Защита объектов транспорта и хранения нефти и газа от коррозии 5

Защита объектов транспорта и хранения нефти и газа от коррозии Физико-химические основы коррозионных процессов и защитные покрытия трубопроводов и резервуаров

Основные физические характеристики битумов и битумных мастик Введение

Металлические сооружения и конструкции, машины и механизмы, эксплуатируемые на открытом воздухе или проложенные под землей и водой, в постепенно подвергаются неизбежному самопроизвольному разрушению -

коррозии.

Потери металла в различных отраслях народного хозяйства в странах СНГ в результате коррозии в настоящее время превышает 20 млн. тонн в год. Большая доля этих потерь приходится и на сооружения трубопроводного транспорта нефти, газа и продуктов их переработки.

К началу ХХI века общая протяженность подземных магистральных трубопроводов в странах СНГ превышала

350 тыс. км при массе металла более 130 млн. тонн. Подземные металлические сооружения представляют собой дорогостоящие конструкции, срок службы которых определяется в основном их коррозионной стойкостью.

Коррозионные повреждения ответственных подземных коммуникаций наносят колоссальный материальный и экологический ущерб народному хозяйству. Он особенно ощутим в трубопроводном транспорте углеводородов, т.к.

коррозия приводит к разрушению сооружений, что сопряжено с потерями металла, транспортируемых по трубам продуктов, с загрязнением окружающей среды, перерывами в перекачке и т.д.

Рациональное использование металла во многих отраслях народного хозяйства в значительной степени зависит от степени использования эффективных методов противокоррозионной защиты металлоконструкций.

1

Консорциум « Н е д р а »

Коррозия металлов – это одна из старейших и технически сложных проблем на Земле. Наука о коррозии и защите металлов изучает взаимодействие металлов и их сплавов с коррозионно-активной окружающей средой, раскрывая механизм этого взаимодействия, его общие закономерности, разрабатывает способы защиты металлов от коррозии в различных условиях.

Защитой металлов от коррозии человечество начало заниматься очень давно – почти с началом применения металлов. Еще в V веке до н.э. древнегреческий историк Геродот упоминал о применении олова для защиты железа от коррозии.

С древнейших времен стальные доспехи и оружие воинов подвергались полированию и воронению не только для улучшения внешнего вида, но и с целью защиты их от коррозии.

Начало научного изучения коррозии было положено работами великого русского естествоиспытателя М.В.

Ломоносова, которому принадлежит открытие в 1748 г. закона о сохранения массы. В 1773 г. опыты М.В. Ломоносова были повторены французским химиком А. Лавуазье, который установил, что окисление металла есть соединение его с кислородом. Исключительное значение для обоснования электрохимического механизма коррозии имели работы выдающихся ученых Г. Дэви и М. Фарадея, установивших закон электролиза.

Большой вклад в мировую практику защиты металлов от коррозии внесли отечественные ученые, такие как: С.П.

Власов (им были разработаны стойкие краски в 1820 г.), Б.С. Якоби (предложил защиту от коррозии цинком в 1856 г.),

А.И. Онуфрович(создал устойчивое кровельное железо в 1910 г.) и др.

Новый этап в развитии науки о коррозии связан с именами таких исследователей как В.А.Кистяковский, Н.А.Изгарышев, Ю.Р. Эванс, А.Н. Фрумкин, Г.Г. Улига и многих других.

2

Консорциум « Н е д р а »

Наука о коррозии, которая является предметом изучения процессов химического или электрохимического взаимодействия металла с коррозионной средой, базируется на материаловедении и физической химии, в первую очередь на таких её разделах, как термодинамика и кинетика гетерогенных химических и электрохимических процессов.Конечной целью науки о коррозии является разработка практических мероприятий, обеспечивающих долговечную и надежную работу различного вида технологического оборудования и конструкций в самых разнообразных условиях эксплуатации.

В последнее время в России и за рубежом освоены и продолжают разрабатываться новые технические средства противокоррозионной защиты металлов. Уточнены методы определения критериев коррозионной опасности и защищенности металлических сооружений – трубопроводов и резервуаров, достигнуты новые успехи в области практического осуществления эффективных мероприятий по борьбе с коррозией.

