Защита от коррозии: современные аспекты

По всей России 8 800 707-75-89
Санкт-Петербург +7 (812) 611-25-89

Коррозия трубопроводов и емкостей — процесс самопроизвольного разрушения металлов при их химическом, электрохимическом или биохимическом взаимодействии с окружающей средой

Когда обсуждается вопрос защиты от коррозии, хочется посоветовать отказаться от металлов, подверженных коррозии. Нержавеющие металлы дороже в своей массе, но ее требуется намного меньше и, сравнив все затраты на эксплуатацию, наверняка окажется, что их применение выгоднее. Например, корпус катамарана «Волхов», вспомогательного корабля Черноморского флота, изготовленного в 1916 г. из стойкой к коррозии стали, содержащей медь, служит до сих пор и может прослужить еще очень долго.

Но это путь исключительных случаев. Если газопроводы строить из нержавеющей стали, то спрос на нее настолько превысит реальные предложения, что цены на все нержавеющее взлетят «до небес», это путь наращивания темпов инфляции. Реальный путь — эффективная защита от коррозии доступных материалов.

Главное — безопасность!

Газопроводы и газовые емкости — предметы повышенной опасности, с ними следует обращаться в соответствии с Федеральным законом «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» от 21 июля 1997 г. №116-ФЗ*(18). Постановлением Госгортехнадзора РФ от 18 марта 2003 г. №9. на его основе утверждены «Правила безопасности систем газораспределения и газопотребления»

Защите от коррозии в этих правилах посвящен раздел, а некоторые элементы защиты от коррозии регламентируются ГОСТами. Среди них:

  • ГОСТ Р 51164-98 «Трубопроводы стальные магистральные. Общие требования к защите от коррозии»; 
  • ГОСТ 9.602-89 ЕСЗКС. «Сооружения подземные. Общие требования к защите от коррозии»; 
  • ГОСТ 9-602-89, регламентирующий обеспечение на газопроводе защитного электрического потенциала; 
  • ГОСТ 9.402-80, в соответствии с которым должно обеспечиваться качество очистки поверхности трубы и сварных стыков перед нанесением защитных покрытий. 

Регламентируют правила защиты Строительные нормы и правила СНиП 3.05.02-88 от 1 июля 1988 г. «Газоснабжение. Раздел „Защита от коррозии”». Разработаны и успешно применяются для различных процессов руководящие документы, среди которых:

  • РД 12-411-01 Методика технического диагностирования газопроводов; 
  • РД 34.20.132 Руководящие указания по электрохимической защите подземных энергетических сооружений от коррозии;
  • РДИ 204 РСФСР 3.11-82 Инструкция по монтажу и эксплуатации протекторной защиты.


Что защищать?

Газопроводы прокладываются под землей, в насыпях, на земле и над землей, как и емкости для хранения. Газопроводы проходят сквозь подземные и сквозные футляры в стенах зданий, опираются на подставки, крепятся хомутами. Газопроводы имеют сварные швы и переходы от одного материала к другому. В случаях, когда могут использоваться пластмассовые трубы, может применяться защита от повреждений стальными трубами, сквозь которые проходит пластмассовая, они тоже подвержены коррозии.

Во всех случаях коррозии подвергаются наружные и внутренние поверхности. Подземные трубопроводы и резервуары СУГ нуждаются в максимальной защите от блуждающих токов и от почвенной коррозии. Все перечисленное является тем предметом, о защите которого предоставлена информация в этой статье.

Как защищать?

Все надо начинать с проектирования и экспертизы проекта. Эта работа завершается в соответствии с со статьей 13 Федерального Закона №116-ФЗ*(18) заключением экспертизы промышленной безопасности, рассмотренной и утвержденной органами Госгортехнадзора России. Линейную часть необходимо согласовывать с проектировщиком, разрабатывающим мероприятия по защите на начальной стадии, это позволяет минимизировать затраты на защиту газопровода за счет снижения количества электрозащитных установок.

Подземные трубопроводы наиболее подвержены коррозии, к ним применяются все меры защиты от коррозии:

  • электрохимическая защита (в т.ч. дренажная, катодная, протекторная), предотвращение и ликвидация несанкционированных электрических связей. Этот вид защиты наиболее важен, т.к. электрохимическая коррозия — основная причина всех коррозионных повреждений стальных газопроводов;
  • изоляция металла. Трубопроводы и емкости защищают электроизоляционными покрытиями в заводских условиях, а сварные швы и места ремонта — по месту. Важно, что перед нанесением покрытия газопровод должен быть очищен от снега, наледи, пыли, земли, продуктов коррозии, копоти, пятен жира и при необходимости высушен;
  • предупреждение аварий. Состояние сетей газопровода постоянно диагностируется, на все выявленные изменения разрабатываются корректирующие мероприятия. Это необходимо делать в связи с тем, что хозяйственная деятельность постоянно изменяет состояние других подземных коммуникаций, а это меняет электрические потенциалы участков газопровода.


