Защита металлических водопроводных труб от коррозии

Savig
13419 0 6

Savig 25 июля, 2016Специализация: мастер по внутренним отделочным работам. Хорошо разбираюсь в электроинструментах для ремонта и строительства. В прошлом преподаватель радиотехнического техникума.

Фото трубы, которую не защитили от появления и распространения ржавчины

Металлические трубы обладают самыми высокими прочностными характеристиками, но над ними также властвует и невероятно разрушительное явление, называемое коррозией. Чрезмерная влажность способна уничтожить даже самую прочную сталь. В данной статье я расскажу вам о том, какие методы применял для защиты собственного железного трубопровода от столь пагубного эффекта, основываясь на знаниях по химии, полученных ещё в школе.

Защита подземных трубопроводов от коррозии

Трубопроводы разных видов нашли широкое применение в современном мире. Они практически всегда спрятаны пол землей. Процесс образования коррозии на них не относится к разряду тех, которые можно избежать. Его можно только отсрочить на некоторый промежуток времени. Для этого используются специальные составы, которые на металлической поверхности образуют небольшую защитную пленку. Она не дает агрессивной подземной среде влиять на структуру трубопровода.

Защита трубопроводов от коррозии направлена на то, чтобы остановить все окислительные процессы.

Внимание: Стоит отметить, что на трубах коррозия образуется как внутри, так и снаружи. Внутренняя их часть страдает от того, что коррозийный налет появляется в результате протекания по ним агрессивных веществ, вызывающих окислительные процессы. Внутренняя часть страдает от высокого уровня влажности почвы.

Защитная пленка должна находиться и внутри и снаружи по понятным причинам. Только в этом случае можно предотвратить быстрее появление коррозийного налета, который обладает разрушающими свойствами.

Защита трубопроводов необходима для разных видов коммуникаций. Сегодня защитные способы применяются не только для водопроводных труб, которые страдают от появления ржавчины, но и для газопровдов.

Защита водопроводных труб необходимо по причине того, что по ним вода поступает на предприятия и в дома людей. Она должна быть без всяких примесей. Если трубы ржавые, то водопроводная жидкость будет иметь неприятный оранжевый оттенок. Такая вода не годится для употребления в пищу. Ее даже не используют на промышленных объектах, потому что она может повлиять на свойства выпускаемой продукции.

Таблица. Скорость коррозии металла.

Причины коррозии извне и внутри труб

От коррозии металла страдает как внутренняя, так и внешняя поверхность стенок труб. Коррозия извне труб возникает вследствие контакта металла с почвой, поэтому её иногда называют почвенной коррозией. Растворы солей, которые содержатся в почве, есть жидкими электролитами, а поэтому они разрушают структуру металла при длительном взаимодействии с ним. Как особую характеристику почвы выделяют её коррозионную активность, которая находится в обратно пропорциональной связи с электрическим сопротивлением почвы, то есть чем выше электрическое сопротивление, тем меньше коррозионная активность почвы, и наоборот – чем ниже электрическое сопротивление почвы, тем выше её коррозионная активность. Благодаря тому, что известна эта зависимость, специалисты могут определять коррозионную активность грунтов, измерив всего лишь уровень их электрического сопротивления. Коррозия внутри труб возникает от коррозийных свойств самой воды. Вода с низким водородным показателем (pH) и высоким содержанием кислорода, сульфатов, хлоридов и растворенной углекислоты быстро приводит к корродированию внутренней поверхности стенок металлических труб.

Способы защиты трубопроводов от коррозии

Сегодня имеется большое количество методов защиты водопроводов от налета коррозии. Они основаны на том, чтобы металл, из которого сделаны трубы, вступил в реакцию с вводимыми веществами и растворами. В результате образуется небольшая пленка, которая обеспечивает защиту. В настоящее время выделяют следующие способы защиты трубопроводов от коррозии:

Электрохимическая защита трубопроводов от коррозии

Трубопроводы данным методом обрабатываются уже много лет. Для этой цели используются растворы электролитов. Благодаря данному методу на металлической поверхности труб появляется плотная защитная пленка высокой прочности. Она не дает агрессивной среде проникнуть в глубокие слои труб. Эффект защиты сохраняется на длительный период.

Катодная защита трубопроводов от коррозии

Данный процесс представляет собой использование электрического тока. Он подается в постоянном режиме, чтобы пленка для защиты металла не разрушалась.