1.Характеристика битума

Битум – это продукт переработки нефтяной промышленности, он представляет собой твердую либо смолоподобную смесь углеводородов с разнообразными производными. Состав битума включает в себя 70-87%

углерода, около 15% водорода, приблизительно 10% кислорода, и около 1,5% серы.

Это вещество абсолютно не растворимо в воде, но частично или полностью растворяется в хлороформе, бензоле,

сероуглероде и прочих органических растворителях. Плотность битума составляет от 0,9 до 1,5 г/см³. По цвету данное вещество бывает черным либо темно-бурым.

3

Консорциум « Н е д р а »

Битумы обладают довольно характерными физическими свойствами. К ним относятся атмосферостойкость,

гидрофобность, растворимость в большинстве органических растворителей, размягчение во время постепенного нагревания, адгезия, пластичность, вязкость и т.д.

Вязкость битума одна из его важнейших характеристик. Она зависит от температурных колебаний: при повышении температуры этот показатель снижается, при понижении – возрастает, а при температурном режиме ниже нуля материал становится достаточно хрупким.

Помимо прочего, еще одним показателем качественного состава битума является его удельный вес. Удельный вес битума по всем стандартам должен составлять не менее 1 г/см3 при t 25 ˚С.

Классификация битумов проходит по нескольким критериям:

1.битумы угольные производятся методом растворения некоторых видов угольной продукции органическими растворителями, а при дальнейшей переработке из таких разновидностей выделяют смолы и воск, которые используются при производстве клеевых смесей и лакокрасочных материалов;

2.торфяные – выделяются из торфа путем применения различных органических растворителей;

3.нефтяные, в свою очередь, разделяются на остаточные, окисленные и компаундированные;

4

Консорциум « Н е д р а »

•по назначению и области применения:

1.битумы дорожные применяются при производстве дорожных мастик, всевозможных битумных эмульсий, а

также асфальтобетонных смесей, объёмный вес битума дорожного приблизительно равен 1100 кг/м³;

2.кровельные битумы бывают пропиточные и покровные; первые используются для осуществления гидроизоляции покрытий и прочих конструкций, а вторые применяются в производстве кровельных материалов

(рубероида, черепицы и т.д.);

3.битумы изоляционные нашли свое применение в гидроизоляционных материалах (стеклоизол,

гидроизол, мастика и т.д.).

5

Консорциум « Н е д р а »

Битум благодаря своим физико-химическим и прочим свойствам, а также прекрасным характеристикам остается одним из самых востребованных веществ на рынке стройматериалов. Поэтому не удивительно, что его производство возрастает с каждым годом. А добавление в его состав различных полимеров позволяет стабилизировать его недостатки и подчеркнуть достоинства.

Битум нефтяной строительный применяется для строительных работ в различных отраслях народного хозяйства. В

строительстве промышленных и гражданских зданий и сооружений битумы широко применяются в качестве связующего, водонепроницаемого, тепло- и звукоизолирующего материала.

В качестве связующего, тепло-, звукоизолирующего и водонепроницаемого компонента при строительстве различных зданий используют битумные гидроизоляционные материалы. Среди последних значительное место занимает такой гидроизоляционный материал, как битум нефтяной строительный.

По происхождению существует два вида битума – природный и искусственный, который по-другому называется строительным. Получают его путем перегонки нефти, и представляет собой он сложную смесь углеводородов и гетероорганических соединений – смол, парафинового масла, асфальтенов, нефтяных и ароматических основ. Эти компоненты оказывают влияние на химические и физические свойства битума.

Основные сферы его применения – гидроизоляция фундаментов и кровли зданий гражданского и промышленного назначения. Кроме этого, битумные гидроизоляционные материалы широко используют при осуществлении ремонтных работ.

7

Консорциум « Н е д р а »

vk.com/id446425943

Макет космического корабля «Восток-1» в павильоне «Космос» на ВДНХ. За ним — цитата К. Э. Циолковского:

«Сначала неизбежно идут: мысль, фантазия, сказка. За ними шествует научный расчёт. И уже в конце концов исполнение венчает мысль»