XIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2021

Коррозия представляет собой химическое и электрохимическое разрушение металлов вследствие воздействия на них внешней среды.

Химическая коррозия происходит под воздействием газов и жидких неэлектролитов, которые вступают в химическую реакцию с материалом газопровода, образуя на поверхности трубы продукты коррозии (окислы металла). При данном виде коррозии происходит утончение стенки трубопровода. Как правило, химической коррозии подвергаются внутренние стенки газопровода.

Наиболее распространённым и более опасным видом коррозионного разрушения является электрохимическая коррозия. Она представляет собой окисление металла в электропроводящей среде с образованием электрического тока. Такой вид разрушения возникает чаще всего в трубопроводах, проложенным подземным способом, т.к. в грунтах всегда содержатся соли, кислоты, щелочи, которые как раз и являются той самой электропроводящей средой (электролитами). Электрохимическая коррозия бывает следующих видов:

коррозия в электролитах – коррозия в жидких средах, которые проводят электрический ток;

почвенная коррозия – разрушение металла трубопровода под действием находящихся в почве электролитов;

электрокоррозия – коррозия под воздействием блуждающих токов (токи, возникающие в грунте при использовании его в качестве токопроводящей среды, чаще всего такой вид коррозии характерен на территориях с рядом проходящими электрифицированными железными дорогами);

атмосферная коррозия – коррозия, происходящая в атмосфере воздуха или какого-либо газа, содержащего пары воды;

биокоррозия – коррозия, вызванная деятельностью микроорганизмов, которые вырабатывают вещества, ускоряющие коррозию.

контактная коррозия – коррозия, вызванная соприкосновением двух металлов (происходит в присутствии воды).

Изначально коррозионный процесс начинается с поверхности трубы, далее проникает в глубь металла, образуя местные каверны и сквозные отверстия.

Различают два вида коррозии по характеру разрушения: сплошную и местную. Первая охватывает всю поверхность металла, контактирующую с коррозионной средой. Бывает следующих видов:

равномерная – протекает с одиноаковой скоростью на всей поверхности металла;

неравномерная – протекает с разной скоростью на разных участках;

избирательная – разрушается одна структурная составляющая сплава, например, обесцинкование латуни.

Местная коррозия – разрушение металла на отдельных участках поверхности. Различают следующие ее виды:

пятна – возникает в виде отдельных пятен;

язвы – в виде раковин;

точки (питтинг) – в виде отдельных точечных поражений;

сквозная – вызывает разрушение металла насквозь;

нитевидная – распространяется преимущественно в виде нитей;

подповерхностная – начинается с поверхности, но распространяется под поверхностью металла (вызывает вспучивание металла и его дальнейшее разрушение);

межкристаллитная – распространяется по границам кристаллов металла, опасна тем, что не имеет внешних проявлений и ведет к быстрой потере прочности;

ножевая – локальная коррозия, имеющая вид разреза ножом, часто проявляется в зоне сплавления сварных соединений;

коррозионное растрескивание- коррозия при одновременном воздействии внутренних и внешних механических напряжений с образованием межкристаллитных трещин.

Виды сплошной и местной коррозии представлены на рисунке … .

I – равномерная; II — неравномерная; III — избирательная; IV — пятна; V — язвы; VI — точки (питтингами); VII — сквозная; VIII — нитевидная; IX — подповерхностная; X — межкристаллитная; XI — ножевая; XII — растрескивание

Рисунок … – Виды сплошной и местной коррозии

Коррозия газопроводов – процесс неизбежный. Но возможно его затормозить, таким образом сохранив срок работоспособности трубопровода на длительное время.

Противокоррозионная защита газопроводов: виды и сравнение. Коррозия газопроводов наносит огромный материальный и экономический ущерб, приводя к преждевременному износу трубопровода, сокращает межремонтный срок оборудования, вызывает дополнительные потери транспортируемого продукта. Поэтому и существуют меры противокоррозионной защиты, направленные на предотвращение всех возможных ущербов.

На сегодняшний день можно выделить три главных способа защиты трубопроводов от коррозионных разрушений:

пассивный (применение особых методов укладки газопроводов, нанесение изоляционных покрытий на трубу);

активный (электрохимическая защита);

уменьшение агрессивности коррозионной среды.

Пассивный способ защиты. Такой способ представляет собой ряд разновидностей такой защиты. Как правило, используется при подземной прокладке трубопроводов. Можно выделить три таких разновидности (для высокой эффективности данные способы используют вместе):

специальный способ укладки;

нанесение антикоррозионных покрытий;

обработка специальными химическими составами.

Специальный способ укладки предполагает создание воздушного зазора между почвой и поверхностью трубы. Производится на стадии монтажа системы. Созданный воздушный зазор препятствует воздействию на трубу воды, растворенных солей и щелочей, которые находятся в почве.

