Меню

Виды коррозии оборудования и трубопроводов



Вопрос 4.6: Виды коррозии трубопроводов.

date image2015-06-28
views image3745

facebook icon vkontakte icon twitter icon odnoklasniki icon

Процесс разрушения трубопроводов под воздействием внешней окружающей и внутренней среды называется коррозией. Среда, в которой трубопровод подвергается коррозии, называется коррозионной или агрессивной. По характеру взаимодействия металла труб со средой различают два основных типа коррозий химическую и электрохимическую.

Химической коррозией называется процесс разрушения всей поверхности металла при его контакте с химически агрессивным агентом. Химическая коррозия имеет сплошной характер.

Электрохимическая коррозия — это процесс разрушения металла, сопровождающийся образованием и прохождением электрического тока. При электрохимической коррозии на поверхности металла образуется не сплошное, а местное повреждение в виде пятен и раковин большой глубины.

Сущность электрохимической коррозии заключается в том, что в результате взаимодействия металла с окружающей средой происходит растворение и разрушение металла, сопровождающееся прохождением электрического тока.

В промысловой сети может возникать биокоррозия, которая вызывается активной деятельностью микроорганизмов и происходит под действием бактерий, обитающих в сточных водах, скважинах и продуктивных горизонтах.

Вопрос 4.7: Пассивная защита трубопроводов от коррозии.

К пассивной защите трубопроводов относятся изоляционные покрытия с различными материалами. Наиболее широко в промысловой практике применяют резино-битумные покрытия и покрытия из полимерных лент, наносимых на трубопроводы с помощью специальных механизмов и машин. Полимерные покрытия по сравнению с битумными имеют следующие преимущества: они технологичны и экономичны, .трудоемкость их нанесения в 2-4 раза меньше, а материалоемкость в 8-10 раз меньше.

К противокоррозионному внешнему покрытию труб должны предъявляться следующие требования: 1) водонепроницаемость; 2) прочность сцепления покрытия с металлом; 3) хорошая изоляция от электрического тока; 4) достаточная прочность и способность сопротивляться механическим воздействиям при засыпке траншеи; 5) низкая стоимость.

Для предохранения трубопроводов от внутренней коррозии применяют различные лаки, эпоксидные смолы, цинко-силикатные покрытия и ингибиторы, способные создавать барьер между коррозионной средой и металлом.

Источник

Коррозия трубопроводов — причины и последствия. Часть 1. Магистральные трубопроводы

Трубопроводный транспорт — самый распространенный способ доставки жидких и газообразных сред в мире. Небольшие внутренние трубопроводы есть в каждом современном доме, в населенных пунктах построены сети надземных и подземных распределительных трубопроводов, все регионы нашей страны соединены системой магистрального трубопроводного транспорта. Трубопроводы транспортируют воду, нефть и нефтепродукты, газ и т.д. В нашей стране был построен даже уникальный трубопровод транспорта аммиака. Большинство отечественных эксплуатируемых трубопроводов — металлические, главная причина их разрушений — коррозия, а видов коррозии — множество. В данном обзоре мы кратко рассмотрим основные виды коррозии трубопроводов в зависимости от их назначения, а также немного поговорим о последствиях коррозионных аварий.

korr.part1.1.jpg

Причины коррозии всегда определяются свойствами коррозионно-опасной среды, с которой контактирует внутренняя и наружная поверхность трубопровода. Коррозия внутренней поверхности трубопроводов имеет место в основном при перекачке водных сред, особенно если в них растворены коррозионно-опасные вещества: соли, кислоты, щелочи и т.д. Такая ситуация реализуется на всех водоводах, в частности в системах отопления и горячего водоснабжения, системах нефтесбора (помним, что в РФ в добываемой из скважин нефти содержится до 99% воды!), сточных водах промышленных предприятий. Самый опасный последний случай. Коррозия наружной поверхности зависит от способа прокладки трубопровода и примененных конструктивных решений. Например, при прокладке методом «труба в трубе» коррозия наружной поверхности не происходит. При прокладке трубопровода на воздухе протекает атмосферная коррозия, которая практически не приводит к нарушению целостности трубопровода (образованию сквозных дефектов). Процессу атмосферной коррозии мы уже посвятили отдельный обзор , поэтому в данной статье к этому вопросу возвращаться не будем. Основная опасность коррозионного разрушения наружной поверхности трубопроводов возникает при подземной прокладке, причем назначение трубопровода в данном случае не слишком принципиально. За небольшим исключением, все типы трубопроводов под землей корродируют одинаково. Отдельный вопрос — подводная коррозия трубопроводов, проложенных по дну, без заглубления в грунт. Правда этот сугубо специфичный вид коррозии касается всего нескольких объектов в РФ — морских магистральных газопроводов, например, Голубой поток и Северный поток, а также нескольких промысловых трубопроводов в Каспийском, Черном и северных морях. В связи с крайней узостью заинтересованного круга лиц и специфичностью процессов морская коррозии наружной поверхности трубопроводов в этом обзоре также не будет затрагиваться.

