Корозія промислових трубопроводів

Процес корозії металу може проходити двома шляхами:

1) прямою хімічною дією середовища на метал;

2) в результаті електрохімічної реакції, викликаної проходженням електричного струму між окремими ділянками металу.

Хімічна реакція проходить, як правило, в газовому середовищі з утворенням суцільної плівки на поверхні металу. Якщо плівка (закису заліза Fe (OH)₂) суцільна і немає тріщин, корозія може повністю припинитись.

Необхідною умовою для виникнення електрохімічної корозії є наявність електроліту і безперервний рух електричного струму. Різниця потенціалів між двома частинами металу може виникнути в результаті:

1) деформації металу;

2) різниці концентрацій газів, а особливо кисню при контакті їх з металом;

3) не однакової чистоти обробки поверхні металу;

4) неоднорідної структури металу, яка обумовлена різним хімічним складом.

В залежності від середовища, яке доторкається з металом, розрізняють такі основні види корозії:

1) газову, яка відбувається в газовому середовищі (внутрішня поверхня труб);

2) атмосферну;

3) рідинну;

4) земельну;

5) електрокорозія від блукаючих струмів, наприклад від рельсів електрифікованого транспорту та других.

Наземні трубопроводи від атмосферної корозії легко захищають шляхом покриття зовнішньої поверхні металу масляними фарбами і лаками.

Більш складний захист від корозії підземних трубопроводів, які прокладені в землі, так як на інтенсивність корозії впливає хімічний склад ґрунту його вологість, хімічний склад і неоднорідність металу труб. Відповідні частини металу утворюють гальванічні пари між якими виникає електричний струм. Якщо струм протікає від анода до катода, то йде руйнування анода, анодні ділянки трубопроводу будуть руйнуватись, тобто підлягати корозії. Крім того, підземні трубопроводи підлягають електрокорозії від блукаючих струмів. Це від силових підстанцій, кранів, електрифікованих рельсів і других джерел.

Захист труб від земельної корозії поділяють на пасивну і активну.

Пасивний захист труб полягає в ізоляції зовнішньої поверхні трубопроводів ізолюючими матеріалами. Такими ізолюючими матеріалами є різні сорти бітумів, мастик, а також поліетиленові і полімерні плівки. Ізоляційні покриття, в процесі експлуатації трубопроводів, руйнуються і не можуть являтися надійним захистом труб від корозії на весь період служби трубопроводів.

Тому через кілька років, а в деяких випадках з самого початку експлуатації трубопроводів використовують активний захист трубопроводів.

До активних методів захисту трубопроводів відносять:

1) катодний;

2) протекторний;

3)дренажний.

При активному захисті процеси корозії з трубопроводу переносяться на заземлюючі пристрої (аноди), тобто руйнується анод, який виконаний з більш активного металу, а не трубопровід.

При катодному захисті, джерело постійного струму через плюсову клему з’єднується із заритими в землю анодами. Мінусова клема з’єднана з трубопроводом (рис. 2.11).

 

1 – катодна станція (випрямляч змінного електричного струму в постійний), 2 - ізольований електропровід, 3 – трубопровід, 4 – анод, 5 – дренаж (місце під’єднання ізольованого проводу з порушеною ізоляцією трубопроводу).

 

Рис. 2.11. Катодний захист промислових трубопроводів

від корозії.

 

Одна катодна станція може захищати ділянку труб від 5 до 25 км. Катодна станція може бути з напругою електричного струму до 20 вольт і потужність катодної станції складає від 1 до 20 квт. Для підвищення катодного захисту і зменшення витрат електроенергії захищають труби по ділянках. Ділянки між собою від’єднують ізолюючими фланцем, в якого прокладка виготовлена із діелектричного матеріалу. На практиці неможливо захищати шлейфи катодним захистом, використовують такий захист для газозбірних і загально газозбірних колекторів газу на родовищі.

Анодні заземлювачі, які входять в склад катодного захисту, розрізняють:

1) за матеріалом - стальні, графітові, залізокремневі;

2) за формою – трубчасті, стержневі, кутникові;

3) за характером засипки – засиплені землею, коксом, вугіллям і др.;

4) за розміщенням – вертикальні, горизонтальні, комбіновані;

5) за віддалю від трубопроводу – віддалені і наближені.

Тип заземлювачів вибирають в залежності від величини електричного опору ґрунту, Як правило їх встановлюють в сухому місці.

Протекторний захист труб від електрохімічної корозії застосовують коли нема джерела електричного струму і він зводиться до принципу гальванічного елементу. Матеріалом для протекторів являються матеріали, які мають більший від’ємний потенціал струму по відношенню з металом труби (цинк, алюміній, магній, або інші складові). При протекторному захисті стає трубопровід катодом, а руйнується протектор.

Для захисту трубопроводів від блукаючих струмів, які можуть поширюватись від джерела до 35 км, використовують дренажний захист. Блукаючий струм через порушення ізоляції труб попадає на метал і переміщується в напрямку тягової мінусової шини електричної підстанції. Місце виходу струму із труби є анодною ділянкою, де проходить інтенсивне руйнування металу. Для захисту труб від корозії установлюють поляризаційну дренажну установку (аноди).

Для захисту труб від внутрішньої корозії використовують: покриття, лаки, епоксидні смоли і інгібітори корозії.