В качестве материала для антикоррозионных покрытий применяют битумные и угольные мастики, полимерные (полиуретановые, полипропиленовые, полиэтиленовые) пленки, эмали на основе эпоксидных смол, стеклоэмалевые и комбинированные (битумно-резиновые) материалы. Наносить их можно не только на стадии монтажа, но и в заводских условиях (при изготовлении трубы).

При последнем способе поверхность трубопровода покрывают тонким слоем фосфатов, которые впоследствии образуют тонкую пленку. Применяется в заводских и трассовых условиях.

Во избежание постоянного ремонта труб и увеличения срока их эксплуатации, пассивная защита должна удовлетворять ряду требований:

надежное сцепление защитного материала с поверхностью газопровода;

низкая влагопроницаемость и влагопоглощение;

прочность;

термоустойчивость;

термодинамическая стабильность используемого покрытия;

диэлектрические свойства;

высокая химичсекая и биологическая стойкость;

не менять своих свойств при перепадах температуры (с отрицательных значений до положительных и наоборот).

Активный способ защиты. При активном способе защиты используют электрический ток и электрохимические реакции. Принцип активной защиты состоит в том, что электрический ток затормаживает скорость коррозионного прцесса, сдвигая потенциал металла. Существует три разновидности активной защиты:

катодная;

протекторная;

электродренажная.

Принцип действия катодной защиты представлен на рисунке 1.

Рисунок 1 – Принцип действия катодной защиты

Суть защиты заключается в протекании электрического тока через границу защищаемого металла с коррозионной средой. В результате металл поляризуется катодно (имеет избыточный отрицательный заряд), что приводит к полному завершению коррозионного разрушения.

Через внешний источник постоянного тока соединяют электрод и трубопровод. Анодный электрод подключают к положительному полюсу, а трубопровод – к отрицательному. Анод постепенно разрушается, а на катоде (трубопроводе) происходит восстановление окислителя. Из-за действия постоянного тока катодная поляризация исключает возможность возникновения коррозионных процессов. При катодной защите металл газопровода переходит из активного состояние в пассивное.

При данном виде защиты сооружают станции катодной защиты, состоящие из следующих элементов: источник постоянного тока, анодное заземление, контрольно-измерительный пункт, соединительные провода и кабели.

Протекторная защита является частным случаем катодной защиты. Суть заключается в организации гальванического элемента из металла трубопровода и другого металла, который более активен по отношению к металлу защищаемого трубопровода и выступает в качестве анода. Её схема представлена на рисунке 2 .

1 – защищаемый трубопровод; 2 – протектор

Рисунок 2 – Схема протекторной защиты

Протектор в большинстве случаев изготавливают из алюминия, цинка, магния и их сплавов.

Если производится установка анодных заземлителей в труднодоступные места, то возникает вопрос как производить его замену. Данная проблема решается установкой нескольких комплектов анодного заземления. При выходе из строя одного производится подключение другого.

Электродренажную защиту применяют для борьбы с блуждающими токами. Её суть заключается в отведении токов от трубопровода обратно к источнику блуждающих токов через специальное соединение. Схема электродренажной защиты представлена на рисунке 3.

1 – защищаемый трубопровод; 2 – дренажный кабель; 3 – амперметр; 4 – реостат; 5 – рубильник; 6 – вентильный элемент; 7 – предохранитель; 8 – сигнальное реле; 9 – рельс

Рисунок 3 – Схема электродренажной защиты

Уменьшение активности коррозионной среды. Способ чаще всего применяется для защиты внутренней поверхности труб. Он предполагает введение в коррозионную среду веществ – ингибиторов, снижающих её коррозионное воздействие на металл или полное удаление из агрессивной среды веществ, усиливающих коррозию. Введение ингибиторов возможно только в систему с постоянным объемом агрессивного раствора.

Ингибитором является химическое вещество, которое используется в зависимости от коррозионной среды: если среда продукта кислотная, то применяют ингибиторы для кислой среды, для щелочной среды – щелочные.

Таким образом, были рассмотрены виды коррозионных повреждений и источников их возникновения. Так, коррозия в трубопроводах протекает под действием воды и растворенных в ней электролитов. Коррозионные повреждения приводят к разрушению металла трубопроводов, дальнейшему износу оборудования, потерям продуктов. Поэтому необходимо защищать трубопроводы и оборудование от коррозионных повреждений. Проанализировав виды противокоррозионной защиты, можно сделать вывод о том, что для борьбы с внутренней коррозией эффективен ингибиторный способ (уменьшение активности среды), с внешней – активный способ.

Код для цитирования: Скопировать