Коррозия – это процесс разрушения металлов при взаимодействии с окружающей средой (кислородом, влагой, агрессивными веществами). При коррозии стали образуется ржавчина, которая разрушает металл.
Защита стальных труб от коррозии крайне актуальна, так как она значительно сокращает срок службы трубопроводов – быстрее появляются утечки, возрастает риск аварий, а замена поврежденных участков требует больших затрат.
Защитные покрытия для труб работают по принципу барьерной защиты:
- Создает непроницаемый слой между металлом и агрессивной средой.
- Препятствует доступу кислорода/влаги к поверхности металла.
- Содержит ингибиторы коррозии, которые химически замедляют окисление.
- Обеспечивает электрохимическую защиту (в случае цинковых покрытий).
Современные покрытия (эпоксидные, полиуретановые) при правильном нанесении способны защищать прокат десятки лет даже в агрессивных условиях эксплуатации.
К чему может привести коррозия стальных труб
Последствия появления ржавчины на стальных трубах весьма серьезные. Структурно это выражается в уменьшении толщины стенок, образовании сквозных отверстий и трещин, снижении механической прочности, потере герметичности соединений.
В эксплуатационном плане снижается пропускная способность из-за отложений ржавчины, ухудшается качества транспортируемой среды, повышается шероховатость внутренней поверхности, гидравлическое сопротивление. Итог – рост энергозатрат на перекачку рабочей среды.
Эксперты и ученые выделяют несколько видов коррозии стального трубопроката.
| Вид | Особенности |
| Равномерная | Протекает равномерно по всей поверхности, и постепенно утончает стенки. |
| Питтинговая (точечная) | Образует глубокие локальные поражения, особенно опасна из-за быстрого сквозного проникновения. Часто возникает в местах повреждения защитного покрытия |
| Щелевая | Развивается в узких зазорах и щелях, усиливается из-за застоя влаги в труднодоступных местах. Коррозия типична для фланцевых соединений. |
| Межкристаллитная | Разрушает границы зерен металла, а прочность проката снижается без видимых повреждений. Феномен характерен для сварных швов. |
| Микробиологическая | Вызывается деятельностью микроорганизмов, особенно в грунтовых водах. Окисление сопровождается агрессивным метаболитом. |
| Электрохимическая | Возникает при контакте разных металлов, усиливается в электропроводящих средах. Частое явление в системах с блуждающими токами |
| Коррозионное растрескивание под напряжением | Сочетает механические нагрузки и коррозию, что приводит к образованию разветвленных трещин. Процесс особенно опасен для труб под давлением. |
| Кавитационная | Возникает при схлопывании пузырьков пара, разрушает защитные оксидные пленки. Проблема характерна для насосного оборудования. |
| Подпленочная | Развивается под покрытием, начинается с дефектов покрытия. Ржавчина постепенно приводит к отслаиванию защитного слоя. |
| Эрозионная | Сочетает механический износ и коррозию, характерна для участков с высокой скоростью потока. Процесс усиливается при наличии твердых частиц в потоке. |
У каждого вида коррозии свои особенности, требующие специфического подхода к защите.
Методы защиты от коррозии
Пассивная защита представлена на рынке в виде полимерных покрытий (полиэтилен, полипропилен), эпоксидных, битумно-полимерных, лакокрасочных. Есть грунтовки, специальные эмали. Такие соединения создают защитный барьер между металлом и средой, предотвращают доступ коррозионных агентов, электрически изолируют поверхность, делают ее химически инертной.
Активная защита заключается в легировании металла или стали с добавлением элементов, повышающих стойкость к окислению. Например, хром, никель, молибден. На поверхности также создается оксидная пленка, меняются электрохимические свойства. Также есть ингибиторы ржавчины – адсорбционные ингибиторы, пассивирующие добавки, нейтрализаторы агрессивных компонентов.
Электрохимическая защита делится на нескольких видов:
- Катодная – наложение отрицательного потенциала с использованием протекторов (анодов). Для больших объектов используются полноценные станции катодной защиты. Контроль потенциалов обязателен.
- Анодная – создание пассивирующей пленки с поддержанием определенного потенциала. В процессе часто используют автоматическое регулирование токов.
- Протекторная заключается в установке жертвенных анодов с более химически активным металлом. Он быстрее покрывается коррозией, требует периодической замены.
Чтобы защитить металл от окисления, можно устранить неблагоприятные факторы окружающей среды. Например, исключить застойные зоны, организовать полноценный дренаж и вентиляцию пространства.
К организационным мерам относятся регулярный мониторинг состояния, своевременное обслуживание, контроль качества монтажа, соблюдение технологических режимов.
Замедлить распространение ржавчины помогут осушение воздуха, нейтрализация агрессивных компонентов, удаление кислорода, контроль pH среды.
Для полноценной защиты металла от окислению, часто используют комбинации разных видов с взаимно усиливающимся эффектом. Для наглядности полезно установить датчики окисления, проводить периодические инспекции, электрохимические измерения. Не менее важно проанализировать конкретные условия эксплуатации трубопроката, экономическую целесообразность каждого метода.
Активные способы защиты
Активная защита труб от коррозии – это комплексный процесс противодействия за счет изменения структуры металла или электрохимического воздействия. Электрохимический подход заключается в подключении трубопровода к отрицательному полюсу источника постоянного тока (катодная защита). Альтернатива – это создание защитной пленки оксидов за счет анода, или использование жертвенного анода из более активного металла.
