Почвенная (грунтовая) коррозия

При укладке трубопроводов по подземной или наземной (в насыпи) схемам грунт является средой, в которой коррозионное разрушение происходит в ос­новном по электрохимическому типу. Это обусловлено следующими факторами: грунт практически всегда содержит в порах скелета воду, а также различные химические реагенты, что делает грунт средой, обладающей ионной проводимостью. Таким образом, система металлическая труба – электролит предста­вляет своеобразный гальванический элемент.

При грунтовой коррозии происходит сплошное неравномерное, (в одно­родных грунтах), язвенное, точечное и даже сквозное разрушение металла. В формировании этих разрушений большое значение имеют степень насыщен­ности пор грунта влагой, пористость грунта и его газопроницаемость, так называемое омическое сопротивление грунта. Так как газопроницаемость грунта в различных его точках неодинакова, то к разным участкам поверхности труб поступает разное количество кислорода, который, как отмечалось, явля­ется основным деполяризатором при почвенной коррозии. В результате на по­верхности металла возникают микро- и макрокоррозионные пары, работа ко­торых приводит к быстрому разрушению металла.

Способы защиты трубопроводов от наружной коррозии

Очевидно, что эффективность противокоррозионной защиты в значительной степени определяет надежность тру­бопровода. Важнейшим техническим мероприятием по борьбе с коррозией является предотвращение непосредственного кон­такта металла труб с агрессивной средой, что достигается созданием на поверхности трубопровода специальной оболочки, называемой изоляционным покрытием. Изоляционное покрытие имеет определенную конструкцию в зависимости от коррозионной активности окружающей среды. Срок службы металлических конструкций в естественных условиях окружающей среды часто относительно короткий. Продлить его можно в основном четырьмя способами, которые ши­роко используются в практике. К ним относятся: изоляция поверхности трубопровода от контакта с внешней аг­рессивной средой; использование коррозионностойких материалов; воздействие на окружающую среду с целью снижения ее агрессивности; применение электрохимической защиты подземных металли­ческих сооружений.

Классификация способов защиты трубопроводов от наружной коррозии представлена на рис. 15.1.

Первый способ носит название пассивной защиты. Он преду­сматривает:

а) нанесение на поверхность металла слоя химически инерт­ного относительно металла и окружающей агрессивной среды вещества с высокими диэлектрическими свойствами. В качестве защитных материалов применяют различного рода мастики, краски, лаки, эмали, пластмассы. Эти материалы, жидкие в процессе нанесения, затем высыхают, образуя твердую пленку, которая об­ладает достаточной прочностью и хорошим сцеплением (адгезия) с поверхностью защищаемого металла.

Применение защитного слоя на металлических объектах – наиболее распространенный метод. Также наносят на изделия из малостойкого металла (обычно углеродистые стали) тонкого слоя другого металла, обладающего меньшей скоростью коррозии в дан­ной среде (например, цинкование, хромирование или никелирова­ние стальных изделий);

б) специальные методы укладки, часто применяемые для защи­ты подземных сооружений на территории городов и промышлен­ных площадок, например коллекторную прокладку, при которой подземные трубопроводы размещают в специальных каналах. Изолирующим слоем в данном случае является воздушный зазор между стенкой трубопровода и каналом;

 

Рисунок 15.1 – Классификация способов зашиты трубопроводов от наружной коррозии

 

Второй способ защиты – введение в металл компонентов, повышающих его коррозионную стойкость в данных условиях, или удаление вредных примесей, ускоряющих коррозию. Он при­меняется на стадии изготовления металла, а также при термиче­ской и механической обработке металлических деталей. Во многих случаях легирование металла, мало склонного к пассивации, метал­лом, легко пассивируемым в данной среде, приводит к образова­нию сплава, обладающего той же (или почти той же) пассивируемостью, что и легирующий металл. Таким путем получены многочис­ленные коррозионностойкие сплавы, например нержавеющие стали, легированные хромом и никелем. Однако широкое внедрение этого способа сдерживается высокой стоимостью нержавеющих металлов.

Сюда же часто относят использование неметаллических мате­риалов, обладающих высокой химической стойкостью (асбоце­мент, бетон, керамика, стекло, пластмасса и т. д.). Однако изготов­ление изделий из коррозионностойких материалов не должно рассматриваться как способ защиты от коррозии: где нет коррозион­ного процесса, там нет и защиты от него.

Третий способ защиты предусматривает снижение агрессив­ности окружающей среды, которое можно добиться несколькими способами: деаэрация электролита почвы, гидрофобизация грун­тов, нейтрализация грунта различными кислотами и щелочами, уменьшение опасности биокоррозии и замена грунта на менее аг­рессивный.

Четвертый способ – активная защита или электрохимиче­ская защита (ЭХЗ) трубопроводов. Задача метода ЭХЗ подзем­ных металлических сооружений – защита от почвенной коррозии, от коррозии блуждающими токами и торможение коррозионного процесса с целью исключения появлений отказов трубопроводов. Сюда относятся:

- постоянная катодная поляризация металлического сооруже­ния, эксплуатирующегося в среде с достаточно большой электро­проводностью. Такая поляризация, осуществляемая от внешнего источника электрической энергии, носит название катодной защи­ты. В некоторых случаях катодная поляризация может произво­диться не постоянно, а периодически, что дает ощутимый экономи­ческий эффект. При катодной защите изделию придается настоль­ко отрицательный электрический потенциал, что оно становится катодом и разрушение металла теоретически невозможно;

- катодная поляризация, вызванная электрическим контак­том сооружения с металлом, обладающим более отрицатель­ным электродным потенциалом, например стального сооружения с отливками из магниевых сплавов. Более электроотрицательный металл (магний) в среде с достаточно высокой электропроводно­стью подвергается разрушению, и его следует периодически возоб­новлять. Такой металл называется протектором, а метод – про­текторной защитой (от лат. «protector» – защитник);

- электродренажная защита, к этому методу можно отнести мероприятия по борьбе с блуждающими токами, которые осуще­ствляются по двум основным направлениям: предупреждение или уменьшение возможности возникновения блуждающих токов на самом источнике тока и проведение специальных работ на защи­щаемом подземном сооружении по отводу блуждающих токов. Мероприятия первого направления – обязательная, но только на­чальная мера. Независимо от этого вида работ обязательно произ­водится защита самих подземных сооружений: использование установок дренажной защиты – УДЗ, устройство электрических экранов, установка изолирующих фланцев (соединений) на трубо­проводах.