IV. Защита газопроводов от коррозии

Природа коррозии. Электрохимическая коррозия и коррозия блуждающими металлами, схемы и описание.

Коррозия металлов – разрушение металлических поверхностей под влиянием химического или электрохимического воздействия окружающей среды. Ей могут подвергаться наружные и внутренние поверхности трубопровода. К. внутренних пов-тей происходит в результате взаимодействия в присутствии влаги с такими агрессивными компонентами как H₂S и O₂. Наибольгую опасность представляют К. внешних поверхностей газопровода. В зависимости от коррозионных факторов различают почвенную К. и К. блуждающими токами.

Почвенная К. – электрохимическое разрушение стальных газопроводов, вызванная действием почвы, грунтов и грунтовых вод.

К. блуждающими токами – электрохимическое разрушение подземных газопроводов, вызванное возникновением постоянных и переменных токов, источником которых является электрифицированный рельсовый транспорт(магистральный, пригородный, городской, промышленный).

Почвенной К. подвергаются незащищенные поверхности трубопровода, скорость распространения К. в почве зависит от свойств грунта: влажности,температуры,электропроводности,воздухопроницаемости,наличие солей в грунте. При пониженной температуре грунта и замерзании его процесс К. замедляется.

Схема процесса образования электрохим.коррозии в почве:

1 – катодная зона, 2 – анодная зона. Электрохим. К. в почве обусловлена взаимодействием металла трубопров. с агрессивными растворами,содержащимися в грунте.

Металл выполняет роль электродов, а агрессивные растворы грунтов – электролитов. Вблизи газопроводов, где происходит процесс растворения металла с выходом ионов (+) образуются анодные зоны, а там где процесс растворения металлов происходит медленнее или менее интенсивно образуется катодная зона, вследствие чего на пов-ти трубы образуется гальваническая пара, в которой по металлу трубопровода течет ток от катодной и анодной зон, а в электролите – наоборот. В местах выхода тока будет происходить растворение металла, вследствие чего разрушение газопровода.

Схема возникновения и распространия К. блуждающими токами:

1- газопровод, 2- рельс с заземляющим кабелем, 3- тяговая подстанция, 4- контактный провод, 5- блуждающие токи (зона), 6- подвод блуждающих токов к газопроводу.

Для питания электрифицированного транспорта применяют постоянный ток, в качестве второго проводника служат рельсы,которые являются хорошим проводником, но часть тока, особенно в местах соединения рельс, попадает в грунт. Двигаясь в грунте ток возвращается к своим источникам по различным путям наименьшего сопротивления, один из таких путей – газопровод,имеющий поврежденную изоляцию.

В местах повреждения токи попадают на газопровод и выходят вблизи тяговой подстанции. Участки входа в газопровод называют катодными, выхода – анодными. Анодные зоны опаснее, т.к. токи выходят из нее в виде положительных ионов, что сопровождается интенсивным выносом частичек металла с образованием сквозных отверстий. Данный вид К. намного опасней чем почвенный и более распространен в крупных городах.

Методы защиты от коррозии. Пассивная и активная защита подземных и надземных газопроводов.

Подземные газопроводы защищают от почвенной коррозии и коррозии блуждающими токами двумя способами: активный и пассивный.

Пассивный способ заключается в том, что газопровод покрывают изоляцией от контакта с окружающей его грунтом. Активный способ – электрохимическая защита (ЭХЗ), которая заключается в создании защитного потенциала газопровода по отношению к окружающей среде.

В качестве защитной изоляции используют такие материалы, как битумно-резиновые, битумно-полимерные, эмаль-этиленовые покрытия с использованием армированных обверток. А также покрытия из полимерных материалов, которые наносятся в виде лент или порошкообразном состоянии в заводских условиях.

Требования к защитным покрытиям: Конструкция защитных покрытий трубопроводов при подземной прокладке, при прокладке под устьями водоемов, рек (с заглублением в дно), наземной (в насыпи) в зависимости от видов материалов и условия нанесения покрытий приведены в ГОСТ Р51164-98.

1 .Защитные покрытия усиленного типа

1) Трехслойная полимерная грунтовка на основе термоактивных смесей, термоплавкий полимерный подслой, защитный слой на основе экструдированного полеафина. Толщина слоя от 2 до 3 мм при максимальных температурах до +60 С.

2)Комбинированное покрытие на основе полимерной ленты и экструдированного полиафина: грунтовка полиолефинная, лента изоляционная липкая, толщиной не менее 0,45 мм в один слой, защитный слой на основе экструдированной полиолефина. Толщина слоя от 2,2 до 3,5 мм при максимальной температуре 40 С.

