+375 17(многоканальный)
213-69-44(33)
+375 29
773-69-44
+375 44
773-69-44

Коррозия подземных трубопроводов и защита от коррозии

Коррозия или окисление металлов  является одной из главных причин разгерметизации трубопроводов из-за образования трещин, каверн и разрывов.

Коррозия на металлах — это своеобразный переход атомов из свободного состояния в ионное или химически связанное. При этом переходе атомы теряют электроны, а окислители принимают их.

Благодаря гетерогенности грунта, а также неоднородности металла, на поверхности трубопровода создаются участки с различным потенциалом электродов, которые являются причиной возникновения коррозионных элементов.

Существует несколько видов коррозии:

  • Местная;
  • Поверхностная (распределённая сплошь по всей поверхности);
  • Язвенная (питтинговая);
  • Межкристаллитная;
  • Щелевая (образование которой происходит в щелях);
  • Коррозийное растрескивание;
  • Усталостная.

Для подземных трубопроводов наибольшую опасность представляют именно усталостная коррозия и коррозийное растрескивание.

По причине поверхностной коррозии очень редко случаются повреждения трубопровода. Однако большинство повреждений происходят по вине язвенной коррозии.

Степень коррозии зависит от множества факторов, связанных со специфическими особенностями трассы, условиями в которых проводится эксплуатация, а также климатическими и грунтовыми особенностями. К факторам, от которых зависит образование коррозии относят:

  • температура транспортируемого газа;
  • структура и уровень влажности грунта и его химический состав;
  • кислотность грунтового электролита.

Электрокоррозийное разрушение является самым сильным негативным проявлением блуждающих токов. Вызывается оно, как правило, рельсовым транспортом, например, поездами. Степень интенсивности блуждающих токов и уровень их влияния на трубы под землёй зависит от следующих факторов:

  • количество поездов, которые находятся на перегоне;
  • переходное сопротивление рельс-земля;
  • расстояние между подстанциями;
  • продольное сопротивление рельсов;
  • число и сечение линий;
  • переходное сопротивление трубопровода.
  • степень потребления тока электропоездами;
  • расположение трубопровода относительно пути;
  • электрическое сопротивление грунта;

Необходимо отметить, что в катодных зонах блуждающие токи оказывают защитное действие на сооружения. Именно поэтому катодная защита может быть осуществлена без больших затрат. Существуют активный и пассивный методы защиты металлических трубопроводов под землёй.

Благодаря пассивному методу защиты создаётся непроницаемый барьер между окружающим грунтом и металлом трубопровода. Эта цель достигается путём нанесения на трубопровод защитных покрытий специального назначения (например, каменноугольный пек, битум, полимерные ленты, смолы и прочее)

Но не всегда это приводит к полной оплошности покрытия изоляции. Ведь разные покрытия обеспечивают различную степень изоляции трубопровода от воздействия окружающей среды вследствие различной диффузионной проницаемости. В процессе эксплуатации и строительства неизбежно возникают задиры, вмятины и трещины в изоляционном покрытии. Наибольшую опасность представляют сквозные повреждения покрытия, где и возникает грунтовая коррозия.

Одновременно с пассивными методами защиты от коррозии применяют также и активные методы для обеспечения гарантированной защиты от коррозии. Активная защита связана, в первую очередь, с управлением различными электрохимическими процессами, которые протекают на границе грунтового электролита и металла трубы. Комбинация пассивных и активных методов называется комплексной защиты.

Осуществление активного метода защиты производится путём катодной поляризации. Прежде всего, он основан на уменьшении скорости растворения металлов по мере того, как потенциал коррозии смещается в область отрицательных значений.

В 1928 году опытным путём было установлено, что точная величина катодной защиты такого металла как сталь составляет — 0,85 Вольт относительно медно-сульфатного электрода сравнения. Если учесть что, естественный потенциал стали под грунтом равен −0,55-0,6 Вольт, то необходимо произвести смещение потенциала коррозии на 0,25-0,30 Вольт в отрицательную сторону для обеспечения качественной катодной защиты.

Если приложить электрический ток между поверхностью металла трубопровода и грунтом, то нужно достигнуть значения ниже критерия потенциала защиты равного 0,85 Вольт в дефектных местах изоляции трубопровода. После осуществления этих мер, скорость коррозии снизится до 10 мкм в год, при этом утратив практическое значение.

Осуществить катодную защиту можно с помощью двух методов:

  • электрический метод (заключается в применении внешних источников постоянного тока, плюс которых соединяется с анодным заземлением).
  • Гальванический метод (обеспечивается с помощью применения жертвенных андов-протекторов из магния).

Гальванический метод основывается на том факте, что в электролите различные металлы обладают различным электродным потенциалом. Так если сформировать гальванопару из 2 металлов и поместить эту пару в электролит, то тот металл, у которого потенциал более отрицательный, станет анодом и будет подвергаться разрушению, тем самым, защищая металл, который обладает менее отрицательным потенциалом. Как правило, в качестве жертвенных анодов при гальваническом методе используются магниевые, цинковые и алюминиевые протекторы.

Эффективность катодной защиты при помощи протекторов достигается исключительно при применении их в низкоомных грунтах (до 50 Ом-м). Данный метод не обладает достаточной эффективностью и не обеспечивает требуемой защиты в высокоомных грунтах.

Существует также катодная защита при помощи внешних источников, но она более трудоёмкая и сложная. К тому же, она имеет неограниченный ресурс энергии, а также в меньшей степени зависит от удельного сопротивления самого грунта.

Как правило, за источники постоянного тока берут преобразователи различной конструкции, которые питаются от сети переменного тока. Эти преобразователи обеспечивают защиту трубопровода от внешних воздействий в любых условиях и позволяют регулировать в широких пределах защитный ток.

Для осуществления катодной защиты в качестве источников питания установок используют как воздушные линии 0, 4; 6; 10, так и автономные источники, например, термогенераторы, дизельгенераторы, газогенераторы и др.

Защитный ток, который накладывается от преобразователя на трубопровод и создаёт разность потенциалов «труба-земля», неравномерно распределяется по длине трубопровода. Именно поэтому максимальное значение этой разности находится в месте подключения источника тока (его ещё называют точкой дренажа).

Чем дальше удаляется ток от этой точки, тем больше уменьшается разность потенциалов «труба-земля». Слишком большое завышение разности оказывает негативное влияние на адгезию покрытия и повышает вероятность наводораживания металла трубы. Это может послужить причиной водородного растрескивания. Однако уменьшение разности потенциалов не сможет обеспечить коррозийную защиту и даже может вызвать коррозийное растрескивание под напряжением.

Одним из наиболее эффективных методов борьбы с коррозией в агрессивных средах является анодная защита. В основе метода лежит переход металла из пассивного состояния в активное, а также поддержание такого состояния с помощью анодного внешнего тока. В сильных кислотах катодная защита сталей не представляется возможной.