Практически любая система внутренней инфраструктуры и жизнеобеспечения жилых домов, муниципальных и коммерческих зданий или промышленных объектов, по большому счету представляет собой развитую сеть трубопроводов, соединяющих между собой те или иные объекты системы в определенном порядке.

В большинстве случаев, например при обустройстве газопровода, горячего и холодного водоснабжения, фекальной или кабельной и вентиляции, используется подземная, воздушная или внутренняя прокладка металлических труб различного диаметра и размера.

В зависимости от режима эксплуатации и условий окружающей среды, металлические трубы в процессе работы могут подвергаться длительному воздействию различных неблагоприятных факторов. Для решения этой проблемы специально разработана комплексная защита трубопроводов от коррозии по СНиП 2.03.11-85 «Защита строительных конструкций от коррозии».

Методы борьбы с коррозией

Чтобы помочь читателю разобраться, как обеспечить максимальную долговечность трубопровода, в этой статье будут рассмотрены некоторые варианты активной и пассивной защиты металлических изделий, входящих в состав трубопроводных инженерных коммуникаций.

Также здесь будет подробная инструкция, в которой детально описаны основные принципы выполнения антикоррозионной защиты для металлических изделий, предназначенных для эксплуатации в агрессивных условиях.

Классификация вредоносных факторов

Как уже говорилось выше, характер и степень влияния внешних факторов во многом зависит от конкретных условий эксплуатации, таких как место расположения трубы, химический состав почвы, среднегодовая температура и относительная влажность окружающей среды, наличие поблизости источников постоянного тока и т.д.

По механизму возникновения и степени разрушающего воздействия все вредоносные факторы условно можно разделить на несколько видов.

1. Атмосферная коррозия возникает при взаимодействии железа с водяным паром, который содержится в окружающем воздухе, а также в результате прямого контакта с водой при выпадении атмосферных осадков. В процессе протекания химической реакции образуется оксид железа, или проще говоря, обычная ржавчина, которая существенно снижает прочность металлических изделий, а со временем может привести к их полному разрушению.

1. Химическая коррозия возникает в результате взаимодействия железа с различными активными химическими соединениями (кислоты, щелочи и пр.). При этом протекающие химические реакции приводят к образованию других соединений (соли, оксиды и пр.), которые также как и ржавчина, постепенно разрушают металл.
2. Электрохимическая коррозия возникает в тех случаях, когда железное изделие длительное время находится в среде электролита (водный раствор солей различной концентрации). При этом на поверхности металла образуются анодные и катодные участки, между которыми протекает электрический ток. В результате электрохимической эмиссии частицы железа переносятся из одного участка в другой, что приводит к разрушению металлического изделия.
3. Воздействие отрицательных температур в тех случаях, когда трубы используются для транспортировки воды, приводит к ее замерзанию. При переходе в твердое агрегатное состояние, в воде образуется кристаллическая решетка, в результате чего ее объем увеличивается на 9%. Находясь в замкнутом пространстве, вода начинает давить на стенки трубы, что в конечном итоге приводит к их разрыву.

Обратите внимание! Существенная разница среднегодовых и среднесуточных температур приводит к значительным колебаниям общей длины трубопровода, которые вызваны линейным тепловым расширением материала. Чтобы не допустить разрыва труб и повреждений несущих конструкций, через определенное расстояние на линии необходимо устанавливать тепловые компенсаторы.

Анализ почвы

Для того чтобы выбрать наиболее эффективный метод защиты, необходимо иметь точные сведения о характере окружающей среды и конкретных условиях эксплуатации стального трубопровода. В случае прокладки внутренней или воздушной линии эту информацию можно получить на основе субъективных наблюдений, а также исходя из среднегодового климатического режима для данного региона.

В случае укладки подземного трубопровода, коррозионная стойкость и долговечность металла во многом зависят от физических параметров и химического состава грунта, поэтому перед тем как рыть траншею своими руками, необходимо сдать образцы почвы на анализ в специализированную лабораторию.

Важнейшими показателями, которые нужно выяснить в процессе анализа, являются следующие качества грунта:

1. Химический состав и концентрация солей различных металлов в грунтовых водах. От этого показателя во многом зависит плотность электролита и электрическая проницаемость почвы.
2. Качественные и количественные показатели кислотности почвы, которая может вызывать как химическое окисление, так и электрохимическую коррозию металла.
3. Электрическое сопротивление почвы. Чем ниже значение электрического сопротивления, тем в большей степени металл подвержен разрушительному воздействию, вызванному электрохимической эмиссией.

Совет! Для получения объективных результатов анализа, образцы почвы необходимо извлекать с тех слоев грунта, в которых будет проходить трубопровод.

Защита от воздействия низких температур

В случае подземной или воздушной , важнейшим условием их бесперебойной эксплуатации является защита труб от замерзания и сохранение температуры воды на уровне не ниже 0°С в холодное время года.

