Способы антикоррозийной защиты трубопроводов и требования к ним

Коррозия подземных трубопроводов и средства защиты от нее

На состояние стальных трубопроводов оказывает влияние влажность почвы, ее структура и химический состав. Температура сообщаемого по трубам газа, блуждающие в земле токи, вызванные электрифицированным транспортом и климатические условия в целом.

Виды коррозии:

• Поверхностная. Распространяется сплошным слоем по поверхности изделия. Представляет наименьшую опасность для газопровода.
• Местная. Проявляется в виде язв, щелей, пятен. Наиболее опасный вид коррозии.
• Усталостное коррозионное разрушение. Процесс постепенного накопления повреждений.

Механизм разрушения металлов при коррозии

Методы электрохимзащиты от коррозии:

• пассивный метод;
• активный метод.

Суть пассивного метода электрохимзащиты заключается в нанесении на поверхность газопровода специального защитного слоя, препятствующего вредному воздействию окружающей среды. Таким покрытием может быть:

• битум;
• полимерная лента;
• каменноугольный пек;
• эпоксидные смолы.

На практике редко получается нанести электрохимическое покрытие равномерно на газопровод. В местах зазоров с течением времени металл все же повреждается.

Активный метод электрохимзащиты или метод катодной поляризации заключается в создании на поверхности трубопровода отрицательного потенциала, предотвращающего утечку электричества, тем самым предупреждая появление коррозии.

Защита трубопроводов от воздействия низких температур

Большое количество магистральных трубопроводов прокладывается в месте, где температура окружающей среды может достигать минусовых температур. Даже незначительное замораживание труб и транспортируемых веществ может губительно сказаться не только на проходящем веществе, но и на общем состоянии конструкции трубопровода.

Для предотвращения такого состояния, уже на этапе устройства труб производятся защитные мероприятия:

• трубы стараются укладывать ниже глубины промерзания грунта;
• утепление с помощью теплоизоляционных материалов;
• засыпку трубопроводов выполняют из природных материалов с низкой теплопроводной способностью, например, керамзит;
• устройство воздушной прослойки между грунтом и магистралью, которое обеспечивается установкой трубопроводов в специальных закрытых коробах.

Антикоррозийная защита трубопроводов при переменных температурах

Как было упомянуто ранее, при замораживании происходит расширение материала, что разрушает поверхность трубопровода и вызывает коррозийные процессы в конструкции.

Чтобы избежать таких явлений используют теплоизоляционные материалы, которые помогают избежать замораживания поверхности трубопровода и его содержимого и обеспечить защиту металлических труб от коррозии в грунте — тепловых путепроводов, газопроводов, труб для перекачки нефти и нефтепродуктов и др.

К используемым теплоизоляционным материалам предъявляют требования:

• Предотвращение промерзания, образования конденсата;
• Увеличение срока службы изделия;
• Устойчивость к микроорганизмам и насекомым;
• Низкая пожароопасность;
• Влагостойкость.

Сегодня рынок теплоизоляционных материалов очень обширный. Можно выбрать любую антикоррозийную защиту стальных труб в земле — вещество, форму, способ утепления и др. Лучше всего подобрать материал именно для вашей конструкции смогут специалисты нашего предприятия, имеющие обширным опытом работы в этой сфере.

Основные теплоизоляционные материалы для защиты труб

• Стекловата;
• Минераловатные материалы;
• Базальтовое волокно;
• Вулканитовое стекло;
• Перлитовые материалы;
• Пенополистирольные;
• Каучуковые вещества;
• Полиэтиленовые материалы.

Примеры теплоизоляции труб различными материалами представлены на картинках:

Теплоизоляция из полиэтилена и пенополиуретана

Теплоизоляция с помощью монтажной пены

Теплоизоляция из базальтового волокна

Как избавиться от коррозии

Наиболее распространены трубы с внутренним антикоррозионным покрытием, ведь благодаря защитному слою, они дольше служат. Специальные химические вещества, которые впоследствии будут защищать металлические трубы, наносят на их внутреннюю часть. При этом, если коррозия спровоцирует ржавчину на внешней поверхности трубы предотвратить ее распространения будет уже сложнее. В таком случае, производители стараются заранее побеспокоиться сохранности всей поверхности трубы.

