Захист нафтопромислового обладнання від корозії

Велику  небезпеку в корозійному відношенні представляють також органічні  кислоти, які утворюються в результаті окислення вуглеводневої і вуглеводневого складових товарних палив при  їх зберіганні і застосуванні.

Таким чином, нафтопродукти в тій чи іншій  мірі є корозійно-активними. Поява  блукаючих струмів в підземних  металевих спорудах пов'язане з  роботою електрифікованого транспорту і електричних пристроїв, що використовують землю як струмопроводу. Джерелами  блукаючих струмів є лінії  електрифікованих залізниць, трамваїв, лінії  Для зменшення горючості  поліетилену в нього вводять  спеціальні добавки (оксид сурми, хлоровані  вуглеводні і ін). Одночасно підвищуються його механічні властивості. З метою  попередження старіння поліетилену  і відповідного погіршення фізико-механічних властивостей (Зменшуються морозостійкість, плинність, відносне подовження, ударна в'язкість, підвищується крихкість) в  нього при виготовленні вводять  стабілізатори, наприклад феноли.

Комбіновані покриття

Протягом  багатьох років у нашій країні поряд з мастичними широко застосовувалися  покриття на основі липких полімерних стрічок. Досвід їх використання показав, що вони дуже технологічні (простота нанесення, зручність механізації робіт), проте  легко уразливі - гострі виступи  на поверхні металу, гострі камінчики  легко проколюють таку ізоляцію, порушуючи  її суцільність. З цієї точки зору гарні покриття на основі бітумних мастик, проколоти які досить складно. Проте з плином часу бітумні мастики  В«СтаріютьВ»: втрачають еластичність, стають крихкими, відшаровуються від  трубопроводів.

ВНІІСПТнефть (нині ІПТЕР) розробив конструкцію комбінованого  ізоляційного покриття В«ПластобітВ», позбавлену зазначених недоліків. Покриття представляє собою комбінацію бітумного  і плівкового покриттів: на шар грунтовки  наноситься бітумна мастика товщиною 3 .. .4 Мм, яка відразу ж обмотується  полівінілхлоридною плівкою без  підклеюються шару. Величина нахлеста регулюється в межах 3 ... 6 см. У  момент намотування полімерного  шару частина мастики видавлюється під нахлест, що забезпечує герметизацію місць нахлеста.

Полімерний  шар в конструкції покриття В«ПластобітВ»  грає роль своєрідної В«арматуриВ», яка  забезпечує незалежно від терміну  служби збереження цілісності основного  ізоляційного шару - бітумного. У свою чергу, прокол полімерної плівки не приводить  до порушення цілісності покриття, так як шар бітумної мастики має  досить велику товщину. Більш того, досвід експлуатації покриття В«ПластобітВ»  показує, що в місцях дрібних наскрізних пошкоджень полімерної частини має  місце В«самозалічуванняВ», що виражається  в витіканні частини мастики  через цей отвір та застигання її у вигляді грибка над місцем ушкодження.

Покриття  В«ПластобітВ» є технологічним  з точки зору нанесення, не потребує значної перебудови застосовуваної до теперішнього часу технології капітального ремонту, володіє високими захисними  якостями, які, за твердженням розробника, не погіршуються з часом.

Однак відносно висока плинність, мала ударна в'язкість  і слабка несуча здатність матеріалу  не дозволяють використовувати покриття В«ПластобітВ» для труб діаметром  більше 820 мм.

Новим типом  комбінованого ізоляційного покриття є В«АрмопластобітВ», відмінне від  В«ПластобітаВ» тим, що в ньому в  якості армуючого матеріалу замість  склополотна використ...овується ниткопрошивні  склосітка. В«АрмопластобітВ» допускається використовувати на трубопроводах  діаметром до 1220 мм включно.

