Защита трубопроводов от коррозии. Антикоррозийное покрытие труб

В настоящее время трубопроводы установлены повсеместно, по ним транспортируется: вода, пар, воздух, газы горючие и негорючие, кислоты, щелочи, горючие и негорючие жидкости, нефтепродукты и др. для каждого вида транспортируемого вещества необходимы трубы из определенного материала, но большинство из металлов различных типов. Как и любые металлические конструкции, такие трубопроводы подвергаются разрушительному действию коррозии. Данный процесс естественен, но сегодня в мире существуют методы, которые помогают замедлить действие коррозионных процессов.

Наше предприятие оказывает услуги по антикоррозийной обработке трубопроводов любой сложности и назначения.

Мы имеем возможность применять различные способы обработки изделий, за счет опыта наших сотрудников и наличия достаточного на это оборудования.

Причины коррозии трубопроводов

Химическая

Данная коррозия возникает при взаимодействии металла с химическими соединениями (щелочи, кислоты и т. д.), вещества вступают в реакцию, в результате образуются продукты реакции, в числе которых может быть и ржавчина, которая начинает последовательно разъедать материал трубопровода.

Электрохимическая

Такая коррозия является одной из самых агрессивных, так как она имеет быструю скорость распространения и способна разъедать даже очень толстые поверхности металла. Возникает при нахождении изделия в электролите, где образовываются аноды и катоды, между которыми образуется электрический ток.

Атмосферная

Образуется при взаимодействии металла с воздухом, паром, водой и пр. Вещества вступают в реакцию, в следствие которой выделяется оксид железа – та самая ржавчина, которая начинает разрушать конструкцию.

Коррозия от перепада температур

При замораживании вещество расширяется, а при нагревании объем его уменьшается, таким образом, если вещество при нормальной температуре свободно проходит через стенки трубопроводов, то при его замораживании, оно начинает давить на поверхность конструкции, что приводит к нарушению ее целостности, попаданию ненужных веществ, что приводит к появлению разрушающей коррозии.

Коррозия из-за неправильной укладки

Причиной трубной коррозии в основном является среда, в которой эксплуатируется конструкция. Трубы соприкасаются с агрессивной средой внутренней поверхностью и наружной поверхностью с почвой.

Коррозия внутренней поверхности начинается в тот момент, когда с ней соприкасается транспортируемое вещество: соль, кислота, щелочь, нефтепродукты и т.д.

Коррозия внешней поверхности главным образом зависит от способа укладки изделия и соблюдения технологический требований. Наиболее часто коррозия начинается в грунте в местах стыка конструкции, в самой почве могут находится агрессивные компоненты, что способствует развитию ржавчины на любом месте на поверхности трубы. Не менее важным фактором образования коррозийного износа на внешней поверхности изделия является микробиологическая коррозия, обусловленная развитием микроорганизмов.

Общие положения

Коррозийные процессы представляют собой окисление металла, при котором его атомы меняют свободное состояние, теряя свои электроны, на ионное. Трубопровод, проложенный под землёй, подвергается двум видам коррозии, в природе которых стоит разобраться прежде, чем начинать с ними бороться. Поэтому я уделю немного внимания их описанию:

Почвенная

Схема, демонстрирующая воздействие почвенной коррозии на металлический трубопровод

Как вы уже наверняка догадались из названия и прилагающейся схемы, почвенная коррозия возникает из-за контакта стали с грунтом. В свою очередь она делится на следующие подвиды:

• Химическая. Появляется в результате воздействия на железо газов и неэлектролитов жидкого типа. Примечательно, что при ней материал разрушается равномерно, и образование сквозных отверстий практически невозможно, что делает такой тип коррозийного процесса наименее опасным для проложенной под землёй магистрали;
• Электрохимическая. Металл выступает электродом, а грунтовые воды, коих в нашем климатическом поясе невероятно много, электролитом. Происходящий процесс очень схож с работой гальванической пары и провоцирует разрушение точечных участков на поверхности труб, что в итоге приводит к их аварийному состоянию;

Результат поражения стенки стальной трубы электромеханической коррозией

• Электрическая. Возникает вследствие воздействия на сталь блуждающих токов, которые могут «стекать» с рельс, подстанций и иных электрифицированных приборов, заполняющих современные города. Является наиболее опасным и разрушительным коррозийным процессом.