Поэтому стоимость такого оборудования, состоящего из нескольких металлических частей, будет значительно выше. Производители указывают на сопроводительных инструкциях к товару, нанесение на металл специальных защитных веществ.

Если такой защиты нет, труба сможет прослужить несколько лет до того момента, пока внешние факторы, воздействующие на ее поверхность, не приведут к частичному или же полному разрушению металла.

При этом, не важно где находится труба в помещении или же на улице. Даже если оно является частью коммуникаций и расположена в морской воде, ее поверхность подвержена влиянию различных химических веществ

Особенно в защите от коррозии нуждаются:

• различные виды трубопроводов, расположенных не только на открытом воздухе, но и в воде,
• оборудование, основной частью которого является металл,
• металлические каркасы различных жилых помещений и построек промышленного типа,
• всевозможные резервуары,
• строительные краны,
• мосты,
• теплообменники.

Наружная защита труб от коррозии важно так же, как и внутренняя. Однако, если у производителя нет дополнительных финансовых средств на закупку соответствующего оборудования, можно сэкономить значительные финансовые средства, если приобрести данный вид труб

Россия на данный момент выделяет большие инвестиции в разработку и последующее производство специальных веществ, обеспечивающих защиту труб от возникновения на ее поверхности ржавчины и других признаков коррозии.

Некоторые регионы России отличаются влажным климатом. Это идеальное место для возникновения на стенках металлических покрытий не только ржавчины, но и как следствие коррозии, полностью разрушающей металлическое покрытия любой толщины и формы. Если учесть все вышеперечисленные факторы, что на данный момент коррозия является основной проблемой, не позволяющей нашей стране развиваться полноценно. Когда наши специалисты смогут наладить производство специальных веществ, разработанных для антикоррозийной защиты металлических поверхностей, государство сэкономит значительные финансовые средства, которые ежегодно тратится на закупку подобных химических составов за рубежом.

К тому же, исчезает необходимость в том, чтобы через некоторое время менять трубы и другие металлические покрытия, срок эксплуатации которых истекает из-за ржавчины и коррозии, разрушающей их поверхность.

Применение средств антикоррозийной защиты способны значительно снизить материальные убытки большинства развитых стран мира.

При этом России необходимо занять свое место среди производителей подобных товаров. Это позволит нашей стране занять лидирующие позиции не только в сфере производства необходимых товаров и химических элементов, предотвращающих разрушения металлических поверхностей. Таким образом, можно будет заключить чувство взаимовыгодных контрактов, которые позволят России сотрудничать с другими государствами.

Подобно тому, как лакокрасочные материалы создают защитную пленку на поверхности материала, антикоррозийные вещества образуют дополнительное покрытие, которые в свою очередь не смываются водой. Со временем даже подобное антикоррозийные вещества теряет свои свойства. Поэтому со временем необходимо повторять процедуру обработки.

Однако, перед тем как выбрать определенные средства для защиты металлической поверхности, необходимо учитывать также особенности самого металла. Даже условия, при которых происходит процесс нанесения вещества на металл, играет важную роль для его дальнейшей эксплуатации и производительности.

Поэтому российские производители всерьез задумались над тем, чтобы создать эффективное недорогое средство для защиты металлических поверхностей от повреждений и всевозможных последствий коррозии.

Технологи уже добились определенных результатов, разработав несколько универсальных составов взаимодействующих с большинством металлов. Но они все же, нуждаются в доработке и дальнейшем совершенствовании. Впоследствии эти составы и вещества позволят обеспечить полноценную защиту трубам и другим металлическим конструкциям.

