Нефть - главное богатство
России

Защита трубопроводов от коррозии


Стальные трубопроводы, используемые для транспортирования нефти, нефтепродуктов и газа, подвергаются атмосферной, почвенной и внутренней коррозии.

Защита трубопроводов от атмосферной коррозии достигается окрашиванием труб устойчивыми покрытиями: масляной краской, алюминиевой, разведенной на лаке №177, белилами и т. п., возобновляемыми по мере необходимости.

Защита трубопроводов от почвенной коррозии

Почвенная коррозия вызывает наибольшие разрушения трубопроводов, до сквозных разъеданий стенок.

Защита трубопроводов от почвенной коррозии разделяется на пассивную и активную.

Под пассивной защитой поднимается изоляция поверхности трубопровода от почвы различными материалами. Активная защита имеет целью устранение причин, вызывающих коррозию трубопроводов; для этого стараются перенести процесс коррозии с трубопровода на заземляющие устройства. Наиболее надежная и экономически целесообразная защита трубопроводов получается при одновременном использовании средств пассивной и активной защиты.

Пассивная защита трубопроводов

Пассивная защита от почвенной коррозии осуществляется битумной изоляцией, которая, при качественном выполнении, обеспечивает длительную сохранность труб, в случаях ненарушения ее целостности.

Битумная изоляция состоит из 85% нефтяного битума марки IV и 15% минерального наполнителя, чаще всего каолина. Изоляция такого состава оказывается достаточно стойкой к механическим воздействиям при температурах до 0° С. При более низких температурах (до -15° С) для обеспечения необходимой пластичности изоляции к ней добавляют пластифицирующие вещества (зеленое масло, лакойль, масло осевое и др.).

Для прочности изоляции первостепенное значение имеет чистота поверхности труб. Только на трубе, очищенной до металлического блеска, можно создать необходимую степень сцепления изоляции с металлом. Очистка поверхности труб производится при помощи трубоочистительных машин или вручную, стальными щетками.

На очищенную поверхность трубы наносится грунтовка (праймер), состоящая из раствора битума в бензине в весовой пропорции 1 : 3. Грунтовка, наложенная тонким слоем, после испарения бензина создает на трубе хорошо схватившуюся с металлом пленку битума толщиной 0,1 мм.

Битумная изоляция накладывается в горячем состоянии на загрунтованную поверхность трубы, чем достигается надежное соединение изоляции с трубой. В зависимости от коррозийности почвы битумная изоляция применяется нормальная, усиленная и весьма усиленная.

Нормальная изоляция состоит из грунтовки и двух слоев битума толщиной по 1,5-2 мм.

Усиленная изоляция состоит из грунтовки, четырех слоев битума и помещенной между вторым и третьим слоями обмотки из гидроизола, представляющего собой асбестовый картон, пропитанный битумом.

Весьма усиленная изоляция состоит из грунтовки, шести слоев битума и двух гидроизольных обмоток, укладываемых между каждыми двумя слоями битума.

На битумную изоляцию для защиты ее от механических повреждений накладывают обмотку из крафт-бумаги.

Общая толщина битумной изоляции должна быть, мм:

  • нормальной    3;
  • усиленной     6;
  • весьма усиленной   9.

Битумная изоляция, как показала практика эксплуатации трубопроводов, не обладает все же достаточно высокой степенью механической прочности. Прочность изоляции часто нарушается при производстве работ, при прорастании в изоляцию корней растений и от других причин. Большей механической прочностью обладает битумно-резиновая изоляция, состоящая из битумной мастики с порошком резины.

Битумно-резиновая мастика составляется из битума марки IV и дробленой до крупности не более 1,0 мм старой резины, очищенной от разнородных включений.

Состав битумно-резиновой мастики по весу следующий, %:

Битум марки IV

75-90

Порошок резины

5-10

Минеральный наполнитель (молотый известняк)

до 15

Пластификатор

до 5

Битумно-резиновая мастика, усиленная снаружи бризолом толщиной 1,5-2,0 мм, превосходит по своим защитным свойствам многослойное битумное покрытие с гидроизолом. Кроме того, битумно-резиновая мастика может накладываться за один проход изоляционной машины слоем до 5 мм, что является важным преимуществом, так как значительно уменьшается трудоемкость работ и стоимость изоляции.

Битумно-резиновая изоляция применяется нормальная, усиленная и весьма усиленная. Нормальная изоляция, толщиной 3 мм, состоит из грунтовки, одного слоя битумно-резиновой мастики и крафт-бумаги в один слой.

Усиленная изоляция имеет толщину б мм и отличается от нормальной чем, что для защиты мастичного слоя применяется бризол вместо крафт- бумаги.

Весьма усиленная изоляция толщиной 9 мм состоит из грунтовки, двух слоев битумно-резиновой мастики с прослойкой между ними и защитой с поверхности из бризола.

Контроль качества изоляционных покрытий

Для контроля качества изоляционных покрытий на трубопроводах применяются следующие приборы:

  1. индукционный толщиномер;
  2. портативный инспекторский дефектоскоп для определения сплошности покрытия;
  3. адгезиометр для определения прилипаемости изоляции.

Инспекторский дефектоскоп позволяет определять сплошность изоляционного покрытия на засыпанной трубе, без ее вскрытия.

