Основные способы защиты металлов от коррозии. Единая система защиты от коррозии и старения Катодная электрозащита – как она действует

Для защиты металлов от коррозии применяются различные способы, которые условно можно разделить на следующие основные направления: легирование металлов; защитные покрытия (металлические, неметаллические); электрохимическая защита; изменение свойств коррозионной среды; рациональное конструирование изделий.

Легирование металлов. Это эффективный метод повышения коррозионной стойкости металлов. При легировании в состав сплава или металла вводят легирующие элементы (хром, никель, молибден и др.), вызывающие пассивность металла. Пассивацией называют процесс перехода металла или сплава в состояние его повышенной коррозионной устойчивости, вызванное торможением анодного процесса. Пассивное состояние металла объясняется образованием на его поверхности совершенной по структуре оксидной пленки (оксидная пленка обладает защитными свойствами при условии максимального сходства кристаллических решеток металла и образующегося оксида).

Широкое применение нашло легирование для защиты от газовой коррозии. Легированию подвергаются железо, алюминий, медь, магний, цинк, а также сплавы на их основе. В результате чего получаются сплавы с более высокой коррозионной стойкостью, чем сами металлы. Эти сплавы обладают одновременно жаростойкостью и жаропрочностью .

Жаростойкость – стойкость по отношению к газовой коррозии при высоких температурах. Жаропрочность – свойства конструкционного материала сохранять высокую механическую прочность при значительном повышении температуры. Жаростойкость обычно обеспечивается легированием металлов и сплавов, например, стали хромом, алюминием и кремнием. Эти элементы при высоких температурах окисляются энергичнее, чем железо, и образуют при этом плотные защитные пленки оксидов, например Al 2 O 3 и Cr 2 O 3 .

Легирование также используется с целью снижения скорости электрохимической коррозии, особенно коррозии с выделением водорода. К коррозионностойким сплавам, например, относятся нержавеющие стали, в которых легирующими компонентами служат хром, никель и другие металлы.

Защитные покрытия. Слои, искусственно создаваемые на поверхности металлических изделий для защиты их коррозии, называются защитными покрытиями. Нанесение защитных покрытий – самый распространенный метод борьбы с коррозией. Защитные покрытия не только предохраняют изделия от коррозии, но и придают поверхностям ряд ценных физико-химических свойств (износостойкость, электрическую проводимость и др.). Они подразделяются на металлические и неметаллические. Общими требованиями для всех видов защитных покрытий являются высокая адгезионная способность, сплошность и стойкость в агрессивной среде.

Металлические покрытия. Металлические покрытия занимают особое положение, так как их действие имеет двойственный характер. До тех пор, пока целостность слоя покрытия не нарушена, его защитное действие сводится к изоляции поверхности защищаемого металла от окружающей среды. Это не отличается от действия любого механического защитного слоя (окраска, оксидная пленка и т.д.). Металлические покрытия должны быть непроницаемы для коррозионных агентов.

При повреждении покрытия (или наличии пор) образуется гальванический элемент. Характер коррозионного разрушения основного металла определяется электрохимическими характеристиками обоих металлов. Защитные антикоррозионные покрытия могут быть катодными и анодными . К катодным покрытиям относятся покрытия, потенциалы которых в данной среде имеют более положительное значение, чем потенциал основного металла. Анодные покрытия имеют наиболее отрицательный потенциал, чем потенциал основного металла.

Так, например, по отношению к железу никелевое покрытие является катодным, а цинковое – анодным (рис. 2.).

При повреждении никелевого покрытия (рис. 2,а) на анодных участках происходит процесс окисления железа вследствие возникновения микрокоррозионных гальванических элементов. На катодных участках - восстановление водорода. Следовательно, катодные покрытия могут защищать металл от коррозии лишь при отсутствии пор и повреждения покрытия.

Местное повреждение защитного цинкового слоя ведет к дальнейшему его разрушению, при этом поверхность железа защищена от коррозии. На анодных участках происходит процесс окисления цинка. На катодных участках - восстановление водорода (рис. 2,б).

Электродные потенциалы металлов зависят от состава растворов, поэтому при изменении состава раствора может меняться и характер покрытия.

Для получения металлических защитных покрытий применяются различные способы: электрохимический (гальванические покрытия);погружение в расплавленный металл (горячее цинкование, лужение);металлизация (нанесение расплавленного металла на защищаемую поверхность с помощью струи сжатого воздуха);химический (получение металлических покрытий с помощью восстановителей, например гидразина).

Рис. 2. Коррозия железа в кислотном растворе с катодным (а) и анодным (б) покрытиями: 1 – основной металл; 2 – покрытие; 3 – раствор электролита.

Материалами для металлических защитных покрытий могут быть как чистые металлы (цинк, кадмий, алюминий, никель, медь, хром, серебро и др.), так и их сплавы (бронза, латунь и др.).

Неметаллические защитные покрытия. Они могут быть как неорганическими, так и органическими. Защитное действие этих покрытий сводится в основном к изоляции металла от окружающей среды.

В качестве неорганических покрытий применяют неорганические эмали, оксиды металлов, соединение хрома, фосфора и др. К органическим относятся лакокрасочные покрытия, покрытия смолами, пластмассами, полимерными пленками, резиной.

