Сегодня более 50% труб, применяемых в жилищно — коммунальном хозяйстве России, стальные, поэтому защита их от коррозии имеет первостепенное значение для обеспечения оптимальных эксплуатационных характеристик трубопроводов. Феномен коррозии может быть обусловлен недостаточно сбалансированным составом протекающей по трубам жидкости, некорректным сочетанием различных металлов или, наконец, недостаточным вниманием к защите трубопровода.

Свойства воды

Вода, протекающая по трубопроводу, может иметь агрессивные свойства. Зачастую это обусловлено обработкой такой волы хлором или процессами коагуляции и флокуляции, происходящими в воде непосредственно на станции водоподготовки. Агрессивность может быть обусловлена содержанием вводе кислорода, хлора, карбонатов и бикарбонатов. Она уменьшается при возрастании уровня кислотности и жесткости и возрастает при повышении температуры и содержании растворенных воздуха и углекислого газа.

Основная цель химической обработки воды (рис. 1) — преобразовать потенциально агрессивную иоду в слабокальцирующую. Умеренная жесткость, на самом деле, желательна, поскольку способствует образованию па внутренней поверхности трубы отложений солей кальция, которые и защищают металл. Добавлением в воду соответствующих ингибируюших веществ можно затормозить процесс коррозии, редуцируя се до менее опасных проявлений (равномерная коррозия вместо глубокой локальной), а также способствовать (при помощи химической реакции) образованию известковых отложений, которые плотно прилипая к металлу, образуют покрытие защищающее его от коррозийного воздействия.

Рис. 1. Химическая обработка агрессивной воды

В водопроводных сетях общего пользования обработка воды сводится, главным образом, к добавлению кальция — Са(ОН)2,  соды — NaOH или карбоната натрия — Na2CO3. На участках водопровода, обеспечивающих распределение воды но отдельным точкам водозабора, эффективным способом антикоррозийной защиты считается обработка воды особыми «секвеструющими» добавкам и (главным образом, полифосфатами). Основанная задача добавок такого рола — корректирование чрезмерной жесткости воды, которая в противном случае может привести к образованию нежелательных очагов известковых отложений (комплексонатная подготовка). В стальных оцинкованных трубопроводах при добавлении в воду полифосфатов, фосфатов или силикатов на внутренней поверхности трубопровода образуется пленка полифосфата, фосфата или силиката цинка или железа, защищающая металл от коррозии. Применять такие реагенты в водопроводных сетях питьевого назначения разрешено при условии соблюдения требований, установлен н ых действующими регламентами СанПиН.

Для защиты заглубленных стальных трубопроводов анод размещается на расстоянии >= 3 м от трубы и подключается к ней посредством медного изолированного кабеля сечением >= 10 мм2, приваренного на обоих концах.

Защитные покрытия

Покрытия наносятся как па внутренние, так и на внешние поверхности трубопровода, где они образуют защиту трубопровода, которая бывает активного или пассивного типа. В некоторых случаях могут сочетаться оба типа защиты. В случае активной зашиты покрытие создает условия, препятствующие распространению коррозии металла. Поверхность стальных груб покрывается более или менее плотным слоем электрохимически менее благородного металла (обычно цинка), который, защищая основной металл, берет на себя воздействие коррозии. Активная защита в большей степени защищает внутреннюю поверхность трубы от коррозийного воздействия протекающей жидкости. С внешней стороны такая защита образует базовое покрытие, усиленное пассивной защитой.
Задача пассивной зашиты — предохранить металлические трубы от разрушающего воздействия окружающей среды. Па заглубленных участках водопроводов очень важно бывает надежно защитить металл от непосредственного контакта с грунтом. Аналогичная зашита используется для достижения (при помощи внутреннего покрытия) в трубопроводах, предназначенных для доставки воды особо агрессивного типа. Нанесение защитных слоев, выполняемых из лаков, красок или эмалей, создает непрерывный непроницаемый барьер, который защищает находящийся под ним металл от коррозийного воздействия среды.

Для этой пели чаще всего используются битумные продукты, получаемые от перегонки угля или нефти или из синтетических смол, термопластичных (полиэтилен, полипропилен, полиамиды) и термоотверждающихся (эпоксидные, иолиуретановые. сложные полиэфиры).

