CC BY
28
34 КОРРОЗИЯ 14 (34) июнь 2007 г. ЭКСПОЗИЦИЯ
Выпускаемые отечественной промышленностью трубы, как правило, не имеют внутренних защитных покрытий. По этой причине они в значительной мере подвержены коррозионным разрушениям и обрастаниям, что резко снижает срок службы и пропускную способность труб, увеличивает расход на их содержание, ремонт, замену и энергетические затраты на подачу воды потребителям.
ЦЕМЕНТНО-ПЕСЧАНОЕ ПОКРЫТИЕ -
ОСНОВА СОХРАНЕНИЯ КАЧЕСТВА ВОДЫ И УВЕЛИЧЕНИЯ СРОКА СЛУЖБЫ ТРУБОПРОВОДА
Разрушение внутренних поверхностей металлических труб происходит вследствие общего повышения коррозионной активности в водоемах, используемых в качестве источников водоснабжения, а также в результате обработки воды химическими реагентами для ее очистки [1].В результате коррозии внутренние поверхности металлических трубопроводов покрываются наростами и отложениями, высота которых может достигать 40-50 мм.
Коррозия труб препятствует поддержанию качества воды в соответствии с требованиями ГОСТа «Вода питьевая». В ней появляются окислы железа и железобактерии, которые придают специфические привкусы и запахи, увеличивают мутность и цветность.
Поэтому сейчас большое внимание уделяется проведению мероприятий по сохранению и восстановлению пропускной способности металлических трубопроводов систем водоснабжения.
Практика эксплуатации стальных трубопроводов показывает, что нанесение защитных покрытий на внутреннюю
поверхность стальных труб является наиболее эффективным средством предотвращения коррозии металла и сохранения высоких эксплуатационных характеристик трубопроводов.
Наибольшее распространение в зарубежной и отечественной практике строительства трубопроводных систем получили покрытия на основе цемента. Опыт применения доказал высокую долговечность и надежность таких покрытий.
Цементно-песчаное покрытие (ЦПП) обеспечивает металлические трубы двойной защитой, как физической, так и химической.
Физическая защита обеспечивается методом «труба внутри трубы». Эта внутренняя труба изолирует стенку трубы от протекающей жидкости.
Химическая защита обеспечивается составом раствора. При попадании агрессивной жидкости сквозь покрытие на стенку трубы она будет считаться совершенно безобидной с коррозионной точки зрения благодаря тому, что в цементном растворе присутствует свободная известь, которая преобразует протекающую жидкость
в щелочной раствор. Инертные покрытия не могут обеспечить химическую защиту, и рано или поздно жидкость будет проникать сквозь микроотверстия, образовывать на трубе зоны коррозии и вызывать отслаивания облицовки.
ЦПП представляет собой по конструкции цельный свод. Таким образом, эффект дуги является основным фактором, который удерживает облицовку в положении, а сцепление играет незначительную роль.
Покрытия на основе цемента служат не только барьером между металлом трубы и водой, но и повышают коррозионную стойкость металла [1,2]. Вода, заполняющая поры цементного покрытия, создает высокощелочную среду (рН около 12) на границе раздела между металлом и покрытием, которая пассивно действует и долгое время препятствует возникновению коррозии.
Цементно-песчаное покрытие не требует тщательной очистки внутренней поверхности трубопроводов, имеет большой срок службы и сравнительно невысокую стоимость, герметизирует пораженные сквозной коррозией трубопроводы и поврежденные стыки труб, исключает утечку воды, качество воды при транспортировании по трубам не ухудшается.
Цементно-песчаное покрытие наносится на внутреннюю поверхность металлических труб как в заводских, так и в полевых условиях.
Смесь для нанесения состоит из портландцемента, кварцевого песка и воды.
Портландцемент должен иметь марку не ниже 400 (ГОСТ 10178-76). В качестве наполнителя применяется песок (ГОСТ 1026880) с модулем крупности 1,5 и вода (ГОСТ 2874-82). Отношение цемента к песку равно Ц:П=1:1-И:1,5. Цементно-песчаная смесь должна обладать пластичностью с осадкой конуса СтройЦНИЛа 6-7,5 см [3].
В лабораторных условиях были проведены работы по определению реологических свойств и физико-механических свойств рекомендуемых составов цементно-песчаных смесей.
Для получения качественного покрытия важное значение имеет подвижность цементно-песчаной смеси. Подвижность раствора при различных водоцементных отношениях определялась по осадке конуса СтройЦНИЛа (ГОСТ 5802086).
Результаты приведены на рис.1.
Из рис.1 видно, что подвижностью 6,07,5 см обладает раствор с водоцементным соотношением (в/ц) от 0,35 до 0,43).
Таблица 1
Подвижность раствора при разных водоцементных отношениях
Состав смеси Подвижность, Угол наклона пластины
см 450 900 1800
Цемент:Песок 1:1 6,0 6,5 не стек не стек не стек
Цемент:Песок 1:1 7,5
Цемент:Песок 1:1 8 не стек стек стек
Рис. 1 Подвижность смеси в зависимости от водоцементного соотношения
ЭКСПОЗИЦИЯ 14 (34) июнь 2007 г.
