Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 6475-10:2007 về quy phạm phân cấp và giám sát kỹ thuật hệ thống đường ống biển – Phần 10: Chống ăn mòn và bọc gia tải

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA

TCVN 6475-10: 2007

QUY PHẠM PHÂN CẤP VÀ GIÁM SÁT KỸ THUẬT HỆ THỐNG ĐƯỜNG ỐNG BIỂN –

PHẦN 10: CHỐNG ĂN MÒN VÀ BỌC GIA TẢI

Rules for Classification and Technical Supervision of Subsea Pipeline Systems –

Part 10: Corrosion Protection and Weight Coating

1.         Quy định chung

1.1.         Phạm vi áp dụng

1.1.1.     Phạm vi áp dụng của phần này bao gồm chống ăn mòn bên trong và bên ngoài đường ống và ống đứng cũng như lớp bọc bê tông gia tải để chống nổi đường ống.

1.1.2.     Việc lựa chọn vật liệu đường ống cùng với việc kiểm soát ăn mòn được quy định tại TCVN 6475- 7. Các yêu cầu về kiểm tra và theo dõi cùng với việc kiểm soát ăn mòn được quy định tại TCVN 6475-2 mục 7.

1.2.         Định nghĩa

1.2.1.     Thuật ngữ kiểm soát ăn mòn được sử dụng trong phần này bao gồm tất cả các biện pháp liên quan đến việc bảo vệ chống ăn mòn, cũng như việc kiểm tra và theo dõi ăn mòn (xem TCVN 6475-2 mục 7). Bảo vệ chống ăn mòn bao gồm việc sử dụng các vật liệu chống ăn mòn, dự trữ ăn mòn (xem TCVN 6475-7 mục 3.6) và các kỹ thuật khác để hạn chế ăn mòn.

1.2.2.     Lớp bọc bên ngoài đường ống là hệ thống lớp bọc được bọc tại nhà máy (hầu hết là nhiều lớp, với tổng độ dầy vài milimét) chỉ có chức năng bảo vệ chống ăn mòn hoặc kết hợp với chức năng cách nhiệt. Một số hệ thống bọc còn có cả lớp bọc bên ngoài chống va đập cơ học, chủ yếu là trong khi rải ống, đổ đá vùi hay chôn ống. Tuy nhiên, lớp bọc bê tông gia tải để chống nổi không được xem là lớp bọc chống ăn mòn đường ống.

1.2.3.     Lớp bọc hiện trường là một hoặc nhiều lớp bọc để bảo vệ mối hàn tròn nối ống, bất kể nó được bọc tại hiện trường hay trong nhà máy.

1.2.4.     Các khái niệm về các vùng ăn mòn, bao gồm vùng dao động sóng, vùng khí quyển và vùng ngập dưới nước được quy định tại mục 5.1.

2.     Tài liệu viện dẫn

Trong tiêu chuẩn này, các tiêu chuẩn sau được viện dẫn:

• TCVN 6475-2: 2007 - Quy phạm phân cấp và giám sát kỹ thuật hệ thống đường ống biển – Phần 2: Phân cấp hệ thống đường ống biển;
• TCVN 6475-7: 2007 - Quy phạm phân cấp và giám sát kỹ thuật hệ thống đường ống biển – Phần 7: Chỉ tiêu thiết kế;
• ASTM D 4285 - Standard Test Method for Indicating Oil or Water in Compressed Air;
• NACE RP 0492-92: Metallurgical & Inspection Requirements;
• ISO 8501-1: Preparation of steel substrates before application of paints and related products. Visual assessment of surface cleanliness. Rust grades and preparation grades of uncoated steel substrates and of steel substrates after overall removal of previous coatings.

3.     Nguyên lý chung để kiểm soát ăn mòn trong thiết kế

3.1.         Quy định chung

3.1.1.     Tất cả các bộ phận của hệ thống đường ống phải được chống ăn mòn đầy đủ để tránh hư hỏng do ăn mòn, cả bên trong và bên ngoài.

3.1.2.     Mọi hư hại do ăn mòn có thể làm giảm độ dày thành ống với độ đồng đều nhiều hoặc ít. Nhưng các vết rỗ rời rạc và ăn mòn rãnh theo phương ngang hoặc dọc trục ống là điển hình. Gãy do ăn mòn ứng suất là một dạng hư hại. ăn mòn đều và rãnh ăn mòn có thể tương tác với áp suất bên trong hoặc áp suất vận hành bên ngoài gây gãy vỡ do hư hỏng dẻo hoặc gãy ròn. Cần lưu ý rằng rỗ rời rạc có thể dẫn tới lỗ rò một khi toàn bộ thành ống bị thủng.

3.1.3.     Đối với ống đứng ở vùng lộ ra không khí, ăn mòn bên ngoài thường được kiểm soát bằng sơn bảo vệ bên ngoài với điều kiện việc làm sạch bề mặt và tiến hành sơn theo đúng tiêu chuẩn đã định. Đối với hợp kim chống ăn mòn thì có thể không cần sơn như vậy.

3.1.4.     Đối với ống đứng ở vùng nước biến đổi, thường dùng lớp sơn phủ dày như quy định tại mục 1.2.2. Ngoài ra, có thể phải dùng đến một lượng dự trữ ăn mòn (xem TCVN 6475-7 mục 3.6) đối với ăn mòn bên ngoài của thép C-Mn ở vị trí phía trên mức nước triều thấp nhất khi bảo vệ catốt không có hiệu quả. Có thể sử dụng lớp lót hoặc hoặc phủ bằng hợp kim chống ăn mòn.

3.1.5.     Đối với đường ống và đối với các đoạn ống đứng trong vùng ngập nước thì bảo vệ chống ăn mòn bằng cách dùng lớp sơn phủ dày kết hợp với bảo vệ catốt. Các yêu cầu đối với lớp bọc bê tông gia tải và bảo vệ catốt được quy định tại 7 và 8.

3.1.6.     Đối với các ống đứng nằm trong ống chữ J, ống dẫn hướng và các ống tương tự thì khoảng trống giữa các ống đó với ống đứng phải được đổ đầy chất lỏng không gây ăn mòn và bịt cả hai đầu lại. Phải xem xét các quy định về việc theo dõi tính ăn mòn của chất lỏng đó.

3.1.7.     Đối với việc bảo vệ chống ăn mòn bên trong, có thể sử dụng các kỹ thuật khác nhau một cách đơn lẻ hoặc kết hợp với nhau để chống ăn mòn như quy định tại mục 10.

3.2.         Đánh giá các biện pháp chống ăn mòn

3.2.1.     Hệ thống đường ống có thể phải chịu ăn mòn cả bên trong và bên ngoài do tác dụng của môi trường. Các biện pháp chống ăn mòn bao gồm: sử dụng ống có khả năng chống ăn mòn, lớp bọc chống ăn mòn và dùng lớp phủ/ lớp lót, bảo vệ catốt (chống ăn mòn bên ngoài), xử lý bằng hoá chất (chống ăn mòn bên trong).

3.2.2.     Đối với hệ thống đường ống bằng thép C-Mn, có thể dùng dự trữ ăn mòn hoặc kết hợp dự trữ ăn mòn với một số hệ thống để làm giảm ăn mòn. Dự trữ ăn mòn có thể dùng để bù cho cả ăn mòn bên trong lẫn bên ngoài.

3.2.3.     Biện pháp chống ăn mòn phải là biện pháp tiết kiệm, hiệu quả và đáp ứng được các yêu cầu tổng thể về an toàn và các quy định về môi trường.

4.     Bọc ngoài ống

4.1.         Quy định chung

4.1.1.     Hệ thống bọc bên ngoài ống phải được lựa chọn dựa trên việc xem xét các yếu tố chủ yếu sau đây:

4.1.1. 1.Các đặc tính về bảo vệ chống ăn mòn (tức là khả năng cách ly) được quyết định bởi độ thấm đối với nước, khí và muối hoà tan, độ bám dính và sự không có các bọt khí trong hệ thống bọc.

4.1.1. 2.Khả năng chống lại thoái hóa vật lý, hoá học, sinh học, chủ yếu trong quá trình sử dụng cũng như trong khi lưu kho trước khi lắp đặt (phạm vi thay đổi nhiệt độ vận hành và tuổi thọ thiết kế là các thông số quyết định).

4.1.1. 3.Các yêu cầu về đặc tính cơ học trong quá trình lắp đặt và vận hành.

4.1.1. 4.Sự phù hợp với quy trình chế tạo và lắp đặt, kể cả bọc hiện trường và sửa chữa hiện trường.

4.1.1. 5.Sự phù hợp với các lớp bọc gia tải nếu có.

4.1.1. 6.Sự phù hợp với hệ thống bảo vệ catốt và khả năng làm giảm dòng điện cần thiết đối với bảo vệ catốt, nếu áp dụng

4.1.1. 7.Các yêu cầu về đặc tính cách nhiệt, nếu áp dụng.

4.1.1. 8.Sự phù hợp với môi trường và sức khoẻ trong quá trình bọc, chế tạo/ lắp đặt và vận hành.

4.1.2.     Các bộ phận của đường ống phải có lớp bọc bên ngoài, các lớp bọc này tốt nhất là phù hợp với các đặc tính của các lớp bọc được sử dụng cho đường ống. Nếu việc này không thực tế thì có thể bù lại bằng thiết kế bảo vệ catốt. Tuy nhiên, những rủi ro gắn liền với nứt do hydrogen gây ra bởi bảo vệ catốt phải được xem xét thích đáng.

4.1.3.     Các đặc tính của lớp bọc (các yêu cầu chức năng) áp dụng cho các ống bọc phải được xác định trong bản ghi các đặc tính kĩ thuật khi mua ống. Các đặc tính sau đây phải được xác định nếu áp dụng:

• Độ dầy tối đa và tối thiểu;
• Trọng lượng riêng;
• Độ bám dính;
• Đặc tính sức chịu kéo;
• Khả năng chịu va đập;
• Khả năng liên kết của catốt;
• Tính linh hoạt;
• Khả năng chịu nhiệt và dẫn nhiệt;
• Khả năng chịu mài mòn;
• Điện trở;
• Khả năng chịu áp lực thuỷ tĩnh;
• Phần cắt bớt (hai đầu).

4.2.         Các yêu cầu đối với công tác chế tạo lớp bọc

4.2.1.     Mục này đưa ra các quy định đối với các hệ thống bọc chống ăn mòn sau đây:

4.2.1. 1.Hệ thống bọc men nhựa đường (asphalt enamel) có gia cố sợi thuỷ tinh (glass fibre).

