Экономическое обоснование проведения работ по реконструкции электрохимической защиты магистральных газопроводов по причине развития стресс-коррозии

Анализ результатов коррозионных обследований и внутритрубной диагностики подземных стальных трубопроводов показывает, что вследствие подготовки газа к транспортировке по МТ, доля коррозионных дефектов на внутренней поверхности не превышает 6 %, остальные 94 % коррозионных и стресс-коррозионных дефектов находятся на внешней поверхности трубопровода 68,3 % – в виде стресс-коррзионных трещин [1]. Доля аварий на газопроводах по этой причине достигает 41,93 % от общего количества [2].

Стресс-коррозия – это растрескивание катодно-защищаемых трубопроводов с нарушенной изоляцией [3, 4].

В настоящий момент по результатам внутритрубной диагностики на газотранспортных предприятиях ОАО «Газпром» наблюдается высокая плотность дефектов стресс-коррозии [5...7]. Например, на магистральном газопроводе (МГ) «Ямбург-Елец 1» на 1146,4 км количество стресс-коррозионных трещин достигло 4 штук на километр.

Цель данного исследования объяснить причину возникновения высокой плотности дефектов стресс-коррозии на 1146,4 км МГ «Ямбург-Елец 1», а также на других газотранспортных предприятиях ОАО «Газпром» и предложить меры по уменьшению их количества и предоставить техникоэкономическое обоснование предлагаемых решений.

Исследованиями, проведенными на кафедре Транспорта и хранения нефти и газа Национального исследовательского Томского политехнического университета, установлено [1, 3, 8…11], что стимулятором образования стресс-коррозионных трещин является неправильно выбранный режим катодной защиты. В результате это приводит к образованию аварийных ситуаций по причине стресс-коррозии.

По экспертным оценкам специалистов ОАО «Газпром» на рассматриваемом участке МГ «Ямбург-Елец 1» на протяжении 600 метров значение потенциала завышают до минус 1,3…1,5 по м.э.с. (измерения проводились относительно медно-сульфатного электрода сравнения) (поляризационной), что по проведенным исследованиям [1, 3, 8…11] позволяет прогнозировать ускоренное электролитическое наводороживание стенки трубопровода и как следствие развитие стресс-коррозии. Не соответствие максимальному нормативному значению защитного потенциала в соответствии с ГОСТ Р 51164-98 объясняется тем, что в течение периода эксплуатации МГ произошло нарушение целостности изоляции и ухудшение ее качества. Чтобы компенсировать повышенное «растекание» защитного тока эксплуатирующая организация повысила выходные значения потенциала на станции катодной защиты (СКЗ). Однако данное мероприятие привело к тому, что зона вблизи СКЗ стала эксплуатироваться под завышенным защитным током. Именно это и способствовало появлению условий благоприятных для зарождения дефектов.

Решение данной проблемы можно осуществить несколькими способами. Первый способ заключается в том, чтобы понизить величину, подаваемого со СКЗ, тока. Такое изменение параметров позволило бы понизить защитный потенциал на проблемном участке МГ до необходимого уровня. При этом затраты на все мероприятия были бы минимальны, так как нет необходимости в установке новых станций и различных элементов электрохимической защиты (ЭХЗ). Однако такое решение проблемы не может быть принято, поскольку оно противоречит нормативным документам и способствует образованию дефектов типа потери металла по причине электрохимической коррозии из-за провала защитного потенциала между СКЗ.

Рассмотрим другой способ, который мог бы обеспечить защиту проблемного участка газопровода. Понизить потенциал до нормативного значения можно путем установки дополнительной СКЗ, которая бы скомпенсировала несоответствие потенциала нормативным значениям.

Данная схема будет самой эффективной из рассмотренных, хотя и более затратной. Установка дополнительной СКЗ обеспечит распределение защитного потенциала в пределах нормативного коридора значений, а значит и обеспечит должную защиту участка МГ. При этом в отличие от первого способа реконструкции, защитная разность потенциалов не выходит за минимальный предел минус 0,85 В (поляризационный) по м.э.с. оговоренный в ГОСТ Р 51164-98. Выполнение последнего условия исключает активное развитие электрохимической коррозии на поверхности МГ.

Экономическую целесообразность реконструкции системы ЭХЗ МГ «Ямбург-Елец 1» на участке 1144-1150 км можно показать, сравнив затраты на ремонт (по вырезке пораженных трещинами участков МГ) с затратами на реконструкцию системы ЭХЗ.