В останні  роки розроблені бітумно-полімерні  ізоляційні стрічки для газонафтопроводів, що також є комбінованими. Так, стрічка  Ліб (Стрічка ізоляційна бітумна) являє  собою рулонний матеріал, що складається  з основи (полімерної плівки), на яку  нанесено шар бітумної мастики і  шар антиадгезиви. Покриття на основі стрічки Ліб аналогічно покриттю типу В«ПластобітВ», але на відміну  від останнього наноситься холодним способом.

В останні  роки розроблені і інші типи комбінованих ізоляційних покриттів. Поліпропілен є продуктом полімеризації пропілену (газоподібного гомолога етилену). Він  володіє більш високою міцністю, жорсткістю і теплостійкістю по порівнянні з поліетиленом.

Поліуретани - це полімери, одержувані полімеризацією диізоціанатів або полиизоцианатов  з сполуками, що містять активні  атоми водню. Поліуретани можуть бути в'язкими рідинами або твердими продуктами. Вони стійкі до дії кислот, масел, бензину, володіють високими адгезією до стали, міцністю при ударі, коефіцієнтом електроопору і опором катодному відшаровування, а також  низьким водопоглинанням. Однак  поліуретанові мастики практично  непридатні для нанесення в польових умовах при негативних температурах, тому що мають тривалий період полімеризації, яка протікає тільки при позитивній температурі (до 8 год при температурі 20 В° С). Крім того, деякі марки поліуретанових мастик токсичні.

Основу  термонасадкові матеріалів становить  радіаційно-вулканізований поліетилен тривимірної структури, який при  тепловій дії на нього забезпечує усадку вироби на поверхні, що захищається. Термоусадочні матеріали застосовуються у вигляді обгорткових стрічок, манжет і муфт для ізоляції зварних  з'єднань труб з заводською ізоляцією. Епоксидні смоли після затвердіння  утворюють покриття, що характеризуються високою адгезією до металів, механічною міцністю, тепло-, водо- і хімічною стійкістю, хорошими діелектричними показниками. Захисні властивості епоксидних смол істотно залежать від виду затверджувача, який зумовлює спосіб їх сушіння: гарячий  або холодний (при температурі 15 ... 20 В° С). До недоліків тонкоплівкових епоксидних покриттів відносяться  відносно низька ударна міцність і  недостатня стійкість до катодного  відшарування.

Полімерні стрічки в порівнянні з мастиками  більш технологічні при нанесенні  і дозволяють в значній мірі механізувати цей процес. Крім того, вони володіють  високими діелектричними властивостями.

Ізоляційні  стрічки випускають на основі поліетилену  або полівініл-хлориду (ПВХ). Вони складаються  з полімерної плівки-основи, на яку  завдано підклеюються липкий шар. Основа стрічки володіє необхідними  механічними і діелектричними властивостями, а підклеюються шар забезпечує необхідну  адгезію з металом труби і  герметизацію нахлеста між шарами стрічки.

Великим недоліком липких полімерних стрічок  є поступова втрата адгезії до металу. Тому приблизно через 5 років  після їх нанесення метал виявляється  не захищеним від корозії. Інший  недолік стрічкових покриттів - утворення  так званих В«шатрових порожнечВ» у  околошовной зоні, які в подальшому стають вогнищами корозії.

Тип полімерного  покриття вибирається в залежності від умов його експлуатації. Одним  з визначальних параметрів є температура  продукту, що транспортується Т п . Так, посилене стрічкове покриття застосовується при Т <40 В° С, покриття на основі екструдованого поліолефіну - Не більше 60 В° С; на основі термостійких полімерних стрічок, поліуретанових смол, епоксидних фарб - не більше 80 В° С, на основі термонасадкові матеріалів - до 100 В° С. Є обмеження щодо застосування ізоляційних  матеріалів в залежності від діаметра трубопроводу. Так, деякі типи стрічкових полімерних покриттів і покриття на основі епоксидних фарб застосовуються на трубах діаметром не більше 820 мм, покриття ж на основі екструдованого поліолефіну і на основі поліуретанових смол допускаються до застосування на трубопроводах діаметром від 273 до 1420 мм.

