расчет значений Рр по формуле (3.192) проводят для двух точек осушаемого участка начала z=0 и конца z=L. Из полученных величин выбирают
максимальную и принимают ее за оптимальную величину начального давления в ресивере (Ри.опт)-
Условный диаметр запорной арматуры или диаметр байпасной линии от ресивера к осушаемому участку принимают
4K0,10-0,12)Dew |
(3.196) |
Продолжительность процесса удаления воды воздухом определяют по формуле (3.177).
3.9.6. Особенности гидроиспытаний трубопроводов при отрицательных температурах
Практика испытаний строящихся и действующих трубопроводов подтвердила возможность использования воды при минусовых температурах при соблюдении определенных условий. Прогнозирование поведения воды при конкретных условиях позволяет разработать методики планирования и организации испытаний трубопроводов зимой. Обязательным требованием является утепление насосов, приемных и нагнетательных линий, измерительных линий и приборов.
Для определения времени остывания воды, га в неизолированном трубопроводе до О °С можно использовать формулу:
г _ тС(Т{ - Т 2)
(3.197)
°aSATm
где т - масса воды; С - удельная теплоемкость воды при постоянном давлении; Ту- температура в трубопроводе; Т2-критическая температура воды; а - коэффициент теплопередачи для неизолированного трубопровода, а = 8,4 Вт/ (м2-°С) S - площадь поверхности трубопровода;
А Т т |
( Т х - Т 2 \ Т 2 - Т в ) |
|
(3.198) |
||
т |
где Тв- температура наружного воздуха. Для изолированного трубопровода
mC(Tl - T 2)ln(D2/D l)
(3.199)
2KHATmS
где Кн - теплопроводность изоляции трубопровода; Dx~ внешний диаметр изоляции; D\ - внутренний диаметр изоляции.
Так, в соответствии с расчетами вода с начальной температурой 11 °С в неизолированном трубопроводе диаметром 1220 мм при температуре наружного воздуха -10 °С не замерзает в течение примерно 30 ч. При тех же условиях в изолированном трубопроводе с толщиной теплоизоляции 100 мм при /Су=0,95 В т/ ( м2*°С) вода с температурой 11 °С может оставаться в трубопроводе около 800 ч.
3.9.7. Определение изменения испытательного давления в зависимости от изменения температуры воды
Одной из причин изменения давления при выдержке под испытательной нагрузкой может быть изменение температуры испытательной среды (рис.3.39).
При длительной выдержке участка трубопровода под давлением начинает действовать температурный фактор: изменение объема закачанной воды, температурная деформация трубы. Сопоставлением расчетной поправки температурного влияния в испытываемом участке можно выявить причину изменения давления.
Рис.3.39. Номограмма для определения изменения давления в трубопроводе при изменении температуры воды
Замером можно определить изменение температуры воды. Зависимость между изменением давления и температурой в трубопроводе выражается формулой:
^ A t(J3,-2at )
(3.200)
D „ /E S + c
где Ар - изменение давления; At - изменение температуры; zJ/=/2 —/1; /1 температура воды в трубопроводе в конце опрессовки; /2 - температура воды в
трубопроводе в начале |
опрессовки; |
/? - коэффициент |
температурного |
||||||
расширения воды; сц —коэффициент расширения стали; DH-- наружный диаметр |
|||||||||
трубопровода; с —коэффициент объемного сжатия воды; Е - |
модуль упругости |
||||||||
металла; |
толщина стенки трубы. |
|
|
|
|
||||
Коэффициенты ah с, Е в области температур и давлений, при которых |
|||||||||
испытывают трубопровод, можно считать постоянными. |
|
|
|||||||
Коэффициент/? зависит от температуры. Его можно вычислить по |
|||||||||
эмпирической формуле: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Д-105 = 6,4286 + 1,70105/- 0.020369/2 + 0,0001604s/3 |
(3.201) |
|||||||
Определить изменение давления во время испытаний в трубопроводе, |
|||||||||
вызванное падением температуры можно также по формуле: |
|
|
|||||||
|
у |
р |
, |
Уп |
j ^DeH.iLia t( 1+ А) |
|
|
||
|
|
|
|
Ti |
,=i |
|
At |
|
(3.202) |
|
|
|
V |
п |
7гП2 |
I |
|
||
|
у k |
\ |
Г о - / / 2)£)„„.! |
|
|
||||
|
n |
\ Y |
eu i |
i |
|
|
|||
|
Te/К + |
|
+ 2-1 |
л |
|
8,Е |
|
|
|
|
|
Рг |
ы1 |
4 |
|
|
|
||
где Vei - объем воды в испытываемом секторе трубопровода в начале испытаний, м3, равный:
Vei= ^ - L ; |
(3.203). |
4 |
|
Vn—объем воздуха в испытываемом секторе трубопровода в начале испытаний,
м3, при запуске скребка |
Vri =0; |
рт- давление в конце испытаний; |
Tj - абсолютная температура в начале; At |
температурное изменения за период |
|
испытаний; р |
=0,1 - коэффициент Пуассона; |
Deux - внутренний диаметр грубы; |
|||||||
L r 12000 м - |
суммарная |
длина |
трубы; |
а, |
= |
1,25 |
-îO^jC1 - |
температурный |
|
коэффициент |
|
расширения |
стали |
трубы; |
Д= |
2,1* |
Ю44 К '1- |
температурный |
|
коэффициент расширения воды; S - толщина стенки трубы; £’=2,1* 10п Па - модуль упругости стали; к = 46563* 10 м - индекс сжатия В0 Ды.