Рекомендуем: Чем обработать деревянный пол на балконе квартиры

Внутренняя коррозия

Схема, демонстрирующая воздействие внутренней коррозии на металлический трубопровод

Если транспортируемая жидкость обладает низким водородным показателем, а вот содержание кислорода, сульфатов и хлоридов у неё, наоборот, высокое, то не избежать также и внутренних коррозийных процессов, в результате которых:

• Увеличивается уровень шероховатости внутренней поверхности стенки, что приводит к снижению проходимости воды;

Внутренняя часть трубопровода из-за воздействия внутренней коррозии становится более шероховатой

• Ухудшается качество транспортируемой жидкости, так как в неё попадает ржавчина;
• Со временем может появиться сквозное отверстие, способное стать причиной разрыва трубопровода.

Способы защиты труб от коррозии

Можно выделить три главных способа защиты труб от коррозии:

• Активный способ – используется электрический ток;
• Пассивный способ – применяется для защиты трубопроводов под землей и может осуществляться тремя различными способами: особый способ укладки с образование воздушного кармана между грунтом и стенками трубопровода, обработка поверхности специальными составами и антикоррозийными покрытиями;
• Уменьшение агрессивности среды — введением в эту среду соединений, уменьшающих скорость коррозийного износа.

Наименование	Срока эксплуатации	Срок эксплуатации
активный	применяется электрический ток	<=5 лет
пассивный	нанесение покрытия из специальных составов	<=3 лет
уменьшение агрессивности среды	удаление веществ, образующих коррозия с помощью ингибиторов	1-2 года

О видах коррозии

Всего существует несколько разновидностей коррозии металлических труб:

• поверхностная, распространяющаяся по всей площади трубы;
• местная, расположенная на отдельных участках;
• щелевая, образовавшаяся в небольшой трещине.

Наиболее настораживает местная коррозия, так как основная масса повреждений происходит в результате ее появления. Развитие щелевой тоже распространено, но к существенным повреждениям материала она не приводит.

Процент вероятности возникновения коррозии в большую сторону отдается участкам труб, продолженных под железнодорожными переездами или под опорами линий воздушных электропередач. Скорость развития процесса коррозии колеблется от 3 до 30 мм в год.

Что такое химическая коррозия

Этот процесс возникает в неэлектропроводных средах. Ими могут оказаться газы, нефтепродукты и спиртовые соединения. При повышении температурных показателей скорость развития коррозии возрастает. Ржавчина может образовываться на цветных или черных металлах. Алюминиевые изделия под влиянием коррозионных факторов покрываются тонкой пленкой, которая после обеспечивает систему защиты и создает препятствие развитию окислительного процесса.

Медь под влиянием этого вида коррозии начинает зеленеть, при этом образованная пленка из оксида во влажной среде не всегда способствует созданию защитного барьера от ржавчины, а только в порядке исключения, когда структура металла одинакова со структурой пленки.

Сплавы могут быть восприимчивы к иному виду ржавчины, то есть присутствуют элементы, не подверженные окислению, а напротив, они восстановленные. К примеру, при повышенных температурных характеристиках и повышенном давлении восстанавливаются карбиды, но, опять же, утрачиваются нужные качества.

Об электрохимической коррозии

Утверждение о том, что электрохимическая коррозия достигается только при контактировании металлической поверхности с электролитом, ошибочно. Хватает тонкой пленки на основании материала, чтобы образовалась коррозия. Причиной этого вида ржавчины является использование поваренной или технической солей. К, примеру, если производится посыпка снега на дорогах, то страдают машины и проложенные под землей трубопроводы.