Для снижения отрицательного воздействия температурного фактора окружающей среды, применяются следующие технические решения:

1. Прокладка подземного трубопровода на глубине, превышающей максимальную глубину промерзания грунта для данного региона.
2. Теплоизоляция воздушных и подземных линий при помощи различных материалов с низкой теплопроводностью (минеральная вата, пенопластовые сегменты, пенопропиленовые рукава).

1. Обратная засыпка траншеи трубопровода сыпучим материалом с низкой теплопроводностью (керамзит, каменноугольный шлак).
2. Дренирование прилежащих слоев грунта с целью снижения его теплопроводности.
3. Прокладка подземных коммуникаций в жестких закрытых коробах из армированного железобетона, которые обеспечивают наличие воздушной прослойки между трубой и грунтом.

Наиболее прогрессивный метод того, как защитить трубы от замерзания заключается в использовании специального кожуха, состоящего из оболочки, выполненной из теплоизоляционного материала, внутри которой уложен электрический нагревательный элемент.

Обратите внимание! Глубина промерзания грунта для каждого конкретного региона, а также методика ее расчета регламентируется нормативными документами СНиП 2.02.01-83* «Основания зданий и сооружений» и СНиП 23-01-99* «Строительная климатология».

Наружное гидроизоляционное покрытие

Наиболее распространенным способом борьбы с коррозией металла является нанесение на его поверхность тонкого слоя прочного водонепроницаемого защитного материала. Простейшим примером наружного защитного покрытия является обычная водостойкая краска или эмаль, например защита газовой трубы, проходящей по воздуху, всегда выполняется при помощи атмосферостойкой эмали желтого цвета.

Подземные водопроводные и газопроводные коммуникации, как правило, собираются из труб, которые снаружи предварительно покрыты толстым слоем битумной мастики, а затем обернуты плотной технической бумагой. Также высокую эффективность имеют покрытия из композитных или полимерных материалов.

Металлические элементы канализационных подземных коммуникаций изнутри и снаружи покрывают толстым слоем цементно-песчаного раствора, который после застывания образует однородную монолитную поверхность.

Чтобы самостоятельно подобрать подходящий материал для наружного покрытия, необходимо знать, что для обеспечения максимальной защиты он должен одновременно обладать несколькими качествами.

1. Лакокрасочное покрытие после высыхание должно иметь сплошную однородную поверхность, обладающую высокой механической прочностью и абсолютной устойчивостью к воздействию воды.
2. Защитная пленка гидроизоляционного материала, при указанных свойствах, должна быть эластичной и не разрушаться под воздействием высоких или низких температур.
3. Исходный материал для нанесения покрытия должен обладать хорошей текучестью, высокой укрывающей способностью, а также хорошей адгезией к поверхности металла.
4. Еще одним показателем качественного изолирующего материала, является то, что он должен быть абсолютным диэлектриком. Благодаря этому свойству обеспечивается надежная защита трубопроводов от блуждающих токов, которые усиливают неблагоприятное воздействие электрохимической коррозии.

Совет! Наиболее эффективными решениями для изоляции металла от окружающей среды принято считать составы на основе битумных смол, двухкомпонентные полимерные композиции, а также рулонные полимерные материалы на самоклеящейся основе.

Активная и пассивная электрохимическая защита

Подземные инженерные коммуникации в большей степени подвержены возникновению очагов коррозии, чем воздушные и внутренние трубопроводы, потому что постоянно находятся в среде электролита, который представляет собой раствор солей, содержащихся в составе грунтовых вод.

Для того чтобы свести к минимуму разрушающее воздействие, вызванное реакцией железа с водно-солевым раствором электролита, используются активные и пассивные методы электрохимической защиты.

1. Активный катодный метод заключается в направленном движении электронов в цепи постоянного электрического тока. Для его выполнения к отрицательному полюсу источника постоянного тока подключается трубопровод, а к положительному – анодный заземляющий стержень, который заглубляют в землю неподалеку. После подачи напряжения электрическая цепь замыкается через почвенный электролит, в результате чего свободные электроны начинают движение от заземляющего стержня к трубопроводу. Таким образом, заземляющий электрод постепенно разрушается, а освободившиеся электроны вместо трубопровода вступают в реакцию с электролитом.

1. Пассивная протекторная защита трубопроводов заключается в том, что рядом с железом в земле размещают электрод из более электроотрицательного металла, например цинка или магния, и соединяют их между собой электрически через контролируемую нагрузку. В среде электролита они образуют гальваническую пару, которая в процессе реакции, как и в предыдущем случае, вызывает движение электронов от цинкового протектора к защищаемому трубопроводу.
2. Электродренажная защита также является пассивным методом, который выполняется путем подключения трубопровода к заземляющему контуру, выполненному в соответствии в ПУЭ. Этот способ помогает избавиться от возникновения блуждающих токов и применяется в случае расположения трубопровода поблизости контактной электросети наземного или рельсового транспорта.

