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.
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 I).
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.
КОРРОЗИЯ ВНУТРЕННЕЙ ПОВЕРХНОСТИ МЕТАЛЛА ТРУБОПРОВОДА
3.1. Причины, влияющие на развитие коррозии на внутренней поверхности металла трубопровода водяных теплосетей*
* Коррозия внутренней поверхности паровых теплосетей не рассматривается, т.к. повреждения паровых трубопроводов от внутренней коррозии чрезвычайно редки.
3.1.1. Скорость развития коррозионных поражений металла внутренней поверхности зависит от температуры и физико-химических параметров воды: содержания кислорода и угольной кислоты, содержания депассиваторов (хлоридов и сульфатов), значения рН и щелочности.
основные типы современных антикоррозионных покрытий трубопроводов заводского и трассового нанесения, их преимущества, недостатки, область применения.
Антикоррозионные покрытия трубопроводов трассового нанесения
Для изоляции трубопроводов в трассовых условиях в настоящее время наиболее широко применяют три типа защитных покрытий:
а) битумно-мастичные покрытия;
б) полимерные ленточные покрытия;
в) комбинированные мастично-ленточные покрытия (покрытия типа "Пластобит").
Битумно-мастичные покрытия
На протяжении многих десятилетий битумно-мастичное покрытие являлось основным типом наружного защитного покрытия отечественных трубопроводов. К преимуществам битумно-мастичных покрытий следует отнести их дешевизну, большой опыт применения, достаточно простую технологию нанесения в заводских и трассовых условиях. Битумные покрытия про-ницаемы для токов электрозащиты, хорошо работают совместно со средствами электрохимической защиты. В соответствии с требованиями ГОСТ Р 51164-98 "Трубопроводы стальные магистральные. Общие требования к защите от коррозии" конструкция битумно-мастичного покрытия состоит из слоя битумной или битумно-полимерной грунтовки (раствор битума в бензине), двух или трех слоев битумной мастики, между которыми находится ар-мирующий материал (стеклохолст или стеклосетка) и наружного слоя из защитной обертки. В качестве защитной обертки ранее использовались оберточные материалы на битумно-каучуковой основе типа "бризол", "гидроизол" и др. или крафт-бумага. В настоящее время применяют преимущественно полимерные защитные покрытия толщиной не менее 0,5 мм, грунтовку битумную или битумно-полимерную, слой мастики битумной или битумно-полимерной, слой армирующего материала (стеклохолст или стеклосетка), второй слой изоляционной мастики, второй слой армирующего материала, наружный слой защитной полимерной обертки. Общая толщина битумно-мастичного покрытия усиленного типа составляет не менее 6,0 мм, а для по-крытия трассового нанесения нормального типа - не менее 4,0 мм.
В качестве изоляционных мастик для нанесения битумно-мастичных покрытий применяются: битумно-резиновые мастики, битумно-полимерные мастики (с добавками полиэтилена, атактического полипропилена), битумные мастики с добавками термоэластопластов, мастики на основе асфальтосмолистых соединений типа "Асмол". В последние годы появился целый ряд битумных мастик нового поколения, обладающих повышенными показателями свойств.
Основными недостатками битумно-мастичных покрытий являются: узкий температурный диапазон применения (от минус 10 до плюс 40 °С), недостаточно высокая ударная прочность и стойкость к продавливанию, повышенная влагонасыщаемость и низкая биостойкость покрытий. Срок службы битумных покрытий ограничен и, как правило, не превышает 10-15 лет. Рекомендуемая область применения битумно-мастичных покрытий - защита от коррозии трубопроводов малых и средних диаметров, работающих при нормальных температурах эксплуатации. В соответствии с требованиями ГОСТа Р 51164-98 применение битумных покрытий ограничивается диаметрами трубопроводов не более 820 мм и температурой эксплуатации не выше плюс 40 °С.
Полимерные ленточные покрытия
Полимерные ленточные покрытия за рубежом стали применяться в начале 60-х гг. прошлого века. В нашей стране пик применения полимерных ленточных покрытий пришелся на 70-80 гг., на период строительства целой сети протяженных магистральных газопроводов. К настоящему времени на долю полимерных ленточных покрытий на российских газопроводах приходится до 60-65% от их общей протяженности.