4.2.1. 2.Hệ thống bọc men than hắc ín (coal tar enamel) có gia cố sợi thuỷ tinh.

4.2.1. 3.Epoxy dán nóng chảy một hoặc 2 lớp (chủ yếu dùng cùng với lớp bọc bê tông gia tải).

4.2.1. 4.Hệ thống bọc 3 lớp với lớp trong cùng là epoxy dán nóng chảy hoặc lỏng phun vào, lớp giữa dán bằng cách phun hoặc đúc ép và lớp ngoài cùng là polyethylene hoặc polypropylene đúc ép.

4.2.1. 5.Hệ thống bọc nhiều lớp như 4.2.1.4 ở trên nhưng lớp giữa là polyethylene/ olypropylene/ polyurethane để cách nhiệt

4.2.1. 6.Hệ thống bọc polychloroprene (cao su lưu hoá) , đôi khi dùng để cách nhiệt cùng với kiểm soát ăn mòn và bảo vệ chống va đập cơ học.

4.2.2.     Quy trình chế tạo lớp bọc

4.2.2. 1.Tất cả các công tác liên quan đến việc chế tạo lớp bọc phải được mô tả trong quy trình trong đó tuân thủ các thông số kỹ thuật chế tạo lớp bọc. Tài liệu này phải được trình cho bên mua và trình cho Đăng kiểm trước khi bắt đầu tiến hành bọc. Nội dung bao gồm:

• Vật liệu bọc (bao gồm bản số liệu của nhà chế tạo);
• Chuẩn bị bề mặt;
• Bọc (bao gồm kiểm soát các thông số quan trọng);
• Thử và kiểm tra;
• Sửa chữa lớp bọc và tháo bỏ lớp bọc không sửa được;
• Chuẩn bị đầu ống sau khi bọc;
• Đánh dấu và hoàn thiện hồ sơ;
• Sắp xếp và lưu kho các ống đã bọc.
• Các quy trình của bốn hạng mục cuối phải được bên mua và Đăng kiểm chấp nhận.

4.2.3.     Thử chứng nhận quy trình chế tạo

4.2.3. 1.Vật liệu bọc (nghĩa là các thông số kỹ thuật của nhà chế tạo) và quy trình chế tạo lớp bọc (kể cả sửa) phải được thử chứng nhận trước hoặc trong (nếu được đồng ý) giai đoạn bắt đầu tiến hành chế tạo lớp bọc. Có thể chấp nhận kết quả từ lần thử trước chứng nhận cho vật liệu bọc, các thông số của quá trình chế tạo và kích thước ống tương tự. Tuy nhiên, nếu có thay đổi đáng kể về thông số quá trình chế tạo, thông số kỹ thuật của vật liệu bọc hoặc kích thước ống thì cần phải tiến hành thử lại. Các yêu cầu cụ thể đối với việc thử quy trình trước khi chế tạo bao gồm số lượng ống được bọc và quy trình báo cáo phải được xác định rõ.

4.2.3. 2.Nếu tiến hành thử chứng nhận cho một dự án cụ thể thì các thông số kỹ thuật của quy trình thử lớp bọc (QPS) và cách thức bọc, thử/ kiểm tra và báo cáo phải được trình Đăng kiểm duyệt trước khi tiến hành thử.

4.2.3. 3.Nhiệt độ bọc, điều kiện làm khô hoặc lưu hóa phải tuân thủ các khuyến cáo của nhà chế tạo vật liệu bọc.

4.2.3. 4.ít nhất phải thử khe hở và thử dính khi tiến hành thử chứng nhận sửa chữa lớp bọc.

4.2.3. 5.Kết quả của tất cả các kiểm tra, thử và căn chỉnh trong quá trình thử chất lượng quy trình, các thông số vận hành thiết yếu đối với công tác bọc và chứng chỉ vật liệu bọc phải được nêu trong báo cáo thử chứng nhận quy trình.

4.2.4.     Vật liệu bọc

4.2.4. 1.Nhà chế tạo phải đảm bảo rằng tất cả các vật liệu bọc phải phù hợp với các yêu cầu cụ thể nêu trong bản yêu cầu của bên mua. Việc kiểm tra có thể bao gồm việc thử trực tiếp của nhà chế tạo hoặc xem xét chứng chỉ chế tạo của nhà chế tạo. Mọi công tác thử phải được thực hiện theo kế hoạch kiểm tra.

4.2.4. 2.Thử các đặc tính của vật liệu bọc có thể tiến hành với các vật liệu thô hoặc vật liệu đã qua xử lý (tức đã bọc vào ống rồi). Với vật liệu đã qua xử lý, phải thử cả tấm có lớp bọc hoặc lớp bọc được chuẩn bị đặc biệt mà không có chất nền.

4.2.4. 3.Các đặc tính đối với vật liệu bọc thô phải được chứng nhận theo bó hay lô (theo bản thông số lớp bọc ống tương ứng). Trong trường hợp cần thiết có thể yêu cầu bên thứ ba thử các đặc trưng vật liệu của lớp bọc đã bọc để xác định chất lượng của từng bó/ lô vật liệu bọc.

4.2.4. 4.Sau khi các yêu cầu cụ thể đã được tuân thủ, vật liệu bọc sẽ được cất riêng ra. Những vật liệu không được chấp nhận sẽ phải đánh dấu và để riêng ra.

4.2.4. 5.Tất cả các vật liệu được sử dụng để chuẩn bị bề mặt và bọc ống phải giữ nguyên trong hộp cho đến khi đem dùng và phải ghi rõ trên vỏ:

• Tên nhà sản xuất;
• Kiểu vật liệu;
• Số lô/bó;
• Trọng lượng (đối với vật liệu dạng túi, bọc, ...);
• Kích thước (với vật liệu dạng cuộn hoặc tương tự);
• Ngày chế tạo;
• Tiêu chuẩn chế tạo.

4.2.4. 6.Nhà chế tạo phải đảm bảo rằng tất cả các vật liệu dùng để bọc và để chuẩn bị bề mặt phải được sắp xếp và lưu kho sao cho tránh được mọi hư hỏng do thời tiết hoặc các ảnh hưởng khác. Các khuyến cáo của nhà chế tạo vật liệu về lưu kho phải được trình Đăng kiểm xem xét.

4.2.5.     Kiểm tra ống và chuẩn bị bề mặt

4.2.5. 1.Tất cả các công tác chuẩn bị bề mặt và các hoạt động kiểm tra và theo dõi phải được tiến hành theo quy trình chế tạo lớp bọc đã được chứng nhận và kế hoạch kiểm tra. Phương pháp, chỉ tiêu chấp nhận và tần suất/phạm vi thử và kiểm tra phải tuân thủ các yêu cầu nêu trong bản ghi số liệu lớp bọc ống hoặc tài liệu của bên mua, nếu có.

4.2.5. 2.ống có thể được cung cấp có hoặc không có bảo vệ chống ăn mòn tạm bên ngoài. Khi nhận được, tất cả ống phải được phân loại bằng số và bằng đánh dấu, sau đó lưu kho.

4.2.5. 3.Phải kiểm tra bằng mắt thường từng ống một, chú trọng tới các đầu ống. Các ống bị hỏng nặng như mẻ, móp, các vết cắt và các khuyết tật khác mà không thể sửa chữa bằng cách mài nhẵn bề mặt phải bị loại bỏ. Các yêu cầu đối với việc kiểm tra kích thước và/hoặc trọng lượng ống phải được nêu rõ trong tài liệu kĩ thuật.

4.2.5. 4.Muối, đất và các chất bẩn khác phải được loại bỏ khỏi bề mặt ống bằng phương pháp làm sạch bằng nước, ví dụ như dùng nước áp lực cao. Chất bẩn hữu cơ như dầu và mỡ phải được loại bỏ bằng các dung dịch hoặc chất tẩy thích hợp. Nếu điều kiện bề mặt của ống nhận được ảnh hưởng đến chất lượng của lớp bọc thì bên mua ống phải được thông báo ngay lập tức.

4.2.5. 5.Bề mặt ống phải được chuẩn bị bằng cách phun sạch (blast cleaning) để có được độ sạch bề mặt và độ nhám bề mặt theo đúng quy định. Các tính chất của vật liệu để phun sạch phải được xác định. Vật liệu phun và hệ thống khí cao áp phải khô và không bị nhiễm chất có hại như muối, dầu và mỡ. Vật liệu phun được tái sử dụng phải được kiểm tra độ sạch thường xuyên (phải quy định rõ trong kế hoach kiểm tra). Việc kiểm tra sự nhiễm bẩn dầu phải được tiến hành theo tiêu chuẩn ASTM D4285 hoặc tiêu chuẩn tương đương khác được Đăng kiểm công nhận.

4.2.5. 6.Đối với ống bằng thép không gỉ, vật liệu mài mòn (vật liệu dùng để phun sạch) phải là ôxít nhôm nóng chảy hoặc hạt thép không gỉ theo tiêu chuẩn thích hợp. Cần phải lưu ý để tránh bị nhiễm bẩn bởi các hạt thép – các bon còn sót lại.

4.2.5. 7.Mép vát hoặc bề mặt bên trong phải được bảo vệ bằng các đầu bọc trong quá trình làm sạch.

4.2.5. 8.Trong khi phun sạch, nhiệt độ của bề mặt ống ít nhất phải lớn hơn nhiệt độ tạo sương là 3 ^oC và độ ẩm tương đối của môi trường xung quanh phải không vượt quá 85%. Nếu độ ẩm cao hơn thì phải gia nhiệt ống.

4.2.5. 9.Sau khi phun sạch, ống phải được kiểm tra kỹ lưỡng. Tất cả các khuyết tật đều phải được đánh dấu. Các mảnh vụn, giẻ lau, vết cháy, tách lớp hoặc vết nhám phải được mài sạch. Độ dầy còn lại vẫn phải tuân thủ yêu cầu về các thông số kỹ thuật của ống. Kiểm tra độ dầy còn lại bằng siêu âm phải tuân theo yêu cầu của tiêu chuẩn được Đăng kiểm công nhận. Các ống có diện tích đuợc mài giũa lớn hơn 10 cm² phải được phun sạch lại hoàn toàn. Các ống không sửa được phải bị loại bỏ.

4.2.5. 10.    Bụi hoặc chất mài mòn phải được loại bỏ khỏi bề mặt ống bằng khí sạch và khô, làm sạch bằng chân không hoặc chổi. Độ sạch và độ nhám được kiểm tra theo yêu cầu kỹ thuật đề ra. Việc xác định thành phần muối dư có thể được thực hiện bằng thiết bị đặc biệt nếu kế hoạch thử và kiểm tra đòi hỏi và tuân thủ các tiêu chuẩn đề ra. Các ống không thỏa mãn các yêu cầu nêu trên phải được phun sạch lại hoặc phải bị loại bỏ.

