Особенности и методы протекторной защиты трубопроводов от коррозии

Коррозия трубопроводов представляет собой основную причину возникновения разгерметизации, в результате которой на поверхности трубы появляются трещины, разрывы и каверны. И поэтому, защита трубопроводов от коррозии является задачей не только строителей или изготовителей, но также специалистов создающих проекты и тех, кто будет ими пользоваться.

Причиной возникновения ржавчины и коррозии на стальных резервуарах может стать неподходящий состав протекающей по ним жидкости, неправильное сочетание различных металлов, а также недостаточная борьба с коррозией и плохо подобранные способы протекции. Опасность коррозии заключается в том, что она может стать причиной течи трубопроводов. Выполнить ремонт труб, после повреждения можно только используя сварку.

Общие положения

Коррозийные процессы представляют собой окисление металла, при котором его атомы меняют свободное состояние, теряя свои электроны, на ионное. Трубопровод, проложенный под землёй, подвергается двум видам коррозии, в природе которых стоит разобраться прежде, чем начинать с ними бороться. Поэтому я уделю немного внимания их описанию:

Почвенная

Схема, демонстрирующая воздействие почвенной коррозии на металлический трубопровод

Как вы уже наверняка догадались из названия и прилагающейся схемы, почвенная коррозия возникает из-за контакта стали с грунтом. В свою очередь она делится на следующие подвиды:

• Химическая. Появляется в результате воздействия на железо газов и неэлектролитов жидкого типа. Примечательно, что при ней материал разрушается равномерно, и образование сквозных отверстий практически невозможно, что делает такой тип коррозийного процесса наименее опасным для проложенной под землёй магистрали;
• Электрохимическая. Металл выступает электродом, а грунтовые воды, коих в нашем климатическом поясе невероятно много, электролитом. Происходящий процесс очень схож с работой гальванической пары и провоцирует разрушение точечных участков на поверхности труб, что в итоге приводит к их аварийному состоянию;

Результат поражения стенки стальной трубы электромеханической коррозией

• Электрическая. Возникает вследствие воздействия на сталь блуждающих токов, которые могут «стекать» с рельс, подстанций и иных электрифицированных приборов, заполняющих современные города. Является наиболее опасным и разрушительным коррозийным процессом.

Рекомендуем: Чем обработать лаги? Пропитки и антисептики

Внутренняя коррозия

Схема, демонстрирующая воздействие внутренней коррозии на металлический трубопровод

Если транспортируемая жидкость обладает низким водородным показателем, а вот содержание кислорода, сульфатов и хлоридов у неё, наоборот, высокое, то не избежать также и внутренних коррозийных процессов, в результате которых:

• Увеличивается уровень шероховатости внутренней поверхности стенки, что приводит к снижению проходимости воды;

Внутренняя часть трубопровода из-за воздействия внутренней коррозии становится более шероховатой

• Ухудшается качество транспортируемой жидкости, так как в неё попадает ржавчина;
• Со временем может появиться сквозное отверстие, способное стать причиной разрыва трубопровода.

Суть процедуры

Протекторная защита строится на основе такого вещества, как ингибитор. Это металл, имеющий повышенные электроотрицательные качества. При воздействии на него воздуха происходит растворение протектора. Вследствие этого основной материал сохраняется, даже если на него оказывается сильное влияние коррозии.

Различные виды коррозии легко победить, если использовать катодные электрохимические методы, к которым относится и протекторная защита. Подобная процедура – идеальное решение, когда у предприятия нет финансовых возможностей или технологического потенциала, чтобы обеспечить полноценную защиту от коррозийных процессов.

Виды и свойства антикор покрытий для трубопроводов

Чем же покрывают трубы от коррозии? Основную обработку труб от коррозии можно разделить на обработку внутренней поверхности труб от коррозии и на защиту трубопроводов от внешней коррозии. Для каждой поверхности используются примерно одинаковые материалы, но в различных пропорциях.

К наиболее часто применяющимся веществам можно отнести:

• Битумные и битумно-полимерные материалы;
• Материалы на основе полиэтилена;
• Смолы;
• Грунтовки и шпатлевки;
• Эмали;
• Краски.

