Причины возникновения ржавчины и защита от коррозии трубопроводов

 Защита от коррозии трубопроводов является первоочередной задачей для предприятий предоставляющих услуги ЖКХ, промпредприятий и владельцев частных домов. Ржавление трубопроводов - главная причина появления порывов, трещин

Причины возникновения и физика процесса

Коррозия трубопроводов начинается при возникновении электрохимической реакции окисления сплавов под воздействием влаги. Структура металла изменяется из-за влияния влаги и протекающих токов, в результате чего разрушается кристаллическая решетка и происходит «исчезание» металла с поверхности трубы. Причины появления коррозии трубопроводов заключаются в следующем:

1. Сплавы с разным химическим составом обладают разными электрическими потенциалами, что вызывает протекание электрических токов по трубопроводу. Разные потенциалы могут быть обусловлены резким изменением грунта или окружающей среды.
2. Влага, находящаяся в грунте.
3. Химсостав и наличие кислот в грунте или окружающей среде.
4. Состав транспортируемых веществ.

Существует несколько видов ржавления: поверхностная (по всей площади трубы), местная (участки поверхности) и щелевая. Коррозия на всей поверхности - крайне редкое явление. Самой опасной является местная коррозия, на которую приходится почти 90% всех повреждений. Щелевая тоже широко распространена, однако она редко приводит к серьезным повреждениям труб от коррозии.

Поверхностное ржавление трубы

Наиболее часто коррозия развивается на участках, находящихся под железнодорожными или трамвайными путями, а также в случае нарушения СНИП и прокладкой труб под опорами электропередач. Скорость коррозии может колебаться в широких пределах от 3-4 мм до 20-30 мм год.

В зависимости от того, какие факторы вызывают появление ржавления, применяется различная антикоррозионная защита. О способах предотвращения ржавчины путепроводов рассказывается ниже.

Специальные защитные покрытия

Для предотвращения ржавчины абсолютно всех трубопроводов используется пассивная защита. Она заключается в создании изоляционного покрытия между металлом и окружающей средой. Для этого на трубу наносится вначале слой специальной антикоррозийной жидкости (грунтовки), затем объект либо красят либо наносят эпоксидную смолу.

Если накладывается слой эпоксидной смолы, возможно нанесение дополнительно битума, пеком (каменноугольным). Относительно новое средство защиты - полимерные ленты, однако они довольно дорогие.

Защита от коррозии полимерными лентами

В идеальной системе нанесение защитных слоев позволяет полностью защитить объекты, однако в реальности это практически невыполнимо. Антикоррозийная защита не обеспечивает 100% защиты из-за деформаций или разрушений защитного слоя при транспортировке, укладке и монтаже. Даже визуально целое покрытие может иметь микротрещины или другие повреждения. Кроме того, защитные слои различных материалов имеют разные диффузионные и химические свойства. Защитное покрытие всегда подбирается под конкретный тип грунта (песок, супесок, суглинок и т. д.).

Таким образом, защитить объекты путем только нанесения покрытий нельзя. Состыкованные трубы с разными покрытиями может ускорить ржавление. Поэтому помимо покрытия поверхностей антикоррозийными материалами применяют и другие способы защиты.

Катодный способ

Защита трубопроводов от ржавления бывает и активной. Таковыми являются катодные и анодные защиты.

Активные способы основаны на понижении скорости реакции ржавления, с помощью смещения электрического потенциала до более низких значений (по сравнению с потенциалом окружающей среды). В начале 30-х годов прошлого века, ученым Робертом Куном было установлено, что смещение электрического потенциала на несколько десятых вольта позволяет замедлить скорость коррозийных реакций до 8-12 микрометров в год. Эта скорость развития ржавчины крайне мала и практически не существенна.

Катодный способ может быть осуществлен электрически и гальванически.

Катодный способ защиты труб от ржавчины

Гальванический метод (использование анодов из специальных сплавов) основан на следующем явлении: все металлы в одном и том же электролите обладают разными потенциалами. Поэтому при помещении металла, имеющего меньший потенциал в грунт, он будет являться анодом и разрушаться первым, защищая таким образом объект. В зависимости от типа грунта и сплава, из которого изготовлен трубопровод, подбирается материал для «жертвенного анода». Обычно используют магниевые, цинковые и алюминиевые сплавы.

Применение такой защиты возможно только в средах, имеющих низкое сопротивление (менее 40-50 Ом*м). Для сред с более высоким сопротивлением такая защита от коррозии бессмысленна.

Электрический метод предполагает подключение внешних источников тока. Произвести расчет и установку такой защиты не просто, однако она считается наиболее эффективной. На нее не влияет сопротивление грунта, она имеет практически неограниченный срок эксплуатации. Источниками тока могут служить инверторы переменного тока в постоянный, которые регулируют ток защиты в широком диапазоне. Они обеспечивают защиту при любых изменениях внешних условий. Защитный ток, протекающий по трубопроводу, неравномерен по длине путепровода, а наибольшее значение разности потенциала находится в точке подключения (дренажной) защиты. Источниками, генерирующими защитный ток, могут являться генераторы, низковольтные линии ЛЭП и другое.

Несмотря на большой выбор защитных средств, ржавлению ежегодно подвержены сотни километров трубопроводов. Именно на ржавчину приходится до 60% всех повреждений. В основном, это происходит из-за не соблюдений правил по уходу за путепроводами, поэтому своевременная проверка и уход крайне обязательны.