2.Защитные покрытия нормального типа

1) Ленточная: грунтовка полимерная или битумно-полимерная, лента изоляционная полимерная липкая в 1 или 2 слоя толщиной не менее 0,7 мм. Обвертка защитная полимерная толщиной не менее 0,5 мм. Общая суммарная толщина слоя 1,2 мм при максимальной температуре 30 С.

При изоляции сварных стыков трубопроводов применяется полимерная лента «ТЕРМА-СТ», она используется на трубопроводе с заводским изоляционным покрытием экструдированным полиэтиленом; лента имеет 2 слоя: 1 – радиационно-сшитый полиэтилен; 2 – термопластичный.

На городских стальных прокладывающихся в грунте газопроводах применяются покрытия с весьма усиленной защитой. Противокоррозийные защитные покрытия должны быть диелектрическими, стойкими к химическим средам, имеют необходимую механическая прочность, быть эластичными и водонепроницаемыми.

Электрические методы защиты, схемы и описание.

Существуют 2 основных метода электической защиты: поляризованный дренаж, катодная и протекторная защиты.

Электродренажная защита: Электрическим дренажем называется организованный отвод блуждающих токов от газопровода к источнику этих токов. Самый распространенные виды – прямой и усиленный дренаж. Каждый из этих дренажей осуществляется путем соединения газопровода через дренажные устройства с отрицательной тяговой подстанцией или рельсами ж/д. Данный вид дренажа при незначительной разности потенциалов между рельсом и защищаемым сооружением при условии положительной полярности на рельсах.

Схема универсального поляризованного дренажа:

1- газопровод; 2,4 – резисторы(предохранители), 3- сопротивление, 5,7- контакты; 6- диод; 8- дренажная обмотка; 9- включающаяся обмотка; 10- щит амперметра; 11- амперметр; 12- рубильник; 13- рельса.

Электрическая схема работает по принципу: при взаимодействии газопровода и возникновении в нем положительного потенциала газопровод взаимодейтсвует с токами по отношению к рельсе 13. Ток двигаясь по электропроводу проходит через предохранитель 2, сопротивление 3, далее попадает на предохранитель 4, диод 6, обмотку 9, щит 10 и через рубильник 12 передается на рельс. Движение токов будут продолжаться пока разность потенциалов не достигнет 1-1,2 В, в противном случае ток потечет не через обмотку 8, т.к. контакты 5 и 7 замкнуться, а по ответвлению диода 6, в случае если разность потенциалов упадет до требуемой величины цепь разомкнется (5 и 7 разомкнуты).

Если потенциал рельсы будет больше потенциала трубы, то диод 6 ток не пропустит. Усиленный дренади применяются в тех случаях когда имеется несколько источников тока при значительном удалении защищаемого газопровода от рельсов электрифицированных ж/д, трамвайных путей и тяговой подстанции, причем разность потенциалов на них должна быть небольшой.

Катодная защита: Называют способ защиты газопровода от коррозии засчет их катодной поляризации с помощью тока от внешнего источника.

Схема катодной защиты:

1- место поврежденной изоляции газопровода; 2- газопровод; 3- участок присоединения дренажного кабеля; 4- дренажный кабель; 5- источник постоянного тока; 6- заземление из стальных труб или рельс.

На газопроводе 2 от внешнего источника постоянного тока 5 накладывают отрицательный потенциал искусственно превращая участок газопровода в катодную зону. Анодную зону создают закопанную металл. предметы, которые подключают к положительному току источника постоянного тока через дренажнвй кабель 4. В этом случае движение тока идет от положительного заряженного источника к отрицательному. В результате происходит постепенное разрушение не газопровода, а вкопанного куска металла – стальные трубы или рельсы.

Схема протекторной защиты:

1- газопровод; 2- изолированные кабели; 3- контрольный ввод; 4- протектор; 5- заполнитель для протектора.

Этот способ заключается в том, что катодная поляризация защищаемого газопровода достигается подключением к нему анодных заземлителей из металла, обладающих в грунтовой среде (электролите) более отрицательным электрическим зарядом-потенциалом, чем сам газопровод.

Таким образом газопроводу искусственно придают отрицательный заряд, подключают протекторы, обладающие еще большей отрицательной величиной чем сам газопровод. В результате защищаемый часть газопровода перемещается в катод без наличия постороннего источника тока. Протекторы представляют собой цилиндрические трубки из Al, Mg, Zn, или их сплавов. В центре протектора имеется стальной сердечник, расстояние от газопровода до протектора в среднем составляет 4,5 м.

Дата добавления: 2014-01-04