Защита объектов транспорта и хранения нефти и газа от коррозии 6

Защита объектов транспорта и хранения нефти и газа от коррозии

Физико-химические основы коррозионных процессов и защитные покрытия трубопроводов и резервуаров

ВВЕДЕНИЕ

Термин коррозия происходит от латинского "corrosio", что означает разъедать, разрушать. Этот термин

характеризует как процесс разрушения, так и результат.

Среда в которой металл подвергается коррозии (коррозирует) называется коррозионной или агрессивной средой.

В случае с металлами, говоря об их коррозии, имеют ввиду нежелательный процесс взаимодействия металла со средой. Физико-химическая сущность изменений, которые претерпевает металл при коррозии является окисление

металла.

Любой коррозионный процесс является многостадийным:

1)Необходим подвод коррозионной среды или отдельных ее компонентов к поверхности металла.

2)Взаимодействие среды с металлом.

3)Полный или частичный отвод продуктов от поверхности металла (в объем жидкости, если среда жидкая).

Известно что большинство металлов ( кроме Ag,Pt,Cu,Au) встречаются в природе в ионном состоянии:

оксиды, сульфиды, карбонаты и др., называемые обычно руды металлов.

Ионное состояние более выгодно, оно характеризуется более меньшей внутренней энергией. Это заметно при получение металлов из руд и их коррозии. Поглощенная энергия при восстановлении металла из соединений свидетельствует о том , что свободный металл обладает более высокой энергией, чем металлическое соединение. Это

3

Консорциум « Н е д р а »

приводит к тому, что металл находящийся в контакте с коррозионно-активной средой стремится перейти в энергетически выгодное состояние с меньшим запасом энергии.

Коррозионный процесс является самопроизвольным, следовательно G=G-G (G и G относятся к начальному и конечному состоянию соответственно). Если G>G то G<0, т.е. коррозионный процесс возможен; G>0 коррозионный процесс невозможен; G=0 система металл-продукт находится в равновесии. То есть можно сказать, что первопричиной коррозии металла является термодинамическая неустойчивость металлов в заданной среде.

Противокоррозионные защитные изоляционные покрытия для подземных магистральных нефтегазопроводов.

Классификация защитных покрытий трубопроводов представлена на рис. 1.

Консорциум « Н е д р а »

5

Консорциум « Н е д р а »

Рисунок 1 – Классификация защитных покрытий трубопроводов

1.Требования к защитным изоляционным покрытиям

Кзащитным изоляционным покрытиям, применяемым для подземных магистральных трубопроводов,

предъявляются следующие основные требования:

▪сплошность, обеспечивающая отсутствие пористых и сквозных дефектов, которые могут привести к оголению металла и возникновению коррозионных процессов;

▪водонепроницаемость, обеспечивающая невозможность насыщения пор покрытия почвенной влагой, что устраняет контакт электролита с металлом;

▪адгезия, т.е. прилипаемость покрытия к металлу – один из основных показателей качества изоляционного покрытия (при нарушении адгезии снижается сопротивляемость покрытия механическим воздействиям, а также проникновению под него электролита);

▪химическая стойкость, обеспечивающая длительную работу покрытия в условиях наиболее агрессивных

грунтов;

▪электрохимическая нейтральность – отдельные составляющие покрытия не должны участвовать в катодном процессе, в противном случае это может привести к разрушению изоляции трубопровода при электрохимической защите;

▪механическая прочность, достаточная для проведения изоляционных работ на трассе трубопровода;

▪термостойкость, определяемая температурой размягчения, что важно для изоляции «горячих»

трубопроводов, и температурой наступления хрупкости, что важно при проведении изоляционных работ в зимнее время;

6

Консорциум « Н е д р а »

▪ диэлектрические свойства, определяющие сопротивление возникновению коррозионных элементов на поверхности трубопровода и обусловливающие экономический эффект от применения электрохимической защиты;

возможность механизации процесса нанесения изоляционного покрытия;

▪недефицитность и экономичность – материалы, входящие в состав покрытия не должны быть дефицитными,

асамо покрытие – недорогим и долговечным, стоимость покрытия должна быть во много раз меньше стоимости сооружения.

2.Изоляционные полимерные ленты

При антикоррозионной защите трубопроводов полимерными лентами в качестве изоляционного материала используются ленты, основой которых является полиэтилен или поливинилхлорид. Ленты могут быть липкие и не липкие. В последнем случае хорошее сцепление обеспечивается за счет специального состава грунтовки.

