Τεχνολογία καθοδικής προστασίας σε αγωγούς πετρελαίου και φυσικού αερίου μεγάλων-αποστάσεων

Η τεχνολογία καθοδικής προστασίας είναι ένα βασικό αντιδιαβρωτικό μέτρο για τη διασφάλιση της μακροπρόθεσμης-ασφαλούς λειτουργίας των αγωγών μεταφοράς πετρελαίου και φυσικού αερίου.

• Διάβρωση εδάφους
• Αδέσποτο ρεύμα
• Ελαττώματα επίστρωσης
• Μικροβιακή διάβρωση (MIC)

1. Καθοδική προστασία θυσιαστικής ανόδου (SACP)

Σενάρια εφαρμογής:

• Σωληνώσεις μικρής-απόστασης.
• Απομακρυσμένες περιοχές χωρίς σταθερή παροχή ρεύματος.

Κοινές άνοδοι:

• Κράμα μαγνησίου (Mg): Υψηλή τάση οδήγησης (ανοικτό-δυναμικό κυκλώματος -1,7 V έναντι CSE), κατάλληλο για εδάφη υψηλής ειδικής αντίστασης.
• Κράμα ψευδαργύρου (Zn): Χαμηλή τάση οδήγησης (ανοιχτό-δυναμικό κυκλώματος -1,1 V έναντι CSE), κατάλληλο για εδάφη χαμηλής ειδικής αντίστασης.

Μέθοδοι Εγκατάστασης:

• Θυσιαστικές άνοδοι θαμμένες και στις δύο πλευρές των αγωγών, συνδεδεμένες μέσω καλωδίων.

2. Καθοδική Προστασία Εντυπωσιασμένου Ρεύματος (ICCP)

Ισχύοντα σενάρια:

• Σωληνώσεις μεταφοράς σε μεγάλες αποστάσεις.
• Σταθμοί θαμμένοι αγωγοί.

Βασικά συστατικά:

1)Βοηθητικές άνοδοι:

• Άνοδος από χυτοσίδηρο υψηλής-πυριτίου (HSCI): Συμβατότητα εδάφους- ανθεκτικό στα οξέα, διάρκεια ζωής 15~25 χρόνια.
• Άνοδος MMO: Ελαφρύ, υψηλό ρεύμα εξόδου, διάρκεια ζωής 20~30 χρόνια.

2) Ανορθωτής μετασχηματιστή:

• Παρέχει ρεύμα καθοδικής προστασίας, υποστηρίζει πολλαπλούς τρόπους λειτουργίας (σταθερό ρεύμα/δυναμικό/τάση), με απομακρυσμένη παρακολούθηση (ενσύρματα/ασύρματα/κινητά δίκτυα).

3) Ανοδικά εδάφη:

• Ρηχά εδάφη: Συμβατική εγκατάσταση, εύκολη κατασκευή, μεγάλο αποτύπωμα.
• Deep well ground beds (>30m): Συμπαγές αποτύπωμα, χαμηλή αντίσταση γείωσης, ομοιόμορφη κατανομή ρεύματος.

4) Ηλεκτρόδιο αναφοράς:

• Μεγάλης διάρκειας-ζωής ηλεκτρόδιο θειικού χαλκού (CSE): Θαμμένο κοντά σε αγωγούς, ακρίβεια ±10 mV.

1. Σχεδιασμός Τομικής Προστασίας

Τροφοδοτικό σε ζώνη:

• Ένας σταθμός καθοδικής προστασίας ανά 50-100 km, εξισορροπώντας την αποτελεσματικότητα και την αποδοτικότητα προστασίας.

Περίπτωση:

• West-Σταθμοί αγωγού φυσικού αερίου East κάθε 80 km, ισχύς ανορθωτή 5 kW.

Μονωτικοί σύνδεσμοι:

• Εγκαθίσταται σε σταθμούς και θαλάμους βαλβίδων για την αποφυγή απώλειας ρεύματος.

2. Μετριασμός Δυναμικού Αδέσποτου Ρεύματος

Μέτρα αποχέτευσης:

• Άμεση αποστράγγιση: Αγωγός απευθείας συνδεδεμένος με το σώμα γείωσης.
• Αναγκαστική αποστράγγιση: Δυναμική έξοδος αντίστροφου ρεύματος μέσω ανορθωτών ταχείας-απόκρισης για εξουδετέρωση παρεμβολών.