4.2.5. 11.    Phải có các biện pháp để tránh bụi hoặc nhiễm bẩn sau khi đã hoàn tất công tác chuẩn bị bề mặt. Thời gian tối đa từ lúc phun sạch tới khi bọc và/hoặc độ ẩm tương đối cực đại phải được ghi rõ trong quy trình chế tạo lớp bọc.

4.2.5. 12.    Sau khi chuẩn bị bề mặt bằng phương pháp cơ học, có thể tiến hành xử lý hóa học nếu được quy định trong quy trình chế tạo.

4.2.6.     Bọc

4.2.6. 1.Tất cả công tác bọc phải được tiến hành theo quy trình đã duyệt.

4.2.6. 2.Trong suốt quá trình bọc, các thông số quan trọng, ảnh hưởng đến chất lượng lớp bọc (ví dụ như nhiệt độ bọc của đường ống và vật liệu bọc, độ ẩm tương đối, ...) phải được theo dõi và ghi chép hàng ngày. Với một số hệ thống bọc, nhiệt độ bọc phải được theo dõi liên tục theo quy định. Thiết bị để theo dõi phải được hiệu chỉnh định kỳ theo kế hoạch thử và kiểm tra đã duyệt.

4.2.6. 3.Các ống đã bọc phải được đánh dấu sao cho có thể truy xuất được về các lô/bó vật liệu bọc đã dùng.

4.2.6. 4.Độ dầy lớp bọc (giá trị danh nghĩa và tối thiểu của từng lớp, giá trị tối đa nếu được) phải được xác định rõ (trừ khi độ dầy đã được ghi rõ trong bản số liệu bọc ống).

4.2.6. 5.Độ dài và điều kiện bề mặt của đoạn đầu ống để lại không bọc và các chỗ vát mép phải được nêu rõ. Nếu dùng lớp bọc tạm hay băng để cuộn đầu ống thì phải nêu rõ trong quy trình.

4.2.6. 6.Không được để sót lại những lớp bọc hoặc vật liệu phun còn thừa trên bề mặt trong của ống. Các yêu cầu đặc biệt về độ sạch của bề mặt trong của ống, nếu có, phải được nêu rõ trong yêu cầu đối với nhà thầu chế tạo lớp bọc.

4.2.7.     Thử và kiểm tra các ống đã bọc

4.2.7. 1.Các ống đã bọc phải được kiểm tra theo kế hoạch thử và kiểm tra.

4.2.7. 2.Thử và kiểm tra ống đã bọc trong quá trình thử chứng nhận hay trong quá trình sản xuất phải được tiến hành tuân theo các phương pháp thích hợp, theo các chỉ tiêu chấp nhận và tần suất kiểm tra nêu trong bản số liệu bọc ống cũng như các sửa đổi đã được chấp nhận.

4.2.7. 3.Các cuộc thử không đạt mà được xác định rõ ràng là do mẫu thử có khiếm khuyết hoặc do lỗi trong quá trình vận hành thiết bị thử có thể bỏ qua và tiến hành thử lại trên ống đó.

4.2.7. 4.Các ống đơn lẻ mà không đáp ứng được các chỉ tiêu đề ra phải được bọc lại, hoặc nếu có thể thì phải được sửa chữa. Trong trường hợp phát hiện hư hỏng lớp bọc ống trong quá trình thử phân đoạn (ví dụ cứ 20 ống kiểm tra một lần hoặc 2 lần/ 1 ca) thì các ống bọc trước và sau đó phải được thử từng cái một cho đến khi tối thiểu có 3 ống liên tiếp không bị lỗi. Nếu hư hỏng lại lặp lại thì phải tăng tần suất kiểm tra lên và ngược lại.

4.2.7. 5.Tất cả các số liệu thử và kiểm tra các ống đã bọc, sửa chữa lớp bọc chính, các thông số vận hành quan trọng (ví dụ như nhiệt độ bọc, tốc độ đưa ống vào bọc...) và việc hiệu chỉnh các thiết bị thử và theo dõi phải được ghi chép hàng ngày. Bản số liệu phải được cập nhật hàng ngày và luôn sẵn sàng để kiểm tra.

4.2.8.     Sửa chữa

4.2.8. 1.Số lần sửa tối đa cho phép (diện tích bề mặt tối đa đối với từng lần sửa chữa, số lần sửa chữa tối đa với từng ống và số ống tối đa được sửa) và yêu cầu về việc lập tài liệu sửa chữa phải được định rõ.

4.2.8. 2.Việc lột bỏ lớp bọc không sửa được để bọc lại phải được tiến hành theo một quy trình được chấp nhận. Việc sửa chữa lớp bọc phải được tiến hành và kiểm tra theo một quy trình đã được chứng nhận.

4.2.9.     Tài liệu và đánh dấu

4.2.9. 1.Các yêu cầu cụ thể đối với việc theo dõi ống, đánh dấu và định dạng tài liệu phải được quy định cụ thể.

4.2.9. 2.Kết quả thử và kiểm tra trong quá trình thử chất lượng và chế tạo phải được lập thành biên bản và có thể truy xuất số của từng ống và từng lô/bó vật liệu bọc ống. Các yêu cầu cụ thể về báo cáo hàng ngày nêu trong 4.2.7.5.

4.2.9. 3.Các hồ sơ, kể cả các chứng chỉ vật liệu bọc phải được giữ lại tối thiểu 5 năm hoặc hơn theo thoả thuận.

4.2.10.   Sắp xếp và lưu kho ống

4.2.10. 1.    ống cần được sắp xếp và lưu kho sao cho không bị hư hỏng bề mặt đã bọc hoặc chưa bọc. Các quy trình áp dụng phải được Đăng kiểm chấp nhận. Cần phải chú trọng tới bề mặt các ống thép không gỉ để tránh bẩn (ví dụ do dùng các dụng cụ bằng thép Cácbon). Trong trường hợp cần thiết, có thể phải xác định chiều cao giá đỡ ống để không gây ra hư hại cho ống.

4.2.10. 2.    Hư hại đối với lớp bọc trong quá trình sắp xếp hoặc lưu kho phải được sửa chữa theo 4.2.8. Nếu xảy ra các hư hỏng vật liệu làm ống thì các hư hỏng này phải được báo cáo. Các ống hư hỏng phải được tách riêng.

4.2.10. 3.    Cách thức đóng gói hoặc các biện pháp khác để bảo vệ ống đã bọc để vận chuyển bằng tàu phải được ghi rõ trong tài liệu.

4.3.         Các yêu cầu đối với Hệ thống bọc polypropylene hoặc Polyethylene 3 lớp

4.3.1.     Cấu tạo hệ thống bọc

4.3.1. 1.Lớp lót epoxy:

• Epoxy dán nóngchảy (FBE): chiều dày tối thiểu 100-250mm, chiều dày tối đa 550 mm;
• Epoxy lỏng (LE): chiều dày tối thiểu 30-50mm.

4.3.1. 2.Keo dính polymeric: Phải tiến hành thử theo kế hoạch thử và kiểm tra (ITP).

4.3.1. 3.Lớp bọc polyethylene hay polypropylene bên ngoài: Phải tiến hành thử theo kế hoạch thử và kiểm tra.

4.3.1. 4.Tổng chiều dày: Tối thiểu là 2,0 mm.

4.3.2.     Vật liệu bọc

• Phải tiến hành thử từng lô theo các hạng mục sau đây:
• Trọng lượng riêng (FBE/LE);
• Cỡ hạt (FBE);
• Độ ẩm tối đa (FBE);
• Thời gian đông đặc (gel time) (FBE);
• Nhiệt độ chuyển tiếp thuỷ tinh (FBE): ít nhất lớn hơn 5^oC so với nhiệt độ vận hành cực đại của đường ống;
• Độ nhớt của chất nền và chất đông cứng (LE);
• Thể tích đặc của chất nền và chất đông cứng (LE);
• Quét tia hồng ngoại;
• Độ cứng của nước: Không rộp, độ phồng < 5%. Mất cứng <10%;
• Thử phun muối: không gỉ, không rộp;
• Bong do catốt.

4.3.3.     Vật liệu dán

Phải tiến hành thử từng lô theo các hạng mục sau đây:

• Trọng lượng riêng;
• Cỡ hạt (để phun);
• Tốc độ/ chỉ số dòng nóng chảy (melt flow index/rate);
• Điểm hoá mềm (Vicat)

4.3.4.     Vật liệu Polyethylene hoặc Polypropylene

Phải tiến hành thử từng lô theo các hạng mục sau đây:

• Trọng lượng riêng;
• Tốc độ/ chỉ số dòng nóng chảy;
• Điểm hoá mềm (Vicat);
• Khả năng chịu nhiệt;
• Khả năng chống tia cực tím;
• Khả năng chịu mài mòn;
• Chống nấm: Không có nấm bám;
• Độ thấm hút nước;
• Dẫn nhiệt/ già hóa;
• Dãn nở tuyến tính.

5.     Bọc ống đứng đặc biệt

5.1.         Quy định chung

5.1.1.     Đối với từng ống đứng cụ thể, việc phân vùng chống ăn mòn phụ thuộc vào thiết kế ống đứng đó hay thiết kế giàn và các điều kiện môi trường thường xảy ra.

5.1.2.     Các hệ thống bọc chống ăn mòn khác nhau có thể dùng cho 3 vùng bảo vệ chống ăn mòn: vùng ngập nước, vùng nước biến đổi và vùng khí quyển, miễn là chúng phù hợp. Các yêu cầu tại từ mục 4.1.1 đến 4.1.3 và từ mục 4.1.6 đến 4.1.8 phải được áp dụng cho cả 3 vùng nêu trên.

5.1.3.     Trang bị chằng buộc ống đứng thường được lựa chọn tương thích với lớp bọc ống đứng cụ thể và ngược lại.

5.1.4.     Các yêu cầu bổ sung sau đây áp dụng cho vùng nước biến đổi và vùng khí quyển:

• Khả năng chịu gỉ ở chỗ khuyết tật lớp bọc;
• Khả năng bảo dưỡng;
• Tương thích với quy trình kiểm tra ăn mòn bên trong và bên ngoài;
• Tương thích với thiết bị / quy trình bóc các sinh vật bám (biofouling) nếu áp dụng;
• Chống cháy (nếu có yêu cầu).