Главные свойства этих покрытий:

• Эффективная защита стальных труб от коррозии;
• Относительно длительный срок эксплуатации;
• Быстрое и простое нанесение;
• Возможность нанесения на большие изделия и мелкие части;
• Экономичность расхода;
• Доступная цена;
• Распространенность на рынке строительных товаров.

Защита трубопровода от коррозии подлит срок их службы

У всех методов защиты трубопроводов имеется большое количество достоинств. Они заключаются в:

• увеличении уровня прочности труб,
• увеличении уровня устойчивости к влиянию агрессивной среды,
• продлении срока службы трубопроводов самых разных типов,
• увеличении твердости поверхности труб и внутри и снаружи.

Благодаря всем методам защиты удается обеспечить длительный эксплуатационный срок всех трубопроводов. Они дают им возможность прослужить не мене десятка лет.

Причины возникновения

Коррозия стальных подземных труб представляет собой явление, основной причиной которого можно назвать реакции электрохимического окисления металлов от их постоянного взаимодействия с влагой. В результате таких реакций, состав металла меняется на ионном уровне, покрывается ржавчиной, распадается и просто пропадает с поверхности.

Рекомендуем: Чем обработать древесину от плесени и грибка — в подвале деревянного дома

На процесс окисления может оказывать влияние характер жидкости, которая течет по подземному трубопроводу отопления или свойства среды, в которых он расположен. Именно по этой причине, выбирая подходящие средства для борьбы с ржавчиной необходимо учитывать все особенности, предшествовавшие ее возникновению. В противном случае, ремонт при помощи сварки неизбежен.

Об особенностях электрохимической защиты

Основной причиной разрушения трубопроводов является следствие коррозии металлических поверхностей. После образования ржавчины образовывают трещины, разрывы, каверны, которые постепенно увеличиваются в размерах и способствуют разрыву трубопровода. Это явление чаще происходит у магистралей, проложенных под землей, или соприкасающихся с грунтовыми водами.

В принципе действия катодной защиты заложено создание разности напряжений и действия двумя вышеописанными методами. После проведенных измерительных операций непосредственно на местности расположения трубопровода выяснено, что нужный потенциал, способствующий замедлению процесса разрушения должен составлять 0,85В, а у подземных элементов это значение равно 0,55В.

Для замедления скорости коррозии следует снизить катодное напряжение на 0,3В. При таком раскладе, скорость коррозии не будет более 10 мкм/год, а это существенно продлить срок службы технических устройств.

Одна из значимых проблем – это наличие блуждающих токов в грунте. Такие токи возникают от заземлений зданий, сооружений, рельсовых путей и иных устройств. Тем более невозможно провести точную оценку, в каком месте они могут проявиться.

Для создания разрушающего воздействия достаточно заряда стальных трубопроводов положительным потенциалом по отношению к электролитическому окружению, к ним относятся магистрали, проложенные в грунте.

Для того чтобы обеспечить контур током необходимо подвести внешнее напряжение, параметры которого будут достаточными для пробивания сопротивления грунтового основания.

Как правило, подобные источники – это линии электропередач с показателями мощностей от 6 до 10 кВт. Если электрический ток невозможно подвести, то можно использовать дизельные или газовые генераторы. Монтер по защите подземных трубопроводов от коррозии перед выполнением работ должен быть ознакомлен с проектными решениями.

Рекомендуем: Как с пользой пустить в дело резиновую крошку дома и на даче

Защита подземных трубопроводов от коррозии

Трубопроводы разных видов нашли широкое применение в современном мире. Они практически всегда спрятаны пол землей. Процесс образования коррозии на них не относится к разряду тех, которые можно избежать. Его можно только отсрочить на некоторый промежуток времени. Для этого используются специальные составы, которые на металлической поверхности образуют небольшую защитную пленку. Она не дает агрессивной подземной среде влиять на структуру трубопровода.

Защита трубопроводов от коррозии направлена на то, чтобы остановить все окислительные процессы.

Внимание: Стоит отметить, что на трубах коррозия образуется как внутри, так и снаружи. Внутренняя их часть страдает от того, что коррозийный налет появляется в результате протекания по ним агрессивных веществ, вызывающих окислительные процессы. Внутренняя часть страдает от высокого уровня влажности почвы.

