ÍKLADY SELHÁNÍ PROVOZNÍ FUNKCE PLYNOVOD . Ing.Svatopluk Dorda, KPTECH, s.r.o. Ostrava
Úvod. Všechny vysokotlaké (VTL) a velmi vysokotlaké plynovody (VVTL) jsou zhotoveny z oceli, která je opat ená izola ními povlaky. Ty tvo í základ pasivní ochrany. Nízkotlaké (NTL) plynovody jsou v dnešní dob jižvýhradn budovány z polyethylenu (PE). P esto je dosud v provozu v eské republice n kolik tisíc kilometr NTL plynovod zhotovených z oceli opat ených jen pasivní ochranou. Všechny VTL a VVTL plynovody jsou krom pasivní ochrany vybaveny ješt ochranou aktivní, p edevším ochranou katodickou. Ta na NTL plynovodech vybudována není, krom n kolika specifických výjimek, které netvo í ani zlomek procenta chrán né plochy NTL potrubí. Základem všech plynovod zhotovených z oceli je pasivní ochrana. Aktivní ochrana tuto ochranu jen dopl uje. P evážná ást pasivní ochrany je tvo ena izola ními povlaky zhotovenými z asfaltových izola ních materiálu. Použitím speciáln vyvinutých továrních plastových izolací na bázi epoxid , butylkau uku a polyetylénu bylo dosaženo vrcholné kvality izola ních povlak , které se dnes pro ocelová potrubí nej ast ji používají. Dlužno podotknout, že asfaltové i bitumenové izolace jsou ješt stále vyráb ny a používané, p edevším z cenových d vod .Dokonce v USA dochází k jakési renesanci bitumenových izolací. Sou asn s trvalým r stem dálkovod (VTL a VVTL) v R a NTL plynovod ve m stech se rozvíjela i elektrizovaná doprava, která za ala vytvá et a dosud vytvá í korozn agresivní prost edí znými pr toky elektrických proud zemí. Tyto pr toky proud jsou odborné ve ejnosti známé jako bludné proudy (p edevším stejnosm rné, ale i st ídavé) a zp sobují zna né zm ny chování p dy. Jejich ú inkem se m že zcela neagresivní p da zm nit v siln agresivní! Zna ný vliv na provoz a bezpe nost plynovod mají také mechanické ú inky p dy. P edevším v oblastech d lní t žby, v místech p írodních tektonických ú ink , podmá ení p dy v kopcovitém terénu a v horských oblastech, nedodržování bezpe ných vzdáleností mezi úložnými za ízeními a jejich k ížení, jakož i nevhodné aplikace n kterých zp sob uplatn ní metod pasivní ochrany nap íklad: záv sy potrubí do uzav ených mostovek, použití nevhodných kompenzátor . P inou selhání plynovod v d ív jších dobách byla i vnit ní koroze. S tou se i dnes m žeme setkat na podzemních zásobnících plynu (PZP). Kde plyn p i kontaktu s horninou, p edevším u zásobník aquiferového typu, získává zna nou vlhkost, která se p ed vstupem do dálkovod musí odstranit. P i provozním selhání technologie vysoušení, jakož i ve vlastním provozu od sond PZP k vysoušecímu za ízení, dochází k vnit ní korozi potrubí. Problémy s vnit ní korozi nelze p ehlížet ani u dalších za ízení, na p íklad u PB zásobník , jakoži u výrobce i p epravce PB. Rozhodujícím initelem zajišujícím bezpe nost a provozuschopnost všech plynovod je, naprosto jednozna , jejich protikorozní ochrana. Proto je velice d ležité trvale sledovat její ochrannou funkci a d sledn odstra ovat všechny p iny jejího možného selhání. Tedy i všech nalezených vad v izola ním povlaku plynovodu. Jedin tak m žeme dosáhnout bezpe ného provozu a zabránit možným výbuch m a požár m, pokud nejsou jejich p inou jiné d vody. Proto je velmi d ležité v novat velkou pozornost a pé i kontrolám funkce protikorozní ochrany.
