Конспект лекций «Коррозия газопроводов: причины, обнаружение и защита»

Коррозия газопроводов

Разрушение металла под действием окружающей среды называется коррозией.

• Коррозия внутренних поверхностей – зависит от свойств газа (содержания примесей: кислорода, влаги, сероводорода – удаляются при очистке). Очистка газа практически устраняет коррозию внутренней поверхности.

• Коррозия внешних поверхностей – в зависимости от коррозионных факторов различают:

1. Почвенную коррозию – это электрохимическое разрушение стальных газопроводов, вызванное действием почвы, грунтов и грунтовых вод.

2. Коррозия блуждающими токами – это электрохимическое разрушение подземных газопроводов, вызванное действием постоянного и переменного токов. Источники – электротранспорт рельсовый.

Почвенной коррозии подвергаются незащищенные наружные поверхности стальных труб. Вызывается химическими веществами, находящимися в почве или воздухе. Скорость коррозии зависит от свойств грунта: влажности, температуры, электропроводности, воздухопроницаемости, наличия солей. Чем больше влажность и проницаемость воздуха, те быстрее протекает процесс коррозии. При снижении температуры грунта и его замерзании процесс замедляется.

Электрохимическая коррозия в почве обусловлена взаимодействием металла с агрессивными растворами грунта. При этом металл выполняет роль электродов, а агрессивные растворы – электролитов.

Процесс электрохимической коррозии в почве

1 катодная зона, 2 – анодная зона

Вблизи участка газопровода, где происходит процесс растворения металла с выходом ионов, образуются анодные зоны, а там, где процесс растворения происходит менее интенсивно – катодные зоны. Таким образом на поверхности газопровода образуется гальваническая пара, в которой ток по металлу трубы течет от катодной зоны к анодной, а в электролите (грунте) – от анодной к катодной. В местах выхода тока (анодная зона) происходит растворение металла, т.е. его разрушение. В теле трубы образуются язвы, каверны, которые могут перерасти в сквозные отверстия.

Коррозия блуждающими токами - возникает при воздействии на газопровод эл.тока, который движется в грунте.

Схема возникновения и распространения блуждающих токов

1 – газопровод, 2 – рельс, 3 - тяговая подстанция, 4 – контактный провод,

5 – блуждающие токи, 6 – вход блуждающих токов

В грунт токи попадают в результате утечек с рельс электрофицированного транспорта. Распространение блуждающих токов зависит от вида и состава грунта. Двигаясь в грунте, эти токи возвращаются к своим источникам по путям наименьшего сопротивления. Один из таких путей – газопроводы, имеющие поврежденную изоляцию. В местах повреждения изоляции блуждающие токи попадают на газопровод и выходят из него вблизи тяговой подстанции.

Создаются три потенциальные зоны:

• катодную - участок входа блуждающего тока из почвы в газопровод (не опасную в коррозионным отношении)

• анодную - участок выхода блуждающего тока из газопровода (опасную в коррозионным отношении), токи выходят из газопровода в виде положительных ионов и выносят с собой частички металла, что приводит к образованию сквозных отверстий. В анодной зоне происходит интенсивная коррозия газопроводов, во много раз опаснее почвенной. В крупных городах это наиболее распространены вид коррозии

• знакопеременную - участок газопровода, где наблюдается изменение потенциальные зоны во времени, то есть возникает то анодная, то катодная зона.

Критерием опасности коррозии является наличие положительный или знакопеременной разности потенциалов между трубопроводом и землёй.

Определение места коррозионного повреждения

Для определения места повреждения выполняются следующие работы:

1. Делают анализ грунта: самый благоприятный грунт – песок, неблагоприятный – влажная земля

2. Замеряют потенциал трубы, вольтметром, который присоединяют к газопроводу и к заземляющему газопроводу. Замеры каждые 300 м. если участки имеют положительный потенциал – опасны для возникновения коррозии.

• Если потенциал от 0,1 – 0,5, то защита должна быть сделана в течение года

• Если потенциал выше 0,5, то защита должна быть до начала эксплуатации

1. Определяют более опасную зону

Замеры делают один раз в три года

Защита газопроводов от коррозии

Все подземные стальные газопроводы должны быть защищены должны быть защищены от коррозии в соответствии с требованиям ГОСТ. В соответствии с ГОСТ различают два способа защиты

1. Пассивный - нанесение слоя изоляции: наносится всегда в зависимости от качества грунта, выполняется чаще из битумно-минеральных, резиновых материалов. Материал должен быть прочным, пластичным, быть диэлектриком, водонепроницаемым, сопротивляться агрессивному воздействию грунта.

В зависимости от коррозионной активности грунтов применяют три типа изоляции: нормальную, усиленную и весьма усиленную.

В населенных пунктах, городах при прокладке в грунте на газопроводы наносятся защитные весьма усиленные покрытия. Весьма усиленные покрытия применяются также на подземных газопроводах при пересечении авто, железных дорог, вблизи рек, свалок мусора.

2 Активный способ защиты заключается в создании защитного потенциала газопровода по отношению к окружающей среде.

Различают три метода электрической защиты:

катодная и протекторная защита – от электрохимической коррозии,

электрический дренаж – от электрической коррозии

Схема катодной защиты

Газопроводу задается отрицательный потенциал, для этого отрицательный полюс источника тока присоединяется к газопроводу. Положительный к заземлителю – аноду. Анод постепенно разрушается, защищая газопровод. Применяется для защиты от электрохим. коррозии и блуждающих токов (рис 4.16)

Ток от положительного источника через соединительный кабель и анодное заземление переходит в почву. Из почвы через дефектные места в изоляции ток проникает в газопровод и по дренажному кабелю направляется на отрицательный полюс источника. Анод постепенно разрушается, выполняется из железокремниевые, углеграфитовые, стальные и чугунные электродов. одна установка может защищать участок газопровода от 1 до 20 километров.

При протекторной защите

участок газопровода (рис 4.17) превращается в катод за счет использования протектора – металла с более отрицательным потенциалом, чем железо. Протектор соединен проводником с газопроводом и образует с ним гальваническую пару, в которой газопровод является катодом, а протектор - анодом. Устанавливается на удаленных участках в дополнение к катодной защите.

Электрический дренаж (4.15) заключается в отводе токов, попавших на газопровод, обратно к источнику. Отвод осуществляют через изолированный проводник, соединяющий газопровод с рельсом. При этом прекращается выход токов в грунт и тем самым прекращается электрокоррозия.

Если газопровод имеет положительный потенциал, то электрический ток пойдет через предохранитель 2 сопротивление 3 предохранитель 4 диод 6, включающий обмотку 9, шунт10 замкнет рубильник 12 и попадет на рельс 13. При увеличении потенциала до 1 – 1,2 Вольт замыкаются контакты 7 и 5 и ток течет по основной нитке и по ответвлению на диод. При снижении потенциала ниже 0,1 Вольт цепь размыкается. Защищает на несколько километров участок газопровода.

Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/541796-konspekt-lekcij-korrozija-gazoprovodov-prichi