Процесс этого происхождения заключается в следующем:

• В соединениях металлических конструкций теряются отчасти атомы, осуществляется их переход в электролитический раствор, то есть происходит образование ионов. Замещают электроны атомы, они заряжают материал отрицательными зарядами, при этом накапливаются положительные заряды в электролите.
• Электрохимическую коррозию также вызывают блуждающие токи, которые при утечке из электроцепи уходят в растворы воды или в грунт, а после в саму структуру металла. Конкретными местами проявления ржавчины являются те участки, откуда в воду попадают блуждающие токи.

На видео: электрохимическая коррозия металлов и способы защиты.

Электрохимический способ защиты труб от коррозии

Данная защита относится к активному способу борьбы с коррозией трубопроводов. Суть метода состоит в том, что к защищаемому изделию подводится постоянный ток, или устанавливаются протекторы. Ток на поверхности конструкции смещает поляризацию и анодные участки становятся катодными, в итоге процессы коррозии останавливается. Отдельным видом электрохимической защиты является электродренажная, при которой устанавливается дренажная система и электро экраны, производится изоляция фланце.

Причины возникновения

Коррозия стальных подземных труб представляет собой явление, основной причиной которого можно назвать реакции электрохимического окисления металлов от их постоянного взаимодействия с влагой. В результате таких реакций, состав металла меняется на ионном уровне, покрывается ржавчиной, распадается и просто пропадает с поверхности.

Рекомендуем: Чем обработать стропила и обрешетку крыши

На процесс окисления может оказывать влияние характер жидкости, которая течет по подземному трубопроводу отопления или свойства среды, в которых он расположен. Именно по этой причине, выбирая подходящие средства для борьбы с ржавчиной необходимо учитывать все особенности, предшествовавшие ее возникновению. В противном случае, ремонт при помощи сварки неизбежен.

Катодная антикоррозийная обработка стальных труб

Наиболее применяется катодная защита, так как она возможно в любых коррозионных средах и является наиболее эффективной.

Суть процесса состоит в наложении на защищаемую поверхность отрицательного потенциала. При такой защите разрушению подвергается электрически подключенный к защищаемой поверхности анод, который изготавливается из электропроводных материалов, а также в процессе реакции выделяется водород.

??????? ?????? ????????????? ?? ????????

??? ???????? ???????? ??????????????? ?????????? ? ???????????? ?????????? ????????????? ???????????? ?????????? ??????????? ?????.

????????? ??????? ? ?????????? ????????, ???????? ??????? ???????? ??????????? ???????, ????????? ???? ??? ??????????? ?????, ???????????????? ?????? ????????????? ?????????????.

???????? ? ??? ????????? ???????, ??????? ????? ??????? ??????, ?????????? ???????? ????????????. ?????? ???????????????? ????????????? ?? ???????? ???????? ?????? ??????? ??? ?????????? ??????? ??????????????.

?????????? ??????????? ???????? ?? ???????????? ????????:

• ?????????? ????????????? ???????;
• ?????????? ??????? ????? ????????????????? ????????? ??????????? ? ???????;
• ?????????????? ??????? ?? ?????? ???????????? ? ????;
• ?????? ??? ????????? ????????? ?????????????????????? ?????????.

??? ???????? ??????????? ?? ???????????

?????????? ????????? ??????? ?????? ????????????? ?? ????????:

• ????????? (????????????? ?????? ??????? ??????? ??????????, ????????? ???????? ????????);
• ???????? (????????????????? ?????? ????????????? ?? ????????);
• ?????????? ????????????? ?????.

?????? ?? ??????? ???????????? ?????? ?? ???? ????????????, ??????? ??? ????????? ? ?????????????? ? ??????? ? ?????????? ??????.

??? ??????????? ?????? ?????????? ????????? ????????, ??? ??????????? ?????????? ???? ???????????? ???????????? ??? ???????????? ????????? ? ???????????????? ???????? ? ???????????? ???????.

?????? ????????? ?????? ?????????????

????????? ?????? ????????????? ?? ???????? ? ?????????? ?????, ??????? ??????????? ??? ????????? ???????????.