ЗЛО. Электрохимическая защита трубопроводов от коррозии
Под коррозией металлических трубопроводов понимается самопроизвольное разрушение их под действием различных факторов химического или электрохимического характера, определяемых окружающей трубопровод средой, которая может быть газообразной, жидкой или твердой.
В настоящее время применяют комплексный метод защиты трубопроводов от коррозии, включающий пассивную защиту изоляционными покрытиями и активную электрохимическую защиту: катодную, протекторную и дренажную.
3.10.1. Расчет основных параметров катодной защиты
Защита магистральных трубопроводов от почвенной коррозии осуществляется катодной поляризацией поверхности трубы установками катодной защиты (автоматическими и неавтоматическими).
Для расчета установок катодной защиты необходимо при проведении электрометрических работ получить данные об удельном электрическом сопротивлении грунта в поле токов катодной защиты, а также в месте установки анодного заземления, иметь данные по характеристике трубопровода, виду изоляционного покрытия и наличию источников электроснабжения.
Основными параметрами установки катодной защиты являются, сила тока и длина защитной зоны, в зависимости от которых принимаются мощность установки, тип и число анодных заземлителей, длина дренажных линий.
Принципиальная схема катодной защиты изображена на рис.3.40.
Рис.3.40. Схема катодной защиты:
1- анодное заземление; 2 - активатор; 3 - соединительные кабели; 4 ~ сетевая катодная станция; 5 - медносульфатный электрод сравнения; 6 - трубопровод
При катодной защите трубопроводов различают три значения потенциала:
•естественный (стационарный) потенциал Еест, существующий до включения защиты;
•наложенный (расчетный) потенциал Emin(maxb дополнительно накладываемый на сооружение в результате действия защиты;
•защитный (общий) потенциал сооружения, установившийся после подключения защиты.
|
|
Таблица 3.43 |
Минимальные защитные потенциалы |
|
|
|
Минимальный защитный потенциал |
|
Условия прокладки и эксплуатации |
относительно насыщенного медно |
|
трубопроводов |
сульфатного электрода сравнения, В |
|
|
Поляризационный |
С омической |
|
-0,85 |
составляющей |
Грунты с удельным электрическим |
-0,90 |
|
сопротивлением не менее 10 Ом-м |
|
|
или содержанием водорастворимых |
|
|
солей не более 1 г на 1 кг грунта или |
|
|
при температуре транспортируемого |
|
|
продукта не более 293 К |
-0,95 |
|
Грунты с удельным электрическим |
-1,05 |
|
сопротивлением менее 10 Ом-м или |
|
|
содержанием водорастворимых солей |
|
|
более 1 г на 1 кг грунта, или опасном влиянии блуждающих токов промышленной частоты (50Гц) и постоянных токов, или при возможной микробиологической коррозии, или при температуре транспортируемого продукта более 293 К
Примечания
1.Для трубопроводов, температура транспортируемого продукта которы не более 278 К (5 °С), минимальный поляризационный защитный потенциал равен минус 0,80 В относительно насыщенного медно-сульфатного электрода сравнения.
2.Минимальный защитный потенциал с омической составляющей пр температуре транспортируемого продукта от 323 К (50 °С) до 343 К (70 °С) - минус 1,10В; от 343 К (70 °С) до 373 К (100 °С) - минус 1,15В.
3:Для грунтов с высоким удельным сопротивлением (более 100 ом*м) значения минимального потенциала с омической составляющей должны быть определены экспериментально.
|
|
Таблица 3.44 |
Максимальные защитные потенциалы |
|
|
Условия прокладки и эксплуатации |
Минимальный защитный потенциал |
|
трубопровода |
относительно насыщенного медно |
|
|
сульфатного электрода сравнения, В |
|
|
Поляризационный |
С омической |
|
|
составляющей |
При прокладке трубопровода с |
-1,10 |
-1,50 |
температурой транспортируемого |
|
|
продукта выше 333 К в грунтах с |
|
|
удельным электрическим |
|
|
сопротивлением менее 10 Ом*м или |
|
|
при подводной прокладке |
|
|
трубопровода с температурой |
|
|
транспортируемого продукта выше |
|
|
333 К |
|
|
При других условиях прокладки |
|
|
трубопроводов: |
|
-2,50 |
с битумной изоляцией |
-1,15 |
|
с полимерной изоляцией |
-1,15 |
-3,50 |
Примечания
1.Для трубопроводов из упрочненных сталей с пределом прочности 0,6 МПа (6 кгс/см2) и более не допускаются поляризационные потенциалы более отрицательные, чем минус 1,10 В.