Конструкция полимерного ленточного покрытия трассового нанесения в соответствии с ГОСТ Р 51164-98 состоит из слоя адгезионной грунтовки, 1 слоя полимерной изоляционной ленты толщиной не менее 0,6 мм и 1 слоя защитной полимерной обертки толщиной не менее 0,6 мм. Общая толщина покрытия - не менее 1,2 мм.
При заводской изоляции труб количество слоев изоляционной ленты и обертки увеличивается. При этом общая толщина покрытия должна составлять: не менее 1,2 мм - для труб диаметром до 273 мм, не менее 1,8 мм - для труб диаметром до 530 мм и не менее 2,4 мм - для труб диаметром до 820 мм включительно.
Начиная с 1 июля 1999 г., после введения в действие ГОСТа Р 51164-98, применение липких полимерных лент при трассовой изоляции газопроводов ограничено диаметрами труб не выше 820 мм и температурой эксплуатации не выше плюс 40 °С. Для нефте- и нефтепродуктопроводов допускается применять ленточные покрытия трассового нанесения при изоляции труб диаметром до 1420 мм, но при этом общая толщина покрытия должна составлять не менее 1,8 мм (наносятся 2 слоя полимерной ленты и 1 слой защитной обертки).
В системе полимерного ленточного покрытия функции изоляционной ленты и защитной обертки различные. Изоляционная лента обеспечивает адгезию покрытия к стали (не менее 2 кг/см ширины), стойкость к катодному отслаиванию, выполняет функции защитного барьера, препятствующего проникновению к поверхности труб воды, почвенного электролита, кислорода, т.е. коррозионноактивных агентов. Защитная обертка служит в основном для повышения механической, ударной прочности покрытия. Она предохраняет ленточное покрытие от повреждений при укладке трубопровода в траншею и засыпке его грунтом, а также при усадке грунта и технологических подвижках трубопровода.
Полимерные ленты, защитные обертки поставляются комплектно с адгезионной грунтовкой (праймером) заводского изготовления.
Для наружной изоляции трубопроводов в настоящее время применяются в основном отечественные изоляционные материалы производства ОАО "Трубоизоляция", (г. Новокуйбышевск, Самарской область): адгезионные грунтовки типа "П-001", "НК-50", полимерные ленты типа "НК ПЭЛ-45", "НКПЭЛ-63", "Полилен", "ЛДП", защитная обертка "Полилен О". Основ-ными зарубежными поставщиками изоляционных материалов для нанесения полимерного ленточного покрытия являются фирмы: "Polyken Pipeline Coating Systems" (США), "Altene" (Италия), "Nitto Denko Corporation", "Furukawa Electric" (Япония).
К преимуществам ленточных покрытий следует отнести: высокую технологичность их нанесения на трубы в заводских и трассовых условиях, хорошие диэлектрические характеристики, низкую влагокислородопроницаемость и достаточно широкий температурный диапазон применения.
Основными недостатками полимерных ленточных покрытий являются: низкая устойчивость к сдвигу под воздействием осадки грунта, недостаточно высокая ударная прочность покрытий, экранировка ЭХЗ, низкая биостойкость адгезионного подслоя покрытия.
Опыт эксплуатации отечественных газонефтепроводов показал, что срок службы полимерных ленточных покрытий на трубопроводах диаметром 1020 мм и выше составляет от 7 до 15 лет, что в 2-4 раза меньше нормативного срока амортизации магистральных трубопроводов (не менее 33 лет). В настоящее время в ОАО "Газпром" проводятся масштабные работы по ремонту и переизоляции трубопроводов с наружными полимерными ленточными покрытиями после 20-30 лет их эксплуатации.
Комбинированное мастично-ленточное покрытие
У российских нефтяников большой популярностью пользуется комбинированное мастично-ленточное покрытие типа "Пластобит". Конструктивно покрытие состоит из слоя адгезионного праймера, слоя изоляционной мастики на основе битума или асфальтосмолистых соединений, слоя изоляционной полимерной ленты толщиной не менее 0,4 мм и слоя полимерной защитной обертки толщиной не менее 0,5 мм. Общая толщина комбинированного мастично-ленточного покрытия составляет не менее 4,0 мм.