?????????? ??? ????????????? ????? ??????:

• ?????? ?????? ???????. ?????? ????????? ????????????? ?? ???????? ???????????? ?? ?????? ??????? ???????. ????? ?????? ? ????????????? ???????????? ????? ??????????? ????????? ?????, ??????? ???????????? ??????????? ????????? ???, ????? ? ???????, ??????? ????????? ? ?????. ??? ??????? ????????????? ?????????? ?????????????? ?????? ??????;
• ????????? ??????????????? ????????. ??????? ??????????? ???? ???????????? ?????????, ??????? ?? ??????????? ?? ??????????? ????????? ????? ? ???????. ????? ?????? ? ????????? ???? ? ??????????? ?? ???????? ????????? ??????? ??? ????????? ??????? ?? ????????????? ???????????;
• ????????? ???????????? ??????????? ?????????. ??????????? ????????? ?????? ????? ????????, ??????? ???????? ???????? ?????? ?? ??????????? ???????.

Протекторная защита трубопроводов от коррозии

Такой способ является одним из видов катодной защиты материала изделия и считается очень высокой, а затраты на ее проведение сравнительно небольшие.

Метод заключается в присоединении металла с более электроотрицательным материалом.

Протекторная защита (гальваническая) используется при невозможности подведения к конструкции электрического тока по различным причинам.

Каждый протектор образует свой радиус действия, при котором его работа защищает металл.

Сами протекторы изготавливаются из легированных материалов: железа, алюминия или цинка.

Методы защиты трубопроводных магистралей

Коррозия трубопроводов возникает в процессе их эксплуатации. Образование ржавчины происходит на трубах внутри и снаружи. C внутренней стороны появляются отложения, и причина этому — химические реакции состава транспортируемой жидкости с металлом. На состояние поверхности оказывает влияние и высокий показатель влажности грунта.

Если своевременно не обеспечить защиту, то возможно возникновение ряда последствий. Что важно:

• плановые осмотры рекомендуется проводить с небольшими временными промежутками.
• проведение ремонтных работ осуществлять периодически, независимо от наличия коррозии.
• приостановление функционирования трубопроводного транспорта неминуемо, так как необходимо производить осмотры и выполнять планово-предупредительные и иные текущие ремонты.

Важно! Для обеспечения полной защиты необходимо учитывать способ монтажа, контактирование с агрессивными средами, а также тип трубопровода.

Катодная защита «индуцированным током»

При этом способе требуется наличие генератора неизменного тока, к полюсу генератора подключается защищаемый материал. Полюс соединяется с заглубленными в землю анодами.

Процесс протекает так: включается генератор, передает ток на аноды, аноды в свою очередь передают ток на грунт и поступает к магистрали. Таким образом, изделие выступает в роли катоды и защищается от ржавчины.

Анодная антикоррозийная защита труб

Анодный метод в свою очередь менее распространен, чем катодный и применяется для конструкций из определенных материалов в хорошо электропроводных средах: титан, углеродистые стали, железистые высоколегированные сплавы и других сплавов способных к самостоятельной устойчивости от коррозии.

Для получения эффекта от анодной защиты необходимо, чтобы:

• сварные швы были выполнены качественно;
• материал поверхности объекта мог переходить в пассивное состояние;
• не должно наблюдаться щелей и воздушных карманов;
• должны отсутствовать заклепки.

Защита трубопроводов от воздействия низких температур

Большое количество магистральных трубопроводов прокладывается в месте, где температура окружающей среды может достигать минусовых температур. Даже незначительное замораживание труб и транспортируемых веществ может губительно сказаться не только на проходящем веществе, но и на общем состоянии конструкции трубопровода.

Для предотвращения такого состояния, уже на этапе устройства труб производятся защитные мероприятия:

• трубы стараются укладывать ниже глубины промерзания грунта;
• утепление с помощью теплоизоляционных материалов;
• засыпку трубопроводов выполняют из природных материалов с низкой теплопроводной способностью, например, керамзит;
• устройство воздушной прослойки между грунтом и магистралью, которое обеспечивается установкой трубопроводов в специальных закрытых коробах.

Антикоррозийная защита трубопроводов при переменных температурах

Как было упомянуто ранее, при замораживании происходит расширение материала, что разрушает поверхность трубопровода и вызывает коррозийные процессы в конструкции.