Итак, мы начинаем. В данном обзоре, разделенном на несколько частей, мы отдельно и подробно рассмотрим возможные механизмы коррозии следующих видов трубопроводов, классифицированных по их функциональному назначению:

  • магистральные трубопроводы;
  • промысловые трубопроводы месторождений нефти и газа;
  • трубопроводы систем отопления, горячего и холодного водоснабжения;
  • трубопроводы промышленных сточных вод.

Начнем, пожалуй, с наиболее простых с коррозионной точки зрения объектов — магистральных трубопроводов транспорта нефти, газа, аммиака, нефтепродуктов и т.д.

Коррозия магистральных трубопроводов

Пожалуй, это самый хорошо изученный и систематизированный вид коррозии трубопроводов. По крайней мере, магистральные трубопроводы — это единственный вид трубопроводов, защита от коррозии которых регламентируется отдельным национальным стандартом ГОСТ Р 51164-98* «Трубопроводы стальные магистральные. Общие требования к защите от коррозии». Конечно, ГОСТ Р 51164-98* в основном посвящен методам противокоррозионной защиты, а не механизмам коррозионного разрушения, однако, при его внимательном изучении можно выделить и определенную систематизацию опасности коррозии магистральных трубопроводов в зависимости от ее механизма. Сразу следует отметить, что магистральные трубопроводы используются для транспорта подготовленных коррозионно-инертных продуктов, поэтому для них опасность представляет только наружная коррозия, причем на участках надземной прокладки только сравнительно неопасная атмосферная коррозия . Далее наш обзор будет посвящен только участкам магистральных трубопроводов подземной прокладки.

Итак, ГОСТ выделяет 3 вида участков магистральных трубопроводов, подверженных особым коррозионным опасностям: участки высокой коррозионной опасности, участки повышенной коррозионной опасности и коррозионно-опасные участки. Среди критериев ГОСТ, касающихся механизмов коррозии и позволяющих отнести некоторые участки трубопроводов к особо опасным участкам, можно выделить следующие критерии участков повышенной коррозионной опасности:

  • блуждающие токи от источников постоянного тока;
  • микробиологическая коррозия;
  • коррозионное растрескивание под напряжением.

Дополнительно, ГОСТ относит к участкам повышенной коррозионной опасности участки прокладки магистральных трубопроводов, на которых может резко возрасти опасность обычной почвенной коррозии:

  • участки трубопроводов в засоленных почвах любого района страны (солончаковых, солонцах, солодях, сорах и др.);
  • участки трубопроводов на участках промышленных и бытовых стоков, свалок мусора и шлака;
  • участки трубопроводов с температурой транспортируемого продукта выше 303 К (30 °С).

Обобщая вышесказанное, а также многолетний опыт эксплуатации и диагностики, можно резюмировать, что на магистральных трубопроводах подземной прокладки в основном реализуются следующие виды коррозионного разрушения:

  • почвенная электрохимическая коррозия;
  • коррозия блуждающими токами от источников постоянного тока;
  • коррозия блуждающими токами от источников переменного тока (на участках пересечений и реже сближений с ВЛ 110 кВ и выше);
  • коррозионное растрескивание под напряжением (свойственно преимущественно магистральным газопроводам);
  • микробиологическая коррозия (на участках, где почва вокруг трубопровода заражена микроорганизмами).

Почвенная электрохимическая коррозия

Коррозия подземных трубопроводов протекает по электрохимическому механизму, базирующемуся на возникновении разности потенциалов между различными участками трубопровода, и, как следствие, возникновении тока коррозии. В результате протекания тока коррозии участки металла на анодных зонах растворяются и переходят в грунт, где впоследствии взаимодействуют с почвенным электролитом, образуя ржавчину.

korr.part1.2.jpg

Механизм электрохимической коррозии

Одной из наиболее важных особенностей трубопроводов, с точки зрения коррозии, является их большая протяженность. При своей большой протяженности подземные линии проходят через почвы различного состава и строения, различной влажности и аэрации. Все это создает возможность возникновения значительных разностей потенциалов между отдельными частями подземной линии. Так как трубопроводы имеют высокую проводимость, то на них легко образуются коррозионные гальванопары, имеющие иногда протяженность в десятки и даже сотни метров.