Συστήματα παρακολούθησης:

• Δοκιμαστικοί σταθμοί: Για χειροκίνητες μετρήσεις του δυναμικού προστασίας, του ρεύματος εξόδου ανόδου και του αδέσποτου ρεύματος.
• Έξυπνοι σταθμοί δοκιμής: Εξοπλισμένοι με μονάδες απόκτησης/επικοινωνίας δεδομένων για αυτοματοποιημένη ανίχνευση και απομακρυσμένη μετάδοση δεδομένων.

3. Coating-CP Synergy Optimization

Επικάλυψη-Σχέση CP:

• Συνδυασμένη προστασία με συμπληρωματικούς ρόλους. Το CP εστιάζει σε ελαττώματα επίστρωσης/αδύναμες περιοχές.
• Η καλύτερη ποιότητα επίστρωσης μειώνει τη ζήτηση ρεύματος CP.

Σχεδιασμός τρέχουσας πυκνότητας:

• Νέοι αγωγοί: 0,01-0,05 mA/m² (άθικτα επιχρίσματα).
• Παλαιωμένοι αγωγοί: 0,1-1 mA/m² (αυξημένο ρεύμα που απαιτείται για κατεστραμμένες επιστρώσεις).

1. Τακτική επιθεώρηση

CIPS (Close Interval Potential Survey):

• Έρευνα δυναμικού πλήρους-γραμμής κάθε 2 χρόνια (δοκιμαστικοί σταθμοί σε διαστήματα 1 χιλιομέτρου).

DCVG (Κλίση τάσης συνεχούς ρεύματος):

• Εντοπίζει ελαττώματα επίστρωσης (±0,5m ακρίβεια).

2. Έξυπνη παρακολούθηση

Ενσωμάτωση SCADA:

• Ρύθμιση παραμέτρων απομακρυσμένου ανορθωτή και συναγερμοί μη φυσιολογικού δυναμικού σε πραγματικό χρόνο.

Έξυπνη παρακολούθηση:

• Οι έξυπνοι σταθμοί δοκιμής κατά μήκος των αγωγών παρακολουθούν το δυναμικό προστασίας και τις παραμέτρους του αδέσποτου ρεύματος.

• West-East Gas Pipeline III Fujian-Guangdong Branch (Guangzhou-τμήμα Chaozhou).
• Έργο CP του αγωγού φυσικού αερίου υψηλής πίεσης στην πόλη Chaozhou (96,5km).
• Zhuozhou-Έργο CP για τον αγωγό φυσικού αερίου Yongqing (82,35km).
• China-Russia East Pipeline (Yongqing-Shanghai) Taian-Taixing Section Phase VII.
• Έργα Ningbo-Taizhou-Wenzhou Natural Gas, Zhejiang-Shanghai Gas Interconnection, Guodian Nanxun Power Plant Support και Shangyu-Xinchang Natural Gas Pipeline.

1. Διεθνές:

• ISO 15589-1 "Βιομηχανίες πετρελαίου, πετροχημικών και φυσικού αερίου - Καθοδική προστασία συστημάτων αγωγών - Μέρος 1: Επίγειοι αγωγοί"
• NACE SP0169-2004 "Έλεγχος εξωτερικής διάβρωσης σε υπόγεια ή βυθισμένα συστήματα μεταλλικών σωληνώσεων"

2. Εγχώριο (Κίνα):

• GB/T 21448-2017 "Τεχνικό Πρότυπο Καθοδικής Προστασίας για Θαμμένο Χαλύβδινο Αγωγό"
• GB50369-2014 "Code for Construction and Acceptance of Long Distance Oil and Gas Pipeline Engineering"

Η καθοδική προστασία για αγωγούς μεταφοράς απαιτεί εκτενείς εκτιμήσεις:

• Επιλογή τεχνολογίας: ICCP ως κύρια μέθοδος, SACP ως βοηθητική.
• Συνέργεια επίστρωσης: Επιστρώσεις 3PE/FBE ως βάση, CP που αντισταθμίζει ελαττώματα επίστρωσης.
• Έξυπνη παρακολούθηση: Ολοκληρωμένη διαχείριση του κύκλου ζωής μέσω έξυπνων σταθμών δοκιμών, χειροκίνητων επιθεωρήσεων και περιπολιών drone.
• Ειδικά περιβάλλοντα: Προσαρμοσμένα σχέδια για περιοχές μόνιμου παγετού/ερήμου (π.χ. άνοδοι βαθιάς γεωτρήσεων, ηλιακή ενέργεια).

Μέσω αυτών των μέτρων, οι κίνδυνοι διαρροής μειώνονται σημαντικά, διασφαλίζοντας-μακροπρόθεσμη ασφαλή και σταθερή λειτουργία του αγωγού.