Подробнее об этих мерах

Электрохимическая защита. Дренажные электрозащитные устройства (ЭЗУ) применяются для борьбы с блуждающими токами. После выявления на газопроводе опасной зоны защищаемый газопровод соединяют с источником блуждающих токов (например, с трамвайной или железнодорожной рельсой). В этом случае ток будет возвращаться к своему источнику по металлу, что исключает процесс коррозии.

Катодные ЭЗУ применяются для обеспечения электрического поляризационного потенциала металла трубопроводов и хранилищ в пределах между минимальным и максимальным допустимыми значениями. В этом случае коррозия будет разрушать металл наименее интенсивно.

Протекторные ЭЗУ применяются для борьбы с электролитическим окислением трубопровода, искусственно делая его восстанавливаемым катодом, а роль подвергающегося коррозии анода поручают протектору — аноду защитного устройства. На практике эффективнее работают устройства с более глубоким расположением анодной защиты (АЗ) в почве, глубинные АЗ позволяют снизить потребление электроэнергии. В этом случае естественная роль трубопровода в качестве разрушающегося анода меняется на роль восстанавливающегося катода.

Для подземных стальных газопроводов и резервуаров сжиженного газа электрохимическая зашита должна быть введена в действие в зонах опасного влияния блуждающих токов не позднее одного месяца, а в остальных случаях не позднее шести месяцев после укладки сооружения в грунт.

Изоляция металла. А зачем изолировать обычную или говорить о нержавеющей стали, если в газовом хозяйстве можно использовать полиэтиленовые трубы? Можно, но очень ограниченно и преимущественно в южных регионах, так как не допускается прокладка газопроводов из полиэтиленовых труб:

  • при возможном снижении температуры стенки трубы в процессе эксплуатации ниже -15°С;
  • для транспортировки жидкой фазы сжиженных углеводородных газов; 
  • надземно, наземно, внутри зданий, а также в тоннелях, коллекторах и каналах.

В соответствии с ГОСТ Р 51164-98, все стальные газопроводы и резервуары, уложенные в землю, должны иметь изоляционные покрытия, ограничивающие прямой контакт металла с грунтовым электролитом. Эти покрытия должны обладать:

  • химической стойкостью в грунте;
  • механической прочностью;
  • хорошей адгезией к поверхности металла и к изоляционному покрытию (в случае проведения ремонтно-восстановительных работ);
  • гладкостью поверхности и минимальной пористостью;
  • минимальным водопоглощением;
  • диэлектрическими свойствами;
  • перечисленными выше свойствами в рабочем интервале температур при хранении и эксплуатации;
  • длительным сроком хранения, в течение которого не происходит потери вышеуказанных свойств;
  • технологичностью в процессе их нанесения.

Для защиты подземных стальных трубопроводов должны применяться защитные покрытия усиленного и весьма усиленного типа в соответствии с приведенной в ГОСТе таблицей, а для подземных стальных резервуаров должны применяться защитные покрытия весьма усиленного типа на основе полимерных материалов или битумных мастик.

Пожалуй, самый известный и широко применяемый материал изоляции производится на основе битумно-резиновых мастик весьма усиленного типа, ее следует наносить на трубы или секции труб механизированным способом в базовых или заводских условиях. Битумные мастики, используемые при проведении изоляционных работ на трассе, также должны быть заводского (ЦЗЗ, ЦЗМ) изготовления.

Кроме нее, нормируется применение ряда других изоляционных покрытий, но приведенный перечень не является исчерпывающим. Допускается применение структур покрытий, грунтовочных, защитных и оберточных материалов, не установленных в упомянутом стандарте, но обеспечивающих выполнение требований не ниже установленных в нем.