На ділянках зі складними грунтово-кліматичними умовами, і особливо на підводних  переходах, де труби нерідко укладаються  методом протягування, до ізоляційним  покриттям пред'являються особливо високі вимоги: значна механічна міцність, низька ступінь стиранням, висока адгезія  до металу, хімічна стійкість, довговічність. У цих умовах дуже привабливо виглядають антикорозійні покриття з поліуретанів. Даний матеріал володіє високими ізолюючими властивостями, значною  твердістю, еластичністю, надзвичайно  високим опором стиранню, дряпання і біопошкодженні. Крім того, поліуретани  стійки до води, розчинів солей та мають  гарну адгезію до металів.

3.2 Способи  електрохімічного захисту

Практика  показує, що навіть ретельно виконане ізоляційне покриття в процесі експлуатації старіє: втрачає свої діелектричні властивості, водостійкість, адгезію. Зустрічаються ушкодження ізоляції при засипці трубопроводів у  траншеї, при їх температурних переміщеннях, при впливі коренів рослин. Крім того, в покриттях залишається  деяка кількість непомічених  при перевірці дефектів. Отже, ізоляційні покриття не гарантують необхідного  захисту підземних трубопроводів  від корозії. Виходячи з цього  захист трубопроводів від підземної  корозії незалежно від корозійної активності грунту і району їх прокладки  повинна здійснюватися комплексно: захисними покриттями і засобами електрохімічної захисту (ЕХЗ).

3.2.1 Катодний  захист

Катодний  захист полягає в наведенні на трубопровід спеціальними установками  зовнішнього електричного поля, що створює катодний потенціал на поверхні труби. При такому захисті корозійному  руйнуванню піддається електрично підключений  до защищаемому трубопроводу 1 анод 3, виготовлений з електропровідних матеріалів.

Захист  магістральних трубопроводів від  грунтової корозії здійснюється катодного поляризацією поверхні труби  установками катодного захисту (автоматичними  і неавтоматичними). ​​

Для розрахунку установок катодного захисту  необхідно при проведенні електрометричних робіт отримати дані про питому електричному опорі грунту в полі струмів катодного  захисту, а також в місці установки  анодного заземлення, мати дані по характеристиці трубопроводу, зважаючи ізоляційного покриття і наявності джерел електропостачання.

Основними параметрами установки катодного  захисту є сила струму і довжина  захисної зони, в залежності від  яких приймаються потужність установки, тип і число анодних заземлювачів, довжина дренажних ліній.

3.2.2 Протекторний  захист

Протекторний  захист відноситься до електрохімічного увазі захисту трубопроводу від  корозії і заснована на принципі роботи гальванічного елемента. Вона автономна, завдяки чому може використовуватися  в районах, де відсутні джерела електроенергії.

Принципова  схема протекторного захисту  зображена на рис. 3. Найбільш поширеними протекторами є магнієві, потенціал  яких Е пр до підключення їх до трубопроводу становить - 1,6 В. Мінімальний розрахунковий  захисний потенціал E min p становить, так  само, як і для катодного захисту - 0,85 В, природний потенціал трубопроводу по відношенню до медносульфатному електроду  порівняння Е їсть = - 0,55 В. Для підвищення ефективності роботи протектора його занурюють у спеціальну суміш  солей, звану активатором.

При протекторної захисту до захищаємий трубопроводу приєднують металевий протектор 5 (анодний  електрод), і має більш в'язкий  електричний потенціал, ніж потенціал  металу трубопроводу. Із застосуванням  протекторного захисту трубопровід  приймає полярність катода, а протектор - анода.

Принцип дії протекторного захисту аналогічний  роботі гальванічного елемента.