Защитить металл можно добавлением ингибиторов коррозии в транспортируемую среду, а также использовать нейтрализаторы агрессивных компонентов. Эффективный метод – это легирование с добавлением хрома для повышения коррозионной стойкости. Защитные свойства трубопроката также улучшает никель, а молибден повышает стойкость к питтинговому поражению проката.
На предприятиях используют деаэрацию с удалением растворенного кислорода из воды, химические поглотители О2, создают бескислородной среды. Электродренажный метод заключается в отводе блуждающих токов, установке электродренажных устройств для контроля потенциалов "труба-земля".
Ключевое преимущество активной защиты от окисления стальных труб – это регулирование степени воздействия и эффективности в режиме реального времени. Есть средства для обработки внешней/внутренней поверхностей труб.
Для максимальной эффективности активную защиту обычно комбинируют с пассивными методами, создавая противокоррозионной систему для трубопроводов.
Пассивные способы защиты
Суть пассивной защиты трубопроката от окисления – это создание барьера между металлом и агрессивной средой покрытиями или специализированными методами установки трубопровода. Например, прокладка проката опоры для предотвращения контакта с грунтом, использование кожухов/футляров, создание вентилируемых каналов, дренажных систем, применение компенсаторов для снижения механических напряжений.
Другой подход – это использование антикоррозийных покрытий в виде цинкования (горячее или холодное), алюминирование, комбинирования нескольких химических элементов. На рынке большой выбор полимеров – полиэтиленовые, полипропиленовые, эпоксидные, полиуретановые, фторопластовые.
Привычный для многих способ сохранения металла – это нанесение на поверхность грунтовок, эмалей, краски, лаков специального назначения, многослойных систем.
Популярные химические составы:
- Неорганические – силикатные, фосфатные, оксидные пленки, керамические покрытия, стеклоэмали.
- Битумные – мастика, битумно-полимерные составы, битумно-резиновые композиции, грунтовки.
- Композитные – стеклопластик, углепластик, базальтопластиковые материалы, гибридные композиты, нанокомпозитные покрытия.
Чтобы пассивный слой эффективно работал, важно правильно подходить поверхность – очистить от загрязнений, обезжирить, обработать абразивами для создания нужной шероховатости.
При нанесении состава соблюдайте температурный режим, контролируйте толщину покрытия, адгезию, степень полимеризации/отверждения. Для контроля качества измерьте толщину нанесенное слоя, проверьте сплошность, проведите диэлектрические испытания.
Выбор конкретного метода зависит от условий эксплуатации трубопровода, а также степени агрессивности среды, температурного режима, экономической целесообразности, нужного срока службы.
Проведение антикоррозийной обработки
Антикоррозийная обработка труб проводится в несколько этапов. Подготовительный заключается в оценке состояния поверхности, определение степени повреждений. Затем подбирается эффективный метод очистки, тип защитного покрытия.
Второй этап – это очистка поверхности от грязи, рыхлой ржавчины механическим способом, допустима пескоструйная или дробеструйная обработка. Затем используют растворители для обезжиривание поверхности.
Третий – это контроль качества подготовки поверхности, то есть проверка степени очистки, измерение шероховатости, оценка запыленности, влажности поверхности.
Дальнейшая последовательность действий:
- Нанесение грунтовки – приготовление и нанесение равномерного грунтовочного слоя. Важно контролировать толщину мокрого покрытия, соблюдать время межслойной сушки.
- Нанесение основного защитного слоя – подготовка материала, формирование нужного кол-ва слоев. Следите за равномерностью состава, соблюдайте технологические перерывы.
- Отверждение/полимеризация – поддержание необходимой температуры и контроль влажности воздуха. Важно защитить обработанную поверхность от пыли и грязи с соблюдением времени полного отверждения.
- Контроль качества заключается в измерении общей толщины покрытия, проверке сплошности, испытании адгезии.
- Завершающий этап – это устранение выявленных дефектов, маркировка обработанных участков, приемка выполненных работ.
Каждый этап требует строгого соблюдения технологических параметров и постоянного контроля качества.
Проблема коррозии стальных труб критически важна для промышленности и ЖКХ из-за значительных рисков и затрат, связанных с разрушением технических коммуникаций. Ржавчина проявляется в разных формах (от равномерной до питтинговой), приводит к серьезным последствиям. Например, структурным повреждениям трубопроката, снижению эксплуатационных характеристик, риску аварий/утечек, значительным экономическим потерям.
Для предотвращения или замедления окисления металлов используют несколько популярных подходов. Например, пассивный с использованием покрытий разных типов. Есть активная защита на базе электрохимических подходов. Избежать быстрого окисления металла можно благодаря конструктивным решениям и организационным мерам.
Чтобы защита от коррозии работала, важно тщательно соблюдать технологию нанесения покрытий, контролировать качество на всех этапах, комбинировать разные подходы.
Чтобы выбрать конкретный метод, учитывайте условия эксплуатации, агрессивность среды, экономическую целесообразность и срок использования трубопровода.
При правильном применении современные технологии гарантируют длительный срок службы трубопроводов даже в агрессивных условиях эксплуатации.
ООО НПП «ПромТехЭмаль» занимается производством труб и применением антикоррозионного эпоксидного покрытия, соответствующего установленным стандартам. Компания также выполняет обработку деталей как стандартных, так и нестандартных размеров. Вся продукция сертифицирована и прошла проверку специалистами отдела технического контроля на соответствие качественным характеристикам.
