Поддръжка на газопроводи

За газоразпределителните компании поддръжката означава добро разбиране на състоянието на активите. За целта се изпълняват необходимите инспекции, коригират се потенциално опасните условия, преди да са довели до възникването на проблем и се отстраняват неизправностите, след като вече са се появили.

Поддръжката на газопроводи еволюира през годините - с напредъка на технологиите индустрията преминава от стратегията за ремонт на компоненти, след като неизправността вече е факт към профилактична поддръжка. Тя включва подмяната на компоненти, преди да са се повредили, на база средния им очакван експлоатационен живот и визуални инспекции. Днес концепцията за поддръжка на газопроводи обхваща и прогнозна поддръжка, за която се използват усъвършенствани системи за събиране на данни и технологии за интерпретирането им с цел приоритизиране на дейностите.

Най-често дейностите по поддръжка на газопроводните линии са свързани с предотвратяване на изпускането на газ, което се получава в резултат на повреда на оборудването от екскаватори и земеделска дейност, корозия (външна и вътрешна), механични производствени неизправности и конструктивни дефекти, природни явления като движение на земните маси, тежки метеорологични условия, мълнии, както и от редица други фактори, включително човешки грешки.

Повреда на оборудването

Един от начините за избягване повредата на газопроводи при извършване на строителни дейности в близост е доброто планиране и проектиране. Познаването на точното местоположение на газопроводните тръби може да подпомогне проектирането така, че да се сведе до минимум необходимостта от работа около линията. Освен това като превантивна мярка може да се предприеме и маркиране на трасето. Също така при извършване на строителни дейности в близост до газопровод от двете страни на тръбата следва да се предвиди зона на толеранс, равна на ширината й, като в тази област не се допуска механично изкопаване.

Операторите на газопроводни линии регулярно инспектират трасето на линията както по земя, така и по въздух. Патрулиращите екипи следят за потенциални проблеми, включително признаци за малки течове, ерозия, открити участъци на тръбата, пречеща растителност и др. При регистриране на проблем въздушните патрули уведомяват газоразпределителната компания, която изпраща наземни технически екипи, които да продължат да проучват евентуалната неизправност в детайли. Мониторингът на газопроводните трасета се подпомага от технологии като наблюдение със сателит, акустични локатори, монтирани на самолети, и оптични кабели, прекарани по продължение на линията.

Поради факта, че парното налягане на природния газ е със стойност, близка до тази на атмосферното налягане, и засичането на малки течове от въздуха е трудно, се налага и обхождането на трасето от служители, снабдени с газови детектори, особено в области с повишена чувствителност като например гъстонаселени зони.

Последната стъпка в предотвратяването на повредите на оборудването е докладването и анализирането на данните от предишни инциденти. Това позволява на компаниите да придобият представа за основните причини за появата на неизправности и да предприемат действия за редуциране на вероятността за възникването им.

Корозия

В повечето случаи корозията на газопроводите е вследствие на поток от електрони, особено в по-влажни среди. За справяне с този проблем се нанасят изолиращи покрития като каменовъглен катран или епоксидна смола, които издържат повече от 50 години. Те могат да осигурят ефективна защита на тръбата от потока от електрони, но дори малка дупка в покритието може да доведе до концентрирането на потока и формирането на зона, податлива на ускорена корозия. Поради тази причина при процеса на изграждане на линията следва да се внимава за риска от повреда на покритието.

Друга възможност за спиране на корозията е обръщането на посоката на потока от електрони към вътрешността на тръбата. Технологията, известна като катодна защита, може да бъде осъществена по два начина - посредством галванични аноди или с външно приложен ток. Първата алтернатива включва заравяне на метал с по-висок електрохимичен потенциал от този на желязото (най-често магнезий) на определени места по продължение на газопровода. Тези аноди се свързват към линията с изолирани проводници, като по този начин електроните се придвижват от галваничния анод към тръбата (която става катод) и така корозията се предотвратява.