Обратите внимание! Наглядным примером пассивной протекторной защиты является всем известное цинковое покрытие изделий из железа, или проще говоря, оцинковка.

Заключение

Каждый из приведенных методов имеет свои преимущества и недостатки, поэтому использовать их нужно в зависимости от сложившихся конкретных условий. В заключение следует сказать лишь то, что независимо от выбранного способа, цена ремонта и замены трубопровода обойдется значительно дороже, чем стоимость самой сложной и трудоемкой защиты.

Для получения дополнительной информации можно посмотреть видео в этой статье или почитать похожие материалы на нашем сайте.

Существует множество вариантов строительства заборов, и их отличия зависят от функций, для которых они предназначены. В соответствии с функциями выбирается материал будущего ограждения.

Функции и материал забора

Предназначается забор для простого и специализированного огораживания территории: земельные участки, находящиеся в частной собственности, места парковок, зоны отдыха, строительные и особо охраняемые объекты, загоны для животных. Также заборы часто являются элементом декора в ландшафтном дизайне или составляют единую композицию с архитектурными решениями.

Такое разнообразие функциональности даёт возможность использовать разные материалы для их строительства: обычный деревянный или металлический штакетник, декоративный штакетник в стиле «Ранчо», разноцветные профилированные листы, сетка рабица, сварные, секционные, кованые, асбестоцементные и бетонные пролёты. Как и любое сооружение, забор предполагает создание какой-то основы, на которую крепится материал. Для забора такой основой являются столбы.

Материал для столбов

Независимо от выбора материала самого забора, столбы могут быть изготовлены из:

• дерева;
• металла;
• бетона;
• кирпича;
• асбестоцементных труб.

Преимущество металла

Универсальным материалом для изготовления столбов для забора являются металлические изделия, потому что в подавляющем большинстве случаев монтажа забора используют сварочные работы.

Особым качеством металлических столбов является их долговечность. Каким бы способом не обработать деревянный брус, он сгниёт намного быстрее, чем разрушится металл.

Процесс коррозии металла в среднем происходит на 0.15 – 0.2 мм в год. Зависит это от внешних погодно-климатических условий, состава металла и качества его обработки. Положительным плюсом металлических столбов является надёжность и прочность. Асбестобетонные трубы не подвержены коррозии и не требуют дополнительного ухода за собой, но они хрупкие и не выдерживают грубых механических нагрузок.

Столбы, сделанные из металла, по сравнению с железобетонными, легко ремонтируются и устанавливаются, демонтируются и могут быть использованы вторично.

Коррозия

Коррозия металла – это природное явление, которое невозможно полностью предотвратить, но можно существенно замедлить этот разрушающий процесс. Процесс окисления происходит с участием кислорода и водных растворов, содержащих кислоту, щёлочь или соль.

В природе железо в чистом виде не встречается, но содержится в железной руде. Человечество изобрело производство стали и придумало способы её сохранения. На заводах используют способы фосфатирования стали, путем ее погружения в различные растворы, а также обработку электрохимическим способом. Такое покрытие носит характер грунтования и требует последующей покраски. Сталь покрывают другими металлами. Из более дешевых – алюминием и цинком.

Существуют силикатные покрытия – это различного вида эмали. Эмаль хрупкая и для забора не совсем подходит. Цемент имеет примерно одинаковую температуру расширения со сталью и служит изолятором от агрессивной среды. Хорошей изоляцией служит полимерная плёнка, наносимая в несколько слоёв в заводских условиях.

Обработка

Долговечность металла зависит от марки стали. Точнее, существует легированная сталь с разными присадками. Но для простого забора – это дорогое удовольствие. Обычно используют заводской металлопрокат, или делают столбы своими руками из того, что можно достать. Для временных заборов подойдут сваренные из кусков железа столбы или использованные ранее, но ещё крепкие трубы от водоснабжения.

Внутреннюю полость трубы очистить сложно, а снаружи удаляют ржавчину с помощью железной щётки, обрабатывают шлифмашинкой или болгаркой. Если нужно, обезжиривают и наносят грунтовку для металла, например, ГФ-021. После высыхания грунтовки, трубу красят в два слоя.

Чтобы покрасить металл, подойдёт самая распространённая масляная краска ПФ-115. Для ленивых существует краска три в одном. Она нейтрализует ржавчину, грунтует и создаёт защитную поверхность.

Но на практике без предварительной механической обработки лучше не обходиться, необходимо хотя бы зачистить металл наждачной бумагой.