Так как при этом часто создаются большие плотности тока на анодных участках, это сильно увеличивает скорость коррозии. Существенным для развития коррозии оказывается и то, что подземные линии укладываются на такой глубине, где всегда сохраняется некоторая влажность, обеспечивающая течение коррозионных процессов. На глубине заложения трубопроводов температура редко снижается ниже 0 0 С и это также способствует коррозии. Благоприятствует развитию коррозии на подземных трубопроводах и наличие на поверхности труб прокатной окалины, которая далеко не всегда удаляется при очистке.

Было установлено наличие прямой зависимости между площадью, подвергающейся коррозии, и глубиной коррозионного разрушения. Это объясняется тем, что на большей поверхности металла существует большая возможность создания более тяжелых коррозионных условий. В частности, этим объясняется, что другие стальные подземные сооружения, помимо трубопроводов, при прочих равных условиях разрушаются электрохимической коррозией медленнее.

Коррозионная агрессивность самих почв определяется их структурой, гранулометрическим составом, удельным электрическим сопротивлением, влажностью, воздухопроницаемостью, рН и др. Обычно коррозионную агрессивность грунта по отношению к углеродистым сталям оценивают по удельному электрическому сопротивлению грунта, средней плотности катодного тока при смещении электродного потенциала на 100 мВ отрицательнее коррозионного потенциала стали, градиенту естественных потенциалов свободной коррозии на участке трубопровода.

Читайте также:  Шиномонтажное оборудование и его балансировка

Коррозия блуждающими токами от источников постоянного тока

Блуждающие токи — это токи антропогенного происхождения, протекающие в земле и в подземных металлических конструкциях. Такие токи возникают за счет утечек в землю токов эксплуатируемых устройств и сооружений, работающих на постоянном токе, в частности железных дорог на постоянном токе, электросварочных аппаратов, систем катодной защиты сторонних объектов и т.д., и т.п. Как известно, электрический ток всегда стремится двигаться по пути наименьшего сопротивления, поэтому при наличии в зоне распространения блуждающих токов в земле подземных протяженных металлических трубопроводов, электропроводность которых в разы больше электропроводности почвы, блуждающий ток будет протекать именно по ним. В наиболее удачном месте (с точки зрения того же самого принципа наименьшего сопротивления) блуждающий ток стечет с трубопровода обратно в землю и вернется к своему источнику. При этом участок трубопровода, из которого блуждающий ток выходит в землю, является анодом, а та часть трубопровода, где блуждающий ток попадает в него, является катодом. На анодных участках блуждающие токи повышенной плотности вызывают значительные коррозионные повреждения трубопроводов, скорость коррозии на них практически неограниченна и может достигать гигантских значений 10-20 мм/год.

Коррозия блуждающими токами от источников переменного тока

Данный вид коррозии встречается в местах сближения и параллельного следования ВЛ напряжением 110 кВ и выше и магистральных трубопроводов. Это явление уже подробно освещено на нашем сайте в специальном обзоре и в настоящей статье дополнительно рассматриваться не будет.

Коррозионное растрескивание под напряжением (КРН) или стресс-коррозия

Коррозионное растрескивание под напряжением в магистральных трубопроводах (в основном газопроводах) развивается в результате одновременного воздействия на металл коррозионной среды и растягивающих напряжений. Благодаря проведенным исследованиям, в настоящее время сформировалась водородно-коррозионная теория развития КРН в трубопроводах.

Формирование и развитие микротрещин в металле происходит в результате наводораживания трубной стали в местах дислокаций и вакансий кристаллической решетки и роста в них внутреннего давления до значений, превышающих эквивалент энергии связи атомов решетки. Само наводораживание происходит вследствие протекающих процессов диффузии протонов (H+), образующихся в результате гидролиза воды при повышенных потенциалах катодной защиты, диссоциации ряда неорганических соединений, таких как гидрокарбонаты, гидросульфиды и сульфиды, нитраты, аммонаты, фосфаты и т.д., жизнедеятельности сульфатвосстанавливающих организмов.

После раскрытия трещин на поверхности трубы в местах повреждения изоляционного покрытия трубопровода происходит ускорение трещинообразования за счет коррозионного влияния электролита грунта, проникающего в трещины.

Конечный этап деструкции (включая долом трещин) контролируется условиями механической нагрузки на трубопровод, напряженно-деформированным состоянием трубной стали, а также ее прочностными характеристиками.