Два електроди (трубопровід і протектор, виготовлений з більш електронегативного металу, ніж сталь) опущені в грунтовий  електроліт і з'єднані провідником. Так як матеріал протектора є більш  електронегативний, то під дією різниці  потенціалів відбувається спрямований  рух електронів від протектора до трубопроводу по провіднику. Одночасно  іон-атоми матеріалу протектора переходять в розчин, що призводить до його руйнуванню. Сила струму при  цьому контролюється за допомогою  контрольно-вимірювальної колонки.

Таким чином, руйнування металу все одно має місце, але НЕ трубопроводу, а протектора.

3.3 Електродренажний  захист

Значну  небезпеку для магістральних  трубопроводів представляють блукаючі струми електрифікованих залізниць, які  в разі відсутності захисту трубопроводу викликають інтенсивне корозійне руйнування в анодних зонах. Найбільш ефективним способом захисту від блукаючих  струмів є електродренажного  захисту, основний принцип якої полягає  в усуненні анодних зон шляхом відводу (дренажу) блукаючих струмів  від них в рейкову частина  ланцюга електротяги, що має негативний або знакозмінний потенціал.

Застосовують  прямий, поляризований і посилений  дренажі.

Прямий  електричний дренаж - це дренажний  пристрій двосторонньої провідності. Схема прямого електричного дренажу  включає в себе: реостат, рубильник, плавкий запобіжник і сигнальне  реле. Сила струму в ланцюзі В«трубопровід-рейкаВ»  регулюється реостатом. Якщо величина струму перевищить допустиму величину, то плавкий запобіжник згорить, струм  потече по обмотці реле, при включенні  якого спрацьовує звуковий або світловий  сигнал.

Прямий  електричний дренаж застосовується в тих випадках, коли потенціал  трубопроводу постійно вище потенціалу рейкової мережі, куди відводяться  блукаючі струми. В іншому випадку  дренаж перетвориться на канал для  натікання блукаючих струмів  на трубопровід.

Поляризоване  електричний дренаж - це дренажний  пристрій, володіє односторонньою провідністю. Від прямого дренажу поляризований  відрізняється наявністю елемента однобічної провідності (вентильний елемент) ВЕ. При поляризованому дренажі струм  протікає тільки від трубопроводу до рейки, що виключає натікання блукаючих  струмів на трубопровід по дренажному проводу.

Посилений дренаж застосовується в тих випадках, коли потрібно не тільки відводити  блукаючі струми з трубопроводу, але  і забезпечити на ньому необхідну  величину захисного потенціалу. Посилений  дренаж являє собою звичайну катодну  станцію, підключену негативним полюсом  до захищаємий спорудженню, а позитивним - не до анодного заземлення, а до рейок  електрифікованого транспорту.

Для спорудження  електрохімічного захисту магістральних  тр...убопроводів від корозії застосовуються засоби і установки катодного, електродренажного, протекторного захисту, електричні перемички, контрольно-вимірювальні пункти і конструктивні вузли типових  проектів.

Роботи  по спорудженню електрохімічного захисту  необхідно здійснювати в дві  стадії. На першій стадії необхідно  виконувати наступні роботи:

- розмітку  трас ділянки виробництва робіт,  ЛЕП і кабелів, підготовку будівельного  майданчика; 
- вибір і облаштування місця для зберігання обладнання, монтажних вузлів, деталей, метизів, інструментів і матеріалів; 
- доставку техніки, машин і механізмів; 
- підготовку ділянки для проведення робіт; 
- доставку обладнання установки катодного захисту, монтажних вузлів, деталей, метизів, інструменту, пристроїв і матеріалів; 
- розробку грунту в траншеях і котлованах. Зворотну засипку з трамбуванням після встановлення обладнання та кабелів до рівня, зазначеного в робочої документації; 
- спорудження анодних та захисних заземлень, монтаж і укладання протекторів; 
- прокладку підземних комунікацій; 
- монтаж катодних і контрольних електричних виводів від трубопроводів, а також контактних з'єднань анодних, захисних заземлень і протекторних висновків; 
- установку і закладку в споруджувані фундаменти несучих опорних конструкцій для монтажу обладнання.