КОРРОЗИЯ 35
7 !■■■■■ Q U,S I \i 2
C0AuM»JH.id IWM, м ч
Рис. 2 Трещиностойкость смеси в зависимости от содержания песка
ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАССЛАИВАЕМОСТИ РАСТВОРНОЙ СМЕСИ
Таблица 2
Состав смеси Модуль крупности песка Количество песка в нижней части, % Количество песка в верхней части,%
Цемент:Песок 1:1 1,5 39 39
Цемент:Песок 1:1,5 1,5 47 47
Цемент:Песок 1:1 2,15 42 42
Цемент:Песок 1:1,5 2,15 53 52
Цемент:Песок 1:1 1,04 39 39
Цемент:Песок 1:1,5 1,04 45 45
Для проверки возможности цементных композиций образовывать равномерное покрытие по окружности трубы была определена способность составов удерживаться на металлических пластинах, наклоненных под углом 450, 900 и 1800 к горизонтальной поверхности.
Результаты эксперимента приведены в таблице 1.
Из таблицы 1 видно, что цементно-пес-чаные смеси подвижностью более 7,5 см плохо удерживаются на пластинках, стекают и не образуют ровного покрытия.
Наиболее технологичными для нанесения оказались цементно-песчаные смеси с подвижностью 6,0-7,5 см.
Расслаиваемость растворной смеси, характеризующая ее связность при динамическом воздействии, определяли путем сопоставления содержания массы наполнителей в нижней и верхних частях свежеот-формованного образца размером 70х70х70 мм (ГОСТ 5802-86).
Из таблицы 2 видно, что цементно-песчаная смесь состава 1:1*1:1,5, содержащая песок с модулем крупности от 1 до 2,15, является стабильной и не расслаивается.
Прочность на сжатие определяли на образцах-кубах через 3 суток после изготовления по ГОСТ 5802-86.
Образцы, изготовленные из цементно-песчаной смеси состава цемент : песок в соотношении 1:1*1:1,5, обладающей подвижностью равной 7 см по осадке конуса, показали хорошие прочностные свойства. Так, прочность на сжатие достигала 16-20 МПа, а прочность сцепления на сдвиг покрытия со стенкой трубы - 2-2,5 МПа.
При определении долговечности цемент-но-песчаного покрытия важную роль играет его трещиностойкость. Для определения трещиностойкости изготавливали образцы-кольца в специальных формах. Форма состояла из поддона с жестко закрепленным в центре круглым внутренним сердечником диаметром 90 мм и внешнего разъемного
Рис.3 Внешний вид трубы с цементно-песчаным покрытием
Рис.3.1 Труба с цементно-песчаным покрытием
металлического кольца диаметром 127 мм. Высота формы-кольца 40 мм.
Методика испытания заключалась в следующем:
Из цементно-песчаной смеси соответствующей рецептуры изготавливали в этих формах образцы-кольца. Перед заполнением форму покрывали смазкой. После формования образцы твердели в течение 24 ч в атмосфере со 100% относительной влажностью воздуха и подвергали тепловлажност-ной обработке. Затем с образцов снимали наружное разъемное металлическое кольцо и оставляли их плотно насаженными на стальной внутренний сердечник. Образцы-кольца в таком виде хранили в среде с невысокой относительной влажностью (40-70%). Вследствие усадки кольцо из исследуемого вяжущего раствора обжимало практически неподатливый стальной сердечник, и в образце-кольце возникали растягивающие напряжения, которые могли вызвать появление возможных трещин.
Трещиностойкость определяли временем, прошедшим с момента изготовления образца до появления на нем видимых трещин.
Было установлено, что трещиностой-кость системы возрастает с увеличением содержания песка (рис.2). Из рис.2 видно, что достаточной устойчивостью к трещино-образованию обладают составы, содержащие цемент и песок в соотношении 1:1*1:1,5.
Проведенные лабораторные исследования подтверждают, что наиболее технологичными для ремонта трубопроводов являются смеси состава цемент : песок в соотношении 1:1*1:1,5 подвижностью от 6,0 до 7,5 см.
В ООО «НПО «ЗНОК и ППД» запущен в эксплуатацию цех по внутренней цементно-песчаной изоляции и закуплено импортное оборудование для изоляции трубопроводов в полевых условиях.
Полевая технология позволяет наносить покрытие не только на строящиеся трубопроводы, но и восстанавливать пропускную способность действующих трубопроводов, герметизировать трубопроводы, подверженные сквозной коррозии, исключая утечки воды из них.
Трубы с внутренним цементно-песчаным покрытием, начиная с 50-х годов, широко используются во всем мире. Имеется опыт эксплуатации таких трубопроводов в тресте «Мосводопровод», организациях Минводхо-за России, Минводхоза Украины совместно с НИИ КВОВ. По их данным, срок службы труб с внутренним цементно-песчаным покрытием составляет не менее 50 лет
„rinn'
ООО «НПО «Защита Нефтепромыслового Оборудования от Коррозиии Поддержание Пластового Давления» 423200, РТ, г. Бугульма ул. М. Джалиля, д. 66 (85594) 789-60, 711-34 E-mail: znokippd@tatneft.ru www.znokru.51.com1.ru
