WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |   ...   | 12 |

Металлы имеют определённую структурную неоднородность. Наличие на металле деформированных участков, шероховатостей, царапин, повреждений обусловливают неоднородность поверхности [71, 75].

Грунты также характеризуются гетерогенностью строения и свойств в микромасштабе (наличие отдельных микроструктурных составляющих грунта, газовых пустот, влаги) и в макромасштабе (чередование грунтов с различными свойствами).

Неоднородность любого их этих факторов обусловит образование гетерогенных электродов, на поверхности которых имеются области преимущественно анодных и преимущественно катодных реакций.

Условия работы подземного теплопровода в значительной мере отличаются от других инженерных сетей. Все теплопроводы в силу наличия горячей воды переменной температуры связаны с постоянными перемещениями вдоль оси и испытывают температурные напряжения. Кроме того, подающий теплопровод большую часть года работает с температурой, считающейся наиболее опасной по коррозионным условиям (70-85 0С) [24].

Необходимость защиты теплоизоляционного покрытия от разрушения и обеспечение температурной компенсаций труб приводит к значительному усложнению конструкции теплопроводов, прокладываемых вследствие этого полностью или частично в каналах, тоннелях или защитных оболочках. Вместе с тем наличие целого ряда конструктивных элементов, характерных для тепловых сетей, обусловливает возможность образования многочисленных локальных участков коррозионных разрушений, способствует усилению коррозии блуждающими токами. Например, вследствие различных потенциалов стали в грунте и бетоне могут возникать макрокоррозионные пары между трубопроводом и стальными элементами опорных конструкций или арматурой стенок канала, между отдельными участками трубопровод.

Конструктивные особенности тепловых сетей затрудняют, а в ряде случаев полностью исключают применение ряда способов ЭХЗ, эффективно используемых на «холодных» ПМС [79, 93].

В подавляющем большинстве случаев наружная коррозия имеет характер отдельных, сравнительно небольших по площади очагов при наличии на остальных участках сплошной равномерной и сравнительно небольшой коррозии.

В отсутствие опасных потенциалов блуждающих токов характер мест повреждений позволяет считать, что интенсивная местная коррозия незащищённой покрытиями поверхности трубы происходит вследствие периодически частого доступа влаги (точнее кислорода в ней). Этот процесс имеет место как в бесканальных прокладках, так и в канальных при затоплении их водой и особенно при заносе грязью. Трубопровод, полностью погружённый в воду, подвергается более медленной коррозии, нежели находящийся во влажной тепловой изоляции. Переменный нагрев теплопровода приводит к перемещению влаги в слое изоляции, увеличению доступа кислорода и, следовательно, интенсификации процесса коррозии. Повышение температуры теплоносителя от 20 до 75 0С приводит к увеличению скорости коррозии стали в контакте с минеральной ватой в 4-5 раз. С дальнейшем ростом температуры теплоносителя до 100 0С скорость коррозии резко снижается, что связано с подсушиванием контактного слоя тепловой изоляции и деаэрацией воды. Таким образом, наиболее желательным для замедления процессов наружной коррозии подземных теплопроводов был бы тепловой режим работы сетей с минимальной температурой в 95-100 0С [8].

Способы защиты подземных трубопроводов от почвенной коррозии включают рациональный выбор трассы прокладки трубопровода и использование пассивных и активных способов защиты. Пассивными способами защиты создают барьер, отделяющий защищаемую поверхность металла от грунта. Активными способами защиты создают такие условия на защищаемой поверхности металла, при которых подавляется или значительно замедляется процесс коррозионного разрушения трубы. К пассивным способам защиты относятся создание коллекторов, каналов, нанесение защитных покрытий и т.д., к активным - электрохимическая защита [46, 63, 99, 100, 101].

Для эффективной защиты подземных сооружений от коррозии блуждающими токами также необходим комплекс мероприятий, включающий пассивные и активные меры защиты. К первым относятся меры, проводимые ещё на стадии проектирования и строительства: выбор оптимальной трассы трубопровода, удаление подземных сооружений друг от друга и особенно от рельсовой сети электрифицированного транспорта, применение в местах их сближений и пересечения надёжной локальной изоляции, а также устройство специальных коллекторов. К активным методам защиты подземных сооружений от коррозии относятся электрохимическая защита путём катодной поляризации трубопровода [51].

Если рассматривать типы подземных трубопроводов с позиций надёжности, то несомненный приоритет получит совместная прокладка в городских коллекторах теплопроводов, водопроводов и кабельных линий. Общая стоимость сооружения городских коллекторов равна стоимости обычной прокладки кабелей и труб, причём стоимость теплопроводов обходится по цене прокладки в полупроходных каналах.