В качестве лент отечественного производства используются поливинилхлоридные ПВХ-Л, ПВХ-ЛТЛ

(теплостойкая), ПВХ-ЛМЛ, ПВХ-БК, ПВХ-СК, ПВХ-СЛ (сланцевая морозостойкая), ПИЛ, полиэтиленовые ПЭЛ, на основе термостабилизированного полиэтилена радиационно-модифицированная полиэтиленовая лента Рамполен - 205-

20 и на основе бутилкаучука Полилен-635, Полилен 40-ЛИ-45 и др.

Тип полимерной ленты выбирается в зависимости от температуры транспортируемого по трубопроводу продукта.

Так полиэтиленовые липкие ленты используются при температуре до +70оС, поливинилхлоридные липкие ленты – до

+40оС. При высокой температуре перекачиваемого продукта (до +150оС) применяются термостойкие кремнийорганические ленты типа ЛЭТСАР-ЛПТ и ЛЭТСАР-Т. Наряду с полимерными лентами применяется

7

Консорциум « Н е д р а »

изоляционная битумная лента ЛИБ, полимерно-битумная ЛИТКОР и др. В настоящее время наиболее широко применяют полимерно-битумную ленту ЛИТКОР. Она предназначена для защиты от коррозии подземных нефтегазопроводов, а также для изоляции стыков и ремонта мест повреждения покрытий трубопроводов.

Лента может наноситься холодным способом и с подплавлением мастичного слоя. При этом используется праймер, приготовленный из раствора битума БНИ-IV в бензине в соотношении 1:3 по объему.

Применяются и зарубежные полимерные ленты: Поликен (Поликен–980-25, Поликен 955-25), Тек-Рап (Тек-Рап

240-25, Тек-Рап 260-25), Плайкофлекс (Плайкофлекс–440-25, Плайкофлекс–45-25) – США; Нитто (Нитто – 53-635,

Фурукава Рапко НМ-2, Фурукава Рапко РВ-2) - Япония; Пластизол (Пластизол 635, Пластизол 6010) - Югославия; Альтене (Альтене 100-25, Альтене 205-25) – Италия; КИЛ (Болгария) и др. Температура их применения - не более 70оС.

Изоляционные покрытия на основе полимерных лент выполняются из слоя грунтовки и одного-трех слоев липкой ленты. Под покрытия из полимерных лент применяются клеевые или битумно-клеевые грунтовки, приготовленные из смеси различных клеев (№ 4010, №88, №61, полиизобутиленового и др.), с бензином Б-70. Применяются праймеры марок П-001, ПМ-001ВК, ПЛ-Л, ПЛ-ПВХ, НК-50 и др. При производстве изоляционных работ с применением импортных полимерных лент следует использовать грунтовку, которая поставляется с лентой в комплекте, соответствующая для каждого типа ленты.

Наносить ленту на трубопровод следует сразу же после высыхания грунтовки до «отлипа» с помощью серийных изоляционных машин. Ширину полимерной ленты рекомендуется брать равной 0,5-0,7 диаметра трубы. Для этого

8

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»

рулоны ленты, выпускаемой заводом-изготовителем в соответствии с ТУ шириной 450-500 мм, для труб диаметром 529

мм и менее следует разрезать на станке.

Для создания покрытия нормального типа необходимо следить за тем, чтобы обеспечивался нахлест ленты не менее 2-2,5 см. Для получения усиленного покрытия используются две шпули изоляционной машины: с помощью одной из них наносят полимерную ленту с нахлестом наполовину, с помощью другой (закрепленной под тем же углом и вынесенной от цевочного колеса на ширину рулона липкой ленты) – защитную обертку. При этом необходимо следить,

чтобы на покрытии не образовывались складки, морщины и пузыри.

Образование гофр в процессе нанесения и при длительной эксплуатации трубопроводов может привести к образованию дефектов как изоляции, так и стенки трубы. Избежать этого можно путем применения термоусаживающихся лент типа ДРЛ-Л, «ТЕРМА» и др. Благодаря термоусадке (внешнему нагреванию) такая лента плотно обжимает изолируемую поверхность.

При температуре окружающего воздуха ниже +10оС рулоны ленты перед нанесением необходимо выдержать не менее 48 ч в теплом помещении при температуре не ниже +15оС; при температуре окружающего воздуха ниже +3оС поверхность защищаемого трубопровода необходимо подогревать до температуры не менее +15оС.

Для предохранения изоляции из липких лент от механических повреждений при прокладке трубопроводов в скальных и каменистых грунтах, на болотах, подводных переходах, под железнодорожными и автомобильными дорогами по изоляционному покрытию дополнительно наносят защитные обертки из одного-двух слоев рулонного материала с обязательной приклейкой горячей битумной мастикой, клеем или другим надежным креплением оберточного материала.

9

Консорциум « Н е д р а »