Защитная пленка должна находиться и внутри и снаружи по понятным причинам. Только в этом случае можно предотвратить быстрее появление коррозийного налета, который обладает разрушающими свойствами.

Защита трубопроводов необходима для разных видов коммуникаций. Сегодня защитные способы применяются не только для водопроводных труб, которые страдают от появления ржавчины, но и для газопровдов.

Защита водопроводных труб необходимо по причине того, что по ним вода поступает на предприятия и в дома людей. Она должна быть без всяких примесей. Если трубы ржавые, то водопроводная жидкость будет иметь неприятный оранжевый оттенок. Такая вода не годится для употребления в пищу. Ее даже не используют на промышленных объектах, потому что она может повлиять на свойства выпускаемой продукции.

Таблица. Скорость коррозии металла.

Нанесение антикоррозийного покрытия

Способ нанесения антикоррозийного покрытия зависит от выбранного материала покрытия и требует индивидуального подхода. Однако существуют единые нормы, которые применяются в любом случае:

1. Поверхность подготавливают: очищают от окалин, ржавчины, старого защитного покрытия, краски;
2. Зачищают очищенную поверхность;
3. Поверхность обезжиривают с помощью специальных составов;
4. Очищают с помощью песко- или дробеструйной машины с мелким песком;
5. Обрабатывают моющими средствами для очищения глубоких слоев изделия;
6. Промывают поверхность;
7. Высушивают поверхность перед нанесением основного защитного покрытия;
8. Каждый слой наносимого защитного покрытия тщательно высушивается.

Чаще всего применяется антикоррозийная покраска труб, так как этот материал имеет широкое распространение, демократичную цену, легок в нанесении (распыление или нанесение валиком) и долговечен.

Применяемое оборудование для антикоррозийной обработки труб

В зависимости от вида защитного покрытия, применяется специальное оборудование, например, установка электродуговой металлизации (позволяет наносить металлические покрытия), установки для плазменного напыления, установки для «холодного» цинкования стальных изделий (для лакокрасочных изделий), установки для напыления (грунтовые и лакокрасочные вещества), валик.

Обязательно соблюдение техники безопасности при производстве работ. Специалисты, выполняющие обработку должны находиться в специальной защитной форме.

Классификация методик электрохимической катодной защиты

Такой способ предупреждения коррозии был предложен в 20-х годах XIX века и поначалу использовался в судостроении: медные корпуса кораблей обшивались протекторами-анодами, значительно снижающими скорость корродирования металла.

После того, как была установлена эффективность новой технологии, изобретение стало активно применяться в других областях промышленности. Через некоторое время оно было признано одним из самых эффективных способов защиты металлов.

В настоящее время используется два основных типа катодной защиты трубопроводов от коррозии:

1. Самый простой способ: к металлическому изделию, требующему предохранения от коррозии, подводится внешний источник электрического тока. В таком исполнении сама деталь приобретает отрицательный заряд и становится катодом, роль же анода выполняют инертные, не зависящие от конструкции, электроды.
2. Гальванический метод. Нуждающаяся в защите деталь соприкасается с защитной (протекторной) пластиной, изготавливаемой из металлов с большими значениями отрицательного электрического потенциала: алюминия, магния, цинка и их сплавов. Анодами в этом случае становятся оба металлических элемента, а медленное электрохимическое разрушение пластины-протектора гарантирует поддержание в стальном изделии требуемого катодного тока. Через более или менее долгое время, в зависимости от параметров пластины, она растворяется полностью.

Характеристики первого метода

Этот способ ЭХЗ трубопроводов, в силу простоты, наиболее распространён. Применятся он для предохранения крупных конструкций и элементов, в частности, трубопроводов подземного и наземного типов.

Методика помогает противостоять:

• питтинговой коррозии;
• коррозии из-за присутствия в зоне расположения элемента блуждающих токов;
• коррозии нержавеющей стали межкристального типа;
• растрескиванию латунных элементов вследствие повышенного напряжения.

Характеристики второго метода

Эта технология предназначается, в отличие от первой, в том числе для защиты изделий небольших размеров. Методика наиболее популярна в США, в то время как в Российской Федерации используется редко. Причина в том, что для проведения гальванической электрохимическая защита трубопроводов необходимо наличие на изделии изоляционного покрытия, а в России магистральные трубопроводы таким образом не обрабатываются.