Прокладка под насыпью автодороги
пересечение грунтов разной плотности разное удаление участков сечения трубы от поверхности грунта
А – анодная зона; К – катодная зона; стрелки указывают направления движения ион-атомов металла.
Рисунок 4 -Примеры возникновения коррозионных элементов на трубопроводе в результате различия условий на поверхности металла
Влияние состава транспортируемой среды
Нефти представляют собой смесь различных углеводородов с неуглеводородными компонентами (спирты, фенолы, соединения серы, кислорода и др.)- Если предельные и непредельные углеводороды совершенно инертны к металлам, то неуглеводородные компоненты вступают с металлом в химическую реакцию. Особенно опасны сернистые соединения (элементарная сера, сероводород, меркаптаны), которые являются причиной
от 3 до 20% случаев коррозионного повреждения внутренней поверхности трубопроводов. Сернистые соединения нефти попадают при ее переработке и в нефтепродукты.
Широкое применение методов заводнения нефтяных пластов с целью поддержания пластового давления и интенсификации добычи нефти приводит к значительному обводнению продукции скважин. Несмотря на то, что в процессе подготовки нефти на промыслах осуществляется ее обезвоживание и обессоливание, определенное количество минерализованной воды попадает в магистральные трубопроводы и в резервуары, что приводит к их внутренней коррозии.
На ряде месторождений (например на полуострове Мангышлак) вода, применяемая для заводнения пластов, оказалась заражена сульфатвосстанавливающими бактериями (СВБ). С водой они попадают и на объекты трубопроводного транспорта.
Продуктом деятельности СВБ является сероводород, выбывающий разрушение внутренней поверхности металлических сооружений
Большую опасность в коррозионном отношении представляют также органические кислоты, образующиеся в результате окисления углеводородной и неуглеводородной составляющих товарных топлив при их хранении и применении. Таким образом, нефть и нефтепродукты в той или иной мере являются коррознонноактивными.
Подводя итоги вышесказанному, можно сделать неутешительный вывод, что
коррозия трубопроводов — процесс неизбежный. Однако человек, вооруженный знанием механизма коррозии, может затормозить его таким образом, чтобы обеспечить сохранение работоспособности трубопроводов в течении достаточно длительного времени. Торможение процесса коррозии в трубопроводе «Уфа – Западное направление» можно осуществить применяя на нем комбинированную защиту ( пассивная + активная или электрохимическая ) защиту.
2.3 Пассивная защита трубопроводов
Изоляционные покрытия, применяемые на подземных магистральных трубопроводах УЗН, должны удовлетворять следующим основным требованиям:
— обладать высокими диэлектрическими свойствами;
— быть сплошными;
— обладать хорошей адгезией (прилипаемостью) к металлу трубопровода;
— быть водонепроницаемыми;
— обладать высокой механической прочностью и эластичностью; высокой биостойкостью;
— быть термостойкими (не размягчаться под воздействием высоких температур и не становиться хрупкими при низких температурах);
— конструкция покрытий должна быть сравнительно простой, а технология их нанесения— допускать возможность механизации;
— материалы, входящие в состав покрытия, должны быть недефицитными, а само покрытие — недорогим, долговечным.
В зависимости от используемых материалов различают покрытия на основе битумных мастик, полимерных липких лент, эпоксидных полимеров, каменноугольных пеков, стеклоэмалевые покрытия и др. Наибольшее распространение в отрасли трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов получили покрытия на основе битумных мастик.
Изоляционные покрытия на основе битумных мастик
Конструкция битумных покрытий сложилась в результате их длительного применения. Сначала идет слой грунтовки, получаемый при нанесении на трубу раствора битума в бензине или дизтоплива.
Он заполняет все микронеровности на поверхности металла. Грунтовка служит для обеспечения более полного контакта, а следовательно лучшей адгезии, между поверхностью металла и основным изоляционным слоем — битумной мастикой.
Битумные мастики представляют собой смесь тугоплавкого битума (изоляционного — БНИ-1У-3, БНИ-IV, БНИ-V; строительного — БН-70/30, БН-90/10), наполнителей (минеральных — асбеста, доломита, известняка, талька; органических — резиновой крошки; полимерных — атактического полипропилена, низкомолекулярного полиэтилена, полидиена) и пластификаторов (полиизобутилена, полидиена, масел соевых, масла зеленого, автола). Битумную мастику наносят на трубу при температуре 15О-180°С. Расплавляя холодную грунтовку, мастика проникает во все микронеровности поверхности металла, обеспечивая хорошую адгезию изоляционного покрытия.
Для защиты слоя битумной мастики она покрывается сверху защитной оберткой (стеклохолстом, бризолом, бикарулом, оберткой ПДБ и ПРДБ). Сведения о конструкциях покрытий на основе битумных мастик приведены в табл.1
Таблица 1 - Конструкция битумных изоляционных покрытий
Тип изоляции
Конструкция покрытия Общая
толщина, мм.
Нормальный Грунтовка,
мастика ( 4 мм ), стеклохолост ( 1 слой ),
защитная обертка
4.0
Усиленный Грунтовка,
мастика ( 6 мм ) стеклохолост ( 1 слой ),
защитная обертка
6.0
Усиленный Грунтовка,
мастика (3 мм) стеклохолост (1 слой),
мастика (3 мм), стеклохолост (1 слой),
защитная обертка.