Одной из наиболее важных мер по защите подземных металлических сооружений от коррозии является нанесение на наружную поверхность трубопровода специальных изолирующих покрытий. Стальные трубопроводы, прокладываемые непосредственно в земле на территории производственных объектов и промышленных площадках, в зоне блуждающих токов, должны иметь весьма усиленные защитные покрытия независимо от коррозионной активности грунта. В зависимости от используемых материалов полимерные защитные покрытия могут быть мастичные (битумные или каменноугольные), экструдированные из расплава, оплавляемые на трубах из порошков, накатываемые на трубы из эмалей, из липких или наклеиваемых на трубу лент.

На стальных водопроводах, прокладываемых непосредственно в промышленных предприятиях, должны применяться защитные покрытия, соответствующие весьма усиленному типу следующего вида: битумно-полимерные, битумно-минеральные, полимерные, битумно-тальковые, битумноасбестополимерные, а также покрытия на основе битумно-резиновых мастик, изготовленных на специализированных заводах [14, 46, 64, 85].

На стальные трубы водопроводов защитные покрытия наносятся в базовых условиях. Непосредственно на месте укладки труб защитные покрытия наносят лишь на мелкие фасонные части, сварные стыки и при исправлении незначительных повреждений защитного покрытия.

В качестве покрытий для подземных теплопроводов используются силикатные эмали марок 64/64 и 105Т, наносимые на трубы способом индукционного нагрева (слой шликера и два слоя эмали), а также температуроустойчивый изол – два слоя на холодной изольной мастике того же состава. Однако указанные два способа пассивной антикоррозионной защиты не могут быть признаны достаточными: изол по своей долговечности, эмаль – ввиду сложности работы на трассе.

Защита антикоррозионными покрытиями нужна и для большинства применяемых и разработанных бесканальных конструкций подземных теплопроводов, таких как прокладки в керамзитобитуме, керамзитобетоне и т.д. Несколько особняком стоят в этом ряду бесканальные прокладки в монолитном армопенобетоне и в засыпном асфальтите. В этих конструкциях теплоизоляционный слой может являться одновременно и антикоррозионным покрытием [8, 24].

Все строящиеся подземные стальные газопроводы и ёмкости для хранения сжиженного газа промышленных предприятий с цель защиты от коррозии наружной поверхности должны иметь защитные покрытия, соответствующие весьма усиленному типу. К числу таких покрытий относятся покрытия, изготавливаемые из рулонного материала на основе бутилкаучука, бутилкора-С.

Защитное покрытие из рулонного материала на основе бутилкаучука состоит из мастики НБВ и бутилкора-С. Общая толщина покрытия должна быть не менее 1,6 мм [9].

Значительное уменьшение скорости наружной коррозии подземных металлических сооружений достигается при катодной поляризации металла. Данное явление широко используется при осуществлении электрохимической защиты от коррозии путём поляризации от внешнего источника тока или путём соединения с металлом (протектором), имеющим более отрицательный или более положительный потенциал, чем у защищаемого металла.

На основании многолетних натурных и лабораторных исследований установлено, что для преобладающего большинства подземных трубопроводов (за исключением проходящих в кислых почвах, в почвах, заселённых сульфатвосстанавливающими бактериями и бактериями, продукты жизнедеятельности которых коррозионно активны, а также для горячих трубопроводов) достаточная защита углеродистых и низколегированных сталей обеспечивается при -0,85 В по насыщенному медно-сульфатному электроду сравнения (МСЭ). Этот потенциал и принят в качестве минимального защитного потенциала. Значение максимального защитного потенциала для стали с защитным покрытием для любых сред ограничено -1,1 В по МСЭ. Для стали без защитного покрытия он не ограничивается [22].

Катодную поляризацию подземных металлических сооружений следует осуществлять так, чтобы исключить вредное влияние её на соседние подземные металлические сооружения. Вредным влиянием катодной поляризации защищаемого сооружения на соседние металлические сооружения считается:

уменьшение по абсолютной величине минимального или увеличение по абсолютной величине максимального защитного потенциала на соседних металлических сооружениях, имеющих катодную поляризацию; появление опасности электрохимической коррозии там, где ранее не требовалось защиты от неё. В случаях, когда при осуществлении катодной поляризации нельзя избежать вредного влияния её на соседние металлические сооружения, должна осуществляться совместная защита этих сооружений или приниматься меры, устраняющие вредное влияние. Так, для обеспечения защиты от коррозии все совместно защищаемые подземные сооружения должны быть соединены между собой специальными электрическими перемычками (если отсутствуют технологические соединения) и защищаться общими для всех установками электрохимической защиты.