5.1.5.     Việc sử dụng lượng dự trữ ăn mòn để bù cho ăn mòn bên ngoài do hư hỏng lớp bọc phải được xem xét thích đáng ở vùng nước biến đổi. Nhu cầu và lợi ích của lượng dự trữ ăn mòn phụ thuộc vào kiểu lớp bọc, điều kiện ăn mòn, tuổi thọ thiết kế, hậu quả hư hỏng và khả năng tiếp cận để kiểm tra và bảo dưỡng.

5.1.6.     Trong vùng ngập nước, khi lựa chọn lớp bọc cần tuân thủ các quy định trong 4.1.1. Ngoài ra, phải xét đến khả năng chịu sinh vật bám (biofouling) ở mặt nước của vùng ngập nước và phần thấp nhất của vùng nước biến đổi.

5.1.7.     Đặc tính vật lý và cơ học của lớp bọc như nêu ở 4.1.3 cũng có thể dùng cho lớp bọc ống đứng, phụ thuộc vào vùng bảo vệ chống ăn mòn đặc trưng. Các yêu cầu về đặc tính của từng lớp bọc và kiểm soát chất lượng phải được xác định trong chi tiết kỹ thuật của bên mua.

5.1.8.     Lớp phủ bên ngoài bằng hợp kim Cu có thể sử dụng cùng với biện pháp chống ăn mòn và chống sinh vật biển bám, chủ yếu ở vùng chuyển tiếp giữa vùng nước biến đổi và vùng ngập nước. Tuy nhiên, các vật liệu kim loại có các đặc tính chống sinh vật biển bám phải được cách điện khỏi hệ thống bảo vệ catốt. Lớp bọc bằng nhiều lớp sơn và lớp phun nhôm bằng nhiệt có thể được sử dụng cho vùng trong khí quyển, vùng ngập nước và vùng nước biến đổi nếu các yêu cầu chức năng và điều kiện tại chỗ cho phép.

5.2.         Vật liệu bọc, chuẩn bị bề mặt và bọc

5.2.1.     Các lớp bọc ống đứng có thể bọc sau khi hàn chế tạo và trong vùng khí quyển sau khi lắp đặt.

5.2.2.     Tất cả công tác bọc phải được tiến hành theo quy trình đã duyệt. Quy trình bọc cần đưa ra các yêu cầu sắp xếp, lưu kho, đánh dấu và kiểm tra vật liệu bọc.

5.2.3.     Các yêu cầu về chứng nhận quy trình cho vật liệu bọc, chuẩn bị bề mặt và bọc được nêu trong 4.2.

6.     Bọc mối nối hiện trường

6.1.         Quy định chung

6.1.1.     Đối với các ống có lớp bọc gia tải hoặc bọc cách nhiệt, bọc mối nối hiện trường thường là bọc một lớp bảo vệ chống ăn mòn bên trong rồi sau đó điền đầy một chất khác vào khoảng trống còn lại cho bằng với chiều dầy của lớp bọc gia tải. Đối với đường ống và ống đứng được bọc cách nhiệt thì chất điền đầy phải có đủ đặc tính cách nhiệt.

6.1.2.     Để lựa chọn lớp bọc mối nối hiện trường thì cần xem xét các quy định đối với lớp bọc ống đứng và đường ống nêu trong 4.1.1, 5.1.2 và mục 5.1.4. Ngoài ra, thời gian đủ để bọc và chờ cứng hoặc lưu hóa là yếu tố quyết định trong quá trình rải ống trên tầu rải ống.

6.1.3.     Lớp bọc mối nối hiện trường cho ống đứng tốt nhất là có đặc tính tương xứng với lớp bọc ống đã chọn. Trong vùng nước biến đổi, cần tránh bọc mối nối hiện trường trừ khi có thể chứng minh rằng các đặc tính về chống ăn mòn là gần như tương đương với các đặc trưng của lớp bọc liền kề.

6.1.4.     Các đặc tính phù hợp của lớp bọc phải được định nghĩa trong tài liệu thông số kỹ thuật của dự án. Phải xem xét tương ứng các đặc tính như đối với đường ống và ống đứng nêu trong 4.1.3 và 5.1.7 khi chuẩn bị bản thông số kỹ thuật.

6.2.         Vật liệu bọc, chuẩn bị bề mặt và bọc

6.2.1.     Nhà thầu chế tạo phải có văn bản thể hiện khả năng chế tạo lớp bọc của họ đáp ứng được các đặc tính đề ra. Chương trình chứng nhận quy trình bọc gồm kiểm tra phá hủy lớp bọc phải được thực hiện trước khi tiến hành công việc trừ khi có các kết quả thử thích hợp trước đây. Trong trường hợp dùng phương pháp bọc mới ở ngoài biển thì chương trình chứng nhận quy trình bọc phải bao gồm việc bọc ngoài biển cùng với thử phá hủy.

6.2.2.     Tất cả các công tác bọc phải được tiến hành theo quy trình đã được chứng nhận. Các hạng mục sau đây phải được mô tả trong quy trình chế tạo lớp bọc mối nối hiện trường:

• Vật liệu bọc/ vật liệu điền đầy;
• Chuẩn bị bề mặt;
• Bọc;
• Đổ chất điền đầy;
• Kiểm tra;
• Sửa chữa lớp bọc/ lớp điền đầy (nếu cần).

6.2.3.     Vùng được bọc phải được làm sạch bằng cách mài hoặc đánh bằng bàn chải tới mức có độ nhám tối thiểu là St2 theo tiêu chuẩn ISO 8501-1. Đối với các hệ thống bọc như vậy, cần phải phun sạch đến độ nhám Sa 2,5.

6.2.4.     Quy trình chế tạo lớp bọc phải mô tả phương thức kiểm tra bằng mắt thường và kiểm tra không phá huỷ lớp bọc mối nối hiện trường. Nếu các kiểm tra này không thực tế thì các thông số ảnh hưởng đến chất lượng lớp bọc phải được theo dõi.

7.     Bọc bê tông gia tải

7.1.         Quy định chung

7.1.1.     Mục đích của lớp bọc bê tông là gia tải cho đường ống không bị nổi khi thả xuống nước cũng như bảo vệ lớp bọc chống ăn mòn cho đường ống khỏi những va chạm cơ học trong quá trình lắp đặt cũng như suốt tuổi đời đường ống.

7.1.2.     Yêu cầu đối với vật liệu thô (như ximăng, cốt liệu, nước, phụ gia, cốt thép) và các đặt tính của lớp bọc phải được xác định trong quy định kỹ thuật của bên mua. Các đặc trưng sau đây cần được xác định:

• Trọng lượng chìm/ Lực nổi âm;
• Độ dày;
• Trọng lượng riêng của bêtông;
• Độ bền nén;
• Độ hấp thụ nước;
• Khả năng chịu va đập (ví dụ như chống va đập của lưới đánh cá);
• Độ mềm dẻo (khả năng chịu uốn);
• Đoạn để chừa hai đầu không bọc.

7.2.         Vật liệu làm bê tông và chế tạo lớp bọc

7.2.1.     Trước khi tiến hành bọc, nhà sản xuất phải lập tài liệu đảm bảo rằng các vật liệu, quy trình và thiết bị được sử dụng sẽ cho lớp bọc có đặc tính như quy định. Các đặc trưng như khả năng chịu va đập và độ mềm dẻo (khả năng chịu uốn) nếu cần thiết thì thử lại trước khi chế tạo.

7.2.2.     Tất cả công tác bọc phải được tiến hành theo quy trình đã được thử chứng nhận. Phải mô tả các thông số sau:

• Vật liệu bọc;
• Thiết kế và thi công cốt thép;
• Bọc và bảo dưỡng bê tông;
• Thử và kiểm tra;
• Sửa chữa lớp bọc;
• Sắp xếp và lưu kho các ống đã bọc.

7.2.3.     Cấu tạo bê tông và phương pháp chế tạo phải được lựa chọn để đáp ứng được các yêu cầu tối thiểu sau đây về đặc trưng của lớp bọc sau khi bọc:

• Độ dày tối thiểu: 40 mm;
• Độ bền nén tối thiểu: 40 Mpa;
• Độ thấm nước tối đa: 8% (thể tích), (thử ống được bọc theo phương pháp được duyệt);
• Tỉ trọng tối thiểu: 1900 kg/m³.

7.2.4.     Lớp bọc bê tông phải dùng cốt thép hàn thành lồng, hoặc bằng thép lưới. Đối với cốt thép hàn thì khoảng cách giữa các vòng tối thiểu là 120 mm. Các thanh cốt thép phải có đường kính tối thiểu là 6 mm. Đối với cả hai loại cốt thép, diện tích bề mặt trung bình theo phần trăm của cốt thép theo mặt cắt dọc và mặt cắt ngang tối thiểu phải là 0,08 % và 0,5 % một cách tương ứng.

7.2.5.     Nếu chỉ dùng 01 lớp cốt thép thì phải đặt cốt thép ở vị trí nằm trong khoảng 1/3 ở giũa (middle third) của chiều dầy lớp bọc bê tông. Khoảng cách tối thiểu tính từ lớp bọc chống ăn mòn là 15 mm, trong khi độ dầy lớp bê tông bảo vệ tối thiểu là 15 mm và 20 mm đối với lớp bọc có chiều dầy tối thiểu tương ứng là £ 50 mm và >50 mm. Khoảng chồng lấp tối thiểu giữa các lưới cốt thép phải là 25mm. Cần phải tránh tiếp điện với anốt của hệ thống bảo vệ catốt.

7.2.6.     Bê tông phải được đổ theo một trong các cách sau đây:

• Đầm (compression coating);
• Nén (impingement application);
• Đổ ván khuôn trượt.

7.2.7.     Bê tông sử dụng lại hay hồi phục có thể được sử dụng miễn là đảm bảo bằng văn bản được rằng các đặc tính đã định được đảm bảo.

7.2.8.     Phương pháp đông kết bê tông cần phải tính đến các điều kiện thời tiết bất lợi. Quy trình đông kết bê tông phải đảm bảo không có tổn thất độ ẩm đáng kể trong vòng 7 ngày hay độ bền nén tối thiểu là 15 MPa.

7.2.9.     Phải xác định rõ chỉ tiêu để sửa và bọc lại bê tông. Tối thiểu, các vùng để lộ cốt thép phải được sửa chữa. Những vùng bê tông hụt quá 10 % tổng lớp bọc bề mặt phải được bọc lại.

7.2.10.   Quy trình sửa lớp bọc bê tông phải được trình duyệt.

7.3.         Kiểm tra và thử nghiệm

7.3.1.     Phải có kế hoạch chất lượng, trong đó nêu rõ phương pháp và tần suất kiểm tra, thử và hiệu chỉnh, chỉ tiêu cho phép và các yêu cầu để lập báo cáo. Chỗ để các vật liệu và sản phẩm hỏng phải được xác định.

