Защита нефтепроводов от коррозии

Наиболее часто используемыми внутри страны методами защиты стальных труб от коррозии являются нефтяной асфальт, PE-оболочка и PE-пенная оболочка, эпоксидно-угольный асфальт, керамическая краска на основе угольного дегтя, эпоксидный порошок, трехслойная композитная структура, холодные ленты на основе эпоксидно-угольного асфальта типа PF, а также холодные ленты на основе резинопластичного эпоксидно-угольного асфальта типа RPC. В настоящее время наиболее широкое распространение получили следующие методы защиты труб: трехслойная PE-композитная структура, однослойный эпоксидный порошок, холодные ленты типа PF и холодные ленты типа RPC.

Методы защиты от коррозии А. Защита покрытием. Для защиты труб используется метод нанесения на поверхность очищенных от ржавчины металлических труб равномерного и плотного слоя краски. Это позволяет изолировать трубы от различных коррозионных веществ. Это один из основных методов защиты труб от коррозии. С 70-х годов все большие требования предъявляются к свойствам покрытий в связи с прокладкой трубопроводов в суровых условиях, таких как полярные регионы и океан, а также с повышением температуры трубопроводов при нагревании нефтепродуктов для их транспортировки. Поэтому для защиты труб от коррозии всё чаще используются композитные материалы или композитные конструкции. 1. Антикоррозионное покрытие внешней стенки: виды материалов для покрытия внешней стенки труб и условия их применения. ②Антикоррозионный слой внутренней стенки: пленка, наносимая на внутреннюю стенку трубы для предотвращения коррозии внутри трубы, снижения трения и увеличения объема перекачиваемой жидкости. Чаще всего используются аминноотверждаемые эпоксидные смолы и полиамидные эпоксидные смолы; толщина покрытия составляет 0,038–0,2 мм. Для обеспечения прочного сцепления покрытия с стенкой трубы необходимо провести обработку внутренней поверхности трубы. С 70-х годов наблюдается тенденция к использованию одинаковых материалов для покрытия внутренних и внешних стенок трубы, чтобы покрытие могло осуществляться одновременно с обеих сторон. ③Антикоррозионно-изоляционный слой: на трубопроводах среднего и малого диаметра, предназначенных для транспортировки сырой нефти или топливного масла, для снижения потерь тепла трубопроводом в почву на его внешней стороне устанавливается композитный слой, выполняющий функции изоляции и защиты от коррозии. Распространенным изоляционным материалом является жесткий пенополиуретан, пригодный для использования в температурном диапазоне от –185 до 95 °C. Этот материал имеет мягкую структуру; для повышения его прочности снаружи изоляционного слоя наносится слой высокоплотного полиэтилена, что создает композитную структуру и предотвращает проникновение грунтовых вод в изоляционный слой. Б. Электрохимическая защита – способ предотвращения коррозии металла путем изменения его электродного потенциала по отношению к окружающей среде. Защита трубопроводов длинной протяженности с использованием электрических методов включает только катодную защиту и методы предотвращения электрохимического коррозионного разрушения. ①Катодная защита: метод, при котором металл, подлежащий защите, поляризуется в катодное состояние для предотвращения его коррозии. Этот метод используется для защиты судов от коррозии уже более 150 лет ； Впервые в 1928 году этот принцип был применен в трубопроводах: была использована идея, согласно которой в электрохимической ячейке коррозии катод не подвергается коррозии, в то время как анод — да. Этот принцип был применен в технологиях защиты металлов от коррозии. При использовании внешнего тока для принудительной катодной поляризации всей поверхности защищаемого металла в электролите коррозия не происходит. Существует два показателя для определения того, достигла ли труба условий катодной защиты. Первый — это минимальный потенциал защиты, который представляет собой потенциал металла в электролите при катодной поляризации до того момента, когда процесс коррозии прекращается ； Его значение зависит от таких факторов, как окружающая среда; обычно используется значение -850 милливольт (измеряется относительно медно-сульфатного эталонного электрода; далее то же самое). Во-вторых, это максимальный потенциал защиты, то есть наивысшее значение потенциала, которое может быть достигнуто на поверхности защищаемого металла. При чрезмерной катодной поляризации на поверхности трубы между металлом и покрытием выделяется водород, что приводит к отслоению покрытия. Поэтому необходимо поддерживать потенциал в точке слияния токов в допустимых пределах, чтобы предотвратить повреждение покрытия. Это значение связано с свойствами покрытия и обычно находится в диапазоне от –1,20 до –2,0 вольт. Для катодной защиты подземных труб существуют два метода: