Протекторная защита трубопроводов от коррозии
Защита газопровода
Катодно протекторная защита от коррозии полностью автономна. Ее работа отличается эффективностью, а само техническое устройство может прослужить до 10 лет. Протектор создает защиту при подключении анодных электродов, при этом, трубопровод выступает в роли катода, а сам протектор – анода. Таким образом медленно разрушается протектор и создается защита для металлического объекта.
В процессе эксплуатации трубопроводных магистралей образуется коррозия. Разрушения могут появляться как снаружи, так и внутренней стороне. Внутри на состояние трубопровода влияют жидкости, которые по нему транспортируются. Они вступают в реакцию с металлом и в результате образуется ржавчина. Защита от внутренней коррозии трубопроводов позволяет избежать этих процессов. Появление коррозионных изменений снаружи возникает в результате влияния на поверхность металла высокой влажности грунта.
Активный способ защиты металлов от коррозии предполагает использование тока и химических реакций. Таким образом создается электродренажная система изоляции от блуждающих токов. Активная защита от коррозии трубопроводов может осуществляться анодом и катодом. Последний используется для увеличения сопротивления на основаниях из металла. Анодная защита предотвращает разрушение поверхности металлических конструкций.
В этом случае между стенками трубопровода и грунтом оставляют зазор, который будет служить барьером для попадания грунтовых вод. Пассивная защита трубопровода от коррозии может быть выполнена при помощи специальных составов, которыми покрывается поверхность металлического сооружения. Кроме того, для обработки металла могут использоваться химические составы. Они образуют на поверхностях защитную пленку, препятствующую появлению и распространению коррозии.
Катодная защита трубопроводов от коррозии эффективна в отношении блуждающих токов. Они создаются в результате образованной потоком электродов энергии. К трубопроводу она поступает через анодную точку и вызывает электролиз. Именно он и становится результатом воздействия разрушения металла. Чтобы обеспечить надежную защиту металлических сооружений находящихся под землей, нужно организовать дренажную систему электрического типа.
Увеличение температуры окружающей среды приводит к ускорению разрушающих процессов. Химическая ржавчина способна образовываться не только на черных, но и на цветных металлах. Даже для меди и алюминия в таких случаях должна использоваться протекторная защита от коррозии. Алюминиевые поверхности при воздействии образовавшейся ржавчины покрываются защитной пленкой, она предотвращает дальнейший процесс окисления. Медные же конструкции под воздействием разрушающего фактора начинают зеленеть.
Основная причина появления коррозионных изменений на поверхности металлических сооружений – постоянное воздействие на их поверхность влажного грунта. В результате происходит изменение состава металлов на ионном уровне. Для предотвращения появления таких изменений используется различная защита подземных трубопроводов от коррозии. Среди основных причин почвенной коррозии можно выделить несколько наиболее значимых.
Протекторный метод защиты от коррозии предполагает использование одного из видов обработки металла. Обеспечение конструкций защитой от разрушения задача не только производителей. Для защиты металла от воздействия агрессивных и разрушающих сред в процессе эксплуатации используют:
Причины появления коррозии
Прокладка коммуникаций или иных трубопроводных магистралей чаще всего осуществляется под землей, где требуется надежная защита трубопроводов от коррозии. Одним из наиболее доступных и действенных способов защиты металлов, находящихся под землей, является протекторная защита. Этот тип защиты трубопроводов от коррозии может использоваться даже предприятиями с недостатком финансовых средств, при этом, способ обработки отличается высокой эффективностью.
Протекторная защита от электрохимической коррозии является весьма эффективным способом защиты металла. Электрохимическая коррозия появляется в результате воздействия на металл солей. Под их воздействием части атомов переходят в электролитический раствор образуя ионы. Они замещают атомы и заряжают металл зарядами отрицательного значения, а положительные заряды тем временем накапливаются в электролите. Кроме того, электрохимическая коррозия образуется под воздействием блуждающих токов. Они в свою очередь появляются при утечке из электроцепи. Попадая в грунт или в водные растворы такие токи оказывают разрушающее действие на металл.
К методам защиты от блуждающих токов можно отнести подачу индуцированного тока и анодный способ. Электрохимическая защита трубопровода от коррозии и от блуждающих токов может быть выполнена при помощи анодного блока из магния или путем подачи индуцированного тока. Последний способ предполагает нанесение на поверхность защищаемого сооружения состава, который образует пленку. Она обеспечивает постоянный ток и является своего рода протекторной защитой катодного типа.
