45 Очистка нефтепроводов
Очистка внутренней полости магистральных трубопроводов является регулярной операцией. Это объясняется тем, что ещё в процессе завершения строительства любого трубопровода возникает необходимость очистки готовых участков от строительного мусора, например, грунта, камней, электродов и их остатков и др., а после гидравлических испытаний на прочность требуется полностью удалить опрессовочную воду. Обычно последнее сделать не удаётся, и в трубопроводе остаются в пониженных местах скопления воды, а в повышенных – скопления воздуха. В процессе пуска трубопровода в эксплуатацию, т.е. при заполнении его нефтью также наблюдаются подобные явления.
В процессе эксплуатации образование скоплений воды происходит за счёт её выделения из потока транспортируемой нефти. При выделении из транспортируемой нефти растворённых газов может происходить образование готовых скоплений.
Следует заметить, что скопления воды и газа на реальных магистральных нефтепроводах при его эксплуатации образуются лишь при определённых гидродинамических условиях, когда скорости перекачки нефти невелики. При этом вводится понятие критической или «выносной» скорости потока, при которой образование скоплений воды или газа не происходит, либо происходит размыв и вынос образовавшихся скоплений потоком самой транспортируемой нефти.
В нефтепроводах в процессе эксплуатации образуются парафиновые отложения, приводящие к значительному снижению пропускной способности трубопровода. На внутренней поверхности труб образуются смолистые отложения, а также металлоотложения и окалина, являющиеся результатом коррозии металла. По этой причине в перекачиваемой по трубопроводу нефти появляется механические примеси, ухудшающие их качество. В отличие от скопления воды и газа отложения парафина наблюдаются при любых скоростях потока нефти. Парафиновые отложения – это многокомпонентная углеводородная смесь твёрдой и жидкой фаз. Прочность парафиновых отложений зависит от состава и содержания твёрдых углеводородов и может существенно изменяться. Интенсивность парафинизации зависит от физико-химических свойств нефти, температуры потока и гидродинамических условий перекачки. Распределяются парафиновые отложения по длине нефтепровода неравномерно, обычно максимальное количество отложений наблюдается на участках, где температура потока нефти находится в пределах 20-280С. Таким образом, с момнта сооружения и до конца эксплуатации существует необходимость в очистке внутренней полости магистральных трубопроводов. Согласно правил технической эксплуатации нефтепроводов очистку производят при снижении пропускной способности на 3% от проектной величины. От парафина: Применение высоконапорной системы сбора Н и Г значительно снижает распространение нефти и предотвращает выпадение в отложение парафина. Использование ППУ. Покрытия лаками, эпоксидными смолами, стеклопластиком. Теплоизоляция Резиновые торпеды.
От
солей: химический (гексаметафосфат и
триполифосфат натрия, водный раствор
гексанатрия образует коллоидный раствор,
который не даёт осадка солей) Пресная
вода значительно снижает разгазирование
нефти.
Рис. 27. Очистка нефтепроводов резиновыми шарами.
1 — струна фонтанной арматуры; 2 — камера для запуска шаров; 3 — крышка камеры; 4 — заслонка; 5 — вентиль; 6 — выкидные линии; 7 — камера для приема шаров; 8 — линия для подачи шаров в емкость; 9, 10 — фонтанная арматура
46. Коррозия трубопроводов
Коррозия металлов – это процесс, вызывающий разрушение металла или изменение его свойств в результате химического либо электрохимического воздействия окружающей среды.
Термином «электрохимическая коррозия» объединяют следующие виды коррозионных процессов:
коррозия в электролитах – коррозия металлов в жидких средах, проводящих электрический ток (вода, растворы кислот, щелочей, солей);
почвенная коррозия – коррозия подземных металлических сооружений под воздействием почвенного электролита;
электрокоррозия – коррозия металлических сооружений под воздействием блуждающих токоа;
атмосферная коррозия – коррозия металлов в атмосфере воздуха или другого газа, содержащего пары воды;
биокоррозия – коррозия, вызванная жизнедеятельностью микроорганизмов, вырабатывающих вещества, ускоряющие коррозионные процессы;
контактная коррозия – коррозия металлов в присутствии воды, вызванная непосредственным контактом двух металлов.
Процесс коррозии начинается с поверхности металлического сооружения и распространяется вглубь него. По результатам осмотра поверхности сооружения можно судить об интенсивности и характера коррозионного разрушения конструкции.
Различают сплошную и местную коррозию. В первом случае продуктами коррозии покрыта вся поверхность, находящаяся в контакте с коррозионной средой. Сплошная коррозия может быть равномерной – протекающей с одинаковой скоростью по всей поверхности, и неравномерной – протекающей с неодинаковой скоростью на различных участках поверхности металла (например, коррозия углеродистой стали в морской воде).
Местная коррозия – это окисление металла на отдельных участках металлической поверхности. Она может быть следующих видов. пятнами (глубина повреждения много меньше его диаметра); язвенная (глубина повреждения примерно равна его диаметру); точечная (глубина повреждения много больше его диаметра); подповерхномтная (коррозионный процесс идёт под слоем неповреждённого металла); структурно-избирательная (разрушается какой-то один компонент сплава); межкристаллическая (коррозионное разрушение имеет место на границе между кристаллами); коррозионное растрескивание (коррозионно-механическое воздействие приводит к образованию трещин в металле).
Очевидно, что местная коррозия более опасна, чем сплошная. В зависимости от вида коррозии её скорость оценивают по-разному. Так, скорость сплошной равномерной коррозии определяют по потере металла за единицу времени с единицы поверхности. Скорость язвенной, точечной, межкристаллической коррозии характеризуют увеличением глубины коррозионного повреждения в единицу времени. Показателем скорости структурно-избирательной коррозии является изменение прочности металла (например, временного сопротивления) в единицу времени.
Основной причиной коррозии металла трубопроводов является термодинамическая неустойчивость металлов.
Подавляющее большинство металлов в земной коре находится в связанном состоянии в виде окислов, солей и других соединений. Причина этого явления состоит в термодинамической неустойчивости металлов.
Согласно второму закону термодинамики, любая система стремится перейти из состояния с большей энергией в состояние с меньшей энергией. Аналогично и вещества стремятся перейти в такое состояние, при котором их внутренняя энергия будит иметь наименьшее значение. Энергия, которой обладают вещества, называется химической энергией. Она создаётся движением электронов на эл-х орбитах атомов и молекул. При определённых условиях химическая энергия может превращаться в другие виды энергии, совершать работу (например, работу образования химических соединений).
Применительно к веществам 2-й закон термодинамики звучит так: самопроизвольно совершаются только такие химические превращения, в результате которых образуются вещества с меньшей химической энергией. Практически для всех металлов (кроме золота) при образовании окислов, солей и т.д. это правило выполняется. Поэтому окисление металлов, т.е. их коррозия, в естественных условиях процесс неизбежный.
Практически круговорот металла в природе выглядит так. Металлургическая промышленность, затрачивая большое количество энергии, осуществляет восстановление металлов из руд в свободное состояние, т.е. переводит их на более высокий энергетический уровень. Однако когда этот металл уже в виде какой-то конструкции подвергается действию окислителей (кислорода), он самопроизвольно переходит в более стабильное окисленное состояние.