Протекторная защита от коррозии трубопроводов

Данный способ защиты является одним из самых распространенных. Она является самой доступной и не затратной. Ведь для ее воплощения нет необходимости тратить электрический ток. Этот методы заключается в нанесении на поверхность любых труб из металлов сплавов других элементов, которые образуют на их поверхности плотную защитную пленку. Благодаря ней все процессы окисления прекращаются. Для этой цели используются сплавы многих металлов: магний, цинк. В некоторых ситуациях применяется алюминиевый сплав. Данный метод подходи для того, чтобы защищать трубы, которые располагаются под землей.

Анодная защита от коррозии трубопроводов

Данный защитный метод основан на методе анодирования. Он не часто используется по причине того, что он является не экономичным. Для него постоянно требуется подача электрического тока, что приводит к увеличению денежных и энергетических затрат.

Принцип катодной защиты

а) с помощью гальванических жертвенных анодов.

б) с помощью поляризации от источника постоянного тока.

1 — заложенный в грунт трубопровод, 2 — гальванический жертвенный анод,

3 — источник постоянного тока, 4 — малорастворимый анод

В основу гальванического метода положен тот факт, что различные металлы в электролите имеют различные электродные потенциалы. Если образовать гальванопару из двух металлов и поместить их в электролит, то металл с более отрицательным потенциалом станет анодом и будет разрушаться, защищая, тем самым, металл с менее отрицательным потенциалом (рис. 1.4а).

На практике в качестве жертвенных гальванических анодов используются протекторы из магниевых, алюминиевых и цинковых сплавов. Применение катодной защиты с помощью протекторов эффективно только в низкоомных грунтах (до 50 Ом.м). В высокоомных грунтах такой метод необходимой защищенности не обеспечивает. Катодная защита внешними источниками тока более сложная и трудоемкая, но она мало зависит от удельного сопротивления грунта и имеет неограниченный энергетический ресурс (рис. 1.4б). В качестве источников постоянного тока, как правило, используются преобразователи различной конструкции, питающиеся от сети переменного тока. Преобразователи позволяют регулировать защитный ток в широких пределах, обеспечивая защиту трубопровода в любых условиях. В качестве источников питания установок катодной защиты используются воздушные линии 0.4; 6; 10 кВ, а также автономные источники: дизельгенераторы, термогенераторы, газогенераторы и другие. Принцип работы и схема катодной защиты показана на рис.1.4в

Принцип работы и схема катодной защиты

1-защищаемый трубопровод, 2-соединительные провода, 3-источник постоянного тока, 4-анодное заземление, 5-места повреждений изолирующего покрытия

Защитный ток, накладываемый на трубопровод от преобразователя и создающий разность потенциалов “ труба-земля ”, распределяется неравномерно по длине трубопровода. Поэтому максимальное по абсолютной величине значение этой разности находится в точке подключения источника тока (точке дренажа). По мере удаления от этой точки разность потенциалов “ труба-земля ” уменьшается. Чрезмерное завышение разности потенциалов отрицательно влияет на адгезию покрытия и может вызвать наводороживание металла трубы, что может стать причиной водородного растрескивания. Снижение разности потенциалов не обеспечивает защиту от коррозии и, в определенном диапазоне, может способствовать коррозионному растрескиванию под напряжением. Основным способом борьбы с водородным растрескиванием является контроль за величиной поляризационных потенциалов, особенно в точках дренажа, и ее поддержание на заданном уровне. Коррозионное растрескивание под механическим напряжением наблюдается в узком диапазоне потенциала трубопровода, от минус 0.75 В до минус 0.83 В, и проявляется только при одновременном воздействии высокой температуры и давления, а также зависит от состояния поверхности металла, состава грунтового электролита и состояния изоляции.

Защита трубопровода от коррозии подлит срок их службы

У всех методов защиты трубопроводов имеется большое количество достоинств. Они заключаются в:

• увеличении уровня прочности труб,
• увеличении уровня устойчивости к влиянию агрессивной среды,
• продлении срока службы трубопроводов самых разных типов,
• увеличении твердости поверхности труб и внутри и снаружи.

Благодаря всем методам защиты удается обеспечить длительный эксплуатационный срок всех трубопроводов. Они дают им возможность прослужить не мене десятка лет.

Внешняя изоляция

Первым и важнейшим способом есть внешняя изоляция. Кроме антикоррозионных функций она уменьшает теплопотери и обеспечивает механическую защиту. Для создания изоляции могут быть использованы разные материалы, коротко рассмотрим возможные варианты. 1. Битумная изоляция.