Подсчет затрат по вырезке дефектного участка на МГ «Ямбург-Елец 1» необходимо вести по двум направлениям: технологические потери и коммерческие убытки от простоя газопровода во время ремонта, а также эксплуатационные расходы по замене «катушки» на МГ.

Коммерческие убытки от простоя МГ производительностью 90 млн м3/ сут. при времени простоя двое суток и тарифе на транспортировку 25 р. за 1000 м3 составят 4,5 млн р. в ценах 2010 г. Убытки от потерь транспортируемого продукта (стравливание газа на ремонтируемом участке) составят 4,15 млн р. в ценах 2010 г. (расстояние между крановыми узлами 30 км, внутренний диаметр трубопровода 1394 мм, давление транспортируемого продукта 5,9 МПа, стоимость газа 1525 р. за 1000 м3).

Затраты по статье материалы составляют 8 220 р., по статье топливо 29 821 р., по статье амортизационные отчисления для ремонта 19 800 р., по статье оплаты труда работников за период ремонта (с учетом премии и районного коэффициента) 94 517 р., по статье отчисления на социальные нужды 24 574 р. в ценах 2010 г. Прочие расходы включают в себя: ремонт оборудования, накладные расходы, непредвиденные расходы и т.д. и составляют 40 % от прямых затрат. Все виды затрат по вырезке дефектного участка сведены в табл. 1.

Таблица 1 . Затраты по вырезке дефектного участка

Таким образом, затраты на ремонт МГ «Ямбург-Елец 1» на участке 1144-1150 км с учетом убытков от простоя и потерь природного газа, составляют 8,9 млн р. в ценах 2010 г.

Расчет затрат на реконструкцию системы ЭХЗ будем вести по тем же статьям, что и при вырезке дефектного участка. Результаты расчетов сведены в табл. 2.

Таблица 2. Затраты на реконструкцию системы ЭХЗ

Затраты на реконструкцию системы ЭХЗ МГ «Ямбург-Елец 1» на участке 1144-1150 км составляют 0,28 млн р. в ценах 2010 г.

По результатам экономических расчетов было определено, что затраты на ремонт (вырезку дефектного участка) с учетом упущенной выгоды при остановке МГ и потерь транспортируемого продукта при его опорожнении составят 8,9 млн р. в ценах 2010 г. В свою очередь затраты на реконструкцию системы ЭХЗ МГ составляют 0,28 млн р. в ценах 2010 г. При этом можно сделать технически обоснованное предположение, что после реконструкции системы ЭХЗ дефекты типа стресс-коррозия на данном участке газопровода больше появляться не будут, а, следовательно, не будет необходимости в дорогостоящем ремонте, повысится надежность работы МГ. Экономический эффект от предлагаемых мероприятий будет равен разнице затрат на ремонт (по устранению дефектов) и затрат по реконструкции системы ЭХЗ МГ и составляет 8,62 млн р. в ценах 2010 г. Поскольку полученная разница положительна, предлагаемые мероприятия экономически обоснованы и целесообразны, более того они позволят снизить эксплуатационные расходы, отпускаемые на ремонт линейной части, газотранспортного предприятия.

Реконструкция системы ЭХЗ на МГ «Ямбург-Елец 1» на участке 11441150 км даст возможность снизить затраты на обслуживание трубопровода (вырезка дефектного участка в ценах 2010 г. составляет 8,9 млн р. с учетом упущенной выгоды при остановке МГ и потерь транспортируемого продукта при его опорожнении). При применении предложенной методики по реконструкции ЭХЗ на участке 1144-1150 км МГ «Ямбург-Елец 1» затраты на внедрение составят 0,28 млн.р. Экономический эффект от предложенных мероприятий составит 8,62 млн. р. Хочется отметить, что при данных расчетах не учитывалась ситуация, что если бы на данном участке произошла авария тогда ущерб мог бы составить сотни миллионов рублей причем помимо этого был бы нанесен огромный ущерб экологии. То есть предприятие при применение данной методики получает помимо экономической выгоды дополнительный запас надежности для трубопроводных систем, тем самым обеспечивая стабильность поставок углеводородов.

По мнению авторов, последовательный переход ОАО «Газпром» на предлагаемый способ электрохимической защиты позволит снизить эксплуатационные затраты на ликвидацию отказов и ремонт трубопроводов подверженных стресс-коррозионным трещинам. Полностью единовременно перевести трубопроводный парк ОАО «Газпром» на предлагаемую способ электрохимической защиты невозможно ни с финансовой, ни с экономической точки зрения.