Металлические трубопроводы в естественных условиях подвержены комплексу негативных факторов, снижающих их качество и срок службы. Прогрессивная защита трубопроводов от коррозии позволяет нивелировать разрушение и продлить срок эксплуатации.
Рассмотрим способы борьбы с «гниением» металла, типы используемых материалов и нормативные требования к такой защите.
Проблема коррозии
Окисление (коррозия) металла – это образование из его свободных атомов химических и ионных связей. Сопровождается переходом электронов таких атомов в состав окислителей.
Процесс происходит на внешних и внутренних поверхностях из-за воздействия внешних агрессоров и особенностей транспортируемого сырья. Комплексные меры предотвращают материальные и экономические убытки, связанные с преждевременным износом конструкций, вынужденными ремонтами, утечками транспортируемых продуктов.
Окисление делится на типы:
- поверхностное;
- местное;
- щелевое;
- язвенное;
- межкристаллитное;
- «усталостное» растрескивание.
Потребность в антикоррозионной защите трубопроводов возникает по ряду причин, связанных с климатом, состоянием грунта, условиями использования:
- влажность воздуха и земли;
- химический состав земли и воздуха (соли, органика, щелочи и кислоты);
- кислотность;
- структура грунта;
- термические нагрузки (внутренние и внешние);
- вредоносная микрофауна и микрофлора;
- блуждающие токи.
Эти факторы приводят к образованию сквозных свищей и язв на металлических поверхностях, выводя трубопроводы из строя.
Способы антикоррозийной защиты
Выделяется 4 типа антикоррозийной защиты трубопроводов:
- Изоляция (предотвращение контакта с агрессивными средами).
- Применение при изготовлении конструкций стойких к окислению материалов.
- Снижение агрессивности внешних факторов.
- Электрозащита подземных сооружений из металлов.
Изоляция
Изоляция – пассивный способ, предполагающий нанесение защитных покрытий, особые технологии прокладки трубопроводов, обработку специальными растворами.
В качестве покрытий применяют инертные к металлу и внешней среде мастики, краски, эмали, пластмассовые соединения и лаки, другие металлы с меньшей подверженностью коррозии (цинк, хром, никель). Образующаяся в результате пленка предотвращает разрушение провода.
Применяется термостабилизированный, порошковый полиэтилен, стеклоткань, поливинилхлорид, битумные покрытия. Сварные стыки и соединения изолируют с помощью термоусадочных манжет, муфт, полимерных лент с липким покрытием. Также используются краски и мастики (эпоксидные или порошковые), каменноугольные и битумные составы.
В промзонах и на городских территориях монтеры по защите подземных трубопроводов от коррозии используют коллекторный способ прокладки (конструкции размещаются в каналах, за счет воздушной подушки между поверхностями окисление не происходит).
Растворы, образующие на стенках металла пленку малорастворимых солей, — оксид алюминия для алюминиевых изделий, фосфатирование для стальных конструкций. Иногда для перехода металлической поверхности в пассивное состояние используют растворы пассиваторов (смеси, снижающие интенсивность перехода ионов металла в раствор). Пассиваторы снижают скорость коррозионного разрушения.
Трубопроводы из устойчивых к коррозии материалов
Способ заключается во введении в состав металла веществ, увеличивающих сопротивляемость труб окислению, или устранению вредных добавок, ускоряющих этот процесс. Такая защита трубопроводов инженерных систем от коррозии проводится на этапе их изготовления, при термической и химической обработке изделий.
Суть: легирование не склонного к пассивации металла аналогичным металлом с высокими показателями пассивации в заданных условиях. В результате сплав получает характеристики легирующего компонента. Применяют нержавеющую сталь с вкраплениями никеля и хрома, сплавы алюминия и титана, добавки бетона, керамических составов, асбоцемента, стекла.
Минус способа – дороговизна.
Снижение агрессивности условий эксплуатации
Третий вариант – противокоррозионная защита трубопроводов, направленная на улучшение внешних условий. Возможные решения:
- Дезактивация окислительных процессов – введение ингибиторов и удаление вредоносных компонентов из среды (осушка и очистка воздуха от примесей, деаэрация растворов).
- Обработка ядами и активными химикатами для избавления от микрофлоры и микрофауны, деятельность которых приводит к биокоррозии.
- Гидрофобизация, деаэрация грунта (в случае, если конструкция находится под землей), нейтрализация щелочными и кислотными составами, введение в почву спец. примесей.
Электрозащита
Алгоритмы активной борьбы с окислением:
- протекторная защита от коррозии трубопроводов (покрытие конструкции металлами с отрицательным электродным потенциалом, например, магнием);
- статичная или периодическая катодная поляризация конструкций в электропроводной среде для изменения их термодинамических характеристик;
- электродренаж (предупреждение появления блуждающих токов и отвод имеющихся блуждающих токов).
Требования к защитным мерам по СНиП
Согласно СНиП, антикоррозийная защита трубопроводов должна соответствовать ряду нормативов:
- Меры, направленные на предотвращение коррозии конструкций, должны гарантировать их безаварийное функционирование в течение заявленных производителем сроков.
- Подземные сооружения требуют комплексных мер (использования покрытий и электрохимических средств).
- Интенсивность протекции определяется степенью агрессивности условий эксплуатации сооружения (нормальная или усиленная).
- Защита от коррозии трубопроводов проводится по ГОСТ 25812 – 83.
Требования к применяемым материалам
Условия использования металлических конструкций многообразны, потому промышленный рынок предлагает множество покрытий. Материалы отличаются способами нанесения, химическими и механическими характеристиками.
Наличие выбора позволяет решить проблему окисления независимо от условий эксплуатации. Но защита от коррозии трубопроводов, согласно СНиП, может проводиться только с применением материалов, обладающих нормативными свойствами:
- цельность покрытия (отсутствие пор и электролитических ячеек);
- водонепроницаемость – препятствование контакту металла с электролитом через влагу;
- электрохимическая нейтральность – состав не должен в ступать в катодные реакции;
- высокая адгезия для предотвращения расслаивания изоляции и попадания электролитов на рабочую поверхность;
- устойчивость к химикатам;
- устойчивость к механическим нагрузкам в процессе эксплуатации конструкции;
- сопротивляемость токам;
- термостойкость (для объектов, эксплуатируемых при предельных для используемого металла и изоляционного покрытия температурах; если транспортируемые вещества перегоняются при высокой температуре или изоляция проводится в холодное время года);
- химическая и коррозийная нейтральность по отношению к рабочей конструкции.
Также материалы для защиты трубопроводов от коррозии не могут быть дефицитными, преимущество – возможность автоматизации нанесения покрытия в полевых и заводских условиях, экономичность.
Всем перечисленным требованиям не соответствует ни один из известных изолирующих материалов, потому выбор покрытия зависит от условий строительства, использования трубопровода, сырьевой, экономической и технологической базы.
Коррозия – неизбежный, естественный процесс. Сохранить работоспособность трубопроводной системы может только своевременная грамотная защита.