8.     Thiết kế bảo vệ catốt

8.1.         Quy định chung

8.1.1.     Các đường ống và ống đứng trong vùng ngập nước phải được lắp hệ thống bảo vệ catốt để có thể bảo vệ chống ăn mòn phù hợp khi xuất hiện các khuyết tật trong quá trình bọc ống (kể cả bọc mối nối hiện trường) cũng như những hư hỏng lớp bọc trong quá trình lắp đặt và vận hành. Có thể sử dụng các anốt hy sinh hoặc dòng điện cảm ứng phát ra từ máy chỉnh lưu. Anốt hy sinh hay được sử dụng hơn.

8.1.2.     Hệ thống bảo vệ catốt phải có khả năng khử thế điện hoá giữa ống với nước (hoặc ống với trầm tích) trong phạm vi – 800 mV đến -1050 mV Ag/AgCl/nước biển. Có thể đạt được điện thế nhỏ hơn -1050 mV Ag/AgCl/nước biển bằng cách sử dụng dòng điện cảm ứng. Các điện thế này có thể gây ảnh hưởng phụ bất lợi như bong lớp bọc và nứt do ứng suất hyđro tại vật liệu làm ống cũng như mối hàn. Các bộ phận của hệ thống đường ống bằng thép C-Mn và ferit, martensitic hoặc thép không rỉ austenic feric chịu biến dạng dẻo trong quá trình vận hành có thể nứt do ứng suất hydro do hệ thống bảo vệ catốt mặc dù điện thế vẫn nằm trong dải điện thế quy định ở trên. Những hư hỏng dạng này có thể tránh được bằng cách hạn chế biến dạng cực hạn bởi các biện pháp thiết kế. Ngoài ra, cần phải chú trọng đặc biệt tới lớp bọc của các bộ phận chịu biến dạng cục bộ.

8.1.3.     Hệ thống bảo vệ catốt bằng anốt hy sinh thường được thiết kế để bảo vệ suốt thời gian hoạt động của đường ống.

8.1.4.     Các hệ thống đường ống nối với các công trình biển khác phải có hệ thống bảo vệ catốt tương thích trừ phi được lắp mối nối cách điện. Tại chỗ tiếp bờ của đường ống biển có lắp anốt hy sinh cần phải lắp mối nối cách điện nếu đoạn đường ống trên bờ bảo vệ catốt bằng dòng điện cảm ứng.

8.2.         Thông số thiết kế và tính toán

8.2.1.     Quy trình tính toán thiết kế và các yêu cầu đối với các thông số thiết kế cho hệ thống bảo vệ catốt bằng anốt hy sinh cần tuân thủ theo các yêu cầu trong phụ lục A – Thiết kế bảo vệ catốt.

8.2.2.     Thiết kế anốt chi tiết phụ thuộc vào kiểu lớp bọc ống. Đối với đường ống có bọc gia tải, anốt thường được thiết kế với chiều dầy bằng chiều dầy lớp bọc. Đối với đường ống và ống đứng có lớp bọc cách nhiệt thì thiết kế tổng thể phải cách nhiệt anốt để cải thiện hiệu quả điện hoá của nó (ví dụ bằng cách gắn anốt ra ngoài lớp bọc). Lõi anốt, giá đỡ và thiết bị gắn phải được thiết kế với một hệ số sử dụng yêu cầu để đảm bảo dòng điện liên tục và để đỡ anốt trong các giai đoạn chế tạo, lắp đặt và vận hành.

8.2.3.     Để tránh rụng anốt trong quá trình lắp đặt và vận hành, anốt gắn trên lớp bọc phải được thiết kế để có thể hàn trực tiếp lõi anốt lên tấm đệm trên đường ống. Thiết kế chi tiết phải tính đến khả năng mất anốt trong quá trình lắp đặt và hậu quả của nó đối với khả năng chung của hệ thống. Khoảng cách giữa các anốt không nên vượt quá 150m. Khoảng cách này có thể lớn hơn nếu tính tới điện trở trên đường ống, khả năng hư hỏng anốt.

8.2.4.     Đối với các anốt kẹp vào đường ống hoặc ống đứng, mỗi đoạn anốt phải có cáp điện để duy trì dòng điện liên tục đối với ống.

8.2.5.     Phải có bản vẽ sơ đồ bố trí anốt, bao gồm cả thiết bị gắn buộc cho từng loại, cỡ anốt. Cáp nối phải được chi tiết hoá nếu có thể. Trọng lượng tịnh của anốt và dung sai kích thước phải được quy định trên bản vẽ.

8.2.6.     Tài liệu kỹ thuật chi tiết sẽ bao gồm các nội dung sau đây:

• Giả thuyết thiết kế, bao gồm tuổi thọ thiết kế và các thông số kỹ thuật tham khảo của dự án, các tiêu chuẩn, quy phạm, ...
• Tính toán diện tích bề mặt và yêu cầu về dòng điện.

8.2.7.     Ngoài ra, tài liệu thiết kế hệ thống anốt hy sinh phải bao gồm các nội dung sau:

• Tính toán khối lượng của anốt;
• Tính toán điện trở anốt;
• Tính toán số lượng anốt;
• Bản vẽ anốt chi tiết (kể cả thiết bị gắn và cáp nối nếu có).

9.     Chế tạo và lắp đặt anốt tự huỷ

9.1.         Chế tạo anốt

9.1.1.     Các yêu cầu đối với việc chế tạo anốt, bao gồm kích thước, trọng lượng, yêu cầu về kiểm soát chất lượng (khuyết tật, dung sai, khả năng điện hoá trong quá trình thử,...), đánh dấu và tài liệu phải được chi tiết hóa trong thông số kỹ thuật của bên mua.

9.1.2.     Đối với mỗi loại/cỡ anốt, nhà chế tạo phải chuẩn bị bản vẽ chi tiết chỉ rõ vị trí và kích thước anốt được đặt, trọng lượng tổng thể của anốt và các thông số chi tiết khác nêu trong thông số kỹ thuật của bên mua.

9.1.3.     Chế tạo anốt phải được tiến hành theo quy trình chế tạo được duyệt. Các yêu cầu cụ thể về chế tạo anốt được quy định tại phụ lục A.

9.1.4.     Tấm chèn hàn vào ống phải được làm bằng thép có tính hàn đầy đủ. Đối với đường ống thép không gỉ thì các tấm chèn này phải được hàn vào tấm đệm bằng vật liệu giống như vật liệu làm ống hoặc tương thích với vật liệu làm ống. Đối với tấm chèn bằng thép C-Mn, thành phần cacbon tương đương hoặc giá trị Pcm (độ nhạy cảm nứt nguội) của các tấm đệm phải không được vượt quá giá trị tương ứng của vật liệu làm ống.

9.1.5.     Trọng lượng và dung sai kích thước phải tuân theo các yêu cầu nêu trong tiêu chuẩn NACE RP 0492-92 hoặc tiêu chuẩn tương đương khác được Đăng kiểm công nhận.

9.1.6.     Tất cả các anốt phải được kiểm tra bằng mắt thường để phát hiện nứt và các khuyết tật đáng kể khác.

9.2.         Lắp đặt anốt

9.2.1.     Việc lắp đặt anốt có thể tiến hành trên bờ trong trường hợp dùng tàu rải ống. Trong trường hợp rải ống cuộn thì thường lắp ngoài biển.

9.2.2.     Anốt phải được lắp theo quy trình được duyệt trong đó nêu rõ cách sắp xếp, lắp đặt và kiểm tra.

9.2.3.     Đối với ống bọc bê tông, phải tránh tiếp xúc điện giữa cốt thép và anốt. Khe hở giữa các anốt hình bán khuyên phải đổ đầy asphalt mastic hoặc chất tương tự. Nếu lỡ đổ hợp chất ra bề mặt ngoài của anốt thì phải chùi sạch.

10.  Thiết kế, chế tạo lớp bảo vệ chống ăn mòn bên trong

10.1.       Quy định chung

10.1.1.   Hầu hết các các chất lỏng được vận chuyển trong ống đều có khả năng ăn mòn đối với vật liệu làm ống bằng thép C-Mn.

10.1.2.   Việc lựa chọn một hệ thống bảo vệ chống ăn mòn bên trong đường ống và ống đứng có ảnh hưởng lớn đến thiết kế chi tiết và vì vậy phải được đánh giá trong quá trình thiết kế sơ bộ. Có một số cách bảo vệ chống ăn mòn như sau:

• Xử lý dung chất để loại bỏ nước hoặc chất gây ăn mòn;
• Dùng ống có lớp lót (bằng kim loại) hay lớp phủ có khả năng chống ăn mòn bên trong;
• Dùng lớp bọc hoặc lớp lót chống ăn mòn hữu cơ;
• Xử lý hoá học tức là thêm vào trong dung chất các hoá chất có chức năng giảm ăn mòn.
• Ngoài ra, cũng nên xét đến việc để lượng dự trữ ăn mòn.

10.1.3.   Cần xét đến nhu cầu bảo vệ chống ăn mòn tạm thời bề mặt bên trong ống trong quá trình lưu kho, vận chuyển và thả xuống nước. Các giải pháp kỹ thuật thường là: dùng mũ đầu ống, dầu/ sáp bảo vệ chống bụi và đối với ống ngập nước thì dùng chất xử lý hoá học (biôxít hoặc chất chống ôxy hoá). Lưu ý rằng việc sử dụng biôxít để xử lý nước là rất cần thiết (dù rằng trong thời gian ngắn) để ngăn chặn sự phát triển của vi khuẩn khi cho ống ngập nước dễ gây ăn mòn ống trong quá trình vận hành. Với đường ống bằng thép C-Mn không bọc, việc sử dụng chất chống ôxy hoá có thể không cần thiết vì ôxy hoà tan trong nước nhanh chóng bị tiêu tán mà không gây ăn mòn đáng kể chiều dầy thành ống. Việc hình thành một tấm màng bảo vệ chống ăn mòn hoặc sử dụng chất ức chế ăn mòn thường không cần thiết và đôi khi còn có hại.

10.2.       Bảo vệ chống ăn mòn bên trong bằng cách xử lý dung chất

10.2.1.   Kiểm soát ăn mòn bên trong bằng cách xử lý dung chất có thể thực hiện bằng cách tách nước ra khỏi khí/ dầu (dehydration) hoặc tách ôxy ra khỏi nước biển đối với đường ống ép nước (deoxygenation). Cần phải đánh giá tác hại do sự suy giảm vật liệu trong quá trình vận hành. Cần phải xét đến khả năng sử dụng lượng dự trữ ăn mòn và hệ thống dư để xử lý dung chất. Thông thường, cần phải theo dõi trực tuyến các đặc trưng ăn mòn của dung chất ở thiết bị xử lý hạ nguồn. Đối với đường ống xuất dầu, cần phải xét lượng nước dư trong đó, cần xét đến việc xử lý biôxít như là một biện pháp dự phòng.