Силикатно-эмалевое покрытие сочетает в себе прочностные свойства металла — стали с высокой химической устойчивостью к агрессивным средам. Применение неорганических материалов в антикоррозионной защите — перспективное направление, поскольку их свойства долговечны и стабильны во времени. Покрытия из силикатных эмалей обладают высокой термостойкостью при практически полном отсутствии старения, свойственного всем органическим материалам. Широкий интервал рабочих температур (от +350 до −600°С) позволяет использовать их для защиты подземных трубопроводов самого разного назначения, строящихся и на Крайнем Севере, и в Средней Азии. Эмалевое покрытие характеризуется высокой прочностью на сжатие и истирание, хорошими адгезионными и электроизоляционными свойствами.
Металлические изделия, покрытые силикатной эмалью от коррозии, являются одними из самых надежных в настоящее время. Силикатную эмаль приготавливают из кварцевого песка или полевого шпата и буры с добавкой веществ, придающих эмали характерные свойства и обеспечивающие ее прочное соединение с металлом. Различают грунтовые эмали — для непосредственного сцепления покрытия с металлом, и покровные, создающие защитное покрытие от воздействия агрессивной среды. Сырьевые материалы сначала сортируют, измельчают, а затем просеивают, при необходимости магнитной сепарацией очищают от посторонних примесей. Смесь отобранных в необходимых пропорциях материалов (шихту) плавят в тигельных или ванных печах. Этот процесс называется варкой эмали (фритты). Полученную эмаль измельчают мокрым или сухим способом в шаровых мельницах. Эта операция называется помолом. В результате помола эмали с водой и разными добавками получают сметанообразную массу — шликер. На поверхность металлического изделия шликер наносят обливом, окунанием, распылением. После сушки нанесенного слоя производят обжиг в печах: изделия, покрытые слоем шликера, нагревают до его расплавления с целью получения сплошного стекловидного покрытия. Покрытие металлических изделий эмалью может быть как двусторонним, когда эмалируется внешняя и внутренняя поверхность изделия, так и односторонним, когда эмалью покрывается только внутренняя или наружная поверхность изделия.
Защита подземных металлических сооружений от повреждения коррозией – это основная задача предприятий, выполняющих данный тип работ. Существует два метода защиты металла – пассивный и активный. В свою очередь, пассивный метод может быть выполнен в процессе укладки труб.
В процессе эксплуатации трубопровода важно своевременно и регулярно проводить осмотры и ремонтные работы. На это время требуется приостанавливать работу магистрали. Своевременная защита объекта от коррозии позволяет избежать негативных последствий. В соответствии с ГОСТ защита от коррозии магистральных труб должна выполняться с учетом способа монтажа, типом оборудования и другими факторами, влияющими на металлическое сооружение. Выделяют 5 методов защиты трубопроводов:
На внутреннюю поверхность трубопровода оказывают негативное влияние агрессивные жидкости. Транспортируемая вода может содержать карбонаты, кислород, что считается одним из основных повреждающих факторов. Выполнять очистку на регулярной основе достаточно трудоемкий и дорогой процесс. В этом случае используют иные способы защиты трубопроводов от коррозии. Одним из наиболее эффективных методов является обработка воды, которая будет направлена в трубопровод, где под ее воздействием создается защитная пленка. В такую воду добавляют кальций, соду и карбонат натрия.
Силикатно-эмалевое покрытие
Металл — материальная основа современной промышленности, он является основным материалом технической инфраструктуры современной производственной цивилизации. На территории России эксплуатируется 350 тыс. км промысловых трубопроводов. Ежегодно на нефтепромысловых трубопроводах происходит около 50-70 тыс. отказов, 90% которых — следствие коррозионных повреждений. Из общего числа аварий 50-55% приходится на долю систем нефтесбора и 30-35% — на долю коммуникаций поддержания пластового давления. Примерно 42% труб не выдерживают пятилетней эксплуатации, а 17% — даже двух лет. На ежегодную замену нефтепромысловых сетей расходуется 7-8 тыс. км труб или 400-500 тыс. тонн стали. Встает очевидный вопрос: как избежать разрушения металлов, причиняемого коррозией?Развитие многих производств химии, металлургии, энергетики, нефтяной, газовой и других отраслей тесно связано с необходимостью применения конструкционных материалов и покрытий, обладающих высокой химической устойчивостью. К числу наиболее надежных и универсальных средств защиты металлических изделий от коррозии относятся эпоксидно-полиуретановое и силикатно-эмалевое покрытие. Выбор покрытий проводят по нормативной документации в зависимости от условий прокладки и эксплуатации трубопровода.
Соблюдение требований к защите трубопроводов от коррозии контролирует Ростехнадзор. Особенно это касается газопроводов и трубопроводов для подачи и транспортировки горячей воды. Защита таких объектов должна выполняться при помощи специальных установок, которые обеспечивают защиту на всей протяженности объекта.