Особенности катодной защиты трубопроводов

Коррозия – основная причина разгерметизации всех типов трубопроводов. Из-за повреждения металла ржавчиной на нем образуются разрывы, каверны и трещины, приводящие к разрушению стальной конструкции. Данная проблема особенно критична для подземных трубопроводов, которые постоянно пребывают в постоянном контакте с грунтовыми водами.

Катодная защита газопроводов от коррозии выполняется одним из вышеуказанных способов (посредством внешнего выпрямителя либо гальваническим методом). Технология в, данном случае, позволяет уменьшить скорость окисления и растворения металла, из которого изготовлен трубопровод, что достигается за счет смещения его естественного коррозийного потенциала в отрицательную сторону.

Посредством практический испытаний было выяснено, что потенциал катодной поляризации металлов, при котором замедляются все коррозийные процессы, равен -0.85 В, тогда как у подземных трубопроводов в естественном режиме он составляет -0.55 В.

Чтобы противокоррозионная защита было эффективной, необходимо посредством постоянного тока снизить катодный потенциал металла, из которого изготовлен трубопровод, на -0.3 В. В таком случае скорость корродирования стали не превышает 10 микрометров в течении года.

Схема катодной защиты трубопровода

Катодная защита – наиболее эффективный метод защиты подземных трубопроводов от блуждающих токов. Под понятием блуждающих токов подразумевается электрический заряд, который попадает в землю в результате работы точек заземления ЛЭП, громоотводов либо движения поездов по железнодорожным магистралям. Точное время и место появления блуждающих токов выяснить невозможно.

Коррозийное воздействие блуждающих токов на металл происходит в случае, если металлическая конструкция имеет позитивный потенциал относительно электролита( для подземных трубопроводов электролитом выступает грунт). Катодная защита же делает потенциал металла подземных трубопроводов отрицательным, что устраняет риск их окисления под воздействием блуждающих токов.

Технология применения внешнего источника тока для катодной защиты подземных трубопроводов предпочтительна. Ее преимущества – неограниченный энергоресурс, способный преодолевать удельное сопротивление грунта.

В качестве источника тока противокоррозионная защита используется воздушные линии электропередач мощностью 6 и 10 кВт, если же на территории ЛЭП отсутствуют, могут применяться мобильные генераторы, работающие на газу и дизтопливе.

Оборудование для катодной защиты

Для противокоррозионной защиты подземных трубопроводов применяется специальное оборудование – станции катодной защиты (СКЗ), состоящие из следующих узлов:

• заземление (анод);
• источник постоянного тока;
• пункт управления, контроля и измерений;
• соединительные кабели и провода.

Одна СКЗ, подключенная к электросети либо к автономному генератору, может выполнять катодную защиту сразу нескольких рядом расположенных магистралей подземных трубопроводов. Регулировка тока может выполняться вручную (посредством замены обмотки на трансформаторе) либо в автоматическом режиме (если система укомплектована тиристорами).

Среди станций катодной защиты, применяемых в отечественной промышленности, наиболее технологичной установкой считается Минерва-3000 (спроектированная инженерами из Франции по заказу Газпрома). Мощности данной СКЗ достаточно для эффективной защиты 30 км подземного трубопровода.

Схема станции катодной защиты

К преимуществам установки относится:

• повышенная мощность;
• функция восстановления после перегрузок (обновление происходит за 15 секунд);
• наличие систем цифрового регулирования для контроля за рабочими режимами;
• полная герметичность ответственных узлов;
• возможность подключения оборудования для удаленного контроля.

Также широко востребованными в отечественном строительстве являются установки АСКГ-ТМ, в сравнении с Минервой-3000 они имеют уменьшенную мощность (1-5 кВт), однако в стоковой комплектации система оборудована телеметрическим комплексом, который в автоматическом режиме контролирует работу СКЗ и имеет возможность дистанционного управления.

Станции катодной защиты Минерва-3000 и АСКГ-ТМ требуют питания от электросети мощностью 220 В. Удаленное управление оборудованием выполняется посредством встроенных GPRS модулей. СКЗ имеют достаточно больше габариты – 50*40*90 см. и вес – 50 кг. Минимальный срок службы устройств составляет 20 лет.