Обычно катодная защита используется вместе с изоляционными покрытиями, нанесёнными на наружную поверхность защищаемого сооружения. Поверхностное покрытие уменьшает необходимую плотность катодного тока на несколько порядков. Но по мере разрушения покрытия и оголения металла плотность катодного тока необходимо увеличивать. Качество наружного покрытия на защищаемой поверхности определяет интегральную площадь неизолированного металла, контактирующего с электролитом, и ток, который будет протекать через покрытие. Плотность тока, необходимого для катодной защиты подземных металлических трубопроводов, почти полностью зависит от качества покрытия; все прочие факторы имеют меньшее влияние.

В системах катодной защиты с наложенным током от внешнего источника часто используется постоянное (нерегулируемое по величине) напряжение, обеспечивающее сравнительно постоянный ток защиты. Однако при изменении начальных условий необходимый ток защиты может значительно изменяться, и конструкция может быть защищена или перезащищена в течение длительного времени. В этом случае целесообразно использовать автоматические катодные станции, поддерживающие на заданном уровне защитный поляризационный потенциал сооружения по отношению к электроду сравнения, что порой требует существенного изменения тока защиты.

Для защиты от коррозии подземных металлических сооружений применяются специальные катодные станции или преобразователи, представляющие собой источники постоянного тока с регулируемым или фиксированным выходным напряжением. Катодные станции, как правило, питаются от промышленной сети переменного тока напряжением 380/220/127/110 В. В случаях, когда нет источника питания переменным током, установку катодной защиты можно питать от аккумуляторов, ветро- или газогенераторов [64].

Анодные заземления, использующиеся при катодной защите, наиболее часто изготавливают в виде параллельно включённых горизонтально или вертикально расположенных анодов. В некоторых случаях устанавливают глубинные аноды (для защиты подземных коммуникаций городов, трубопроводов на территории промышленных площадок нефте-, газопроводов и нефтебаз, т.е. в условиях высокой плотности застройки). Материалами для анодов служат сталь (трубы, рельсы, прутки и т.д.), графит, ферросилиций и др.

Наиболее стойким материалом для анодов систем катодной защиты являются железокремниевые сплавы. Скорость анодного растворения железокремниевых сплавов составляет 0,1-0,25 кг/(Агод) при плотностях наложенного анодного тока до 0,8 А/дм2 [47].

Электродренажная защита трубопроводов от электрокоррозии обеспечивается путём отвода блуждающих токов от сооружения к источнику этих токов.

Дренаж осуществляется путём электрического соединения подземного сооружения через дренажное устройство с отрицательной шиной тяговой подстанции или с отсасывающим пунктом, либо с рельсами электрифицированного транспорта [94].

Электрические дренажи могут быть прямые, поляризованные и усиленные.

Прямой электрический дренаж обладает двусторонней проводимостью, т.е. ток беспрепятственно протекает как с подземного сооружения в рельсовую сеть, так и в обратном направлении. Поляризованный дренаж отличается от прямого лишь тем, что он обеспечивает протекание тока по дренажному соединению только в одном направлении с трубопровода или с оболочек кабеля в рельсы.

Усиленный дренаж – это катодная станция (выпрямитель) с той лишь разницей, что он подключается отрицательным полюсом к защищаемому сооружению, а положительным – к рельсам влияющей электрифицированной железной дороги или трамвая.

Выбор типа дренажа – простого (прямого), поляризованного или усиленного основывается на синхронных измерениях разности потенциалов «сооружение-земля» и «сооружение-рельс».

Прямой электродренаж применяют только в тех случаях, когда исключена возможность стекания токов с рельсов (либо с отрицательной шины подстанции) в, трубопровод.

Если потенциал защищаемого сооружения по отношению к рельсам или шине и к земле положительный или знакопеременный и если разность потенциалов «сооружение-рельс» больше разности потенциалов «cооружениеземля», применяют поляризованный электрический дренаж.

Усиленный электрический дренаж применяют при положительном или знакопеременном по отношению к земле потенциале сооружения (что обусловлено действием нескольких источников блуждающих токов), а также в случае, если применение усиленного дренажа экономически выгоднее, чем увеличение площади сечения дренажного кабеля.

В связи с изложенным проблема обеспечения безопасной эксплуатации технологических трубопроводных систем во многом становятся проблемой повышения их коррозионной стойкости и коррозионно-механической прочности, совершенствования методов защиты от коррозии и является, на взгляд автора, актуальной, требует разработки превентивных методов и средств ее решение.

Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |   ...   | 12 |



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.