Микробиологической коррозией (или биокоррозией) называют коррозию металла, которая возникает в результате жизнедеятельности микроорганизмов. В почвах и природных поверхностных водах содержится огромное количество микроорганизмов — бактерии, грибки, водоросли, простейшие и т.д. В настоящее время установлено, коррозию металла инициируют в большинстве случаев именно бактерии из-за высокой скорости их размножения и активности в химических преобразованиях окружающей среды. Для протекания процесса микробиологической коррозии вызывающие её бактерии должны находиться во влажной или водной среде, также им нужен азот, минеральные соли и ряд других элементов. Необходимо наличие вполне определённых внешних условий, при которых они начинают активно размножаться вблизи трубопровода, таких как:

  • температура;
  • давление;
  • освещённость;
  • концентрация водородных ионов;
  • концентрация кислорода.

Микроорганизмы могут вызывать коррозию путём продуцирования веществ, вызывающих коррозию (например, кислот), создавая на поверхности металла условия, которые обуславливают появление на поверхности металла разности потенциалов и образования дополнительных анодных и катодных зон, с дальнейшим протеканием коррозионного процесса по электрохимическому механизму.

В случае магистральных трубопроводов наиболее часто встречается микробиологическая коррозия, инициируемая сульфатвосстанавливающими бактериями. Под действием этих бактерий на трубах образуются отдельные каверны. Продукты коррозии имеют чёрный цвет и запах сероводорода. Они содержат около 40% двухвалентного железа и 5% серы в виде сульфидов. Сульфатвосстанавливающие бактерии присутствуют практически во всех грунтах, но заметный коррозионный процесс происходит только тогда, когда присутствует их относительно большое число.

Итак, в настоящей статье мы кратко изложили виды и механизмы коррозии магистральных трубопроводов. Продолжение начатой темы, посвященное водопроводным системам, читайте здесь .

Тэги: атмосферная коррозия, коррозионная опасность, коррозионное разрушение, коррозионное растрескивание под напряжением, коррозия блуждающими токами, коррозия трубопроводов, КРН, магистральные трубопроводы, микробиологическая коррозия, подводная коррозия, почвенная электрохимическая коррозия, промысловые трубопроводы, электрохимическая коррозия

Источник

Защита трубопроводов от коррозии

Защита трубопроводов от коррозии

Содержание статьи

  • Защита подземных трубопроводов
  • Способы защиты:
    • Электрохимическая защита:
    • Катодная защита
    • Протекторная защита
    • Анодная защита
  • Продление срока службы трубопровода
  • Фильм. Защита трубопроводов

Сегодня без разных видов трубопроводов невозможно представить себе жизнью Они находятся практически в каждом населенном пункте и обеспечивают коммуникации. Производств труб для прокладки под землей осуществляется из металлов самых разных типов. Со временем они подвергаются коррозии, что ведет к их разрушению. Данный процесс является неизбежным, но его можно отсрочить с помощью некоторых защитных способов.

Защита подземных трубопроводов от коррозии

Способы защиты 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.

Балл Скорость коррозии Группа стойкости
1 10.1 нестойкие

Способы защиты трубопроводов от коррозии

Сегодня имеется большое количество методов защиты водопроводов от налета коррозии. Они основаны на том, чтобы металл, из которого сделаны трубы, вступил в реакцию с вводимыми веществами и растворами. В результате образуется небольшая пленка, которая обеспечивает защиту. В настоящее время выделяют следующие способы защиты трубопроводов от коррозии:

Электрохимическая защита трубопроводов от коррозии

Катодная защита трубопроводов от коррозии

Трубопроводы данным методом обрабатываются уже много лет. Для этой цели используются растворы электролитов. Благодаря данному методу на металлической поверхности труб появляется плотная защитная пленка высокой прочности. Она не дает агрессивной среде проникнуть в глубокие слои труб. Эффект защиты сохраняется на длительный период.

Катодная защита трубопроводов от коррозии

Данный процесс представляет собой использование электрического тока. Он подается в постоянном режиме, чтобы пленка для защиты металла не разрушалась.

Протекторная защита от коррозии трубопроводов

Данный способ защиты является одним из самых распространенных. Она является самой доступной и не затратной. Ведь для ее воплощения нет необходимости тратить электрический ток. Этот методы заключается в нанесении на поверхность любых труб из металлов сплавов других элементов, которые образуют на их поверхности плотную защитную пленку. Благодаря ней все процессы окисления прекращаются. Для этой цели используются сплавы многих металлов: магний, цинк. В некоторых ситуациях применяется алюминиевый сплав. Данный метод подходи для того, чтобы защищать трубы, которые располагаются под землей.