2.В грунтах с высоким удельным электрическим сопротивлением (более
100 Ом-м) допускаются более отрицательные потенциалы с омической составляющей, установленные экспериментально.
Многочисленными измерениями установлено, что величина естественного потенциала подземных металлических сооружений колеблется в интервале от -0,23 до -0,72 В. Если не имеется точных данных о величине естественного потенциала стали в рассматриваемом грунте, то рекомендуется принимать Еест~ -0,55 В по медно-сульфатному электроду сравнения (по МСЭ).
Сведения о величинах минимального и максимального защитных потенциалов (по ГОСТ Р51164-98 [53]) приведены в табл.3.43,3.44.
На всех вновь построенных и реконструируемых трубопроводах должны быть обеспечены только поляризационные потенциалы (без омической составляющей).
Если трубопровод поврежден коррозией (более 10% толщины стенки), то минимальный защитный потенциал должен быть на 0,05 В отрицательнее значений, указанных в табл. 3.43.
Величина наложенного (минимального или максимального) потенциала находится как разница между соответствующим защитным потенциалом и естественным потенциалом.
Порядок расчета основных параметров катодной защиты следующий
[136].
Среднее значение удельного сопротивления грунтов
|
t, |
Л |
(3.204) |
|
Р г .сР - ŸJ Рг |
|
|
|
VZ общ J |
|
|
|
где рг - удельные сопротивления грунтов на отдельных участках, Ом-м; |
||
£i |
п |
“ общая протяженность |
|
протяженность участков; Ьобщ = Х Л |
|||
/ = |
проектируемого трубопровода.
При катодной защите магистральных трубопроводов величина наложенного потенциала изменяется от максимально возможного значения Епшх в точке подключения станции катодной защиты (СКЗ) до минимального допустимого значения Eminна границе зон действий смежных СКЗ.
В случае использования однотипных СКЗ расстояние между ними равно:
( скз = - 1 ” |
(3.205) |
а |
к в -Ет,„(\ + е у |
где а - постоянная распределения потенциалов и токов вдоль защищаемого сооружения; Кв - коэффициент, учитывающий влияние смежной СКЗ; 0 - расчетный параметр, равный:
0 = — |
---- |
(3.206) |
2 -n |
Z K у |
|
где ргхр среднее удельное электросопротивление грунта; Z* - входное сопротивление изолированного трубопровода на конец нормативного срока службы; у - удаление анодного заземления от трубопровода*
Соответственно необходимое число СКЗ составляет:
L
IС КЗ
Величина постоянной распределения потенциалов и токов вдоль трубопровода вычисляется по формуле:
Rrr
а - |
(3.208) |
l RU |
3 ^ |
где RT- продольное сопротивление трубопровода, равное:
Rr = |
Рт |
(3.209) |
|
S (D „ -S ) |
|||
я |
|
рт - удельное электросопротивление трубной стали, в среднем pf=0,245 Ом-мм2/м; D„, S - наружный диаметр и толщина стенки трубопровода;
RU1{т„с) - сопротивление единицы длины изоляции к концу нормативного срока службы СКЗ, равное:
(3.210)
где Rm - переходное сопротивление «трубопровод-грунт» в начале эксплуатации, Ом*м2 (см. прил. 10 [136] ); р - показатель скорости старения изоляционного покрытия, 1/год; т„с = 9,5 летнормативный срок службы СКЗ.
Среднее сопротивление единицы длины изоляции за нормативный срок службы составляет:
^из.ср |
- • (1 - е~РГнс) |
(3.211) |
Коэффициент, учитывающий влияние смежной СКЗ, равен:
К = - |
1 |
(3.212) |
1+ f f e } (1 + 0 )
а входное сопротивление изолированного трубопровода определяется на конец нормативного срока службы
и в среднем за период эксплуатации СКЗ
%ср ~~0,5-^R j • R^j cp |
|
(3.214) |
Необходимую силу тока СКЗ для обеспечения защиты магистрального |
||
трубопровода определяют по формуле: |
|
|
К |
|
(3.215) |
hp |
+ 0) |
|
Z cp(1 + 2-е -а-1г |
|
|
Мощность, потребляемая катодными установками, вычисляется |
||
следующим образом: |
|
|
P a a -IдрДЕ |
|
(3.216) |
где АЕ - напряжение на выходе СКЗ, равное: |
|
|
ЛЕ = \Етах- Е тш\ + 1др |
(Rnp +Ra) |
(3.217) |
где Rnp- сопротивление соединительных проводов длиной in? и сечением Snp
^пр |
__Рпр *^ пр |
(3.218) |
о, |
|
пр
Рпр - удельное электросопротивление материала провода; Л» ~ сопротивление растеканию тока с анодного заземления.
Величина сопротивления растеканию тока Ra зависит от конструкции анодного заземления:
• при комбинированном поверхностном анодном заземлении
R e'R r |
(3.219) |
|
Ra = Re +Rr |
|
|
• при вертикальном расположении электродов |
|
|
R„=R*=- |
Чв |
(3.220) |
"в |
Чв |
|
• при горизонтальном расположении
R\r
п г - TJг