Самым лучшим решением для выбора новых заборных столбов будет комбинированный вариант металла, покрытого цинком и полимерной плёнкой. Заводской металлопрокат производит покраску, соблюдая все технологии. Лучше всего приобрести уже готовые для монтажа столбы, так как это существенно сэкономит время и трудозатраты. Однако это вариант нельзя назвать финансово экономичным.

На практике чаще всего железные столбы самостоятельно грунтуют и красят масляной краской или битумным лаком

Сушествуют специальные баллончики спрей-краски, которыми удобно пользоваться при сварочных работах. Покрытие порошковой краской будет дороже и технически сложнее. Чем тоньше покровный слой, тем долговечнее защита. Поэтому делают несколько слоёв распылителем или тщательно втирают кистью, избегая воздушных пузырей, которые провоцируют окисную реакцию.

Грунт является более агрессивной средой, чем воздух. Поэтому находящаяся в земле часть металла изолируется бетоном или битумной мастикой. Рулонные изоляторы для этих целей не подходят. Окалина, возникающая при сварочных работах, стимулирует коррозию металла. Её нужно обязательно убрать болгаркой.

Формы металлических столбов

Заборные столбы могут иметь самую разнообразную конфигурацию, от простой до дизайнерской:

• круглые;
• квадратные;
• прямоугольные;
• винтовые;
• самодельные.

Круглые трубы приобрести легче всего и дешевле. Выбор диаметра их зависит от дизайна забора, и чаще всего используют размер от 57 мм до 108 мм, в эксклюзивных вариантах диаметр увеличивают до 159 мм. Толщина выбирается из учёта характеристик материала, заполняемого пролёты: от 1.5 мм до 4 мм. Чем толще, тем дольше срок эксплуатации.

Хороший вариант с буровыми трубами, толщина стенки у которых 5 мм.

Поперечные лаги крепятся непосредственно к трубам при помощи сварки, или на трубы приваривают направляющие для крепежа. Направляющие могут быть сделаны заранее привариванием их к хомуту, который надевается на трубу и стягивается болтом. При таком варианте монтажа под хомут подкладывается изолирующая прокладка из хлопчатобумажного материала или специальная пластиковая подкладка, подходящая под диаметр трубы.

Профилированные столбы имеют форму квадрата или прямоугольника. Такая форма даёт возможность крепежа лаг не только при помощи сварки, но и с применением болтов или заклёпок. С ними удобнее работать, если направляющие лаги из дерева или забор строится в стиле «Ранчо».

Винтовые столбы представляют собой трубу с приваренным на её конце буром. Такой вариант используют для быстрого монтажа забора, потому что отсутствует необходимость копать предварительно яму для столба.

Самодельные столбы делают из бывшего в употреблении материала, который есть в наличии (бесхозный), или из того, который можно достать. Подойдут, например, железные уголки.

Влияние грунта и установка

Выбор металлических столбов также зависит от способа установки, а он, в свою очередь, зависит от состояния грунта. Для лёгкого забора достаточно просто вбить столб в землю, если она плотная (серозём, глина, песок). В работе участвуют два человека – один вбивает, а другой держит столб, сверяя его по уровню в двух вертикальных плоскостях.

Коррозия - бич всех металлоконструкций, а протекающие трубы - страшный сон любого владельца жилья. Появление ржавчины неотвратимо, как смена времен года, ее вызывают физические и химические факторы окружающей среды. Но можно замедлить развитие коррозии и уменьшить ее разрушительное воздействие.

Металл и пластик: за и против

Расхожее мнение специалистов в области ремонта гласит, что есть только один радикальный способ борьбы с коррозией - замена всех труб на пластиковые. Но металлические трубы так просто не сдаются, ведь не всегда есть возможность сделать капитальный ремонт во всей квартире. К тому же стальные и чугунные трубы гораздо прочнее и надежнее пластиковых и металлопластиковых. Они более устойчивы к высокому давлению и температуре (особенно к их перепадам), имеют низкий коэффициент теплового расширения (не деформируются) и высокую теплопроводность.

Пластик теоретически весьма долговечен, но это пока не проверено временем. Недостаточно изучена и безопасность этого материала при его длительном применении, но уже известно, что он боится хлорированной воды. Так что металлическим трубам все еще есть место в наших домах, а значит, проблема их защиты от коррозии по-прежнему актуальна.

Вокруг агрессия!

Как бороться с ржавчиной в бытовых условиях? Самый доступный способ - нанесение на металл средства, которое образует защитную пленку на его поверхности: краски, лака, эмали. Лакокрасочные покрытия имеют низкую паро- и газопроницаемость и высокие водоотталкивающие свойства. Таким образом, они не допускают к поверхности металла влагу, кислород и другие агрессивные вещества, которые и вызывают коррозию. ЛКМ относительно недороги, легко наносятся обычной кистью или из спрея. Они сохраняют защитные свойства в течение нескольких лет. Их важное качество - устойчивость к высоким температурам, основной недостаток - чувствительность к механическим повреждениям и перепадам температуры, из-за чего на поверхности образуются мелкие трещины, открывающие доступ влаге и воздуху к металлу. Поэтому окрашивание следует проводить регулярно.