Анодная защита от коррозии трубопроводов

Данный защитный метод основан на методе анодирования. Он не часто используется по причине того, что он является не экономичным. Для него постоянно требуется подача электрического тока, что приводит к увеличению денежных и энергетических затрат.

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.

Видео про з ащиту трубопроводов от коррозии.

Статьи по теме

Флокуляция

Флокуляция

Практически наиболее важна флокуляция в водной среде, обусловленная действием растворённых в ней высокомолекулярных соединений (полиэлектролитов или неионогенных полимеров).

Технический углерод

Технический углерод

Технический углерод — высокодисперсный углеродистый материал, образующийся при неполном сгорании или термическом разложении углеводородов (природных или промышленных газов, жидких продуктов нефтяного или каменноугольного происхождения).

Седиментация

Седиментация

Седиментация в дисперсных системах с жидкой и особенно газовой дисперсионной средой часто сопровождается укрупнением седиментирующих частиц вследствие коагуляции и (или) коалесценции.

Пассивирование

Пассивирование

Пассив и рование, пассивация металлов , переход поверхности металла в пассивное состояние, при котором резко замедляется коррозия.

Оксидирование

Оксидирование

В современном мире имеется большое количество методов, которые используются для борьбы с образованием коррозии на поверхности металлов. Метод образования оксидной пленки является одним из самых эффективных.

Анодирование металла

Анодирование металла

В современном мире имеется большое количество методов обработки металлов и металлических изделий. Они применяются и в промышленных масштабах, и в домашних условиях.

Гальваническое покрытие

Гальваническое покрытие

В современном мире большую популярность получила процедура нанесения на металлические материалы различных веществ, которые предотвращают образование на них коррозийного налета.

Процесс коррозии

Процесс коррозии

В современном мире из металлов самых разных видов производится большое количество продукции. Металлические материалы присутствуют в разных отраслях промышленности в виде станков и машин, инструментов.

Ингибитор коррозии

Ингибитор коррозии

Ингибитор не является каким-то конкретным веществом. Так называют целуют группу веществ, которые направлены на остановку или задержку протеканий каких-либо физических или физико-химических процессов.

Источник

РД 34.17.430-94 Методические указания по определению характера коррозионного повреждения металла трубопроводов тепловых сетей

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.

Балл Скорость коррозии Группа стойкости
1 10.1 нестойкие

2.1. Причины появления коррозии на наружной поверхности металла

2.1.1. Коррозия наружной поверхности металла трубопроводов возникает при наличии влаги непосредственно на поверхности металла. Интенсивность этой коррозии определяется следующим:

температурой (скорость коррозии возрастает с увеличением температуры до 70 — 80 °С);

составом изоляционных материалов, в том числе тепловой изоляции;

наличием блуждающих токов*;

солевым составом, общей кислотностью, щелочностью, значением рН почвенно-грунтового электролита и составом почвенно-грунтового воздуха*;

удельным электрическим сопротивлением почв и грунтов*

* Эти факторы играют значительную роль при бесканальной прокладке теплопроводов, а также на участках канальной прокладки, подверженных затоплению или заиливанию.

уровнем местных механических напряжений в металле;

участием микроорганизмов (биокоррозия).

2.1.2. Наиболее опасна коррозия блуждающими токами (электрокоррозия), возникающая в случае положительной или знакопеременной разности потенциалов между трубопроводом теплосети и землей. Источниками блуждающих токов являются:

рельсы электрофицированных на постоянном токе трамвая, железных дорог, метрополитена, шахтного транспорта;

анодные заземления установок электрохимической защиты на смежных подземных сооружениях;

трубопроводы с электрохимической защитой;

заземления линий электропередачи постоянного тока по системе «провод-земля»;

гальванические ванны и сварочные установки с утечкой тока в землю;

электрические наводки от силовых кабелей при прокладке коммуникаций в общем коллекторе.

Способы защиты трубопроводов от коррозии

Сегодня имеется большое количество методов защиты водопроводов от налета коррозии. Они основаны на том, чтобы металл, из которого сделаны трубы, вступил в реакцию с вводимыми веществами и растворами. В результате образуется небольшая пленка, которая обеспечивает защиту. В настоящее время выделяют следующие способы защиты трубопроводов от коррозии:

Электрохимическая защита трубопроводов от коррозии

Трубопроводы данным методом обрабатываются уже много лет. Для этой цели используются растворы электролитов. Благодаря данному методу на металлической поверхности труб появляется плотная защитная пленка высокой прочности. Она не дает агрессивной среде проникнуть в глубокие слои труб. Эффект защиты сохраняется на длительный период.

