Виды и механизмы коррозии стальных трубопроводов. Методы защиты МН от коррозии

Коррозия трубопроводов – явление, обусловленное, главным образом, электрохимическими реакциями окисления металла при взаимодействии с влагой. Металл постепенно видоизменяется на ионном уровне и, распадаясь, исчезает с поверхности трубы. Окисление, характеризующее феномен коррозии металлических трубопроводов, может происходить по различным причинам и возникает на основе различных механизмов. Процесс окисления может зависеть от характера жидкости, протекающей по трубопроводу, или от свойств среды, в которой проложен трубопровод. В этой связи при выборе наиболее подходящих способов противодействия механизмам коррозии необходимо учитывать особенности ситуации, в которой она наблюдается. В некоторых случаях борьба с коррозией осуществляется принятием усиленных мер по химической обработке протекающей жидкости с целью скорректировать ее коррозийные свойства, в других случаях – использованием защитных покрытий для трубопроводов (внутренних или внешних) или применением специальных способов так называемой «катодной защиты»

При строительстве трубопроводов важную роль играет защита от коррозии, так как от этого зависит надежность и срок эксплуатации объекта. Коррозия металла – одна из основных причин возникновения отказов и аварий на трубопроводах (из-за нее происходит 20-25% аварий). От почвенной электрохимической коррозии магистральные трубопроводы защищают путем нанесения на их поверхность изоляционного покрытия, а также устройства катодной (протекторной) защиты. Первый способ называют пассивной,второй –активной защитой трубопроводов. В последнем случае осуществляют прямое воздействие на кинетику электрохимических реакций, изменяя потенциал «трубопровод - почва» и скорость протекания реакций. Согласно действующей нормативно-технической документации к противокоррозионному покрытию при устройстве пассивной защиты подземных трубопроводов предъявляют следующие требования:

- высокая химическая стойкость в условиях агрессивных почвенных электролитов;

- химическая нейтральность по отношению к материалу труб;

- механическая прочность, способная выдерживать усилия при изоляционно-укладочных работах и засыпке уложенного трубопровода;

- высокая степень адгезии, обеспечивающая прочное сцепление покрытия с поверхностью трубы;

- водонепроницаемость;

- термическая и бактериальная устойчивость;

- долговечность;

- высокие диэлектрические свойства;

- экономичность.

Кроме того, исключительно важна электрохимическая нейтральность изоляционного материала в условиях катодной поляризации. Этим требованиям в комплексе отвечают изоляционные материалы на битумной и петролатумной основе и полярные пленочные материалы. При нанесении изоляционных покрытий на битумной основе применяют битумно-резиновые и реже битумно-полимерные и битумно-минеральные мастики. Наряду с отечественными применяются зарубежные мягкие изоляционные ленты на основе термосветостабилизированного полиэтилена с каучуковым подслоем.

Наиболее испытанным способом защиты трубопровода считается заводская изоляция. Трубопрокатные заводы имеют возможность выполнения следующих видов изоляции:

- двухслойное и трехслойное полиэтиленовое покрытие;

- трехслойное полипропиленовое покрытие;

- двухслойное эпоксидное покрытие.

В соответствии с требованиями системы по управлению качеством по ISO 9001 на участке покрытий проводится: входной контроль труб, подлежащих покрытию, и материалов, используемых в процессе его; контроль параметров технологического и вспомогательных процессов; контроль за приемо-сдаточными и периодическими испытаниями. На каждую партию покрытых труб (для труб диаметром 508 – 1220 м – на каждую трубу) выдается сертификат качества.

Технологический процесс нанесения антикоррозийного покрытия включает в себя следующие операции:

• сушка труб;
• дробометная очистка поверхности труб;
• защита концов труб;
• контроль качества очистки;
• предварительный газовый нагрев труб;
• хроматирование наружной поверхности труб;
• основной индуктивный нагрев труб;
• напыление эпоксидного покрытия;
• нанесение клеевого подслоя и экструдированного полиэтилена;
• водяное охлаждение изолированных труб;
• электрический контроль сплошности покрытия;
• зачистка концов труб от покрытия;
• приемо-сдаточные испытания, маркировка изолированных труб.

После сварки трубопроводов производится 100-процентный радиографический контроль сварных стыков в соответствии с требованиями НД. Контроль осуществляется персоналом передвижной лаборатории, имеющим соответствующую квалификацию и разрешение на этот вид контроля. Изоляция сварных стыков в полевых условиях производится термоусадочными манжетами, устанавливаемыми на эпоксидный праймер.

Блуждающий ток – это электрический ток, появляющийся в некоторых грунтах от дисперсии (рассеивания зарядов) электрифицированных объектов, например, железнодорожных (трамвайных) путей, где рельсы выполняют роль возвратных проводников питающих подстанций. Другим источником блуждающего тока может быть заземление электрического промышленного оборудования. Как правило, это ток большой силы, и воздействует он в первую очередь на трубопровод, отличающийся хорошей проводимостью (в частности, со сварными соединениями). Такой ток поступает в трубу в определенной точке, играющей роль катода, и, преодолев более или менее продолжительный отрезок трубопровода, выходит в другой точке, выступающей в качестве анода. Происходящий при этом электролиз и дает коррозию металла. Выход тока на аноде вызывает переход ионов железа из металла в раствор с образованием растворимого в воде соединения - гидроокиси железа Fe(OH)₂, с последующим преобразованием в окись железа Fe₂O₃, что со временем может привести к истончению и, в конечном итоге, перфорации трубы. Повреждение тем существенней, чем выше сила проходящего тока.

Коррозийное действие блуждающего тока, безусловно, более разрушительно, чем действие коррозийных батарей, образующихся вследствие агрессивности почвы. Против него эффективным оказываются меры «электрического дренажа». Суть методики следующая: в определенной точке трубопровод посредством специального кабеля, имеющего низкое электрическое сопротивление, подключается непосредственно к источнику блуждающего тока (например, к подстанции или железнодорожному пути). Подключение необходимо соответствующим образом поляризовать (при помощи однонаправленных переходников) таким образом, чтобы ток всегда шел в направлении от трубопровода источнику дисперсии. Электрический дренаж требует строгого соблюдения сроков регламентных осмотров, тщательной наладки и регулярной проверки. Чаще всего эта методика сочетается с другими способами защиты.

Атмосферная коррозия — коррозия металлов в атмосфере или в среде любого влажного газа. На магистральных нефтепроводах атмосферной коррозии подвержены линейные сооружения — краны, киоски, провода воздушных линий связи и катодной защиты; оборудование насосных станций и др. По причиняемому ущербу и затратам на противокоррозионные мероприятия (окраску различных типов) атмосферная коррозия на магистральных нефтепроводах занимает второе место.