CC BY
12ДИАГНОСТИКА
В.В. Лещенко, генеральный директор; С.И. Бойко, заместитель по науке генерального директора,
ООО «НТЦ «Нефтегаздиагностика»
К ВОПРОСУ О ПРОТИВОКОРРОЗИОННОЙ ЗАЩИТЕ МНОГОНИТОЧНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ТРУБОПРОВОДНЫХ КОРИДОРОВ
Этой статьей авторы начинают цикл публикаций, посвященных проблеме противокоррозионной защиты газотранспортных систем, пониманию связанных с этим вопросов и путям их практического решения. В первую очередь - проблемы защиты многониточных технологических подземных и подводных коридоров и насущной необходимости совершенствования нормативной базы и стандартов качества на оборудование, материалы и услуги по противокоррозионной защите.
Общеизвестно, что коррозионные процессы, как правило, являются электрохимическими и при взаимодействии проводника первого рода (например, трубопровода) с проводником второго рода (например, почвенным электролитом или морской водой) металл трубопровода самопроизвольно растворяется, переходя в более устойчивое окисленное (ионное) состояние - одна стадия процесса. Вторая стадия - восстановление окислительного компонента коррозионной среды-электролита. Возможность разделения процесса на два сопряженных процесса - анодный и катодный - в большинстве случаев облегчает протекание электрохимического коррозионного разрушения по сравнению с химическим - проходящим в одну стадию.
Любая поверхность металла с вкраплениями примесей представляет собой совокупность электродов, замкнутых между собой через основной металл. При взаимодействии такой поверхности с электролитом указанная совокупность электродов начинает функционировать, образуя локальные токи гальванопар,
превращая анодные зоны в продукты коррозии (см. рис. 1).
РАЗЛИЧАЮТ ТРИ ОСНОВНЫХ ТИПА ЭЛЕМЕНТОВ, ПРИНИМАЮЩИХ УЧАСТИЕ В КОРРОЗИОННЫХ ПРОЦЕССАХ
1. Элемент с разнородными электродами
2. Концентрационный элемент
3. Термогальванический элемент Указанные элементы, или гальванопары, образуются как на поверхности отдельного металлического сооружения, находящегося в контакте с электролитом, так и между несколькими сооружениями в общем электролите или в сообщающихся электролитах.
Рассмотрим упрощенную схему технологического, 2-ниточного коридора подземных или подводных трубопроводов как гальваническую пару двух электродов, имеющих априори различный электродный (естественный) потенциал «труба-земля (ит.з), труба-вода» (см. рис. 2).
Где: ит.з..1 - естественный потенциал 1-й нитки;
ит
естественный потенциал 2-й
естественных потенциалов электродов-ниток трубопроводов, замкнутых через технологическую перемычку - например, крановый узел;
1е !-► - сила и направление электронного тока гальванопары двух ниток в зависимости от величины естественных потенциалов электродов.
Из рисунка 2 видно, что наличие электрической связи через технологические перемычки неизбежно в многониточных трубопроводных коридорах будет инициировать процесс электрохимической коррозии между трубопроводами за счет гетерогенности грунта (морской воды), различий в состоянии изоляционных покрытий,электропроводящих включений на металле трубопроводных поверхностей, перераспределения
Рис. 1. Схематическое изображение расположения локальных элементов на поверхности металла трубопровода
нитки;
1ион. - ионный ток гальванопары двух ниток коридора через электролит окружающей среды;
£ - направление ионного тока (ток коррозии) в зависимости от величины
Рис. 2. Схематическое изображение двух ниток подземных (подводных) трубопроводов, образующих гальваническую коррозионную пару при условии эл. замыкания через технологический узел (задвижку)
52 \\ ТЕРРИТОРИЯ НЕФТЕГАЗ \\
\\ № 2 \\ февраль \ 2012
температур вдоль трассы трубопроводов и т.д. При этом чем больше поток электричества в гальванической паре, тем большее количество металла соответствующего трубопровода прокорро-дирует, согласно закону Фарадея:
Мметалла=К*1*Т где: I - ток, А; Т -
время, сек; К - электрох.экв., Г* Кл
Изложенные выше аспекты коррозионной проблемы представлены с точки зрения разрушения наружной стенки трубопроводов, взаимодействующих только с окружающим почвенным или морским электролитом и в условиях отсутствия катодной защиты. Однако если трубопровод перекачивает промысловую нефть или иные промышленные жидкости, имеющие собственную ионную проводимость или ионную проводимость фракций, то механизм электрохимической коррозии с образованием трех основных типов гальванических элементов переносится и на внутреннюю стенку трубопровода. Причем, как правило, с большим поражающим эффектом из-за:
• более качественного контакта металл -транспортируемый электролит;
• отсутствия изоляционного покрытия на границе металл - электролит;
• снижения адсорбции и разрушения защитных пленок продуктов коррозии за счет движения перекачиваемого продукта;
• значительных перепадов эксплуатационного давления и температур продукта по мере его транспортировки от месторождения до потребителя;
• невозможности защитить внутреннюю стенку трубопровода от электрокоррозии блуждающими и промышленными токами (в случае влияния таковых) с помощью установок дренажной защиты (УДЗ).