Чтобы избежать таких явлений используют теплоизоляционные материалы, которые помогают избежать замораживания поверхности трубопровода и его содержимого и обеспечить защиту металлических труб от коррозии в грунте — тепловых путепроводов, газопроводов, труб для перекачки нефти и нефтепродуктов и др.

К используемым теплоизоляционным материалам предъявляют требования:

• Предотвращение промерзания, образования конденсата;
• Увеличение срока службы изделия;
• Устойчивость к микроорганизмам и насекомым;
• Низкая пожароопасность;
• Влагостойкость.

Сегодня рынок теплоизоляционных материалов очень обширный. Можно выбрать любую антикоррозийную защиту стальных труб в земле — вещество, форму, способ утепления и др. Лучше всего подобрать материал именно для вашей конструкции смогут специалисты нашего предприятия, имеющие обширным опытом работы в этой сфере.

Основные теплоизоляционные материалы для защиты труб

• Стекловата;
• Минераловатные материалы;
• Базальтовое волокно;
• Вулканитовое стекло;
• Перлитовые материалы;
• Пенополистирольные;
• Каучуковые вещества;
• Полиэтиленовые материалы.

Примеры теплоизоляции труб различными материалами представлены на картинках:

Теплоизоляция из полиэтилена и пенополиуретана

Теплоизоляция с помощью монтажной пены

Теплоизоляция из базальтового волокна

Об особенностях электрохимической защиты

Основной причиной разрушения трубопроводов является следствие коррозии металлических поверхностей. После образования ржавчины образовывают трещины, разрывы, каверны, которые постепенно увеличиваются в размерах и способствуют разрыву трубопровода. Это явление чаще происходит у магистралей, проложенных под землей, или соприкасающихся с грунтовыми водами.

В принципе действия катодной защиты заложено создание разности напряжений и действия двумя вышеописанными методами. После проведенных измерительных операций непосредственно на местности расположения трубопровода выяснено, что нужный потенциал, способствующий замедлению процесса разрушения должен составлять 0,85В, а у подземных элементов это значение равно 0,55В.

Для замедления скорости коррозии следует снизить катодное напряжение на 0,3В. При таком раскладе, скорость коррозии не будет более 10 мкм/год, а это существенно продлить срок службы технических устройств.

Одна из значимых проблем – это наличие блуждающих токов в грунте. Такие токи возникают от заземлений зданий, сооружений, рельсовых путей и иных устройств. Тем более невозможно провести точную оценку, в каком месте они могут проявиться.

Для создания разрушающего воздействия достаточно заряда стальных трубопроводов положительным потенциалом по отношению к электролитическому окружению, к ним относятся магистрали, проложенные в грунте.

Для того чтобы обеспечить контур током необходимо подвести внешнее напряжение, параметры которого будут достаточными для пробивания сопротивления грунтового основания.

Как правило, подобные источники – это линии электропередач с показателями мощностей от 6 до 10 кВт. Если электрический ток невозможно подвести, то можно использовать дизельные или газовые генераторы. Монтер по защите подземных трубопроводов от коррозии перед выполнением работ должен быть ознакомлен с проектными решениями.

Рекомендуем: Покрытие ванны акрилом своими руками

Особенности использования антикоррозионного покрытия стальных труб «Уризол»

Одним из самых распространенных материалов в борьбе с ржавчиной трубопроводов является двухкомпонентный материал на основе полимочевины – Уризол. Это вещество активно борется с почвенной и атмосферной коррозией. Кроме общей поверхности конструкции, данным составом просто обрабатывать фитинги, крановые узлы, соединительные детали трубопроводных магистралей.

Первый компонент – Уреапол, который наносится как основа и по сути является смолой, второй компонент — Уреанат, который является активным веществом.

Нанесение Уризола

Как и другие защитные составы, Уризол в несколько слоев для достижения необходимой толщины слоя. Предварительно поверхность должна быть подготовлена: очищена от грязи, наросшей ржавчины, пыли и отслоившейся краски, если такая имеется. Поверхность вымывается чистящими растворами и обезжиривается углеводородными растворителями.