76
Kontroly funkce protikorozní ochrany. Kontroly funkce protikorozní ochrany plynovod je jejich majitel povinen zajiš ovat ve smyslu platných norem a p edpis . P edevším SN EN 12954[1], 13509[2] a TPG 905 01[3] a 920 22 [4]. Cílem t chto kontrol je v asné varování p ed korozn nebezpe ným stavem plynovodu a jeho reálným nebezpe ím pro místo a okolí v n mžje uložen. Krom korozních ú ink existují ješt jiné vlivy, které mohou zp sobit selhání. Nap íklad ú inky d lní innosti, skryté vady materiál vzniklé i výrob a výstavb plynovod , nesprávné vytý ení trasy a hloubky pro jinou stavební innost atp. Vra me se však ke korozní problematice. Již uvedené normy a p edpisy majiteli plynovodu ukládají povinnost kontrolovat vady v izolaci potrubí opat ených pasivní ochranou nejmén 1 x za 10 let, pokud nejsou aktivn chrán né. Z toho plyne, že všechny NTL plynovody vyrobené z oceli je nutné v pr hu 10 let zkontrolovat. Nejen vybrané, podle úvahy majitele plynovod . V KPTECH, s.r.o. byla všeobecn známá Pearsonova metoda vyhledávání vad v izola ním povlaku úložných potrubí rozší ena o novou metodiku kapacitního vyhledávání vad v oblasti 10 kHz a jejího hodnocení pro p ípady oprav vad v izolaci [5]. V p evážné v tšin nalezených vad v izola ním povlaku plynovod se velice sporadicky opravovaly jen vady velké. Vady st ední bylo doporu eno v p edepsané lh zkontrolovat a vady malé se neopravovaly v bec. Názor naši spole nosti, opravovat všechny vady byl ignorován. Proto jsme se zabývali myšlenkou, jak zlevnit opravy izolace. Katodická ochrana, která pasivní ochranu prakticky jen dopl uje, je provozována se zna nými rezervami, které umož ují do jisté míry i eliminaci slabších bludných proud nebo i dlouhodobé výpadky ochranných zdroj . Systém kontrol stanic katodické ochrany byl rozpracován tak, aby nemohlo dojít k v tšímu selhání jejich ochranné funkce. To se týká p edevším dálkovod , tedy VTL plynovod . P esto i na t chto plynovodech m že dojít k nep íjemným p ekvapením. A již z d vod selhání funkce propojovacích objekt , izola ních spoj , zkratu potrubí s jejich chráni kami atp. Mineralizace – prevence možných výbuch a požár . NTL a STL plynovody uložené ve m stech tvo í soustavy tzv.místních sítí (MS), které jsou zpravidla opat eny jen pasivní ochranou. P edevším pro ocelové plynovody MS jsme vyvinuli nový zp sob opravy – mineralizací. Metoda je chrán na užitným vzorem .13053 ze dne 5.11.2002 Ú adem pr myslového vlastnictví eské republiky [6]. V podstat se jedná o vložení minerálních látek do epicentra nalezené vady v izola ním povlaku, které prost ednictvím ízeného iontového procesu vytvo í na povrchu kovu minerální vrstvi ku, která funkci izola ního povlaku p evezme tím, že je jižod po átku jejího vzniku elektricky nevodivá. Elektrický odpor roste úm rn s tlouškou minerální vrstvy. Tvorba vzniku minerální vrstvy je závislá na celé ad faktor . edevším však na p ítomnosti látek obsažených v p dním elektrolytu a koncentraci pH. Koncentrace pH nad 9 zaru uje tvorbu nevodivé minerální vrstvy. Nem la by však p esáhnout pH 12,5. Nov zvládnutou Pearsonovou techniku vyhledávání vad v izola ním povlaku potrubí jsme podrobn rozpracovali do provozního p edpisu PP 11.01.02 [5]. Námi upravena Pearsonova metoda vyhledávání vad v izola ním povlaku potrubí je dostate citlivou ke zjišt ní obnažené ásti kovu potrubí, které má kontakt s p dou. Její princip je z ejmý z následujícího obrázku:
77
Zna nou výhodou naši úpravy je možnost vyhledávání vad i v dob vegetativního klidu, kdy je povrch p dy pod vrstvami sn hu nebo na ve ejných parkovištích p es zaparkované automobily. Po nalezení vady v izola ním povlaku potrubí a stanovení po áte ní velikosti vady stanovíme po adí závažnosti nalezených vad. Nalezené vady geodeticky zam íme soupravou GPS a prakticky ihned žeme p ikro it k její oprav mineralizací, cožvyplývá z obrázku:
Také pro vlastní mineralizaci jsme ve smyslu certifika ních požadavk vypracovali provozní p edpis PP 11.11.02 [7]. V tomto provozním p edpisu jsou podrobn uvedeny všechny další innosti, které je nutné provést ke zdárnému pr hu bezvýkopové opravy. Sou ásti opravy vady v izola ním povlaku potrubí je protokol, do n hož se zaznamenají výsledky m ení, které dokladují úsp šnost provedené mineralizace. Jsme p esv eni o tom, že je nutné ošet it všechny nalezené vady v izola ním povlaku. Nebo plynovody bez vad nemohou korodovat !