При втория метод към линията се свързва токоизправител, който прилага ток към тръбопровода, обръщайки посоката на потока от електрони. Както при галваничната защита и тук в почвата се поставят аноди, изработени от чугун или друг подходящ материал, които се свързват към положителния извод на токоизправителя. Негативният извод на токоизправителя се свързва към газопроводната тръба, затваряйки електрическата верига. Броят необходими токоизправители по конкретно трасе се определя от типа на почвата и качеството на покритието.

При изготвянето на плана за ограничаване на корозията на газопровода следва да бъдат отчетени и всички съоръжения в близост до линията, които са податливи на корозия или способни да генерират електрически ток - електропроводи, други тръбопроводи, железопътни релси, стоманени мостове и др.

Вътрешната корозия обикновено възниква в ниски места, където се натрупват замърсители и вода. Регулярното почистване на газопровода е един от основните методи за защита от вътрешна корозия. В тръбата могат да бъдат инжектирани и инхибитори, които или образуват покритие върху вътрешната стена, или взаимодействат с конструктивния материал на тръбата, понижавайки електрохимичния му потенциал. Те могат да реагират също с кислорода и други корозивни агенти, преди те да предизвикат корозия на метала или да неутрализират корозивните киселини. При използването на инхибитори следва да се внимава за концентрацията и комбинирането им, тъй като допускането на грешки може да доведе до ускоряване на корозията.

По външната повърхност на газопровода могат да се образуват корозионни пукнатини, ако защитното покритие се повреди и тръбата е изложена на определени условия на почвата/подземните води. Отначало се формира група малки пукнатини, които се разрастват под влиянието на циклите на налягането в тръбата. Ако това разрастване не бъде прекратено, може да се стигне до теч или спукване на газопровода. Справянето с този проблем е трудно и скъпо и затова предпочитаното решение е предотвратяването му. Това може да се постигне посредством здраво защитно покритие, което е плътно прилепнало към тръбата.

Откриване на проблеми

В миналото служителите на газоразпределителните компании са разчитали предимно на визуалните инспекции за установяване на състоянието на активите. Днес стремежът е потенциалните проблеми да са очаквани и да могат да се предотвратят. Това е възможно благодарение както на визуалните инспекции, така и на богат набор от технологии за разрушително и безразрушително тестване.

Чрез интелигентни устройства за вътрешна инспекция на газопровода (smart pigs) могат да бъдат открити проблеми като загуба на конструктивен материал, деформации на стените и пукнатини. Тези устройства използват различни технологии, включително магнитно поле, ултразвук и методи за регистриране на геометрични отклонения. Приложението на тези решения обаче може да е ограничено за газопроводи с по-малък диаметър или остри завои.

Геометричните инструменти са особено полезни за откриване на механични повреди по газопроводната тръба. Те са снабдени с набор от механични палци, които преминават по вътрешната стена на линията. Деформациите на тръбата задвижват тези палци и местоположението им се записва. По-усъвършенстваните геометрични инструменти използват електромагнитни методи за засичане на деформации. Повечето от тях са оборудвани с жироскопи, които предоставят информация за местоположението на деформацията по периметъра на тръбата.

Друг вид инструменти за инспекция създават магнитно поле в тръбата. Дефектите в дебелината на стената, като загубата на метал, нарушават магнитното поле. Тези изменения се анализират и по този начин се определя степента и местоположението на загубата на конструктивен материал поради вътрешна или външна корозия и механични повреди. За съжаление, тези устройства не са много ефективни за откриването на дефекти с малка ширина, ориентирани успоредно на надлъжната ос на тръбата. Технологията обаче продължава да се развива и на пазара вече се предлагат и инструменти с висока резолюция.

Ултразвуковите тестови инструменти изпращат ултразвукови импулси в тръбата, част от които при сблъскване с гранична повърхност се отразяват. Времето, необходимо за отразяване на импулса, се използва за изчисляване на дебелината на газопроводната стена.