Специалист смешивает необходимые компоненты в специальных пропорциях для качественной работы покрытия. Само нанесение происходит с помощью специальной распылительной установки, когда состав попадает на защищаемую поверхность он находится в жидком состоянии, переходит в гелеобразное и твердеет. После затвердевания, измеряется толщина полученного слоя, если она недостаточна для длительной защиты, процедура повторяется до нарастания необходимого слоя. После достижения технологической толщины составу дается время на окончательную усушку в 24 часа – защита внутренней поверхности стальных труб от коррозии готова.

Состав должен хранится в стальных бочках в герметичной емкости для сохранения его свойств, а процесс распыления производится при температуре 60-70 С.

Преимущества защитного состава Уризол

• высокий уровень полимеризации без специальных катализаторов;
• незначительная чувствительность к температурным и влажностным воздействиям;
• быстрое высыхание слоев, что предотвращает появление подтеков и неровностей;
• длительный срок службы – при нанесении квалифицированными специалистами достигает 30 и более лет;
• высокая экологичность и безвредность для человека;
• низкая пожароопасность, которая обеспечивается отсутствием примесей.

Характеристики Уризола

Характеристика	Свойство
Время высыхания, мин	<= 10
Диэлектрическая сплошность. Отсутствие пробоя при электрическом напряжении, кВ/мм	>= 5
Прочность при ударе, Дж — при температуре (20±5)?С; — при температуре (40±3)?С; — при температуре минус (40±3)?С	>= 6 >= 6 >= 6
Адгезия к стали методом отрыва (для всех типов покрытий) при температуре (20±5)?С, МПа	>=7
Относительное удлинение при разрыве при температуре (20±5)?С, %	>=20
Прочность покрытия на изгиб при температуре испытаний (20±5)?С	Отсутствие трещин и мест отслаивания

Виды и свойства антикор покрытий для трубопроводов

Чем же покрывают трубы от коррозии? Основную обработку труб от коррозии можно разделить на обработку внутренней поверхности труб от коррозии и на защиту трубопроводов от внешней коррозии. Для каждой поверхности используются примерно одинаковые материалы, но в различных пропорциях.

К наиболее часто применяющимся веществам можно отнести:

• Битумные и битумно-полимерные материалы;
• Материалы на основе полиэтилена;
• Смолы;
• Грунтовки и шпатлевки;
• Эмали;
• Краски.

Главные свойства этих покрытий:

• Эффективная защита стальных труб от коррозии;
• Относительно длительный срок эксплуатации;
• Быстрое и простое нанесение;
• Возможность нанесения на большие изделия и мелкие части;
• Экономичность расхода;
• Доступная цена;
• Распространенность на рынке строительных товаров.

Нанесение антикоррозийного покрытия

Способ нанесения антикоррозийного покрытия зависит от выбранного материала покрытия и требует индивидуального подхода. Однако существуют единые нормы, которые применяются в любом случае:

1. Поверхность подготавливают: очищают от окалин, ржавчины, старого защитного покрытия, краски;
2. Зачищают очищенную поверхность;
3. Поверхность обезжиривают с помощью специальных составов;
4. Очищают с помощью песко- или дробеструйной машины с мелким песком;
5. Обрабатывают моющими средствами для очищения глубоких слоев изделия;
6. Промывают поверхность;
7. Высушивают поверхность перед нанесением основного защитного покрытия;
8. Каждый слой наносимого защитного покрытия тщательно высушивается.

Чаще всего применяется антикоррозийная покраска труб, так как этот материал имеет широкое распространение, демократичную цену, легок в нанесении (распыление или нанесение валиком) и долговечен.

Применяемое оборудование для антикоррозийной обработки труб

В зависимости от вида защитного покрытия, применяется специальное оборудование, например, установка электродуговой металлизации (позволяет наносить металлические покрытия), установки для плазменного напыления, установки для «холодного» цинкования стальных изделий (для лакокрасочных изделий), установки для напыления (грунтовые и лакокрасочные вещества), валик.

Обязательно соблюдение техники безопасности при производстве работ. Специалисты, выполняющие обработку должны находиться в специальной защитной форме.