Катодная защита трубопроводов от коррозии

Данный процесс представляет собой использование электрического тока. Он подается в постоянном режиме, чтобы пленка для защиты металла не разрушалась.

Протекторная защита от коррозии трубопроводов

Данный способ защиты является одним из самых распространенных. Она является самой доступной и не затратной. Ведь для ее воплощения нет необходимости тратить электрический ток. Этот методы заключается в нанесении на поверхность любых труб из металлов сплавов других элементов, которые образуют на их поверхности плотную защитную пленку. Благодаря ней все процессы окисления прекращаются. Для этой цели используются сплавы многих металлов: магний, цинк. В некоторых ситуациях применяется алюминиевый сплав. Данный метод подходи для того, чтобы защищать трубы, которые располагаются под землей.

Анодная защита от коррозии трубопроводов

Данный защитный метод основан на методе анодирования. Он не часто используется по причине того, что он является не экономичным. Для него постоянно требуется подача электрического тока, что приводит к увеличению денежных и энергетических затрат.

Виды коррозии трубопроводов

Железо активно реагирует с кислородом лишь при температуре +260 Со. В магистральных линиях не поддерживаются такие диапазоны, но окислительная реакция может быть спровоцирована конденсацией влаги в изолирующем слое, микрощелях сварных швов. Данное повреждение возникает при несоблюдении технологий прокладки и при длительном сроке службы.

Для магистралей характерны электрохимические механизмы разрушения. При химическом типе металл взаимодействует с окислителем без доступа влаги. При электрохимическом – влага присутствует, а вода, с растворенными в ней солями, служит электролитом.

Принято различать два вида коррозионных разрушений:

  • Общие: распределяются равномерно, рассчитываются при проектировании;
  • Локальные: появляются под влиянием активной среды и растягивающих нагрузок.

Типы локальных разрушений:

  • Язвенные: канавки на внешней стороне, обычно имеют небольшую глубину.
  • Питтинговые: точечные поражения, имеющие большую глубину;
  • Щелевые: появляются в соединительных зазорах деталей, быстро развиваются;
  • Трещины: растут медленно до достижения критического значения, затем быстро приводят к аварии.

Для линий нефтегазовой промышленности дополнительную угрозу представляет заражение микроорганизмами. Наиболее опасно сульфатвосстанавливающие бактерии, продуцирующие сульфаты, сульфиты и большое количество сероводорода. Формирование биопленок приводит к отслаиванию защитных покрытий.

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.

2.2. Внешний вид и основные признаки коррозионных повреждений

2.2.1. Для коррозии наружной поверхности трубопроводов характерно распространение площади повреждения на значительную поверхность — 0,5 — 1,5 м и более по длине трубы.

Распространение коррозии по периметру трубы определяется причиной увлажнения наружной поверхности трубы (капель сверху, подтапливание и т.п.).

2.2.2. Поверхность трубы, подвергнувшейся коррозии, покрыта пленкой продуктов коррозии, которая имеет слоистое строение. Эти слои слабо сцеплены друг с другом и с металлом и достаточно легко отслаиваются.

Под нижнем слоем продуктов коррозии поверхность бугристая (рисунок ).

2.2.3. Основным признаком коррозии, начинающейся на наружной поверхности, является утонение кромки разрыва и окружающей кромку поверхности трубы до 0,5 — 1 мм (рис. 2а). На трубопроводе также могут присутствовать повреждения металла от коррозии на внутренней поверхности, но язвы от внутренней коррозия не совпадают с линией разрыва металла (рисунок 1).

2.2.4. При воздействии блуждающих токов на наружной поверхности могут образовываться свищи с гладкими стенками и кратером, обращенным наружу (рисунок 2б), обычно свободным от продуктов коррозии.

Взаимосвязь протекающих токов и коррозии

Термин «коррозия, вызванная токами (блуждающими токами)» обычно связывают с постоянным током в подземном металлическом сооружении. Источники таких токов находятся вне поврежденной конструкции: электрифицированный транспорт (трамваи, метрополитен, железная дорога), системы катодной защиты, шахтные системы электроснабжения постоянным током и т.д. [1-5]. При этом интенсивные коррозионные разрушения происходят в местах стекания постоянного тока с внешней поверхности металла в электролит (воду или грунт). Отечественная и мировая практика эксплуатации систем водоснабжения признаёт эту проблему и учитывает её. Однако на внутренней поверхности определенных участков трубопроводов, проложенных внутри зданий и находящихся вне зоны растекания блуждающих токов в обычном их понимании, также возникают и повторяются характерные «свищи», что требует специального рассмотрения и объяснения.