Для внешней защиты трубопроводов открытого заложения можно прибегнуть к лакокрасочным покрытиям или порошковым пластическим материалам. Нанесение покрытия осуществляется различными способами в зависимости от материала трубопровода. Жидкие составы наносятся кисточкой, погружением в раствор или опрыскиванием из пистолета.

Порошковые вещества (преимущественно пластические материалы) наносятся на трубу, предварительно разогретую до температуры, превышающей температуру плавления порошка. Порошок наносится па поверхность трубы электростатическим способом или воздушным напылением. Термопластичные материалы могут наноситься также методом экструзии. Нанесение поверхностных слоев из металла (например, цинка) производится посредством погружения трубы в расплавленный металл или при помощи электролитического осаждения. Еше один метод, часто используемый для покрытия заглубленных в грунт трубопроводов, заключается в равномерном нанесении на предварительно очищенную трубу сплошной пленки из защитного материала, имеющего хорошие прилипающие свойства. и последующем нанесении защитного слоя из битумной смеси и двух слоев стекловаты (или ткани), пропитанных битумной смесью, для придания устойчивости к внешним воздействиям. Лучше, если защитная обработка нарезанных труб будет проведена на заводе-изготовителе.

Рис. 2. Защита с использованием «расходуемого анода»

Заглубленный трубопровод подвержен коррозии вследствие агрессивности почвы. В зависимости от свойств почвы (точнее, параметров се сопротивления) и металла, из которого изготовлен трубопровод, образуются коррозийные батареи. Металл, выполняющий функцию анода относительно почвы, выступающей в этом случае катодом, стремится к разложению и переходу в раствор.
Один из вилов защитных мероприятий — это пассивная защита. Для прокладки трубопровода используются грубы с защитным влагонепроницаемым покрытием с изолирующими соединительными муфтами. В этом случае электрическая протяженности трубопровода нарушается, тормозится обмен электрическим током между трубами и почвой. Следует признать, что такой подход не всегда дает стопроцентный результат, поскольку в местах, где защитное покрытие труб нарушено в процессе укладки трубопровода, возможно образование очагов коррозии. С коррозией можно бороться метолом «катодной защиты»: если искусственно понизить потенциал металла, подавляется анодная реакция. Для этого необходимо осуществить электрическое подключение трубопровода к сети, имеющей в своем составе анод. Так называемый «расходуемый анод» (рис. 2) выполняется из металла, имеющего большую электроотрицательность, т. е. менее благородного, чем железо. Как правило. в этих целях используется магниевый сплав. При таком подключении коррозия локализуется на магнии, который медленно разлагается сам и защищает трубопровод. В случае практического применения данной технологии следует прежде всего замерить степень агрессивности почвы.
Затем на участках, где необходимо организовать защиту трубопровода, в расчетных точках вкапывается некоторое количество расходуемых анодов. Вес и число анодов определяются с таким расчетом, чтобы обеспечить антикоррозийную защиту трубопровода на период 10—15 лет.

Рис.3. Катодная защита «индуцированным током»

Еще один способ, предохраняющий металл от агрессивности почвы, — это защита «индуцированным током» (рис. 3). Для этого используется внешний источник постоянного тока, который идет от питающего устройства, состоящего из трансформа гора и выпрямителя. Положительный полюс питающего устройства подключен к анодному рассеивателю (заземление, состоящее из графитового или железосодержащего анода), отрицательный — к трубопроводу, представляющему объект защиты.

Передаваемый защитный ток определяется параметрами трубопровода (длина, диаметр, имеющаяся степень изоляции) и степенью агрессивности почвы. Ток, рассеиваемый заземлением, создаст электрическое поле, обволакивающее трубу и понижающее его потенциал, что и дает защитный эффект. Надежность и эффективность катодной зашипл обеспечиваются, в т. ч.. периодическим осмотром сети, проверкой работоспособности используемого оборудования и своевременным устранением неисправностей.

Источник: Журнал «ТехСовет» №7/июль/2011г.

В качестве защиты трубопровода от коррозии с применением комплексонных технологий предлагаем ознакомиться с информацией об Автоматической системе дозирования реагентов АСДР «Комплексон-6». Подробнее…

Сегодня в России все большим спросом пользуются трубопроводы в пенополимерминеральной (ППМ) изоляции, которые применяются для бесканальной, канальной и надземной прокладки трасс теплоснабжения, горячего водоснабжения. Также применение стальных теплогидроизолированных труб в ППМ — изоляции возможно для строительства подземных и надземных нефтепродуктопроводов и газопроводов.