В световен мащаб съществуват милиони километри газопроводни линии и поради необходимостта от гарантиране на безопасността им научноизследователската дейност, целяща подобряване на чувствителността на интелигентните инструменти за вътрешна инспекция, продължава да се развива с бързи темпове. Други направления, по които се работи при разработването на тези устройства, са миниатюризацията и създаване на по-надеждни техники за интерпретация на получените данни.

Хидростатично тестване

Чрез една от най-ранните аналитични техники за газопроводи, хидростатичното тестване, се определя дали тръбата може да издържи на проектното работно налягане. Методът включва запълване на линията с вода, повишаване на налягането и задържането му при определена стойност за даден период от време. Използва се вода, тъй като при спукване на тръбата последствията са много по-малки, отколкото ако се използва природен газ. Ако тръбен участък, вентил или друг компонент е неизправен преди достигането на специфицираното тестово налягане, той се подменя и изпитването започва отначало. Новите газопроводи винаги се тестват хидростатично, преди да бъдат пуснати в експлоатация. Понякога обаче методът се прилага и за съществуващи тръбопроводи, за да се елиминират дефектите, образували се или разраснали се при дейности по поддръжка или модификация.

Хидростатичното тестване е относително лесна процедура, но при провеждането й трябва да бъдат отчетени два специфични фактора. С понижаването на температурата в затворения газопровод спада и налягането. Тъй като именно падът на налягането е в основата на регистрирането на теч, от изключително значение е да се сведе до минимум промяната на температурата. Изпитването в продължение на 8 или 24 часа позволява изравняване на температурата на водата с тази на заобикалящата газопровода почва, което гарантира получаването на по-достоверни резултати.

Другият съществен фактор е изменението в надморската височина, което означава и изменение в налягането. При тестването на всеки отделен газопроводен сегмент инженерите следва да гарантират, че тестовото налягане е достатъчно високо за успешно изпитване, но не прекомерно високо, което да напрегне тръбата отвъд границите й.

Въпреки че хидростатичното тестване е скъпо и нарушава услугата по газоснабдяване, то продължава да бъде широко използван метод за проверка на целостта на газопроводите.

Ремонтни дейности

Терминът поддръжка много често се свързва предимно с извършването на ремонтни дейности, но те са само един аспект от процедурата. Стоманените тръби са здрави, издръжливи и се увреждат трудно. При повреда вариантите за ремонтирането им са няколко - подмяна на увредения тръбен сегмент, подсилване на тръбата от външната й страна, шлифоване за намаляване на напрежението или депозиране на метал на местата, където има загуба на конструктивен материал. Поправянето на увредено покритие на газопровода обикновено включва отстраняване на предишното покритие, почистване и нанасяне на нов защитен слой.

Подмяната на тръбата звучи като лесна за изпълнение задача, но процедурата е скъпа, излага персонала на опасности и често налага прекратяване на газоподаването. Планирането позволява спиране на експлоатацията на линията за подмяна на сегмента. В други случаи може да се инсталира временен байпас до отстраняването на проблема. Подмяната на тръбен сегмент включва евакуиране на природния газ, срязване на тръбата, заваряване на новия участък, нанасяне на защитно покритие и повторно заравяне на газопровода. Евакуирането на газопроводната тръба може да е най-времеемкият етап в зависимост от местоположението на изолиращите вентили.

Един от начините за подсилване на газопровода включва заваряването на специален ръкав, който се състои от две съвпадащи половини, пасващи на външния диаметър на тръбата. Двете половини се позиционират плътно около газопровода, след което се заваряват надлъжно. Преди да се монтира ръкавът, всички вдлъбнатини и пукнатини се запълват с епоксидна смола. Друга техника включва поставянето на неметална подсилваща обшивка около повредения сегмент на газопровода, изработена от стъкло или подсилен с въглеродни нишки полимер.