Наряду с применением битумных покрытий используютcя также более совершенные защитные покрытия – полихлорвиниловые (ПХВ) и полиэтиленовые (ПЭЛ) плёнки с подклеивающими слоями. Технология изоляции трубопроводов липкими лентами предусматривает нанесение грунтовки (битумной или каучуковой) и двух слоев пленки со спиральным нахлестом в 2 см.

Выбор вида защиты трубопровода от коррозии производится в зависимости от коррозийной активности грунта.

Коррозийная агрессивность почвы определяется ее электрическим (омическим) сопротивлением. Чем оно выше, тем меньше происходит в почве электролитических процессов и тем меньше ее коррозионное воздействие на трубопровод. При малом электрическом сопротивлении почвы сила тока достигает большой величины, и разъедание металла ускоряется.

Омическое сопротивление почвы определяется коррозийно-измерительным прибором, состоящим из миллиамперметра, вольтметра, трехвольтовой батареи и двух стержней. Эти стержни вводятся в почву на глубину 5 см на расстоянии 15 см один от другого, и через грунт пропускается постоянный ток, сила которого замеряется миллиамперметром.

На основании произведенных замеров электрического сопротивления почвы решается вопрос о применении того или другого типа изоляции.

При определении коррозийности грунта по величине его удельного сопротивления производится пересчет измеренной величины к его минимальному годовому значению по" формуле

ƍ = kƍиз,              

где ƍ - приведенная минимальная годовая величина удельного сопротивления грунта, ом*м;

ƍиз - измеренная величина удельного сопротивление грунта в данном месяце, ом*м,

k - коэффициент пересчета.

Величина коэффициента к принимается в зависимости от месяца измерения величины удельного сопротивления грунта по следующим данным для районов Советского Союза.

Район

Январь

Февраль

Март

Апрель

Май

Июнь

Июль

Август

Сентябрь

Октябрь

Ноябрь

Декабрь

Европейская и восточная части

0,69

0,63

0,57

0,69

0,74

0,89

1,0

0,89

0,97

0,86

0,74

0,77

Южные районы

0,66

0,58

0,63

0,71

1,0

0,99

0,89

0,86

0,91

0,92

0,92

0,74

В грунтах с удельным электросопротивлением менее 100 ом предусматривается обязательное сочетание противокоррозийного покрытия с катодной поляризацией при помощи протекторов и катодных установок.

Установка катодной защиты, показанная на изображении ниже, отличается простотой: она состоит из источника постоянного тока 1, анодного заземлителя 4, контрольно-измерительной и регулировочной аппаратуры 2 и проводника 5. 

Стрелками на фигуре указано направление протекания электрического тока по защищаемому трубопроводу 3.

Схема катодной защиты трубопровода

Разность потенциалов, необходимая для создания защиты, составляет от 0,285 до 1 в. Расходы на сооружение и эксплуатацию катодной установки незначительны.

Защита трубопроводов от коррозии, вызываемой блуждающими токами

Подземные трубопроводы нефтебаз, сооружаемых вблизи электрифицированных железных дорог, разрушаются блуждающими токами. Блуждающие токи образуются вследствие того, что часть тока с рельсового- пути из-за недостаточной его изоляции ответвляется в землю. Встречая

металлические трубопроводы с более высокой проводимостью, чем земля,.- блуждающие токи проходят по трубопроводам.

Защита трубопроводов от коррозии, вызываемой блуждающими токами, осуществляется методом электрического дренажа. Сущность этого метода заключается в том, что блуждающие токи с трубопровода, отводятся к их источнику. Для этого трубопроводы соединяют дренажным кабелем или проводом с рельсами или с отсасывающим фидером.

На трубопроводах, где направление токов не меняется, используют прямые дренажи, а там, где направление токов изменяется, применяют поляризованные дренажи, т. е. установки, пропускающие токи в заданном направлении. Основными элементами поляризованной дренажной, установки являются германиевый вентиль, пропускающий ток до 10 а в одном направлении и выдерживающий обратное напряжение до 150 в и контактор, допускающий кратковременное прохождение тока до 700 а.

Защита трубопроводов от внутренней коррозии

Внутренняя коррозия трубопроводов происходит в результате химического воздействия перекачиваемых нефтепродуктов на стенки трубы. Такое воздействие имеет место при перекачке сырых нефтей, содержащих активные сернистые соединения и растворы различных солей.

Для устранения внутренней коррозии трубопроводов необходимо предварительно, перед перекачкой, удалять из нефтей активные в отношении коррозии соединения и растворы.

Наиболее радикальным решением проблемы защиты трубопроводов от коррозии является применение эмалированных труб. Изготовление их стало возможным при использовании для нагрева металла энергии электромагнитного поля высокочастотного тока. При этом нанесенная на трубу сырая эмаль расплавляется и образует на поверхности металла сплошное покрытие, обладающее большой механической прочностью и высокой химической стойкостью.

Эмалирование внутренней поверхности трубы снижает шероховатость, в связи с чем уменьшаются гидравлические сопротивления при транспортировании нефтепродуктов.

Эмалированные трубопроводы могут нормально работать при температурах от минус 70 до плюс 450° С.

Силикатная эмалевая изоляция отличается долговечностью и низкой стоимостью.