Основными отличительными особенностями ППМ — изоляции являются ее паропроницаемость (способность к самовысыханию), отсутствие необходимости во внешней гидрозащитной полиэтиленовой оболочке и системе оперативного дистанционного контроля увлажнения изоляции (СОДК).

ППМ — изоляция на трубе представляет собой монолитную одновременно тепло- и гидроизоляционную конструкцию с переменной по сечению плотностью. При этом за один цикл формования ППМ — изоляции в заводских условиях на трубе образуются одновременно три слоя: внутренний антикоррозионный слой толщиной 3 — 8 мм, с высокой адгезией к трубе с объемной массой 400-600 кг/м3; средний теплоизоляционный слой требуемой расчетной толщины с объемной массой 80-100 кг/м3; наружный механо-гидрозащитный слой толщиной 5-8 мм с объемной массой 400-600 кг/м3.

Конструкция трубопровода в ППМ — изоляции обеспечивает хорошую теплоизоляцию и высокую теплостойкость; надежна при любых условиях эксплуатации независимо от типа грунтов и режима работы теплопровода; допускает эксплуатацию теплопровода при температуре от —50 до 150°С; обеспечивает достаточную механическую прочность теплопроводов как при надземной, так и при бесканальной прокладке в грунте.

Контрольные вскрытия участков трубопроводов в ППМ — изоляции показали, что и через 20 лет влага не достигла наружного слоя стальной трубы. Тем самым данный вид теплоизоляции практически на 100% защищает трубопроводы от наружной и в высокой степени от электрохимической коррозии. Например, в г. Коломна в 1995 г. вдоль трамвайных путей было проложено более 400 м теплопровода в ППМ-    изоляции. Выхода из строя теплопровода по причине прорыва от блуждающих токов не наблюдалось.

ППМ — изоляция, по сравнению с аналогами, обладает целым рядом преимуществ.

1.    Высокая механическая прочность наружного коркового слоя изоляции обуславливает необходимую долговечность и надежность в работе, при этом не требуется дополнительной защиты теплопровода от механических повреждений. Сохраняются первоначальные свойства ППМ — изоляции при длительной эксплуатации в различных гидрогеологических условиях. Независимо от фунтовых условий и режимов работы теплопроводов не происходит разрушения конструкции или образования трещин вследствие контакта с грунтом. Эти качества позволяют успешно применять трубы в ППМ — изоляции в условиях Крайнего Севера.

2.    Намеренное разрушение наружного коркового слоя ППМ — изоляции не приводит к значительному росту увлажнения. Не изменяется и паропроницаемость конструкции.

3.    Внутренний корковый слой полностью герметизирует металл трубы и работает как ее дополнительная антикоррозионная защита.

4.    Существенным преимуществом ППМ —    изоляции является то, что при производстве строительно-монтажных работ залитый в полевых условиях стык теплоизоляции не уступает по свойствам и качеству теплоизоляции, нанесенной на трубу в заводских условиях, и

образует на ней аналогичную монолитную конструкцию.

5.    Стоимость прокладки труб в ППМ — изоляции за счет более низкой стоимости работ по заделке стыков, самих компонентов для изоляции стыков и фасонных изделий существенно ниже (до 20% для больших диаметров), чем для трубопроводов с альтернативными видами изоляции.

6.    ППМ — изоляция позволяет проводить ремонтные работы по восстановлению изоляционного слоя в месте повреждения без замены трубы. Причем, возможно получение в полевых условиях сплошного изоляционного слоя с качеством аналогичным заводскому.

7.    Отсутствует необходимость постоянного контроля увлажнения ППМ — изоляции (СНиП 41-02-2003 «Тепловые сети»).

По данным «ВНИПИэнергопром» теплопроводы в индустриальной ППМ-изоляции позволяют: в 2-2,5 раза снизить тепловые потери по сравнению с традиционными материалами; до 30 лет и более увеличить срок их службы; полностью исключить повреждения трубопроводов от наружной коррозии; в 1,5 раза снизить стоимость капитального строительства по сравнению с трубопроводами канальной прокладки в традиционных видах изоляции; в 9-10 раз снизить годовые затраты на эксплуатацию.

Источник: №3/март/2011 г. ТехСовет