Методы защиты от коррозии. Пассивная и активная защита. Защита надземных газопроводов.

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").

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 армирующий 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 покрытия трассового нанесения нормального типа — не менее 4,0 мм.

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.

Конструкция полимерного ленточного покрытия трассового нанесения в соответствии с ГОСТ Р51164-98 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.

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.

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.

При нанесении на трубы комбинированного ленточно-полиэтиленового покрытия предварительно осуществляется щеточная очистка наружной поверхности труб. Технологический нагрев труб не производится. На очищенные трубы первоначально наносится битумно-полимерная грунтовка, а затем, после сушки грунтовки, осуществляется нанесение на праймированные трубы дублированной изоляционной ленты и наружного защитного слоя из экструдированного полиэтилена. Полиэтиленовый слой прикатывается к поверхности труб эластичным роликом, после чего изолированные трубы охлаждаются в камере водяного охлаждения.

Электрохимическая защита.

Долговечность и безаварийность работы трубопроводов напрямую зависит от эффективности их противокоррозионной защиты. Для сведения к минимуму риска коррозионных повреждений трубопроводы защищают антикоррозионными покрытиями и дополнительно средствами электрохимзащиты (ЭХЗ). При этом изоляционные покрытия обеспечивают первичную ("пассивную") защиту трубопроводов от коррозии, выполняя функцию "диффузионного барьера", через который затрудняется доступ к металлу коррозионноактивных агентов (воды, кислорода воздуха). При появлении в покрытии дефектов предусматривается система катодной защиты трубопроводов - "активная" защита от коррозии.

В качестве ЭХЗ на подземных газопроводах применяются:

а) электрический дренаж (рис. 3.3);

б) катодная защита (рис. 3.4);

в) протекторная защита (рис. 3.5)

Рассмотрим основные схемы этих защит и принцип их работы.

Электрический дренаж — способ защиты, заключающийся в отводе блуждающих токов из анодной зоны защищаемого сооружения к их источнику.

Дренажные установки, размещаемые в небольших металлических шкафах, являются удобным и эффективным методом защиты городских газопроводов от коррозии. Одна дренажная установка способна защитить до 5 - 6 км газопровода.

Рис. 3.3. Схемы электрических дренажей:

а - простой; б - поляризованный; в - усиленный поляризованный

1 - газопровод; 2 - отсасывающий фидер; 3 - предохранитель на малую силу тока; 4, 5 - обмотки контактора; 6 - рельс

На рис. 3.3. представлена схема поляризованного дренажа ДП-63, в которой имеются контактор и диод. Когда потенциал газопровода незначительно превышает потенциал рельса, дренажный ток протекает по цепи газопровод 1 – предохранитель – резистор – предохранитель 2 на малую силу тока – диод - обмотка 5 контактора – шунт – рубильник – рельс 6. При увеличении разности потенциалов контактор через обмотку 4 замыкает нормально открытый контакт и дренаж тока увеличивается. С уменьшением разности потенциалов газопровод – рельс контактор размыкает нормально открытый контакт. Если потенциал рельса будет выше потенциала газопровода, ток в дренажной цепи протекать не будет из-за односторонней проводимости диода. Поляризованный электродренаж обычно подключают к рельсам электрифицированного транспорта, но его можно подключать и к отсасывающим пунктам.

Катодная защита.

Катодной защитой называется способ защиты газопроводов от подземной коррозии за счет их катодной поляризации с помощью тока от внешнего источника. Установка катодной защиты состоит из источника постоянного тока (катодной станции), анодного заземления и соединительныхэлектрокабелей

Рис. 3.4. Схема катодной защиты:

1 - газопровод; 2 - источник постоянного тока; 3 - графитовый анодный заземлитель

Принцип действия катодной защиты: схема с анодными заземлениями, равномерно установленными вдоль газопровода. Регулировка защитного потенциала осуществляется путем изменения тока анодного заземления при помощи регулировочного сопротивления или любого другого устройства, обеспечивающего изменение тока в необходимых пределах. В случае выполнения заземлений из нескольких заземлителей регулировка защитного тока может осуществляться за счет изменения числа включенных заземлителей. В общем случае заземлители, ближайшие к преобразователю, должны иметь более высокое переходное сопротивление. Катодную поляризацию металлических подземных сооружений необходимо осуществлять так, чтобы создаваемые на всей их поверхности поляризационные защитные потенциалы (по абсолютной величине) были не менее 0,55 и не более 0,80В по отношению к неполяризующемуся водородному электроду, а также не менее -0,85В и не более -1,15 В — к медно-сульфатному в любой среде. Потенциал неполяризующегося медносульфатного электрода по отношению к стандартному электроду принят равным 0,3 В.

Протекторная защита.

Протекторная защита — разновидность катодной защиты, нашедшая широкое применение. Необходимый защитный ток вырабатывается гальваническим элементом, роль катода выполняет металл защищаемого сооружения, анода — служит металл с более отрицательными, чем у защищаемого металла, потенциалами, а электролитом — почва, окружающая газопровод и протектор.

Рис. 3.5 Схема протекторной защиты:

1 - газопровод; 2 - контрольный пункт; 3 - соединительный кабель; 4 - активатор; 5 - протектор; 6 - стальной сердечник

Протекторная защита заключается в том, что катодная поляризация защищаемого газопровода достигается подключением к нему анодных заземлителей из металла, обладающего в данной грунтовой среде более отрицательным электрохимическим потенциалом, чем металл газопровода.

Металлы, расположенные в ряду левее железа, имеют более отрицательные электрохимические потенциалы и могут быть использованы в качестве анодных заземлителей для защиты от коррозии стальных газопроводов.

Протектор представляет собой сплошной цилиндр из сплава алюминия, магния, цинка и марганца, в центре которого размещен стальной сердечник с выступающим концом для подключения провода. Активатор (заполнитель) состоит из смеси сернистых солей магния, натрия или кальция с глиной и создает вокруг протектора оболочку, растворяющую продукты коррозии протектора и снижающую переходное электрическое сопротивление от протектора к грунту. Контрольный пункт, устанавливаемый на отдельных протекторных установках, позволяет периодически контролировать действие установки. На рис. 3.5. показано, что протекторная установка представляет собой гальваническую пару, в которой газопровод является катодом, а протектор – анодом. В результате за счет постепенной коррозии протектора сохраняется газопровод.