Главное - качество!

Преграда в виде ЛКМ не останавливает коррозию полностью, а лишь замедляет ее. Поэтому на первый план выходит качество покрытия - высокая прочность сцепления состава с основанием (адгезия), равномерность нанесения, отсутствие пористости и воздушных пузырей. А качество покрытия напрямую связано с тем, как подготовлено основание. Старая, отслаивающаяся краска должна быть тщательно удалена. Если труба ржавая, то нужно счистить рыхлые слои, а затем воспользоваться специальным преобразователем ржавчины (150-200 руб./кг). В основе таких средств - кислота (обычно ортофосфорная). Она химически взаимодействует с ржавчиной и превращает ее в соли железа - нейтральное вещество, которое образует однородную и прочную дополнительную защитную пленку.

Далее следует нанести антикоррозионную грунтовку и только затем - совместимую с грунтовкой краску. Чем толще слой последней, тем хуже сцепление с основанием. Поэтому главное правило - лучше несколько тонких слоев покрытия, чем один толстый.

Ассортимент антикоррозионных ЛКМ достаточно обширен. Самые простые - грунтовка ГФ-021 (стоимость данного продукта от компании «Химсервис» составляет 50 руб./кг) и эмаль ПФ-115 (к примеру, цена на этот материал у компании «РегионСнаб» равна 48 руб./кг). Более дорогие, но и эффективные - полиуретановые, алкидные, эпоксидные ЛКМ, которые не только хорошо защищают металл, но и имеют прекрасные декоративные свойства (в частности, эмаль «жидкий пластик»). Хорошо, если в составе краски есть ингибиторы коррозии - вещества, замедляющие окисление. Наиболее удобны в использовании средства, которые объединены названием «краска по ржавчине 3 в 1» (примерно 200 руб./кг), - в них одновременно содержатся преобразователь ржавчины, антикоррозионная грунтовка и износостойкая эмаль.

А что под землей?

Особенно подвержены коррозии трубы, проходящие под землей, - на загородном участке без них никак не обойтись. В грунте возникает иной механизм коррозии, чем в атмосфере. Основная причина почвенной коррозии - электрохимические факторы: металлическая труба в грунте становится электродом, а влажная земля - электролитом.

Для изоляции трубопровода от этой агрессивной среды ЛКМ непригодны, так как защитный слой механически повреждается при соприкосновении с грунтом. Намного практичнее эластичные покрытия на основе каменноугольной смолы (битума) с различными добавками, минеральными или полимерными, увеличивающими его прочность. Такая смесь называется битумной мастикой (от 25 руб./кг). Еще один вариант - обернуть трубы любым изоляционным материалом, например, гидроизолом (от 40 руб./кв. м), который представляет собой асбестовую бумагу, покрытую битумом с добавкой целлюлозы.

Что новенького?

Сравнительно новый эффективный и недорогой метод защиты от почвенной коррозии - использование геотекстиля (от 20 руб./кв. м). Это нетканое полимерное полотно, обладающее отличной водо- и воздухопроницаемостью, прочное, износостойко выдерживает высокие механические нагрузки и воздействие агрессивных сред. Геотекстиль создает надежный разделительный слой между трубой и грунтом. Наилучший эффект даст одновременное оборачивание трубы, выстилание траншеи и хороший дренаж. При этом попадающая в грунт вода не задерживается, а значит, не успевает воздействовать на защитное покрытие трубы. Синтетика практически не разлагается в грунте, что позволяет дренажу на ее основе функционировать в течение длительного времени. Работа с геотекстилем несложная и не требует особой квалификации.

Поистине уникальный метод защиты - холодное цинкование. Металлополимерные составы (200-350 руб./кг) обладают протекторным действием, которое сопоставимо с оцинковкой, выполненной традиционным способом - горячим или гальваническим. Такие составы обеспечивают на многие годы защиту в воде, почве, атмосфере, их применяют как для получения самостоятельных защитных покрытий, так и в качестве грунтовок перед нанесением ЛКМ. Система холодной оцинковки содержит связующую - полистирольную, эпоксидную, алкидную и другую основу и цинковый порошок («цинковую пыль»), в котором металлического цинка примерно 95 % с размером частиц менее 10 мкм. Наносят состав как обычную краску - кистью или валиком. После высыхания на поверхности образуется полимерно-цинковая пленка, сочетающая все достоинства полимерного и цинкового покрытий: первый образует механическую барьерную защиту, а второй - электрохимическую. Кроме того, такое покрытие достаточно эластично и не дает микротрещин, а также его легко ремонтировать.