В период с 1996 по 2002 год были выполнены прямые осциллографические измерения токов, протекающих по внутренним трубопроводам систем отопления и водоснабжения зданий на более чем 200 объектах г. Москвы. Измерения проводились с помощью специально разработанной методики «Проведение работ по определению наличия источников и основных путей попадания токов утечки от системы электроснабжения на металлоконструкции и трубопроводные системы зданий» и аппаратуры на основе многоканального аппаратурно-компьютерного комплекса регистрации токов. В ходе работ было зафиксировано, что по трубопроводам протекают переменные токи промышленной частоты от 0,1 до 18,2 А.

Кислородная коррозия в морской воде

Обычный тип коррозии, которому подвержены в основном области с высокой степенью турбулентности, высокими скоростями, щели и поврежденные области. Углеродистая сталь успешно используется в системах впрыска воды, если качество воды поддерживается на определенном уровне.

Но в этих системах может также происходить серьезная коррозия, требующая частого и, зачастую непредвиденного ремонта. Наносимый ущерб во многом зависит от концентрации в воде кислорода и хлора и скорости потока. При этом растворенный в проходящей через систему воде кислород, вне всякого сомнения вызывает больше ущерба чем все остальные факторы.

Для строительства транспортного оборудования, такого как трубопроводы, в нефтегазовой промышленности продолжают использоваться углеродистые и низколегированные стали. Это происходят в силу их универсальности, доступности, механических свойств и стоимости. Тем не менее, способность этих сталей противостоять коррозии при контакте с нефтепродуктами и морской водой недостаточна и является одним из основных источников проблем.

Кстати, прочтите эту статью тоже: Марки нефти (сорта)

Углеродистая сталь тем не менее, в силу низких начальных капитальных затрат, до сих пор является предпочитаемым материалом для длинных экспортных трубопроводов большого диаметра.

Несмотря на относительно высокую цену, сплав с 13% хрома стал стандартным материалом, применяемым для внутрискважинной техники, во избежание обусловленных углекислотной коррозией проблем. Кроме того, устойчивые к коррозии сплавы стали важным материалом и для оборудования для переработки, в особенности, если говорить о шельфовых предприятиях. Промежуточный вариант между устойчивыми сплавами и углеродистой сталью в сочетании с ингибиторами коррозии это углеродистая сталь, покрытая тонким слоем устойчивого к коррозии сплава. Эта техника часто используется в местах с высокой скоростью жидкости, таких, как развилки и изгибы.

Коррозия может приводить к серьезным убыткам, производственным рискам, потере продукции, представляет угрозу безопасности.

3.3. Типовые случаи коррозии внутренней поверхности

В связи с локализацией коррозии внутренней поверхности могут быть выделены типовые случаи ее проявления.

3.3.1. Язвы или свищи на трубопроводах (рисунок 4), не связанные со строительно-монтажными работами при новом строительстве и ремонте, возникновение которых определяется неоднородностью оксидных пленок на металле и самого металла.

3.3.2. Коррозия в прорези технологического непровара сварного шва. В основном, не провар встречается на монтажных стыках, но иногда и на прямошовных трубах малого диаметра (Ду = 150 мм) в заводских стыках, выполненных контактной сваркой.

Рисунок 6 — Вид стенки трубопровода при образовании свища от внутренней коррозии и последующем развитии наружной коррозия

3.3.3 Коррозионные язвы и канавки в околошовной зоне заводских и монтажных сварных швов (рисунок 7). Это связано с образованием на поверхности металла вблизи шва железоокисной пленки, имеющей структуру, отличающуюся от пленки на остальной поверхности.

3.3.4 Коррозионные язвы и канавки на нижней образующей трубы (рисунок 8). Связаны с подшламовой коррозией при высокой агрессивности сетевой воды.

3.3.5 Коррозионное разрушение металла ремонтных заплат в выполненных на монтажной площадке конусных переходов от одного диаметра к другому. Коррозия связана с отличиями в составе применяемых углеродистых сталей и механическими напряжениями.

3.3.6 Коррозионные язвы и канавки в месте приварки к трубе опор (рисунок 9). Коррозия связана с нагревом внутренней поверхности металла трубы при приварке опор и высокими механическими напряжениями.