6.0
В настоящее время битумные мастики рекомендуется применять для изоляции стальных подземных трубопроводов диаметром не более 820 мм с температурой транспортируемого продукта не выше 40 0С. Обычно срок службы таких покрытий составляет 10-15 лет, хотя известны многочисленные примеры и значительно более длительного срока эксплуатации, в основном на трубопроводах малого диаметра до 500 мм с низкими эксплуатационными температурами до 20 0С.
2.3.1 Полимерные покрытия
Для защиты трубопроводов применяются полимерные покрытия из следующих материалов:
— полиэтиленовых изоляционных липких лент;
— поливинилхлоридных изоляционных липких лент;
— эпоксидной порошковой краски;
— напыленного полиэтилена и др.
Конструкции полимерных покрытий приведены в табл. 2.
Тип полимерного покрытия выбирается в зависимости от температуры транспортируемого по трубопроводу продукта. Порошковые полиэтиленовые покрытия применяют при 70°С, эпоксидные — при 80°С; полиэтиленовые липкие ленты — при 70°С, поливинилхлоридные липкие ленты — при 40°С. Специально для изоляции «горячих» трубопроводов разработана полимерная лента ЛЭТСАР-ЛПТ (120°С).
Применяются и зарубежные полимерные ленты: поликен 980-25, плайкофлекс 440-25 (США), Нитто 53-563, Фурукава Рапко НМ-2 (Япония). Температура их применения – не более 70 0С.
Покрытия на основе эпоксидной порошковой краски и напыленного полиэтилена изготавливаются, в основном, в заводских условиях. В настоящее время мощности по выпуску изолированных труб ограничены. Поэтому наряду с битумными широко применяются покрытия на основе липких лент. Они очень технологичны (простота нанесения, удобство механизации работ), однако легко уязвимы – острые выступы на поверхности металла, острые камешки легко прокладывают такую изоляцию, нарушая ее сплошность. С этой точки зрения Хороши покрытия на основе битумных мастик,
Таблица 2 - Конструкция полимерных покрытий
Тип защитного
покрытия
Условия нанесения
Конструкция и
материалы защитного покрытия
Толщина, мм (не
менее)
Нормальный
Трассовые или базовые
Грунтовка полимерная
или битумно-полимерная, лента
полиэтиленовая изоляционная липкая,
защитная обертка
1.35
Нормальный
Усиленный
Усиленный
Усиленный
Трассовые или базовые
Грунтовка полимерная
или битумно-полимерная, лента
поливинилхлоридная изоляционная
липкая, защитная обертка
1.50
Трассовые или базовые
Грунтовка полимерная
или битумно-полимерная, лента
полиэтиленовая изоляционная липкая (
2 слоя ), защитная обертка
1.70
Заводские или базовые
2.00 2.50 3.00
Заводские или базовые
Полиэтилен
экструдированный или расплавленный
на трубе из порошков для труб диаметром: -
до 1020 мм -
от 1020 до 1220 мм -
1220 мм и выше
0.25 Краска
эпоксидная порошковая
проколоть которые достаточно сложно. Однако с течением времени битумные мастики «стареют»: теряют эластичность, становятся хрупкими, отслаиваются от трубопроводов.
2.3.2 Изоляционные покрытия на основе полиэтилена
Полимеры – это высокомолекулярные вещества, молекулы которых содержат многократно повторяющиеся простые структурные элементарные звенья в виде химических соединений.
Полимерные материалы наносят на поверхность трубопровода несколькими способами:
1. Экструдированной композицией в жидком состоянии.
2. Напылением в порошкообразном, жидком или псевдожидком состоянии.
3. Намоткой лент и оберток.
4. Термоусадкой лент, муфт и манжет.
5. Окраской полимерными лаками, красками и эмалями.
Первые два способа используют только в заводских условиях, а остальные можно применять как в заводских, так и трассовых условиях.
Изоляционные покрытия из полимерных лент состоят из грунтовки, одного или двух слоев полимерной ленты и одного, двух слоев полимерной обертки.
Для придания полимерной изоляции требуемых эксплуатационных свойств могут применяться следующие добавки:
-наполнители
-пластификаторы
-стабилизаторы
-отвердители
-красители.
Полиэтилен – это продукт полимеризации газообразного этилена.
Он относится к термопластичным материалам, обладает высокими диэлектрическими свойствами, морозостойкостью(до -70С), химической стойкостью в растворах щелочей, солей, кислот и водостойкостью.
Разрушается в присутствии окислителей – растворах азотной кислоты и перекиси.
При отсутствии прямого воздействия солнечного света и температуры (-15…-20С) и полиэтилена замедляется старение.
Недостатком полиэтиленовых покрытий является ползучесть – это медленная
деформация металла покрытия под действием нагрузок.
Для надежности адгезии изоляционного покрытия к металлу трубы на полиэтиленовые ленты наносят подклеивающий слой из синтетического каучука.
Полиуретаны – это полимеры, содержащиеся в основной цепи макромолекулы.
Свойства полиуретанов изменяется в очень широких пределах. Они устойчивы к действию кислот, минеральных и органических масел, бензиноокислителей.
Полиуретан используют в виде пен, каучуков, термопластов, волокон, лаков, латексов и клеев.
Они обладают рядом свойств: прежде всего хорошо сочетаются с другими основными полимерами, не уступая им по прочности;они технологичны, малотоксичны, можно наносить покрытия на увлажненную поверхность или при повышенной влажности.
Особенностью полиуретановых покрытий считается их «самоинспектируемость», т.е. при некачественном соединении с низкой адгезией с металлом на поверхности покрытия образуются пузыри.