Правильная антикоррозийная защита поможет сохранить первоначальный вид различных конструкций и труб из металла. При условии выбора качественных материалов, правильного нанесения, тщательной подготовки поверхности она избавит вас от лишних затрат, сбережет время и силы.

Описание:

Защита трубопровода от коррозии – задача не только изготовителей или строителей, но и проектировщика сети и конечного пользователя. Феномен коррозии может быть обусловлен недостаточно сбалансированным составом протекающей по трубам жидкости, некорректным сочетанием различных металлов или, наконец, недостаточным вниманием к защите трубопровода.

КАК ЗАЩИТИТЬ ТРУБОПРОВОД ОТ КОРРОЗИИ

Защита трубопровода от коррозии – задача не только изготовителей или строителей, но и проектировщика сети и конечного пользователя. Феномен коррозии может быть обусловлен недостаточно сбалансированным составом протекающей по трубам жидкости, некорректным сочетанием различных металлов или, наконец, недостаточным вниманием к защите трубопровода.

Коррозия трубопроводов – явление, обусловленное, главным образом, электрохимическими реакциями окисления металла при взаимодействии с влагой. Металл постепенно видоизменяется на ионном уровне и, распадаясь, исчезает с поверхности трубы. Окисление, характеризующее феномен коррозии металлических трубопроводов, может происходить по различным причинам и, следовательно, возникает на основе различных механизмов. Процесс окисления может зависеть от характера жидкости, протекающей по трубопроводу, или от свойств среды, в которой проложен трубопровод. В этой связи при выборе наиболее подходящих способов противодействия механизмам коррозии необходимо учитывать особенности ситуации, в которой она наблюдается. В некоторых случаях борьба с коррозией осуществляется принятием усиленных мер по химической обработке протекающей жидкости с целью скорректировать ее коррозийные свойства, в других случаях – использованием защитных покрытий для трубопроводов (внутренних или внешних) или применением специальных способов так называемой «катодной защиты». Прежде всего, необходим тщательный подбор материала для трубопровода. Целесообразным представляется использование материалов, менее подверженных коррозии (например, меди или нержавеющей стали).

При их использовании на начальной стадии коррозии образуется сплошная тонкая поверхностная оксидная пленка («инертная пленка»), которая затем защищает находящийся под ней металл от воздействия коррозии. Тем не менее, и на таких материалах по разным причинам могут образоваться очаги коррозии. Причина – неравномерное образование пленки или ее прорыв. Использование более ценных материалов не всегда оправдано по причине их высокой стоимости.

Химическая обработка агрессивной воды

Вода, протекающая по трубопроводу, может иметь агрессивные свойства. Зачастую это обусловлено обработкой такой воды хлором или процессами коагуляции и флокуляции, происходящими в воде непосредственно на станции водоподготовки. Агрессивность может быть обусловлена содержанием в воде кислорода, хлора, карбонатов и бикарбонатов. Агрессивность уменьшается при возрастании уровня кислотности и жесткости и возрастает при повышении температуры и содержании растворенных воздуха и углекислого газа.

Основная цель химической обработки воды – преобразовать потенциально агрессивную воду в слабокальцирующую. Умеренная жесткость, на самом деле, желательна, поскольку способствует образованию на внутренней поверхности трубы отложений солей кальция, которые и защищают металл. Добавлением в воду соответствующих ингибирующих веществ можно затормозить процесс коррозии, редуцируя ее до менее опасных проявлений (равномерная коррозия вместо глубокой локальной), а также способствовать – при помощи химической реакции – образованию известковых отложений, которые, плотно прилипая к металлу, образуют покрытие, защищающее его от коррозийного воздействия. В водопроводных сетях общего пользования обработка воды сводится, главным образом, к добавлению кальция , или соды (NaOH), или карбоната натрия (Na 2 CO 3). На участках водопровода, обеспечивающих распределение воды по отдельным точкам водоразбора, эффективным способом антикоррозийной защиты считается обработка воды особыми «секвеструющими» добавками (главным образом, полифосфатами). Основанная задача добавок такого рода – корректирование чрезмерной жесткости воды, которая в противном случае может привести к образованию нежелательных очагов известковых отложений. В стальных оцинкованных трубопроводах при добавлении в воду полифосфатов, фосфатов или силикатов на внутренней поверхности трубопровода образуется пленка полифосфата, фосфата или силиката цинка или железа, защищающая металл от коррозии. Применять такие реагенты в водопроводных сетях питьевого назначения разрешено при условии соблюдения требований, установленных действующими санитарно-эпидемиологическими регламентами.