78
íklad selhání p epravní funkce STL plynovodu s následkem hromadné otravy a smrti. V lednu roku 1968 došlo v Ostrav -Vítkovicích, ulici Místecká a ulice La Pasionáre k úmrtí 3 osob a hromadné otrav dalších 117 lidí svítiplynem. Šet ením bylo prokázáno, že p inou hromadné otravy a smrti byl únik svítiplynu ze STL plynovodu DN 300 vedený Místeckou ulicí. K požáru ani výbuchu plynu nedošlo. Ošet eni obyvatelé Vítkovic z stali po dobu p ibližn jednoho síce v nemocnici nebo v hotelu. Bylo zjišt no, že STL plynovod DN 300 byl napaden korozi bludnými proudy pocházejícími z m stské elektrické kolejové dopravy. Nejbližší tramvaj vedla ulici Ruskou. Bludné proudy opoušt ly koleje v této ulici, vstoupily na povrch, v míst vad v izola ním povlaku, STL plynovodu DN 300 v Ruské ulici a vytekly p dou na povrch pancí e kabelu 5 kV . Z plášt kabelu 5 kV tekly zp t ke kolejím na Ruské ulici. STL plynovod DN 300 vedoucí Místeckou ulicí byl napaden korozí bludnými proudy ješt v n kolika dalších místech. Na fotografii je prokorodované potrubí DN 300 v Místecké ulici, z n hožvytékal smrticí plyn:
P estože je jiždostate zvládnuta ochrana proti korozním ú ink m bludných proud , stále ješt dochází ke korozi jejich vlivy. P íkladem za všechny m že být d lková koroze na následujících fotografiích:
Totáln zkorodovaná ást vodovodní p ípojky DN 100 na Nové Huti KG v roce 1969
79
lková koroze
Napadení korozí bludnými proudu VTL plynovodu DN 500 Žukov –T inec v roce 1975
Výbuch plynu unikající z VTL plynovodu DN 500 v Haví ov – Suché následkem vnit ní koroze plynovodu (1965):
80
Výbuch plynu spojený s následným požárem lužního lesa v Lobodicích v blízkosti sondy Lo-39 (1969) : V tomto p ípad
nebyla p
inou koroze potrubí nebo technologického za ízení, ale
nedodržení technologické kázn b hem karotáže sondy Lo –39. Krom vyho elého lesa o rozloze 10 ha došlo k vyho ení cca 30 mil.m3 uskladn ného svítiplynu.Protože šlo
81
o podzemní zásobník plynu aquiferového typu, došlo po 10 dnech k samo innému uhašení strhávanou t etihorní vodou. Výbuch koksárenského plynu pod mostem Pionýr v Ostrav , dne 25.11.1976:
82
inou úniku koksárenského plynu bylo utržení plynovodu DN 500 dopravující koksárenský plyn mezi koksovnami Karolina a Vít zný únor, následkem mnohaleté d lní innosti:
lní innost se bude ješt velice dlouho podílet na poruchách všech typ plynovod uložených v Ostravsko-Karvinském regionu. Do jisté míry je problém pohybu hornin kompenzován použitím potrubí z PE materiálu. Do jaké míry bude tento materiál vhodným ukáže as. Nelze p edpokládat, že plynovody z PE je trvale možné stla ovat, i roztahovat. íkladem za všechny mohou být i následující fotografie deformovaných ocelových potrubí DN 500 z Karviné:
83
Diskuze spojená se záv rem. Zaznamenali jsme, že nejzávažn jším initelem zp sobujícím provozní nejistotu možným nebezpe ím výbuch a požár je koroze ocelových plynovod . K té m že docházet jen tehdy, má-li plynovod poškozenou p edevším pasivní ochranu. Dokážeme-li tuto ochranu zajistit a v as odhalit a neodkladn opravit vady v ní zp sobené, nem že ke korozi docházet. Pak se velice zvýší provozuschopnost a zejména bezpe nost provozu nejen jednotlivých plynovod , ale celé její sít v dané lokalit . V naši spole nosti jsme vyvinuli novou technologii bezvýkopových oprav izola ních povlak nejen pro plynovody, ale pro všechny ostatní produktovody – mineralizací. Je nasnad tuto technologii maximáln využívat a tím p ispívat k trvalému odstra ování p in výbuch a požár . Ostatní vlivy, jakými mohou být dlouhodobé d lní vlivy je nutné rovn ž ešit a to p edevším s odbornými státními orgány odpov dnými za tuto problematiku. Také nedodržování technologické kázn na rozvodném systému v etn primárních zdroj plynu, mohou být p inou velice vážných selhání p vodních funkcí a stát se dominantními initeli doslova obrovských škod na majetku, zdraví a život . V tomto skromném vý tu, jen n kterých, za to velice závažných technických selhání, které v minulosti vedly jak k otravám a ztrátám na životech, tak výbuch m a požár m, jsme hodlali upozornit jen na fakt, že obdobn jako u elektrické energie platí, že také plyn je dobrý sluha, ale špatný a nebezpe ný pán!
Literatura: [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7]
SN EN 12 954 03 8355 Katodická ochrana kovových za ízení uložených v p nebo ve vod –Všeobecné zásady a aplikace na potrubí SN EN 13 509 03 8360 M icí postupy v katodické ochran TPG 905 01 Základní požadavky na bezpe nost provozu plynárenských za ízení TPG 920 22 Protikorozní ochrana v zemi uložených ocelových plynových za ízení Provoz a údržba za ízení aktivní ochrany PP11.01.02 Vyhledávání vad v izolaci potrubí Pearsonovou metodou –kapacitní technikou KPTECH Mí ko František, Pliska Vladimír: Užitný vzor .13053 Za ízení pro mineralizaci obnaženého povrchu kovových úložných za ízení. Ú ad pr myslového vlastnictví. eská republika 2002. PP 11.11.02 Bezvýkopové odstra ování nalezených vad v izolaci potrubí.
84