Коррозии, которые могут поражать металлические сооружения, бывают трех типов: местная, щелевая и поверхностная. Среди этих вариантов наибольшую опасность представляет местный тип. Коррозионные изменения появляются на отдельных участках и приводят к повреждениям. Также достаточно часто встречается щелевая коррозия. Однако ее распространение по металлу не настолько разрушающее. Она образуется в трещинах. Поверхностная коррозия появляется равномерно по всей поверхности трубы.
Наиболее подвержены коррозии трубы, расположенные под линиями электропередач, железнодорожными переездами. Для предотвращения образования коррозионных изменений обязательна протекторная защита трубопроводов, пролегающих в данных участках. Следует учитывать, что коррозия образуется и развивается достаточно быстро, в среднем это 3-30 мм за 12 месяцев. Кроме перечисленных видов коррозии существует еще химическая и электрохимическая. Развитию первой способствуют неэлектропроводные среды, например: спиртовые, газы, нефтепродукты.
Слово «коррозия» походит от латинского «corrodere» и означает «разъедать». Еще в самом начале использования металлов возникла проблема их защиты от коррозии. Люди разными способами пытались уменьшить атмосферное воздействие на металлические поверхности, используя жир, масло, легкоплавкое олово. Коррозия – важная проблема, с которой приходится сталкиваться в ходе эксплуатации изделий из стали. В первую очередь это касается трубопроводов. Если труба проржавела, может произойти утечка воды, либо газа, что приводит к серьезным последствиям. В некоторых квартирах разводка выполнена из неоцинкованных труб, что делает её беззащитной к коррозии. В данном случае могут расходиться швы, образуются свищи. Для того чтобы избежать возможных проблем, стоит заменить трубы на нержавеющие. Если это невозможно, необходима защита от коррозии трубопроводов. Для того чтобы предотвратить протекание труб в результате действия коррозии трубопроводов, следует использовать оборудование специально предназначенное для защиты от таких коррозионных разрушений или наносить на коррозирующую поверхность состав, предотвращающий коррозию инженерных систем. В условиях повышенной влажности находятся трубы холодного водоснабжения. Для их защиты стоит использовать такие грунтовые составы, как: ГФ-032, ЭП-076, ФЛ-053 и т.д. К тому же, такие трубы могут покрываться и любой краской, эмалью. Трубы горячего водоснабжения красятся лишь масляной краской. Трубопроводы, которые контактируют с холодным воздухом, должны быть защищены заранее, до прокладки коммуникаций. Если этого не сделать, разрушение под влиянием конденсата будет происходить быстрыми темпами. Защита от коррозии инженерных систем может происходить несколькими способами, которые необходимо использовать. Перед прокладыванием трубопровода, трубы покрывают казеиновым клеем с цементом в нужных пропорциях (3:1). По мере высыхания, слой покрывается олифой, краской. Этот вариант защиты от коррозии – старый, трудоёмкий и применим при прокладке новых магистралей. Существует и другой более современный способ и гораздо более эффективный и значительно менее трудозатратный – это установка на трубопроводы инженерных сетей прибор VULCAN. Защита от коррозии водопроводных труб может осуществляться с использованием как активного, так и пассивного метода. Первый вариант – электрическая защита, второй – процесс изоляции труб снаружи и внутри, а также их покрытие специальными оболочками. Специального антикоррозийного покрытия трубы, которые выпускаются на заводе, в большинстве случаев не имеют. Поэтому, защита от коррозии водяных труб должна происходить перед процессом укладки труб, либо при самой укладке. Наружная изоляция осуществляется с применением битумно-полимерных, битумно-минеральных, этиленовых и других покрытий. Их выбор будет напрямую зависеть от грунта. Внутренняя защита чугунных, либо стальных труб осуществляется покрытием из цемента, отличающегося надежностью и экономичностью. К тому же, чугунные трубы могут покрываться нефтяным битумом. Используются и лакокрасочные покрытия, которые отличаются приемлемой стоимостью, а также легко наносятся на поверхность. Защитное покрытие наносится только после удаления с трубы ржавчины. Электрохимический метод защиты от коррозии подразумевает нанесение цинкового покрытия, замедляющего разрушение стальных труб. Использование прибора Vulcan в данном случае относят к электрическому методу защиты. Применение прибора Vulcan позволяет не производить дополнительных мер по защите внутренних полостей трубопроводов, теплообменных аппаратов и емкостей от процесса коррозии, он успешно справляется с этой задачей в одиночку. Виды защитных покрытий наружных поверхностей трубопроводов могут отличаться в зависимости от места прокладки и могут быть усиленными, либо нормальными. Усиленные защитные покрытия используют в местах с агрессивной почвой. По мнению специалистов, наибольший ущерб трубопроводу наносит коррозия внутренних поверхностей. Защита от коррозии трубопроводов, транспортирующих нефть, осуществляется, как вариант, с помощью ингибиторов коррозии – химического соединения, уменьшающего скорость коррозии. По механизму действия ингибитор коррозии может быть: анодным, катодным, либо смешанным. По химической природе – органическим, неорганическим, может использоваться для щелочной среды, нейтральной и кислой. Защита от коррозии трубопроводов, защита от коррозии теплообменников будет эффективна при качественной водоочистке. У
