Защита трубопроводов от коррозии и эрозии

Долговечность трубопроводов систем определяется способностью противостоять разрушению от коррозии и эрозии.

Коррозия металлических водопроводных труб вызывается рядом факторов, основным из которых является окисление металла кислородом, содержащимся в текущей воде. Кроме того, влажный наружный воздух также разрушает наружную поверхность труб.

Окислы железа являются рыхлыми и непрочными, поэтому легко уносятся током воды, подставляя новые поверхности для окисления. Окислы таких металлов как цинк, медь, олово, алюминий, медно- никелевый сплав образуют прочную непроницаемую пленку, препятствующую дальнейшему окислению. Поэтому основной способ защиты от общей равномерной коррозии состоит в покрытии стальных труб слоем таких металлов. Наиболее приемлемым по стоимости и технологичности является горячее оцинкование, когда трубы погружают в расплавленный металл. Преимущество цинка состоит в том, что он имеет отрицательный электродный потенциал относительно стали, осуществляя не только механическую, но и электромеханическую защиту.

Другой вид коррозии, контактный, возникает из-за контакта металлов с различными электродными потенциалами. Это происходит, когда на стальные трубы устанавливают бронзовую или латунную арматуру. При наличии электролита- морской воды, сталь начинает интенсивно растворятся, даже при наличии оцинковки.

На речных судах трубопроводы и арматура изготовляются из стали и в требованиях РРР ( в отличие от РМРС) нет раздела, непосредственно регламентирующего защиту труб. Однако эти требования разнесены по различным разделам, что необходимо учитывать при проектировании трубопроводов. Кроме этого, в регламентации минимальных толщин стенок (см. табл. 1.3) приведено примечание (как в РРР, так и в РМРС), что при наличии надежной защиты труб от коррозии толщина стенок может быть уменьшена на 1 мм, что существенно (на 20-25%) может снизить массу трубопроводов.

Ввиду большой агрессивности морской воды на трубопроводах забортной воды на морских судах устанавливается запорно-переключающая арматура из бронзы, которая со сталью образует гальваническую пару. Для предотвращения интенсивной контактной коррозии РМРС регламентирует способы защиты, первым из которых является нанесение защитного покрытия на поверхности разнородных металлов, омываемых морской водой. Это покрытие может быть лакокрасочным, полимерным и другого типа, одобренного РМРС. Оно должно быть нанесено на расстоянии не менее 5 диаметров от точки контакта по течению воды. По-видимому, этот способ не отличается большой надежностью, поскольку Регистр рекомендует применять его вместе с другими.

Вторым способом является электроизоляция металлов путем установки между ними прокладок из изолирующих материалов. Этот способ окружен большим количеством условий и требований, что также не способствует его широкому применению в отечественной практике.

Наибольшее распространение имеет протекторная защита. При сочетании арматуры из медных сплавов (бронзы, латуни) со стальными трубами материалом протекторов служит цинковый сплав. Протекторы бывают кольцевыми и пальчиковыми. Кольцевые устанавливаются между фланцами арматуры и трубы с обеих сторон арматуры. Протектор должен иметь надежный электрический контакт с металлами (подробнее об установке протекторов ниже, в п.п.1.3.3).

Последним способом, если нет возможности использовать другие, является применение «жертвенного» патрубка, который представляет собой толстостенную трубу, разрушающуюся вместо участка ответственного трубопровода. По своему действию «жертвенный» патрубок аналогичен протектору, однако используется значительно реже.

Эрозия, в отличие от коррозии, представляет собой механическое вымывание металла текущей водой (струйная эрозия). Наибольшее разрушение стенок труб происходит при кавитационной эрозии. Эти повреждения внутренней поверхности труб зависят от скорости жидкости, которой на прямолинейных участках определяется интенсивность турбулентности, способствующей вымыванию, а на поворотах – кавитация, образующая раковины в любом материале труб. Поэтому для уменьшения и предотвращения эрозии Правилами РРР и РМРС регламентируются предельные скорости воды в трубопроводах.

РМРС устанавливает для стали (в том числе и оцинкованной), предельную скорость 2.5 м/с, для медно никелевого сплава CuNi 30 Fe – 3.5 м/с . Допускается превышение этой скорости на 30% для редко действующих систем - балластной, креновой, орошения (в стальных до 3.25 м/с). В этот перечень Регистром явно не включены осушительная система и система водотушения, которые также имеет низкий процент суточного использования, что является предметом дополнительного согласования.

Кроме этого, на 30% может быть увеличена скорость в трубопроводах, которые имеют диаметр более 50 мм, имеют плавные повороты без сварных колен, и прочих элементов, которые могут вызывать кавитацию.

РРР в явной форме не предъявляет требования к предельной скорости, в соответствующих РД для пресной воды устанавливается предел 4 м/с.