10.3.       Bảo vệ chống ăn mòn bên trong bằng cách sử dụng ống bằng hợp kim chống ăn mòn (CRA)

10.3.1.   Việc lựa chọn vật liệu chống ăn mòn thường được tiến hành bằng việc đánh giá lựa chọn thép C-Mn nếu vật liệu đó đủ an toàn và/ hoặc kinh tế trên quan điểm độ tin cậy trong vận hành.

10.3.2.   Sau đó sẽ tiến hành lựa chọn vật liệu chống ăn mòn. Các thông số chủ yếu sau đây cần được xem xét:

• Đặc tính cơ học;
• Dễ chế tạo, đặc biệt là phải hàn được;
• Khả năng chống ăn mòn bên trong và bên ngoài, đặc biệt chú trọng tới nứt do tác nhân môi trường.

10.3.3.   Nếu cần, phải chứng nhận trước khả năng của nhà cung cấp ống và phụ kiện ống bằng hợp kim chống ăn mòn.

10.4.       Bảo vệ chống ăn mòn bên trong bằng lớp bọc hoặc lớp lót hữu cơ

10.4.1.   Nếu sử dụng lớp bọc hoặc lớp lót để chống ăn mòn thì cần xem xét các thông số sau:

• Tính tương thích về mặt hoá học với tất cả các dung chất được vận chuyển hay tương tác trong ống trong quá trình lắp đặt, chạy thử và vận hành, kể cả ảnh hưởng của chất phụ gia;
• Khả năng chống mài mòn do chất lỏng và chống các hư hỏng cơ học khi vận hành thoi.
• Khả năng chịu được giảm áp đột ngột;
• Độ tin cậy của công tác kiểm soát chất lượng trong quá trình bọc;
• Độ tin cậy của hệ thống bọc mối nối hiện trường (bên trong), nếu có;
• Hậu quả phá huỷ và kỹ thuật dự phòng để hạn chế ăn mòn

10.4.2.   Lớp bọc bên trong đường ống (ví dụ bằng màng mỏng epoxy nóng chảy) chủ yếu dùng để giảm ma sát trong đường ống khí khô. Mặc dầu lớp bọc bên trong không thể ngăn chặn hết ăn mòn nếu chất lỏng được vận chuyển, nhưng lớp bọc có các đặc tính đầy đủ vẫn có đủ khả năng giảm các ảnh hưởng khác nhau của ứng suất màng và do đó có khả năng giữ áp suất trong đường ống.

10.5.       Bảo vệ chống ăn mòn bên trong bằng cách xử lý hoá học

10.5.1.   Xử lý bằng hoá chất cho chất lỏng để chống ăn mòn có thể bao gồm:

• Chất ức chế ăn mòn;
• Hoá chất đệm-pH (pH-buffering chemicals);
• Biôxít (để hạn chế ăn mòn do vi khuẩn);
• Glycol hoặc methanol (cho vào với nồng độ cao để ngăn ngừa hydrat, làm loãng pha nước);
• Chất phân tán (để nhũ tương hóa nước trong dầu);
• Chất rửa (để loại bỏ hợp chất ăn mòn có nồng độ thấp).

10.5.2.   Độ tin cậy của hoá chất xử lý phải được đánh giá chi tiết trong thiết kế sơ bộ. Các thông số quan trọng sau đây cần được quan tâm:

• Dự đoán hiệu quả của việc hạn chế ăn mòn đối với dung chất được xử lý, kể cả các ảnh hưởng có thể có do gỉ, cặn,... có trong dung chất;
• Khả năng phân bố chất ức chế của dung chất được chuyên chở trong ống dọc theo toàn bộ chiều dài và chu vi của nó;
• Tính tương thích với tất cả các vật liệu làm đường ống và thiết bị hạ nguồn, đặc biệt là lớp bọc dùng chất đàn hồi và hữu cơ;
• Tính tương thích với các phụ gia được đưa vào;
• Tính tương thích với môi trường và sức khoẻ;
• Các thiết bị phun hóa chất và quy trình/ kỹ thuật để theo dõi tính hiệu quả của chất ức chế;
• Hậu quả của phá huỷ để trên cơ sở đó có thể đề ra các kỹ thuật dự phòng và bảo vệ đầy đủ.

10.5.3.   Đối với các đường ống vận chuyển chất lỏng của giếng chưa được xử lý hoặc các chất lỏng khác có tính ăn mòn cao, với các yêu cầu cao về an toàn và độ tin cậy thì cần phải kiểm tra tính hiệu quả của việc xử lý bằng hóa chất bằng cách theo dõi tính toàn vẹn của đường ống bởi việc sử dụng dụng cụ có thể đo được chiều dày dọc theo toàn bộ chiều dài của đường ống.

PHỤ LỤC A:

THIẾT KẾ CHỐNG ĂN MÒN CATỐT

A1.  Xem xét chung trong thiết kế

o           Quy định chung

A1.1.1.          Thiết kế bảo vệ catốt nằm trong khâu thiết kế chi tiết cho một kết cấu công trình biển. Thông thường việc thiết kế bao gồm việc lựa chọn vật liệu, hệ số tận dụng lớp bọc, kiểu hệ thống chống ăn mòn, lựa chọn loại và vật liệu anốt. Các công việc này cũng xét đến các yêu cầu chức năng liên quan đến độ tin cậy, bảo dưỡng và giám sát.

A1.1.2.           Các thông số môi trường ảnh hưởng đến bảo vệ catốt. Các tham số nước biển chính ảnh hưởng đến bảo vệ catốt là:

·         Lượng ôxi hoà tan;

·         Dòng chảy;

·         Nhiệt độ;

·         Sinh vật biển bám;

·         Độ mặn.

A1.1.3.          Các tham số trên xác định mật độ dòng catốt yêu cầu để đạt được và duy trì sự bảo vệ catốt. Tuy nhiên, không thể đưa ra được mối quan hệ chính xác giữa các tham số môi trường này và mật độ dòng catốt yêu cầu. Trong thiết kế hệ thống bảo vệ catốt, mật độ dòng catốt yêu cầu được xác định dựa trên vùng khí hậu và độ sâu.

o          Điện thế bảo vệ

A1.1.4.          Một điện thế bằng –800 mV liên kết với điện cực tham chiếu bằng bạc/ clorua bạc/ nước biển (Ag/AgCl/nước biển) thường được chấp nhận là điện thế bảo vệ () cho thép các bon và thép hợp kim thấp trong nước biển.

A1.1.5.          Trong các môi trường kỵ khí bao gồm cả các lớp trầm tích biển điển hình, một điện thế bảo vệ thấp hơn bằng –1050 mV liên kết với điện cực tham chiếu Ag/AgCl/nước biển được coi là cần thiết để đạt được sự bảo vệ catốt có hiệu quả.

A1.1.6.          Các điện thế bảo vệ nêu trên được sử dụng làm chỉ tiêu để theo dõi việc bảo vệ chống ăn mòn được thực hiện có hiệu quả.

o          Vật liệu chế tạo anốt hy sinh

A1.1.7.          Anốt hy sinh dùng cho các công trình biển được chế tạo từ nhôm hoặc kẽm. Anốt làm từ nhôm được chọn nhiều nhất do hiệu suất điện hoá cao. Các anốt làm từ magiê (Mg) cũng được sử dụng trong một số trường hợp cùng với anốt làm từ nhôm để đạt được sự phận cực nhanh trong giai đoạn bắt đầu hoạt động.

A1.1.8.          Thành phần tối đa của các nguyên tố tạp chất có trong anốt được quy định tại bảng A1.3-1 đưa ra lượng tạp chất tối đa cho phép

Bảng A1.3-1: Thành phần tối đa của các nguyên tố tạp chất

o           Hình dạng anốt

A1.1.9.          Có ba loại anốt chính được thiết kế cho công trình biển là:

·         Loại mảnh đặt cách đường ống;

·         Loại dài được lắp phẳng áp vào ống;

·         Loại hình xuyến

A1.1.10.        Loại anốt dùng trong thiết kế thường do Nhà khai thác quy định và phải tính đến các yếu tố khác nhau gồm:

(a)           Hệ số sử dụng và dòng anốt;

(b)           Trọng lượng và lực cản xuất hiện do dòng chảy;

(c)           Chi phi sản xuất và lắp đặt;

(d)           Khả năng làm vướng các ống mềm như các ống thở của thợ lăn, cáp điều khiển ROV.

A1.1.11.        Anốt loại mảnh đặt cách đường ống có dòng và hệ số sử dụng cao nhất. Tuy nhiên các anốt này lại là vật cản và gây ra lực cản lớn.

o           Sử dụng lớp bọc kết hợp với bảo vệ catốt

A1.1.12.        Việc áp dụng lớp bọc không phải là kim loại sẽ giảm dòng cần thiết cho việc bảo vệ catốt và do đó giảm trọng lượng anốt hy sinh cần thiết. Đặc biệt đối với kết cấu nhậy cảm với trọng lượng có tuổi thọ thiết kế lớn thì việc kết hợp sử dụng lớp bọc và bảo vệ catốt có thể là biện pháp bảo vệ chống ăn mòn tiết kiệm nhất.

A1.1.13.        Lớp bọc cũng có lợi trong việc đạt được độ phân cực nhanh nhất và giúp sự phân phối dòng có hiệu quả hơn đối với các đối tượng có hình dạng phức tạp.

A1.1.14.        Việc sử dụng lớp bọc cũng giảm rủi ro ăn mòn sinh vật của thép C và thép hợp kim thấp ở trong các vùng bị khuất đối với dòng bảo vệ catốt.

A1.1.15.        Việc sử dụng kết hợp hệ thống bảo vệ catốt và lớp bọc phải được lựa chọn trên kinh nghiệm thực tế.

A1.1.16.        Một số loại lớp bọc đường ống nhất định (chủ yếu là loại có mức độ các bon đen cao) có thể có tính dẫn điện cao cho phép phóng điện dòng catốt tại lớp giao nước biển/lớp bọc. Điện trở kháng được khuyến nghị tối thiểu là 1,0 x10⁴ ohm.cm.

A2.  Các thông số thiết kế

A2.1.            Quy định chung

A2.1.1.          Phần này quy định các thông số được áp dụng trong thiết kế hệ thống bảo vệ catốt dùng anốt hy sinh.