Состоит из слоя полиэтилена, который защищается битумным покрытием. Иногда может присутствовать стеклохолст, обернутый вокруг труб. Может использоваться для трубопроводов, которые размещаются в глинистых, песчаных и каменистых грунтах.
2. Полиэтиленовая антикоррозионная изоляция.
Состоит из многослойного покрытия, специально предназначена защищать трубопроводы от коррозии.
3. Пенополиуретановая изоляция.
Бывает двух видов. Первый – применение пенополиуретановых скорлуп, используется для наземных и подземных трубопроводов при канальном и бесканальном проведении труб. Второй – создание пенополиуретановой оболочки путем впрыскивания жидкого ППУ между трубой и предварительно созданной полиэтиленовой изоляцией, после чего ППУ отвердевает и превращается в целостную оболочку.

Существует ещё изоляция стекловатой и минеральной ватой, однако эти варианты изначально предназначены для уменьшения потерь тепла и предупреждения создания конденсата, а не для защиты от коррозии, поэтому они и используются преимущественно для изоляции трубопроводов тепловых сетей. Возможна вариация толщины изоляционного слоя. В каждом конкретном случае толщина рассчитывается в зависимости от функциональной нагрузки на трубопровод, важности водопроводной линии и коррозийной активности почвы, в которой она размещена – чем выше эта активность, тем толще должен быть изоляционный слой.

Удаление водопроводных труб от электротранспортных путей

Способствовать корродированию металлических труб может воздействие блуждающих токов, которым особенно подвергаются трубы, проложенные возле путей внутризаводского либо городского электротранспорта. Этого избегают двумя путями – удаляя водопроводные трубы от электротранспортных путей и придерживаясь известных правил построения рельсовых дорог для электротранспорта.

Перечисленные методы защиты водопроводных труб от коррозии обычно используются комплексно. В этих методах обобщён опыт многолетней практики и разнообразных технических исследований, поэтому их эффективность не только доказана, но и проверена жизнью.

Об особенностях электрохимической защиты

Основной причиной разрушения трубопроводов является следствие коррозии металлических поверхностей. После образования ржавчины образовывают трещины, разрывы, каверны, которые постепенно увеличиваются в размерах и способствуют разрыву трубопровода. Это явление чаще происходит у магистралей, проложенных под землей, или соприкасающихся с грунтовыми водами.

В принципе действия катодной защиты заложено создание разности напряжений и действия двумя вышеописанными методами. После проведенных измерительных операций непосредственно на местности расположения трубопровода выяснено, что нужный потенциал, способствующий замедлению процесса разрушения должен составлять 0,85В, а у подземных элементов это значение равно 0,55В.

Для замедления скорости коррозии следует снизить катодное напряжение на 0,3В. При таком раскладе, скорость коррозии не будет более 10 мкм/год, а это существенно продлить срок службы технических устройств.

Одна из значимых проблем – это наличие блуждающих токов в грунте. Такие токи возникают от заземлений зданий, сооружений, рельсовых путей и иных устройств. Тем более невозможно провести точную оценку, в каком месте они могут проявиться.

Для создания разрушающего воздействия достаточно заряда стальных трубопроводов положительным потенциалом по отношению к электролитическому окружению, к ним относятся магистрали, проложенные в грунте.

Для того чтобы обеспечить контур током необходимо подвести внешнее напряжение, параметры которого будут достаточными для пробивания сопротивления грунтового основания.

Как правило, подобные источники – это линии электропередач с показателями мощностей от 6 до 10 кВт. Если электрический ток невозможно подвести, то можно использовать дизельные или газовые генераторы. Монтер по защите подземных трубопроводов от коррозии перед выполнением работ должен быть ознакомлен с проектными решениями.

Рекомендуем: Выбираем пистолет для пескоструйной обработки

Причины возникновения

Коррозия стальных подземных труб представляет собой явление, основной причиной которого можно назвать реакции электрохимического окисления металлов от их постоянного взаимодействия с влагой. В результате таких реакций, состав металла меняется на ионном уровне, покрывается ржавчиной, распадается и просто пропадает с поверхности.

Рекомендуем: Пескоструйная камера своими руками: устройство, принцип работы, изготовление

На процесс окисления может оказывать влияние характер жидкости, которая течет по подземному трубопроводу отопления или свойства среды, в которых он расположен. Именно по этой причине, выбирая подходящие средства для борьбы с ржавчиной необходимо учитывать все особенности, предшествовавшие ее возникновению. В противном случае, ремонт при помощи сварки неизбежен.