2 Антикоррозионная защита при помощи протекторов – особенности методики

Применение протекторной защиты от коррозии трубопроводов и конструкций из металла в кислых средах не имеет смысла, что обусловлено повышенным темпом саморастворения протектора. Она рекомендуется для использования в нейтральных средах, будь то обычный грунт, речная или морская вода.

По отношению к железу более активными являются следующие металлы – магний, хром, кадмий, цинк и некоторые другие. Теоретически именно их следует применять для защиты газопровода либо другой конструкции. Но здесь имеется ряд нюансов, которые обуславливают технологическую нецелесообразность использования чистых металлов в качестве «защитников».

Магний в чистом виде, например, характеризуется повышенной скоростью собственного ржавления, на алюминии очень быстро появляется оксидная толстая пленка, а цинк без каких-либо примесей ввиду своей дендритной крупнозернистой структуры имеет свойство растворяться крайне неравномерно. Чтобы нивелировать все эти негативные явления, в чистые металлы, предназначенные для защиты трубопроводов и металлоконструкций от коррозии, добавляют легирующие компоненты. Другими словами, антикоррозионная защита, например, газопровода, подземного резервуара в большинстве случаев выполняется при помощи различных сплавов.

Часто используются сплавы на основе магния. В них вводят алюминий (от 5 до 7 процентов) и цинк (от 2 до 5 процентов), а также незначительные количества (буквально сотые либо десятые доли) никеля, свинца, меди. Защита от коррозии магниевыми сплавами применяется тогда, когда конструкция из металла (элементы трубопроводов, газопровода и так далее) функционирует в средах с показателем рН не более 10,5 (обычный грунт, водоемы с пресной или слабосоленой водой).

Такое ограничение связано с тем, что магний сначала очень быстро растворяется, а затем на его поверхности формируются соединения, характеризуемые затрудненным растворением. Стоит сказать отдельно об опасности использования магниевых композиций для защиты от коррозии – они могут стать причиной растрескивания изделий из металла, а также их охрупчивания (водородного).

Для металлоконструкций, установленных в соленой воде, газопровода, проложенного по морскому дну, рекомендуется использование протекторов на базе цинка, которые содержат:

• кадмий (от 0,025 до 0,15 %);
• алюминий (не более 0,5 %);
• медь, свинец, железо (от 0,001 до 0,005 % в сумме).

Протекторная защита трубопроводов в морской воде цинковыми составами будет гарантированно эффективной и длительной. Если же такие протекторы применять в грунте или пресных водоемах, они практически мгновенно покрываются гидроксидами и оксидами, что сводит на нет все антикоррозионные мероприятия.

А вот в соленой проточной воде, на прибрежном морском шельфе обычно эксплуатируются алюминиевые защитники от коррозии. В них содержится таллий, кадмий, кремний, индий (суммарно до 0,02 %), магний (не более 5 %) и цинк (не более 8 %). Данный состав не дает возможности появляться на алюминии окислам. Протекторная защита из алюминиевых составов используется в тех же условиях, что и из магниевых.

Цинковые протекторы обычно применяются для антикоррозионной защиты тех металлоконструкций, для которых должна быть обеспечена максимальная пожарная и взрывобезопасность (в частности, разнообразных трубопроводов для транспортировки потенциально горючих материалов, например, газопровода). Также цинковые защитные композиции не создают при анодном растворении загрязняющих соединений. За счет этого им практически нет замены, когда речь идет о защите от коррозии трубопроводов, по которым перемещают нефть, а также нефтеналивных и грузовых судов и танкеров.

Преимущества нашей компании

Антикоррозийная защита трубопроводов в Спб, одна из услуг, предоставляемых нашей компанией. Деятельность нашей компании началась с 2012 года. Подготовка наших сотрудников, дает возможность проводить все виды работ даже в зимнее время. Наши специалисты могут бесплатно выехать на объект для осмотра. Применяемая нами технология не оказывает вреда экологии. Мы производим работы, не повреждая поверхность и не снижая коррозионную устойчивость металла.