мягчение, дехлорирование воды способно продлить срок службы теплообменника, уменьшить процесс коррозии. Благодаря использованию качественной водоочистки снижается скорость коррозии пластин, накопления отложений. Умягчение воды прибором Vulcan дает хороший эффект, приводящий к значительному сокращению эффекта коррозии трубопроводов вплоть до полной остановки процесса коррозии. Стоит учитывать, что на скорость коррозии теплообменника влияет: pH воды. Даже небольшая кислотность способны ускорить коррозионные процессы. Контроль концентрации сульфат и хлорид ионов, растворенного кислорода замедлит процесс коррозии. С этой проблемой успешно борется прибор Elysator, который производит дегазацию воды, удаляя из неё весь растворенный кислород в результате чего на внутренних поверхностях систем образуется оксидная пленка, а процесс коррозии полностью останавливается. Подвержено воздействию разрушающих факторов и оборудование для испарительного охлаждения – градирни, которые могут быть как «сухими», так и «мокрыми». На систему извне может действовать газообразная среда, а изнутри – жидкая. На внешнюю поверхность оборудования может действовать и солнечный свет. Защита от коррозии градирен (мокрых), а также защита от коррозии градирен (сухих) должна основывать на двух компонентах, препятствующих процессу разрушения. Многие ведущие компании выступают за использование стеклопластика и нержавеющей стали. Стоит учесть, что использование стеклопластика невозможно в агрегатах с центробежными вентиляторами. Должна быть предусмотрена и тщательная очистка теплообменных аппаратов и трубопроводов от обрастаний и отложений. В качестве ингибиторов можно использовать гексаметафосфат натрия, силикат натрия, триполифосфат натрия. Эффективный вид ингибитора в каждом конкретном случае необходимо определять опытным путем. Проблему поддержания мокрых градирен в чистом и рабочеспособном состоянии способен решить комплект приборов Elysator и Vulcan. Работая совместно они предотвратят образование ржавчины на всех поверхностях и трубопроводов и баков аккумуляторов, известковых отложений на форсунках, тем самым обеспечат их стабильную работу без регулярных остановок для чистки, предотвратят появление и рост бактерий в воде, которые неизбежно появляются в воде, которая соприкасается с атмосферным воздухом, Не позволят скапливаться и нарастать илистым отложениям, тем самым увеличат срок службы мокрой градирни на несколько десятилетий. Для сухих градирен, в которых вода не соприкасается с атмосферным воздухом – достаточно установки одного из приборов Vulcan или Elysator, каждый из которых обеспечит долговременную защиту водяных систем. По данным статистики, каждая третья авария, на проложенном в грунте трубопроводе, вызвана электрохимической коррозией. Последствием данного процесса является и экономический ущерб (потеря транспортируемого продукта), вред инфраструктуре населенного пункта, экологии. Поэтому, организации, эксплуатируемые подземные инженерные системы, должны уделять внимание антикоррозийной защите. Для эффективного выполнения антикоррозионной защитой своих функций, необходимо соответствовать целому ряду требований: — низкая кислородо- и влагопроницаемость; — стойкость к катодному отслаиванию; — покрытие должно быть устойчиво к тепловому старению; — покрытие должно обладать высокими механическими характеристиками, стабильной во времени адгезией покрытия к стали; — покрытие должно обладать хорошими диэлектрическими характеристиками.
Кроме того, протекторная защита от коррозии трубопровода предотвращает негативное воздействие щелочей и кислот, блуждающих токов. Метод эффективен при расположении труб в месте пересечения ж/д путей. Важна протекторная защита и на фланцах. Тут с ее помощью происходит снятие анодных областей, а в местах перемычек – устраняется электрохимический фактор.
Покрытие обеспечивает защиту поверхности изделий от коррозии, воздействия температур и среды транспортируемого продукта; сохраняет первоначальный состав перекачиваемого продукта без потери его качества. Покрытие для растворопроводов надземной и подземной прокладки обеспечивает защиту от коррозии, вызванной воздействием морской воды и водных растворов пены для пожаротушения в интервале температур от +5°С до +30°С.
Методы защиты трубопровода от коррозии при помощи обработки поверхности сплавами и цинком называются одновременно активной и пассивной защитой. Для этого стенки труб изнутри и снаружи п
окрывают гальваническим составом, который способен на достаточно длительное время создавать барьер для разрушающего воздействия. Особенно популярен способ обработки металлических конструкций методом цинкования.