Защитные покрытия

Покрытия можно наносить как на внутренние, так и на внешние поверхности трубопровода. Защитное покрытие образует защиту трубопровода, которая бывает активного или пассивного типа. В некоторых случаях могут сочетаться оба типа защиты. В случае активной защиты покрытие создает условия, препятствующие распространению коррозии металла. Поверхность стальных труб покрывается более или менее плотным слоем электрохимически менее благородного металла (обычно цинка), который, защищая основной металл, берет на себя воздействие коррозии. Активная защита в большей степени защищает внутреннюю поверхность трубы от коррозийного воздействия протекающей жидкости. С внешней стороны такая защита образует базовое покрытие, усиленное пассивной защитой.

Задача пассивной защиты – предохранить металлические трубы от разрушающего воздействия окружающей среды. На заглубленных участках водопроводов очень важно бывает надежно защитить металл от непосредственного контакта с грунтом. Аналогичная защита используется для достижения – при помощи внутреннего покрытия – в трубопроводах предназначенных для доставки воды особо агрессивного типа. Нанесение защитных слоев, выполняемых из лаков, красок или эмалей, создает непрерывный непроницаемый барьер, который защищает находящийся под ним металл от коррозийного воздействия среды.

Для этой цели чаще всего используются битумные продукты, получаемые от перегонки угля или нефти или из синтетических смол, термопластичных (полиэтилен, полипропилен, полиамиды) и термоотверждающихся (эпоксидные, полиуретановые, сложные полиэфиры).

Перед покрытием необходимо произвести соответствующую подготовку обрабатываемой поверхности трубы и тщательно очистить ее от всего, что может оказаться вредным в плане коррозии (влага, остатки лака, пятна жира или масла, грязь или пыль, ржавчина). Для внешней защиты трубопроводов открытого заложения можно прибегнуть к лакокрасочным покрытиям или порошковым пластическим материалам. Нанесение покрытия осуществляется различными способами в зависимости от материала трубопровода. Жидкие составы наносятся кисточкой, погружением в раствор или опрыскиванием из пистолета.

Порошковые вещества (преимущественно пластические материалы) наносятся на трубу, предварительно разогретую до температуры, превышающей температуру плавления порошка. Порошок наносится на поверхность трубы электростатическим способом или воздушным напылением. Термопластичные материалы могут наноситься также методом экструзии. Нанесение поверхностных слоев из металла (например, цинка) производится посредством погружения трубы в расплавленный металл или при помощи электролитического осаждения. Еще один метод, часто используемый для покрытия заглубленных в грунт трубопроводов, заключается в равномерном нанесении на предварительно очищенную трубу сплошной пленки из защитного материала, имеющего хорошие прилипающие свойства, и последующем нанесении защитного слоя из битумной смеси и двух слоев стекловаты (или ткани), пропитанных битумной смесью, для придания устойчивости к внешним воздействиям.

Лучше, если защитная обработка нарезанных труб будет проведена на заводе-изготовителе.

На объекте при укладке защитным покрытием заделываются только швы и соединительные муфты, а также возможные места повреждений заводского покрытия.

Трубы, имеющие заводское покрытие, следует предохранять при штабелировании, перевозке и проведении монтажных работ от ударов, царапин и иного механического воздействия, способного повредить битумный слой. Следует учитывать, что защитная обработка по прошествии определенного времени теряет первоначальные свойства. Отсюда необходимость периодического осмотра сети, текущего и профилактического обслуживания.

Заглубленный трубопровод подвержен коррозии вследствие агрессивности почвы. В зависимости от свойств почвы (точнее, параметров ее сопротивления) и металла, из которого изготовлен трубопровод, образуются коррозийные батареи. Металл, выполняющий функцию анода относительно почвы, выступающей в этом случае катодом, стремится к разложению и переходу в раствор.

Один из видов защитных мероприятий – это пассивная защита. Для прокладки трубопровода используются трубы с защитным влагонепроницаемым покрытием с изолирующими соединительными муфтами. В этом случае электрическая протяженность трубопровода нарушается, тормозится обмен электрическим током между трубами и почвой. Следует признать, что такой подход не всегда дает стопроцентный результат, поскольку в местах, где защитное покрытие труб нарушено в процессе укладки трубопровода, возможно образование очагов коррозии. С коррозией можно бороться методом «катодной защиты»: если искусственно понизить потенциал металла, подавляется анодная реакция. Для этого необходимо осуществить электрическое подключение трубопровода к сети, имеющей в своем составе анод. Так называемый «расходуемый анод» выполняется из металла, имеющего большую электроотрицательность, т. е. менее благородного, чем железо. Как правило, в этих целях используется магниевый сплав. При таком подключении коррозия локализуется на магнии, который медленно разлагается сам и защищает трубопровод. В случае практического применения данной технологии следует прежде всего замерить степень агрессивности почвы.

