Металл + Вода = Ржавчина. По крайней мере, так большинство людей видят причину возникновения коррозии. Однако взаимодействие с влагой — не единственный фактор, из-за которого на стальной трубе может появиться ржавчина.
Коррозия (с латинского «corrosio», т.е. «разъедание») — разрушение поверхности металлов из-за окисляющего воздействия окружающей среды.
Виды коррозии
Наружная — возникает из-за воздействия на наружную поверхность труб, чаще всего из-за контакта металла с почвой, поэтому её также называют почвенной коррозией. Внутренняя — возникает из-за воздействия переносимой рабочей среды и биологической активности микроорганизмов на внутреннюю поверхность труб.
Почвенная коррозия в свою очередь подразделяется на следующие виды:
→ Химическая. На железо воздействуют газы и жидкости-неэлектролиты (вещества, растворы которых не проводят электрический ток). Это наименее опасный тип ржавления, так как в этом случае металл разрушается равномерно, без образования сквозных отверстий.
→ Электрохимическая. В данном случае происходит точечное разрушение из-за взаимодействия металла, который выступает в качестве электрода, с грунтовыми водами, которые являются электролитом.
→ Электрическая. Является наиболее разрушительным процессом. Появляется благодаря тому, что на сталь действуют блуждающие токи от линий электропередач, рельсового транспорта, тяговых подстанций и т.д., способствуя образованию электрокоррозии.
Ржавчина на трубе
Скорость внутренней коррозии водопроводных сетей определяется характеристикой воды и рядом смежных показателей:
• значением водородного показателя рН жидкости;
• содержанием растворенного кислорода;
• содержанием углекислого газа;
• наличием хлоридов, сульфатов;
• наличием микроорганизмов;
• температурой переносимой среды
• давлением в трубах;
• скоростью движения воды;
• эрозией, которая возникает при износе и трении поверхностей.
Существует несколько видов нормативной документации, которая регламентирует различные меры защиты трубопроводов, конструкций и прочих сооружений от коррозии, например, ГОСТы 9.602-2016, 31445-2012, 51164-98, а также СП 72.13330.2016.
Виды защиты от коррозии
Чтобы предотвратить возникновение коррозийных процессов, используется один из нижеперечисленных методов или их совокупность:
• обработка жидкости, транспортируемой по тубам;
• обработка стенок трубы;
• воздействие электротоков для возникновения электрохимических реакций ионообменного типа.
Применение электрического тока относят к активным методам защиты, когда повышается электродный потенциал металла. Или используется другой металл, слой которого наносят на стенки труб — он принимает на себя воздействие агрессивной среды, защищая от ржавчины металлическое изделие.
К пассивным методам защиты относят обработку специальными химическими составами и антикоррозийные покрытия.
Также возможно использование обоих вариантов сразу.
Дробеструйная очистка
Внешняя изоляция труб пенополиуретаном
Одним из наиболее распространенных способов защиты наружной поверхности труб является внешняя изоляция, которая обеспечивает механическую и антикоррозийную защиту, а также уменьшает теплопотери переносимой среды. Использование предизолированных труб полностью исключает контакт с грунтом.
Трубы ППУ изготавливают в заводских условиях — стальную трубу покрывают слоем пенополиуретана, который в свою очередь защищен внешней ПЭ или ОЦ оболочкой.
Перед покрытием трубы вспененным полиуретаном её предварительно очищают и при необходимости дополнительной защиты покрывают специальными защитными антикоррозионными покрытиями.
Трубы ППУ
Защитные антикоррозионные покрытия
Могут наноситься как на внутреннюю, так и на внешнюю поверхность труб. Для создания защитного слоя стенки труб обрабатываются специальными лакокрасочными покрытиями, эмалями, а также иными химическими составами, которые образуют пленку — непроницаемый барьер, защищающий металл от коррозийного воздействия среды.
Также на внешнюю стенку труб может наноситься поверхностный слой из металла, электрохимически менее благородного. Чаще всего используют цинк — он обладает большей противокоррозионной стойкостью по сравнению с углеродистой сталью.
Оцинкованные трубы в ППУ изоляции
Обработка воды
Транспортируемая жидкость трубопроводов может иметь агрессивный состав благодаря низкому водородному показателю, наличию высокого содержания сульфатов, хлоридов, карбонатов, бикарбонатов или кислорода, которые являются причиной возникновения ржавчины.
Чтобы снизить коррозионную активность воды с низким содержанием солей жесткости и щелочности, требуется преобразовать ее состав в слабокальцирующий. Для этого могут использоваться сода, кальций или карбонат натрия.
Вода также может содержать микроорганизмы, которые способствуют образованию биопленки и адгезии продуктов коррозии. Биологическая активность этих бактерий может вызвать или ускорить коррозионные процессы.
Жизнедеятельность бактерий подавляется с помощью физических или химических методов, к примеру, с помощь электромагнитного излучения, использования ультрафиолета, озонирования, щелочения едким натром, стерилизации воды хлором и пр. Наиболее распространен способ очистки с помощью промывания, например, гидрохимической промывки, когда солевые отложения растворяют в кислотной или щелочной среде.
Защита от коррозии с помощью электротоков
Почва является довольно агрессивной средой и может обладать высокой электропроводностью. Этот параметр зависит от минералогического состава, количества влаги и солей в грунте.
Наличие солей в почве оказывает огромное влияние на электропроводность — они являются по сути своей жидкими электролитами, которые при длительном воздействии разрушают структуру металла. При большом содержании солей анодный и катодный электродные процессы, снижающие электросопротивление, протекают легче.
Низкое электрическое сопротивление сопровождается высокой коррозионной активностью почвы. И наоборот — при высоком электрическом сопротивлении коррозийная активность почвы снижается. Если электрическую цепь разорвать, то коррозия прекращается.
Для защиты трубопровода от электрокоррозии используются различные методы, например, электродренажный, анодный или катодный метод. Суть электрохимической защиты заключается в том, чтобы переместить разрушающую анодную зону на специальное заземление или на другой металл.
Схема катодной защиты
(1 — защищаемый газопровод; 2 — источник постоянного тока; 3 — соединительный кабель; 4 — заземлитель-анод)
Выводы
Путей решения для защиты трубопроводов от внешней и внутренней коррозии, как и способов ее возникновения, большое количество. Применяется тот или иной метод в зависимости от эксплуатационных особенностей путепровода, от вида, температуры и характеристики переносимой среды и пр. Основной задачей при использовании любых методов — увеличение срока эксплуатации трубопроводных сетей. Благодаря спецзащите можно продлить срок их службы на долгие годы.