Таким образом, очевидно, что коррозионное разрушение подземных и подводных трубопроводов имеет природные объективные предпосылки, основанные на законах влияния окружающей среды на свойства металлов. А это значит, что даже самое высокое качество строительства и применяемых комплектующих материалов и компонентов для создания подземных и подводных трубопроводных транспортных систем не может гарантировать их безаварийную
и экономичную эксплуатацию. Соответственно, проектирование конструкций таких систем должно обязательно учитывать весь комплекс коррозионных проблем и максимально использовать современный научно-технический арсенал практических мер по предупреждению и защите от коррозии.
К сожалению, авторам статьи приходится констатировать тот факт, что значительная часть магистральных и большая часть промысловых нефтепроводов не имеет комплексной, системной защиты от каждого вида коррозии (в газопроводной транспортной системе противокоррозионная защита несравнимо более развита). В этой связи необходимо отметить следующее:
1. Развивается тенденция общего отставания требований НТД в области противокоррозионной защиты стальных трубопроводов. Это приводит к не соответствию существующих критериев НТД темпам роста современного строительства трубопроводных систем, в условиях повышения их эксплуатационной и диагностической сложности.
а). В разделах термины и определения, действующих нормативных документов, отсутствует ряд основополагающих понятий ЭХЗ, в частности, определения совместной и раздельной катодной защиты, принцип и система их организации. Например, если в основе совместной защиты подразумевается сближение «защитных» потенциалов нескольких подземных сооружений, защищаемых от одного источника катодной защиты, а согласно ГОСТ Р 51 164-98 «Общие требования к защите от коррозии»: п.п.5.13.5 «Эксплуатация совместной или раздельной электрохимической защиты нескольких трубопроводов допускается при любой разности потенциалов между ними при условии, что потенциалы на каждом трубопроводе находятся в пределах защитных...», то естественно, возникают вопросы:
I. В чем прикладное отличие совместной и раздельной защиты?
II. В чем принцип регулирования совместной защиты?
III. Каков смысл слова «допускается» в п.5.13.5 ГОСТ Р 51164-98?
• Допускается временно, если нет одномоментной возможности выровнять защитные потенциалы на соседних сооружениях?
• Допускается, если нет вредного влияния по п.5.13.1 и 5.13.2 ГОСТ Р 51164-98?
• Допускается всегда?
б). В разделах общие сведения и понятия о коррозии и защите трубопроводов в современных ГОСТах и других НТД по ЭХЗ отсутствует понятие электрокоррозии. При этом вся нормативная база привязывается к вопросам почвенной коррозии. На наш взгляд, это существенный недостаток, тем более что в основной массе современная трубопроводная система является многониточной, с множеством технологических и электрических перемычек, сближениями и пересечениями ниток, наличием переходов через железные и автомобильные дороги, через силовые кабели и кабели связи, с образованием металлических контактов защитный кожух - трубопровод. А это все вопросы электрокоррозии, не говоря уже о коррозионных разрушениях, вызванных блуждающими токами, протекающими в земле от какого-либо источника.
2. Происходит смещение приоритетности внедрения в эксплуатационный процесс мероприятий по противокоррозионной защите трубопроводных систем в сторону капремонта и реконструкции, что приводит к неоправданному и существенному удорожанию эксплуатации трубопровода. В ряде случаев потери вообще не могут быть выражены в денежных единицах. К ним относятся аварии и коррозионные разрушения промышленного оборудования и транспортных объектов, приводящие к потере здоровья и гибели людей, а также к экологическим катастрофам. Авторы убеждены в необходимости скорейшего возобновления серьезных исследований в данной области и внесения корректировок в нормативную документацию с целью устранения неточностей и противоречий.
ООО «НТЦ «Нефтегаздиагностика» 119991, г. Москва, Ленинский пр-т, д. 63/2, корп. 1
Тел/факс: +7 (495) 781-59-18/17 е-таИ: [email protected]
WWW.NEFTEGAS.INFO
\\ ДИАГНОСТИКА \\ 53