Затем на участках, где необходимо организовать защиту трубопровода, в расчетных точках вкапывается некоторое количество расходуемых анодов. Вес и число анодов определяются с таким расчетом, чтобы обеспечить антикоррозийную защиту трубопровода на период 10–15 лет.

Еще один способ, предохраняющий металл от агрессивности почвы, – это защита «индуцированным током». Для этого используется внешний источник постоянного тока, который идет от питающего устройства, состоящего из трансформатора и выпрямителя. Положительный полюс питающего устройства подключен к анодному рассеивателю (заземление, состоящее из графитового или железосодержащего анода), отрицательный – к трубопроводу, представляющему объект защиты. Передаваемый защитный ток определяется параметрами трубопровода (длина, диаметр, имеющаяся степень изоляции) и степенью агрессивности почвы. Ток, рассеиваемый заземлением, создает электрическое поле, обволакивающее трубу и понижающее его потенциал, что и дает защитный эффект. Надежность и эффективность катодной защиты обеспечиваются, в том числе, периодическим осмотром сети, проверкой работоспособности используемого оборудования и своевременным устранением неисправностей.

Блуждающий ток

Блуждающий ток – это электрический ток, появляющийся в некоторых грунтах от дисперсии электрифицированных, например, железнодорожных (трамвайных) путей, где рельсы выполняют роль возвратных проводников питающих подстанций. Другим источником блуждающего тока может быть заземление электрического промышленного оборудования. Как правило, это ток большой силы, и воздействует он в первую очередь на трубопровод, отличающийся хорошей проводимостью (в частности, со сварными соединениями). Такой ток поступает в трубу в определенной точке, играющей роль катода, и, преодолев более или менее продолжительный отрезок трубопровода, выходит в другой точке, выступающей в качестве анода. Происходящий при этом электролиз и дает коррозию металла. Прохождение тока на участке от катода до анода вызывает переход железосодержащих частиц в раствор и со временем может привести к истончению и в конечном итоге перфорации трубы. Повреждение тем существенней, чем выше сила проходящего тока. Коррозийное действие блуждающего тока, безусловно, более разрушительно, чем действие коррозийных батарей, образующихся вследствие агрессивности почвы.

Против него эффективным оказываются меры «электрического дренажа». Суть методики следующая: в определенной точке трубопровод посредством специального кабеля, имеющего низкое электрическое сопротивление, подключается непосредственно к источнику блуждающего тока (например, к подстанции или железнодорожному пути). Подключение необходимо соответствующим образом поляризовать (при помощи однонаправленных переходников) таким образом, чтобы ток всегда шел в направлении от трубопроводак источнику дисперсии. Электрический дренаж требует строгого соблюдения сроков регламентных осмотров, тщательной наладки и регулярной проверки. Чаще всего эта методика сочетается с другими способами защиты.

Перепечатано с сокращениями из журнала RCI №8. 2003.

Перевод с итальянского С.Н. Булекова .

Расходуемый анод

Заглубленный магниевый блок в силу позиции, занимаемой магнием на шкале электрохимического потенциала относительно железа, ведет себя как анод в коррозионной батарее, образующейся между ним и стальным трубопроводом.

Ток, генерируемый электродвижущей силой коррозионной батареи, перемещается в направлении «анод – почва – труба – соединительный кабель – анод». Медленное разложение магния защищает трубопровод от коррозии.

Данная система применяется в основном для защиты стальных резервуаров и трубопроводов ограниченной протяженности (от нескольких сот метров до нескольких километров).

Обычно анод помещается в хлопковый (или джутовый) мешок в глинистую смесь, задача которой – обеспечить равномерность расхода анода и требуемый уровень влажности, а также предотвратить образование пленки, затрудняющей его разложение.

Доступ к электрическому кабелю и проверка состояния защитного покрытия путем замера силы тока батареи обеспечивается через специальный колодец.

Катодная защита «индуцированным током»

Для организации такой защиты требуется генератор постоянного тока, к отрицательному полюсу которого подключается защищаемый трубопровод. Положительный полюс соединяется с системой анодных рассеивателей, заглубленных на том же участке почвы.

Соединительный кабель должен иметь низкое электрическое сопротивление и хорошую изоляцию. Электрический ток, производимый генератором, посредством анодов передается в почву и поступает на трубопровод. Трубопровод выполняет роль катода и таким образом защищается от коррозии. Ток идет по следующему маршруту: электрогенератор – соединительный кабель – электрод-рассеиватель – грунт – защищаемая металлическая структура – соединительный кабель – электрогенератор. Используемые аноды – малорасходуемого типа (как правило, графитовые или железосодержащие) – заглубляются на 1,5 м на расстоянии 50–100 м от трубопровода. Генератор постоянного тока (125–500 Вт) обычно состоит из выпрямителя тока, питающегося от электросети через трансформатор.