Если Вам потребуется антикоррозийная защита трубопроводов, то оставляйте заявку на нашей официальной странице или звоните по телефону.

Как обеспечить протекторную защиту

Покрытие труб специальными составами — это задача не только производителя, в процессе эксплуатации конструкции обеспечение защитных свойств тоже должно выполняться. Всего существует несколько способов защиты металла от воздействия агрессивных сред:

• химическая обработка;
• покрытие стенок специальными составами;
• защита от блуждающих токов;
• подведение катода или анода.

О пассивных и активных способах

Антикоррозионная защита — это целый комплекс мероприятий, проводимых предприятиями. Пассивные методы защиты предполагают выполнение следующих работ:

• На стадии монтажа между трубопроводом и грунтом оставляют воздушный зазор, препятствующий попаданию грунтовой воды, в том числе в составе с кислотными и щелочными примесями.
• Покрытие специализированными составами, назначение которых распространяется от негативных воздействий почвы.
• Обработка металла химическими составами, с образованием тонкой пленки.

Активные способы защиты предусматривают использование тока и обмен ионов на основе химических реакций, за счет чего обеспечивается:

• Защита подземных трубопроводов от коррозии созданием электродренажной системы для изоляции трубопроводного транспорта от блуждающих токов.
• Защита анодом от разрушения металлических поверхностей.
• Катодная защита для увеличения сопротивления металлических оснований.

Только с учетом всех способов, препятствующих образованию ржавчины на металле, будет увеличен срок службы конструкций. Антикоррозионная защита трубопроводов должна выполняться комплексно.

На видео: защита трубопроводов и кабельных линий от электрической коррозии.

https://youtube.com/watch?v=l_pU59HIdlo

О достоинствах применения протекторов

Защита труб этим способом производится с добавлением компонента — ингибитора. Это материал с отрицательным электрическим зарядом. Под воздействием воздушных масс он растворяется, а конструкция остается целой и не подвергается ржавлению. Протекторная защита от коррозии применяется для продления срока службы строительных конструкций, систем отопления и водоснабжения, а также магистрального и промыслового трубопроводного транспорта.

Применение электрохимической защиты позволяет устранить причины многих видов коррозии. Такая антикоррозийная защита трубопроводов – неплохое решение даже для предприятий, не имеющих финансовых возможностей по обеспечению полноценной защиты от неконтролируемого процесса.

Для обеспечения грамотного подхода следует:

• Протекторы, изготовленные из алюминия, использовать в средах морских вод и прибрежных шельфах.
• В средах с небольшой электропроводностью использовать магниевые протекторы. Но, опять же, они не подходят для обработки внутреннего покрытия резервуаров, нефтяных отстойников в связи с тем, что обладают достаточно низкой взрывопожароопасностью.
• Использовать протекторы для защиты от сред пресной воды.
• Проекторы, выполненные на основе цинка, являются полностью безопасными, их можно применять на пожаро- и взрывоопасных производствах.

Протекторной антикоррозионной защите можно отнести следующий ряд преимуществ:

• недостаток денежных средств и производственных мощностей у предприятия не будет препятствием ее выполнению;
• возможность защиты конструкций небольших размеров;
• если трубы покрыты теплоизоляционными материалами, то такая защита приемлема.

Используемые материалы и цели применения

Противокоррозионная защита необходима для всех металлических оснований. Данный вид противостояния от ржавчины широко используется для обработки танкеров, так как эти суда наиболее подвержены воздействию воды, имеющей в составе агрессивные компоненты. Даже специальная окраска не справляется с решением этой проблемы.

Наиболее рациональным выбором для покрытия стальных конструкций будет использование протекторов с отрицательным потенциалом. При изготовлении таких устройств применяется магний, цинк или алюминий. Большая разница потенциалов металла и стальных поверхностей способствует увеличению спектра защитного действия, в результате различные виды коррозии устраняются.