A2.1.2.          Trừ tuổi đời thiết kế, các thông số thiết kế khác thường được giả thiết là do Nhà thiết kế hệ thống bảo vệ catốt lựa chọn/đưa ra.

A2.1.3.          Các dữ liệu đưa ra trong phụ lục này được lựa chọn một cách thống nhất theo một tiếp cận thiên về an toàn. Do đó việc sử dụng các hệ số này sẽ đưa ra một tuổi thọ thực lớn hơn tuổi thọ thiết kế của hệ thống trong hầu hết các trường hợp. Với kinh nghiệm của Nhà khai thác hoặc các xem xét đặc biệt khác có thể bảo vệ cho việc áp dụng các dữ liệu thiết kế thấp hơn hoặc áp dụng các dữ liệu thiết kế thậm chí an toàn hơn nữa trong một số trường hợp nhất định.

A2.2.            Tuổi thọ thiết kế

A2.2.1.          Tuổi thọ thiết kế (t_f) của một hệ thống bảo vệ catốt phải được Nhà khai thác đưa ra. Khi đưa ra tuổi thọ thiết kế của hệ thống, Nhà khai thác cũng nên xem xét khả năng kéo dài tuổi thọ của hệ thống.

A2.2.2.          Việc bảo dưỡng và sửa chữa hệ thống bảo vệ catốt dùng anốt hy sinh cho hệ thống đường ống biển nói chung là rất đắt và thường là không thực tế. Do đó, thông thường tuổi thọ thiết kế anốt được lấy bằng tuổi thọ công trình được bảo vệ.

A2.3.            Mật độ dòng điện thiết kế

A2.3.1.          Mật độ dòng điện là dòng bảo vệ catốt trên diện tích bề mặt đơn vị. Mật độ dòng thiết kế ban đầu (i_c) và cuối cùng (i_f) là một số đo mật độ dòng catốt cần thiết dự đoán để có được sự bảo vệ cho bề mặt kim loại trần trong một khoảng thời gian ngắn hợp lý. Chúng được sử dụng để tính toán dòng điện cần thiết ban đầu và cuối cùng để dùng trong việc tính toán số lượng và kích cỡ anốt. ảnh hưởng của các lớp bọc được tính đến thong qua việc sử dụng hệ số suy giảm lớp bọc.

A2.3.2.           Mật độ dòng thiết kế trung bình (hay duy trì) là một số đo dòng catốt cần thiết dự đoán, khi hệ thống bảo vệ catốt đã đạt được điện thế bảo vệ ở trạng thái đều. Khi đó hiệu điện thế dẫn sẽ thấp hơn và do đó mật độ dòng thiết kế trung bình thấp hơn cả hai mật độ dòng thiết kế ban đầu và cuối cùng.

A2.3.3.           Mật độ dòng thiết kế phụ thuộc vào nhiều yếu tố và những yếu tố này phụ thuộc vào vị trí địa lý và độ sâu nước. Mật độ dòng thiết kế được quy định ở bảng A2.3-1 và bảng A2.3-2. Các mật độ dòng thiết kế này được lựa chọn thiên về an toàn để tính đến trạng thái thời tiết gồm sóng và dòng chảy, tuy nhiên không tính đến hiệu ứng mài mòn do bùn cát.

A2.3.4.          Đối với bề mặt thép trần chôn trong trầm tích nên dùng mật độ dòng thiết kế (ban đầu/cuối cùng và trung bình) là 0,20 A/m² cho mọi vị trị địa lý và độ sâu nước.

Bảng A2.3-2: Mật độ dòng thiết kế trung bình

A2.3.5.          Đối với đường ống và các bộ phận khác được hâm nóng bởi dung chất bên trong, mật độ dòng thiết kế (ban đầu/cuối cùng và trung bình) như quy định tại bảng A2.3-1, A2.3-2 và mục A2.3.4 phải được tăng thêm 0,001 A/m² cho mỗi ⁰C vượt quá 25⁰ C của nhiệt độ tại ranh giới giữa kim loại và môi trường. Đối với ống một vách (không có bọc cách nhiệt và bọc bê tông gia tải), nhiệt độ này được giả thiết là bằng nhiệt độ của dung chất bên trong.

A2.4.            Hệ số suy giảm lớp bọc và sơn phủ

A2.4.1.          Hệ số suy giảm lớp bọc, f_c, mô tả độ giảm dự đoán của mật độ dòng thiết kế do việc dùng lớp bọc có tính cách điện. f_c = 0 nghĩa là lớp bọc 100% cách điện do đó độ giảm của mật độ dòng thiết kế là bằng 0 và f_c = 1 tương ứng với lớp bọc không có đặc tính bảo vệ.

A2.4.2.          Hệ số suy giảm lớp bọc là một hàm của đặc tính lớp bọc, các thông số khai thác và thời gian. Đặc tính lớp bọc phụ thuộc vào vật liệu lớp bọc, việc chuẩn bị bề mặt và bọc. Hệ số suy giảm lớp bọc có thể được mô tả bằng:

f_c = k₁ + k₂t                                                                    (A2.4-1)

trong đó:

t là tuổi thọ của lớp bọc, tính theo năm;

k₁ và k₂ là các hằng số phụ thuộc vào đặc tính lớp bọc. Các hệ số này được đưa ra trong bảng A2.4-1.

A2.4.3.          Bốn loại sơn phủ được xác định để đơn giản hóa việc hiệu chỉnh hệ số suy giảm lớp bọc cho phù hợp với đặc tính của lớp bọc:

·         Loại I          : Một lớp sơn lót với chiều dày màng khô bảo vệ (DFT- Dry Film Thickness) danh nghĩa khoảng 50 mm;

·         Loại II         : Một lớp sơn lót, cộng với tối thiểu một lớp sơn phủ ngay bên trên, với DFT danh nghĩa là150 mm đến 250 mm;

·         Loại III         : Một lớp sơn lót, cộng với tối thiểu hai lớp sơn phủ ngay bên trên, với DFT danh nghĩa tối thiểu là 300 mm;

·         Loại IV        : Một lớp sơn lót, cộng với tối thiểu ba lớp sơn phủ ngay bên trên, với DFT danh nghĩa tối thiểu là 450 mm;

A2.4.4.          Hư hỏng lớp bọc được giả thiết phần lớn là do hà bám và hiệu ứng mài mòn do sóng và dòng chảy. Tất cả các yếu tố này liên quan đến độ sâu và để đơn giản hoá hiệu ứng của nhiệt độ nước biển được bỏ qua.

A2.4.5.          Để thiết kế bảo vệ catốt, hệ số suy giảm lớp bọc trung bình và cuối cùng được tính dựa trên tuổi thọ thiết kế, t_f:

                                                   (A2.4-2)

f_c(cuối cùng) = k₁ + k₂t_f                                                  (A2.4-3)

Nếu giá trị tính toán vượt quá 1, giá trị f_c = 1 phải được áp dụng trong thiết kế.

Khi tuổi thọ thiết kế của hệ thống bảo vệ catốt vượt quá tuổi thọ của hệ thống lớp bọc, f_c(trung bình) có thể được tính theo:

                                     (A2.4-4)

Bảng A2.4-1: Các hằng số k₁ và k₂ cho tính toán hế số suy giảm lớp sơn

A2.4.6.          Hệ số suy giảm lớp bọc như định nghĩa ở trên không tính đến lượng dự trữ đối với sự hư hỏng lớp sơn phủ trong quá trình chế tạo và lắp đặt. Nếu những hư hỏng này được dự đoán là đáng kể thì diện tích bề mặt bị ảnh hưởng phải được ước tính và đưa vào trong tính toán thiết kế như là bề mặt kim loại trần.

A2.5.            Lớp bọc đường ống

A2.5.1.          Hệ số suy giảm lớp bọc đối với lớp bọc đường ống như định nghĩa tại mục A2.4 và các quy định dưới đây phải được áp dụng trong tính toán thiết kế, trừ khi có quy định khác. Hệ số suy giảm lớp bọc được áp dụng cho các hệ thống bọc đường ống sau đây:

·         Lớp bọc nhựa đường + bê tông gia tải;

·         Epoxi nóng chảy + chất dính + polyethylene hoặc polypropylene;

·         Cao su polychloroprene;

·         Các hệ thống bọc tương đương có 2 lớp, lớp trong dùng để chống ăn mòn và 1 lớp ở ngoài để bảo vệ cơ học và có thể kết hợp bọc cách nhiệt.

A2.5.2.          Các hệ số suy giảm lớp bọc sau liên quan đến hệ thống lớp bọc nêu trong mục A2.5.1 được áp dụng cho cả đường ống không bị chôn và đường ống bị chôn:

                        f_c (trung bình) = 0,05 + 0,002(t_f – 30)                                           (A2.5-1)

                        f_c (cuối cùng) = 0,07 + 0,004(t_f – 20)                                           (A2.5-2)

A2.5.3.          Đối với đường ống bọc bằng epoxi nóng chảy với DFT tối thiểu là 300 mm không được bọc đè lên nhau thì dùng hệ số suy giảm lớp bọc cho Loại III, thay đổi cho k₁ = 0,05.

A2.6.            Công thức điện trở cho anốt

A2.6.1.          Bảng A2.6-1 đưa ra các công thức tính toán điện trở cho anốt cho các hình dạng anốt khác nhau. Các công thức trong bảng A2.6-1 phải được áp dụng cho mỗi thiết kế anốt liên quan trong tính toán thiến kế trừ khi có quy định khác:

Trong đó:

r (ohm.m)          = điện trở suất của môi trường;

L (m)     = chiều dài anốt;

r (m)     = bán kính anốt;

S (m)    = trung bình của chiều dài và chiều rộng anốt;

A (m)    = diện tích bề mặt anốt .

Các công thức trên được áp dụng cho anốt với khoảng cách tối thiểu là 0,3m từ đường ống. Nếu khoảng cách từ anốt đến đường ống nhỏ hơn 0,3m nhưng tối thiểu là 0,15 m thì có thể áp dụng công thức trên với một hệ số hiệu chỉnh là 1,3.

Đối với các anốt không phải là hình trụ: r = C/2p trong đó C(m) là chu vi mặt cắt ngang.

A2.6.2.          Để tính điện trở anốt ban đầu, R_a (ban đầu), các kích thước anốt ban đầu phải được đưa vào trong công thức tương ứng trong bảng A2.6-1.