3.3.7 Сплошное разрушение в виде поля слившихся одна с другой язв. Характерно для мест с малой скоростью движения жидкости (байпасов, отводов, штуцеров), а иногда также и для головных участков магистральных трубопроводов.

Рисунок 7 — Канавка в металле от внутренней коррозии вблизи заводского шва

Рисунок 8 — Вид коррозионной канавки по нижней образующей трубопровода Ду = 1000 мм

Рисунок 9 — Разрушение металла трубы от внутренней коррозии в месте приварки опоры (труба Ду = 200 мм)

Дело в трубе

Безусловно, самым эффективным решением видится и самое радикальное — отказ от металлических трубопроводов. Тем более, что современная промышленность предлагает альтернативу — трубы стеклопластиковые.

Они лёгкие, просто монтируются, долго служат и не подвержены воздействию агрессивных компонентов. Правда, сами производители отмечают, что при существенной нагрузке поперёк волокон изделия отмечается низкая устойчивость к трещинам.

Поэтому для прокладки из них нефтепроводов необходимо усилить герметизацию труб изнутри при помощи специального рифленого герметизирующего слоя, что выливается в дополнительную строчку в смете. Да и, кроме того, для того чтобы заменить упомянутые тысячи километров российских трубопроводов, сделанных из металла, понадобится не одно десятилетие. Поэтому в дело идут менее революционные идеи.

Если говорить о внешней коррозии трубопроводов, то на этот процесс влияют характеристики среды, которая непосредственно контактирует с трубой. Однако в данном случае речь идёт об изделиях большой протяжённости, так что проходят они через почвы различного состава и строения, различной влажности и аэрации. К тому же подземные линии укладываются на глубине, а значит рядом с ними всегда сохраняется влажность, а температура редко опускается ниже нуля. Всё это формирует особые требования к материалам и технологом защиты труб.

«Скорость коррозии трубопроводов зависит от химического состава перекачиваемой жидкости, её водородного показателя pH, а также процентного содержания воды в составе жидкости. Чем выше кислотность среды, тем больше скорость внутренней коррозии.

В подобной ситуации трубы подвергаются как внутренней, так и внешней коррозии: от воздействия жидкости, протекающей по трубопроводу, и от грунта, в котором он находится.

Основные разрушительные факторы воздействия — это блуждающие постоянные токи (от рельсового транспорта); блуждающие переменные токи (высоковольтные линии электропередач, ВЛЭП); грунт, в котором непосредственно находится трубопровод.

От места расположения трубопровода зависит, какие из перечисленных факторов будут оказывать на него наибольшее воздействие, а значит и какие участки будут наиболее подвержены коррозии», — поясняет специалист коммерческого отдела АО «ППМТС «Пермснабсбыт» Татьяна Гордеева.

3.2. Внешний вид и основные признаки коррозионных повреждений

3.2.1. Для коррозии внутренней поверхности трубопроводов характерна четкая локализация коррозионных поражений в виде язв, перерастающих со временем в сквозные свищи (рисунок 4). При этом кратер повреждения обращен внутрь трубы (рисунок 3). Язвы могут сливаться в сплошные канавки.

3.2.2. Над развивающейся коррозионной язвой находится нарост продуктов коррозии (рисунок 5) с достаточно прочной наружной оболочкой. Размеры нароста для отдельной магистрали обычно пропорциональны ширине верхней части язвы и ее глубине. Нарост в начальной стадии развития имеет форму, близкую к полушарию. При увеличении размеров нароста его форма может изменяться.

Рисунок 4 — Сквозная язва от внутренней коррозии на трубопроводе Ду = 200 мм

Рисунок 5 — Наросты продуктов коррозии на внутренней поверхности трубы Ду 700 мм (на переднем плане язва под разрушенным наростом)

Нарост продуктов коррозии может несколько смещаться относительно центра язвы по ходу движения воды. Соответственно изменяется форма язвы (рисунок ).

3.2.3. Основным признаком участия микроорганизмов в процессе внутренней коррозии является отчетливый запах сероводорода от сетевой воды.

3.2.4. К коррозии внутренней поверхности могут относиться случаи, когда на наружной поверхности трубы также протекала интенсивная коррозия. Если наружная поверхность, пораженная коррозией, достаточно локализована и геометрически ее размещение соответствует зоне увлажнения от свища, развившегося изнутри, то это повреждение следует относить к внутренней коррозии (рисунок 6).

3.2.5. В случае отсутствия связи между положением зоны увлажнения и расположением свища от внутренней коррозии повреждение следует относить к случаю смешанной коррозии (внутренней и наружной одновременно (рисунок 3б).

Источник