Пассивная защита требуется стальным покрытиям и изделиям из металла. Сущность метода заключается в применении гальванических анодов, обеспечивающих противодействие подземных трубопроводов коррозии. При произведении расчета для данной установки, необходимо учитывать следующие показатели:

• параметры силы тока;
• сопротивление от перепадов напряжения;
• характеристики степени защиты, применяемые для 1 км трубопровода;
• показатель расстояния между элементами защиты.

5 Электрохимические способы защиты от коррозии металлических конструкций

Если изделия из металла подвергнуть поляризации, скорость ржавления, обусловленного электрохимическими факторами, можно существенно уменьшить. Электрохимическая антикоррозионная защита бывает двух видов:

• анодной;
• катодной.

Анодная технология подходит для материалов из:

• сплавов (высоколегированных) на базе железа;
• нержавеющих сталей с малым уровнем легирования;
• углеродистых сталей.

Суть методики анодной защиты проста: металлическое изделие, которому требуется придать антикоррозионные свойства, подключается к катодному протектору либо к «плюсу» источника (внешнего) тока. Данная процедура обеспечивает уменьшение скорости ржавления в несколько тысяч раз. В качестве катодного протектора могут выступать элементы и соединения с высоким положительным потенциалом (свинец, платина, диоксид свинца, платинированная латунь, тантал, магнетит, углерод и другие).

Анодная антикоррозионная защита будет результативной только в том случае, если аппарат для обработки конструкций отвечает далее указанным запросам:

• на нем нет заклепок;
• сварка всех элементов выполнена максимально качественно;
• пассивирование металла выполняется в технологической среде;
• число зазоров и щелей минимально (или же они отсутствуют).

Описанный вид электрохимической защиты небезопасен из-за риска активного анодного растворения конструкций во время приостановки подачи тока. В связи с этим он осуществляется только тогда, когда имеется специальная система контроля выполнения всех предусмотренных технологической схемой операций.

Более распространенной и менее опасной считается катодная защита, которая годится для металлов, не имеющих склонности к пассивации. Подобный метод предполагает подсоединение конструкции к электродному отрицательному потенциалу или к «минусу» источника тока. Катодная защита используется для следующих видов оборудования:

• емкости и аппараты (их внутренние части), эксплуатируемые на химических предприятиях;
• буровые установки, кабели, трубопроводы и иные подземные сооружения;
• элементы береговых конструкций, которые соприкасаются с соленой водой;
• механизмы, изготовленные из высоклегированных сталей, высокохромистых и медных сплавов.

Анодом в данном случае выступает уголь, чугун, металлолом, графит, сталь.

Обзор видов

Что такое коррозия химического типа

Такой процесс появляется в неэлектропроводных средах. Ими могут быть газы, соединения спирта и нефтепродукты. При повышении показателей температуры скорость распространения коррозии увеличивается. Ржавчина может образоваться на черных или цветных металлах. Изделия из алюминия под воздействием факторов коррозии покрывается тоненькой пленкой, которая после будет обеспечивать защитную систему и создаст препятствие развитию процесса окисления.

Электрохимическая коррозия

Протекторный метод защиты металлов от коррозии достигается лишь при контактировании поверхности электролитом, ошибочно. Хватает тоненькой пленки на базе материала, чтобы появилась коррозия. Причиной такого типа ржавчины будет применение технической или поваренной соли. Например, если выполняется посыпка снега на дороге, то страдают машины и трубопроводы, которые проложены под землей. Процесс происхождения заключается в следующем:

1. В соединениях конструкций из металла теряются атомы (отчасти), проводится их переход в электролитический раствор, то есть будет происходить образование ионов. Атомы замещают электроны, они будут заряжать материал посредством отрицательного зарядка, и при этом будут накапливаться положительные заряды в электрической плитке.

2. Коррозию электрохимического типа вызывают блуждающие токи, которые при утечке из электрической цепи уходят в растворы грунта или воды, а после в саму металлическую структуру. Конкретными местами проявления ржавчины будут те участки, откуда в воду попадают блуждающие токи.