метод внешнего тока и метод жертвенного анода. Метод с внешним током предусматривает использование постоянного источника питания: отрицательный полюс подключается к защищаемой трубе, а положительный — к анодному ковру. После подключения цепи трубопровод поляризуется катодом. Когда потенциал трубопровода относительно земли достигает минимального защитного потенциала, обеспечивается полная катодная защита. Его подключение показано на рисунке 3. Могут использоваться любые распространенные источники постоянного тока, причем наиболее часто применяются выпрямители. Напряжение постоянного тока обычно составляет менее 60 вольт и 30 ампер. Новые источники постоянного тока включают термоэлектрические генераторы, солнечные элементы и т. д.; они часто используются в регионах с нехваткой электроэнергии. Анодный контакт — это проводник, соединенный с положительным полюсом постоянного источника тока и обеспечивающий хороший электрический контакт с землей, или же анодное заземление ； Часто используемые материалы: углеродистая сталь, высококремнистое железо, графит, магнитный оксид железа и т. д. Анодное основание размещается в местах с низкой электрической проницаемостью почвы, где ток защиты может легко распределяться и при этом не мешает соседним подземным сооружениям. Аноды располагаются в соответствии с местом прокладки труб: существуют аноды, закопанные на небольшой глубине на больших расстояниях, и аноды, закопанные на большой глубине. Для определения параметров катодной защиты и оценки ее эффективности вдоль трубопровода необходимо установить контрольные точки и испытательные пластины. Для сопутствующего использования применяются измерительные приборы, такие как вольтметр высокого сопротивления, амперметр, электроды из купрумсульфата и т. д. Начиная с 70-х годов стали применяться системы дистанционного измерения параметров катодной защиты в сочетании с аэрофотосъемкой трубопроводов; для обработки получаемых данных использовались электронные компьютеры. Для катодной защиты с использованием внешнего тока радиус защиты одной станции обычно составляет десятки километров; этот метод часто применяется для катодной защиты трубопроводов длинными расстояниями. Метод жертвенного анода заключается в соединении металла с более отрицательным электродным потенциалом, чем у защищаемого металла, с самим защищаемым металлом; при этом между ними в электролите образуется гальванический элемент. Металлы с более негативным потенциалом (такие как магний, цинк, алюминий и их сплавы) выступают в роли анода; в процессе передачи тока они постепенно разрушаются. Металл трубопровода, который защищается, становится катодом и не подвергается коррозии. Поэтому металлы с более негативным потенциалом называются жертвенными анодами. Его подключение показано на рисунке 4. Подземные трубопроводы защищаются с помощью жертвенных анодов; ключевыми факторами здесь являются сила тока, исходящего от анода, количество анодов и длина участка трубопровода, подлежащего защите. После определения типа анода на вышеуказанные параметры влияют сопротивление заземления анода и сопротивление утечки в участке трубопровода, защищаемом этим анодом. Первый зависит от электрического сопротивления почвы, второй — от сопротивления покрытия трубы и качества его нанесения. Срок службы жертвенного анода зависит от его веса; при необходимости он может служить от нескольких лет до нескольких десятилетий. Жертвенные аноды обладают такими преимуществами, как низкие инвестиционные затраты, простота управления, отсутствие необходимости в внешнем источнике питания и высокая эффективность в предотвращении коррозии под воздействием помех. Поэтому они широко используются для защиты подземных металлических труб от коррозии. ②Методы предотвращения электроэрозии: во-первых, принятие мер на объектах, связанных с источниками утечки тока, чтобы свести утечку тока к минимуму ； Во-вторых, при прокладке трубопроводов следует по возможности избегать районов с рассеянным током, либо повысить качество изоляционно-антикоррозийного покрытия на участках трубопровода, подверженных воздействию помех, применяя такие меры, как экранирование и установка изолированных фланцев ； В-третьих, осуществляется защита трубопроводов от помех путем отвода постороннего тока обратно в электросеть, где возникает ток утечки. Это позволяет избавиться от коррозии трубопроводов, вызванной посторонним током. В зависимости от сферы применения и характеристик устройств для сброса жидкости, выделяют три вида: прямой сброс, полярный сброс и принудительный сброс. Для защиты от помех в виде переменного напряжения существует множество технических требований; в основном используются два метода: соблюдение безопасного расстояния и разрядка токов через специальные каналы, чтобы предотвратить повреждение трубопроводов.