A2.6.3.          Đối với tất cả các loại anốt, khi anốt bị tiêu hao theo hệ số sử dụng u của nó thì khối lượng anốt còn lại được xác định bằng:

                                                      (A2.6-5)

A2.6.4.          Đối với anốt loại mảnh, dài đặt cách đường ống, giả thiết rằng độ giảm chiều dài tương ứng với 10% độ giảm khối lượng/thể tích thực khi anốt bị tiêu hao theo hệ số sử dụng u của nó:

                                 (A2.6-6)

 trong đó, L là chiều dài anốt.

A2.6.5.          Đối với anốt loại dài, lắp áp vào ống, giả thiết hình dạng cuối cùng là dạng bán trụ. Chiều dài và bán kính cuối cùng được tính như trong mục A2.6.4.

A2.6.6.          Đối với anốt loại vòng xuyến dùng cho đường ống với các đầu của nó được lắp áp vào lớp bọc bê tông gia tải và điền đầy bằng mát tít thì tính diện tích bề mặt hở cuối cùng được tính từ trọng lượng thực và kích thước cuối cùng và hệ số sử dụng được cho trong bảng A2.8-1.

A2.6.7.          Đối với anốt loại ngắn, lắp áp vào ống và các loại khác với điện trở của anốt được tính theo công thức A2.6-4, giả thiết bề mặt hở cuối cùng là tương đương với diện tích bề mặt ban đầu của anốt đối diện với bề mặt được bảo vệ.

A2.7.           Điện trở suất

A2.7.1.          Điện trở suất r (ohm.m) của nước biển là một hàm của độ mặn và nhiệt độ. Trong vùng biển mở độ mặn không thay đổi lớn và nhiệt độ là yếu tố chính. Hình A2.7-1 đưa ra mối quan hệ giữa điện trở suất và nhiệt độ tại độ mặn từ 30 đến 40‰ (phần nghìn – parts per thousand).

A2.7.2.          Tại các vùng gần bờ đặc biệt là trong vùng gần cửa sông và trong các vịnh khép kín độ mặn sẽ thay đổi đáng kể. Do đó thiết kế hệ thống bảo vệ catốt trong các vùng này được khuyến nghị là dựa trên việc đo điện trở kháng.

A2.7.3.          So với nước biển điện, trở kháng của trầm tích biển cao hơn khoảng 2 lần cho đất sét rất mềm và khoảng 5 lần đối với cát. Hệ số cao nhất sẽ được dùng trừ khi có dữ liệu trầm tích thực tế.

A2.7.4.          Trong vùng khí hậu ôn hoà (nhiệt độ nước bề mặt trung bình 7⁰C đến 12⁰C), giá trị điện trở suất 0,3 và 1,5 ohm.m được khuyến nghị dùng cho việc tính điện trở anốt trong nước biển và trầm tích biển theo thứ tự, các giá trị này được lấy thiên về an toàn.

Hình A2.7-1 Điện trở suất

A2.8.            Hệ số sử dụng anốt

A2.8.1.           Hệ số sử dụng anốt (u) miêu tả phần vật liệu anốt có thể được sử dụng cho mục đích thiết kế. Khi anốt bị tiêu hao quá hệ số sử dụng, khả năng làm việc của anốt sẽ trở nên không đoán được do mất sự trợ giúp của vật liệu anốt và/hoặc điện thế anốt tăng quá nhanh.

A2.8.2.           Hệ số sử dụng anốt phụ thuộc vào thiết kế anốt chi tiết, đặc biệt là kích thước và vị trí của lõi anốt. Hệ số sử dụng trong bảng A2.8-1 là các giá trị thiên về an toàn, không phụ thuộc vào thiết kế anốt chi tiết và sẽ được dùng trong tính toán thiết kế, trừ khi có quy định khác.

Bảng A2.8-1: Hệ số sử dụng anốt thiết kế

 Ghi chú:

(1)         Chiều dài anốt ³ 4 lần chiều dày;

(2)        Chiều dài anốt < 4 lần chiều dày.

A3.  Các bước thiết kế

A3.1.       Phân loại vật được bảo vệ

A3.1.1.      Trong thiết kế hệ thống bảo vệ catốt cho kết cấu lớn và phức tạp việc phân loại kết cấu ra thành nhiều đơn vị rất thuận tiện và thường là cần thiết.

A3.1.2.      Việc chia kết cấu ra thành nhiều đơn vị có thể dựa trên các tham số môi trường hoặc khai thác.

A3.2.           Tính toán diện tích bề mặt

A3.2.1.      Cho mỗi đơn vị chia ra, các vùng bề mặt được bảo vệ catốt sẽ được tính riêng biệt cho các vùng mà các trạng thái môi trường hoặc việc áp dụng lớp bọc đưa ra các yêu cầu dòng điện khác nhau.

A3.2.2.      Các tính toán diện tích bề mặt sẽ được đưa ra trong báo cáo thiết kế và tham chiếu đến các bản vẽ có liên quan.

A3.3.           Tính toán dòng điện cần thiết

A3.3.1.      Dòng điện cần thiết (I_c) để đạt được độ phân cực trong khoảng thời gian hoạt động ban đầu và cuối cùng của hệ thống bảo vệ catốt, và dòng điện cần thiết trung bình để duy trì sự bảo vệ catốt trong suốt khoảng thời gian hoạt động phải được tính toán riêng biệt.

A3.3.2.      Dòng điện cần thiết (I_c) sẽ được tính bằng tích của diện tích riêng biệt (A_c) cho mỗi đơn vị được bảo vệ catốt với cường độ dòng thiết kế tương ứng (i_c) và hệ số suy giảm lớp bọc (f_c) nếu có:

                                                                    (A3.3-1)

trong đó:

I_c là dòng điện cần thiết cho một diện tích bề mặt cụ thể;

i_c được chọn từ phần A2.3;

f_c lấy từ phần A2.4 và A2.5 cho sơn và bọc đường ống theo thự tự;

A3.4.           Lựa chọn loại và kích thước anốt

A3.4.1.      Loại anốt được sử dụng phụ thuộc chính vào các thông số chế tạo, lắp đặt và khai thác, do đó Nhà khai thác thường quy định loại anốt.

A3.4.2.      Đối với anốt dạng xuyến dùng cho đường ống mà được lắp áp vào lớp bọc thì chiều dầy lớp bọc sẽ quyết định đến kích thước anốt.

A3.5.           Tính toán khối lượng anốt

A3.5.1.      Tổng khối lượng anốt thực M (kg) cần thiết để duy trì sự bảo vệ catốt trong suốt quãng thời gian làm việc t_f (năm) được tính từ I_c (trung bình).

                                                            (A3.5-1)

trong đó:

e (A.h/kg) là hiệu suất điện hoá của vật liệu anốt;

u là hệ số sử dụng;

8760 là số giờ trong năm;

A3.6.           Tính toán số lượng anốt

A3.6.1.      Khi đã lựa chọn loại anốt, số lượng anốt, kích thước anốt và khối lượng thực anốt sẽ được lựa chọn để thoả mãn các yêu cầu về dòng ban đầu/cuối cùng (A) và năng lượng điện hoá (A.h)

A3.6.2.      Cường độ dòng anốt được tính theo định luật Ohm

                                                                     (A3.6-1)

trong đó:

 - Điện thế thiết kế trong mạch kín của anốt (V);

R_a - Điện trở của anốt (W);

 - Điện thế bảo vệ thiết kế được chọn là -0,80 V (Ag/AgCl/nước biển).

A3.6.3.      Cường độ dòng anốt được tính cho quãng thời gian làm việc ban đầu và cuối cùng của hệ thống bảo vệ catốt.

A3.6.4.      Năng lượng điện hoá anốt (c_a) được tính bằng:

                                                                (A3.6-2)

trong đó: m là khối lượng thực của mỗi anốt

Do đó tổng năng lượng điện hoá anốt C_a = n.c_a (A.h), trong đó n là số lượng anốt

A3.6.5.      Đối với đường ống không được vùi, lấp đá hoặc đào rãnh, cường độ dòng anốt (I_a) và năng lượng điện hoá anốt (C_a) có thể được tính như là khi anốt chỉ được bao bọc bởi nước biển.

A3.6.6.      Kích thước và khối lượng thực anốt phải được chọn để thoả mãn tất cả các yêu cầu về cường độ dòng (ban đầu/cuối cùng) và năng lượng điện hoá dòng anốt cho một số lượng anốt cụ thể, đây là một vòng tính lặp.

A3.6.7.      Việc tính toán phải được thực hiện để chứng minh được rằng các yêu cầu sau được thoả mãn:

                                                (A3.6-3)

và

                            (A3.6-4)

trong đó:

            I_c là dòng yêu cầu bảo vệ catốt của phần được bảo vệ.

A3.7.          Thiết kế anốt chi tiết

A3.7.1.      Trước khi đưa ra thiết kế anốt cuối cùng, Nhà thiết kế phải liên hệ với Nhà cung cấp anốt hy sinh để đảm bảo thiết kế đưa ra có thể sản xuất được.

A3.7.2.      Các lõi, giá đỡ và các thiết bị bắt chặt anốt sẽ được thiết kế để đạt được hệ số sử dụng theo yêu cầu để đảm bảo độ liên tục điện thế và nâng đỡ anốt trong tất cả các giai đoạn chế tạo, lắp đặt và khai thác của phần đường ống được bảo vệ. Có thể yêu cầu sư dụng các tấm ốp.

A3.7.3.      Để tránh anốt bị tuột khỏi đường ống trong quá trình rải ống, các anốt lắp phía trên lớp bọc nên được thiết kế hàn trực tiếp lõi vào tấm ốp trên đường ống.

A3.7.4.      Việc ước tính kích thước anốt còn lại khi bị tiêu hao đến hệ số sử dụng được dùng trong thiết kế phải được thực hiện để kiểm tra xác định rằng lõi anốt không bị lộ ra đáng kể.

A3.7.5.      Các bản vẽ chi tiết thiết kế anốt gồm các thiết bị bắt chặt phải được chuẩn bị cho mỗi kích cỡ/loại anốt. Các cáp nối, nếu có phải được thiết kế chi tiết. Trọng lượng của từng anốt và tổng trọng lượng của các anốt bao gồm cả dung sai phải được ghi rõ trên bản vẽ.

A3.8.          Bố trí anốt

A3.8.1.      Số lượng anốt tính toán phải được bố trí để có được sự phân phối đều của dòng.

A3.8.2.      Nếu thực tế, các anốt dùng cho việc bảo vệ các bề mặt chôn trong lớp trầm tích nên được đặt tự do phía trên, tiếp xúc với nước biển.

A3.8.3.      Tốt nhất là đặt anốt tại các khoảng cách thích hợp để tránh sự tương tác làm giảm dòng có ích.

A3.8.4.      Khoảng cách giữa các anốt trên đường ống thông thường không nên vượt quá 150 m.