При нанесении изоляционной битумной мастики в зимнее время ее, как правило, пластифицируют, вводят добавки специальных масел, которые предотвращают охрупчивание мастики при отрицательных температурах окружающей среды. Битумная мастика, наносимая по праймеру, обеспечивает адгезию покрытия к стали, и является основным изоляционным слоем покрытия. Полимерная лента и защитная обертка повышают механические характеристики и ударную прочность покрытия, обеспечивают равномерное распределение изоляционного мастичного слоя по периметру и длине трубопровода.
Практическое применение комбинированных покрытий типа "Пластобит" подтвердило их достаточно высокие защитные и эксплуатационные характеристики. Данный тип покрытия в настоящее время наиболее часто применяют при проведении работ по ремонту и переизоляции действующих нефтепроводов, имеющих битумные покрытия. При этом в конструкции битумно-ленточного покрытия применяют преимущественно полиэтиленовые термоусаживающиеся ленты, обладающие повышенной теплостойкостью и высокими механическими характеристиками, а в качестве изоляционных мастик используют специальные модифицированные битумные мастики нового поколения.
Основные недостатки комбинированного мастично-ленточного покрытия те же, что и у битумно-мастичных покрытий - недостаточно широкий температурный диапазон применения (от минус 10 до плюс 40 °С) и недостаточно высокие физико-механические показатели свойств (ударная прочность, стойкость к продавливанию и др.).
Технология нанесения покрытий в трассовых условиях
Нанесение защитных битумно-мастичных и полимерных ленточных покрытий в трассовых условиях осуществляется после сварки труб и контроля сварных стыков. Для нанесения покрытий используются передвижные механизированные колонны, включающие: трубоукладчики и навесное технологическое оборудование (очистные и изоляционные машины, комбайны и т.д.), перемещающееся по сваренному в "нитку" трубопроводу и выполняющее операции по щеточной очистке, праймированию поверхности труб, нанесению на них защитного покрытия. При выполнении работ в зимнее время в состав оборудования дополнительно вводится передвижная печь для нагрева и сушки труб.
При нанесении битумных покрытий в составе механизированных колонн используются также битумно-плавильные котлы и специальные изоляционные машины. До нанесения покрытий производится очистка труб от грязи, ржавчины, рыхлой окалины. Для очистки поверхности труб применяются скребки, механические щетки и иглофрезы. Праймирование труб осуществляется посредством полива на поверхность труб дозированного количества адгезионного праймера с последующим его растиранием брезентовым полотенцем. На праймированные трубы с использованием изоляционной машины наносится слой горячей битумной мастики, после чего осуществляется нанесение на трубы армирующего материала (стеклохолст), второго слоя битумной мастики и слоя наружной защитной обертки. Ленточные покрытия наносятся на поверхность трубопроводов посредством спиральной намотки на праймированные трубы слоя изоляционной ленты и слоя защитной обертки, с заданным усилием натяжения и величиной нахлеста.
Практический опыт показал, что, несмотря на достаточно высокую степень механизации изоляционных работ в трассовых условиях, данный способ изоляции не обеспечивает качественного нанесения на трубы защитных покрытий. Это обусловлено влиянием погодных условий, отсутствием средств и методов пооперационного технологического контроля, а также недостаточно высокими механическими и защитными свойствами битумных и ленточных покрытий.
Перенос процесса наружной изоляции труб из трассовых условий в заводские или базовые условия не только позволил ускорить темпы строительства трубопроводов, но и в значительной степени повысить качество и надежность их противокоррозионной защиты. При заводской изоляции труб на качество работ не влияют погодные условия, проводится последовательный пооперационный технологический контроль. Кроме того, при изоляции труб в заводских условиях появляется возможность использовать современные изоляционные материалы и технологии их нанесения, которые невозможно реализовать при трассовой изоляции трубопроводов.
Заводские покрытия труб
Для наружной изоляции трубопроводов наиболее часто применяются следующие типы заводских покрытий:
а) заводское эпоксидное покрытие;
б) заводское полиэтиленовое покрытие;
в) заводское полипропиленовое покрытие;
г) заводское комбинированное ленточно-полиэтиленовое покрытие.
Данные типы покрытий отвечают современным техническим требованиям и обеспечивают долговременную, эффективную защиту трубопроводов от почвенной коррозии
Задание: 1. Ответить на вопросы: а) Виды закупорок
б) Как обнаружить закупорку на газопроводе 2. Составить краткий конспект лекции, отправить на эл. адрес volodya.t_59@mail.ru