Вот перечень некоторых современных изоляционных материалов, предназначенных для защиты от коррозии:

  • АСМОЛ, мастичная композиция для наружных комбинированных покрытий базового или трассового нанесения для защиты от коррозии линейной части магистральных газонефтепродуктопроводов диаметром до 1420 мм включительно, а также сварных швов; 
  • Двухкомпонентный полиуретановый материал без растворителей для ручного нанесения PROTEGOL® UR-Coating 32-55 L;
  • Лента «ТЕРМА-СТ» — двухслойный изоляционный материал, поставляется в комплекте с «ТЕРМА-ЛКА» (замком). Температура эксплуатации — от -40 до +40°С. Лента «ТЕРМА-СТ 60» применяется при изоляции сварных стыков труб с двухслойным заводским полиэтиленовым покрытием и отводов;
  • Мастика изоляционная с ингибитором коррозии МИК-1;
  • Пленка ингибированная полиэтиленовая с антистатическим эффектом, содержащая летучие ингибиторы коррозии (ЛИК) и антистатические добавки (ингибиторы коррозии — химические вещества, в присутствии которых скорость коррозии замедляется). В пленку добавляется зеленый пигмент для придания ей характерного цвета, отличающего ее от других видов пленки; 
  • Фторэпоксидный однокомпонентный лак ФЛК-ПАсп. Покрытие этим лаком эластично и ударопрочно, стойко к истиранию, ремонтопригодно в местах повреждения. Срок службы подземной защиты — 20 лет, а надземной — 80. Растворитель — ацетон, способы нанесения — безвоздушное или пневматическое распыление, кисть, валик, налив;
  • Эпоксидное покрытие ILAEPOX>1 мм для нанесения на внешнюю сторону емкости после пескоструйной обработки SA 2,5. Выдерживает испытание методом неразрушительного пробоя напряжением до 25 кВ.

Сварные стыки труб и места повреждений защитного покрытия должны изолироваться теми же материалами, что и газопроводы, а также битумными мастиками с армирующими слоями, термоусаживающимися на основе полиэтилена муфтами, комбинированными мастично-ленточными материалами и другими покрытиями, разрешенными к применению в установленном порядке.

Запрещается применять липкие ленты для изоляции стыков на газопроводах с битумными покрытиями.

Кроме самой изоляции, надо позаботиться о правильности укладки. Места прокладки должны обеспечивать целостность изоляции. Прежде, чем зарывать, необходимо проконтролировать качество произведенных по защите от коррозии работ. А после засыпки траншеи защитное покрытие подлежит окончательной проверке приборным методом на отсутствие участков электрического контакта металла трубы с грунтом.

Изоляция участков трубопроводов между собой путем установки изолирующих фланцевых соединений (ИФ) или изолирующих вставок в местах, где вероятны несанкционированные электрические соединения газопровода с другими металлическими сооружениями (водопровод, кабели связи, теплосеть, железобетонные конструкции зданий) является основным мероприятием по снижению потребления электроэнергии и повышению эффективности работы ЭЗУ.

Изоляция наружных стальных газопроводов. «Узкими» местами здесь являются участки газопровода, находящиеся в футляре и лежащие на опорах, зафиксированные хомутами. В этих случаях повреждения происходят за счет щелевой коррозии в тех местах, где постоянно высокая влажность и доступ кислорода, электрохимической коррозии в месте контакта стального футляра с газопроводом. Для борьбы с этими видами коррозии применяют окрашивание надземных газопроводов. Надземные газопроводы должны быть окрашены в желтый цвет двумя слоями краски, лака или эмали, предназначенных для наружных работ, при расчетной температуре наружного воздуха в районе строительства. Наружные газопроводы, проложенные по фасадам зданий, могут окрашиваться под цвет ограждающих конструкций здания.

Предупреждение аварий
Как уже отмечалось ранее, начальным этапом работ является техническая экспертиза проекта. Для выполнения работ по экспертизе промышленной безопасности проектов газификации и техническому диагностированию должны привлекаться эксперты, аттестованные в порядке, утвержденном Госгортехнадзором России. Если сделаны замечания, корректировку проектных решений осуществляют до ввода газопровода в эксплуатацию. На этом работа проектировщика не завершается. Проектная организация обязана установить авторский надзор за реализацией проекта защиты в процессе строительства.

В процессе эксплуатации нужен постоянный мониторинг, позволяющий выявить места повышенного риска. Например, с помощью токового топографа трубопровода РСМ. При эксплуатации средств защиты от коррозии необходимо их техническое обслуживание, периодичность которого регламентируется соответствующими ГОСТами.
Стоит обратить внимание, что при наличии средств телеметрического контроля сроки проведения технических осмотров устанавливаются техническим руководителем эксплуатационной (газораспределительной) организации с учетом данных о надежности устройств телеметрического контроля.
Каждый случай сквозного коррозионного повреждения газопроводов подлежит расследованию в установленном порядке комиссией, в состав которой должен входить представитель специализированной организации по защите газопроводов от коррозии.

© 1997 — 2021
FAS