Неорганические эмали по своему составу являются силикатами, т.е. соединениями кремния. К основным недостаткам таких покрытий относятся хрупкость и растрескивание при тепловых и механических ударах.

Лакокрасочные покрытия наиболее распространены. Лакокрасочное покрытие должно быть сплошным, газо -и водонепроницаемым, химически стойким, эластичным, обладать высоким сцеплением с материалом, механической прочностью и твердостью.

Химические способы очень разнообразны. К ним относится, например, обработка поверхности металла веществами, вступающими с ним в химическую реакцию и образующими на его поверхности пленку устойчивого химического соединения, в формировании которой принимает участие сам защищаемый металл. К числу таких способов относится оксидирование , фосфатирование, сульфи-дирование и др.

Оксидирование - процесс образования оксидных пленок на поверхности металлических изделий.

Современный метод оксидирования – химическая и электрохимическая обработка деталей в щелочных растворах.

Для железа и его сплавов наиболее часто используется щелочное оксидирование в растворе, содержащем NaOH, NaNO 3 , NaNO 2 при температуре 135-140 О С. Оксидирование черных металлов называется воронением.

Fe
Fe 2+ + 2

На катодных участках происходит процесс восстановления:

2 Н 2 О + О 2 + 4
4ОН -

На поверхности металла в результате работы микрогальванических элементов образуется Fe(OH) 2 , который затем окисляется в Fe 3 O 4 . Оксидная пленка на малоуглеродистой стали имеет глубокий черный цвет, а на высокоуглеродистой стали – черный с сероватым оттенком.

Fe 2+ + 2OH -
Fe(OH) 2 ;

12 Fe(OH) 2 + NaNO 3
4Fe 3 O 4 + NaOH + 10 H 2 O + NH 3

Противокоррозионные свойства поверхностной пленки оксидов невысоки, поэтому область применения этого метода ограничена. Основное назначение – декоративная отделка. Воронение используется в том случае, когда необходимо сохранить исходные размеры, так как оксидная пленка составляет всего 1,0 – 1,5 микрона.

Фосфатирование - метод получения фосфатных пленок на изделиях из цветных и черных металлов. Для фосфатирования металлическое изделие погружают в растворы фосфорной кислоты и ее кислых солей (H 3 PO 4 + Mn(H 2 PO 4) 2) при температуре 96-98 о С.

На поверхности металла в результате работы микрогальванических элементов образуется фосфатная пленка, которая имеют сложный химический состав и содержит малорастворимые гидраты двух- и трех замещенных фосфатов марганца и железа: MnHPO 4 , Mn 3 (PO 4) 2 , FeHPO 4 ,Fe 3 (PO 4) 2  n H 2 O.

На анодных участках происходит процесс окисления:

Fe
Fe 2+ + 2

На катодных участках происходит процесс восстановления водорода:

2Н + + 2
Н 2 (рН < 7)

При взаимодействии ионов Fe 2+ с анионами ортофосфорной кислоты и ее кислых солей образуются фосфатные пленки:

Fe 2+ + H 2 PO - 4
FeHPO 4 + H +

3Fe 2+ + 2 PO 4 3-
Fe 3 (PO 4) 2

Образующаяся фосфатная пленка химически связана с металлом и состоит из сросшихся между собой кристаллов, разделенных порами ультрамикроскопических размеров. Фосфатные пленки обладают хорошей адгезией, имеют развитую шероховатую поверхность. Они являются хорошим грунтом для нанесения лакокрасочных покрытий и пропитывающих смазок. Фосфатные покрытия применяются в основном для защиты металлов от коррозии в закрытых помещениях, а также как метод подготовки поверхности к последующей окраске или покрытию лаком. Недостатком фосфатных пленок является низкая прочность и эластичность, высокая хрупкость.

Анодирование – это процесс образования оксидных пленок на поверхности металла и прежде всего алюминия. В обычных условиях на поверхности алюминия присутствует тонкая оксидная пленка оксидов Al 2 O 3 или Al 2 O 3 ∙ nH 2 O, которая не может защитить его от коррозии. Под воздействием окружающей среды алюминий покрывается слоем продуктов коррозии. Процесс искусственного образования оксидных пленок может быть осуществлен химическим и электрохимическим способами. При электрохимическом оксидировании алюминия алюминиевое изделие играет роль анода электролизера. Электролитом служит раствор серной, ортофосфорной, хромовой, борной или щавелевой кислот, катодом может быть металл, не взаимодействующий с раствором электролита, например нержавеющая сталь. На катоде выделяется водород, на аноде происходит образование оксида алюминия. Суммарный процесс на аноде можно представить следующим уравнением:

2 Al + 3 H 2 O
Al 2 O 3 + 6 H + + 6

Предисловие

Цели, основные принципы и основной порядок проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены ГОСТ 1.0-92 «Межгосударственная система стандартизации. Основные положения» и ГОСТ 1.2-97 «Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Порядок разработки, принятия, применения, обновления и отмены»

Сведения о стандарте

1. РАЗРАБОТАН Техническим комитетом по стандартизации ТК 214 «Защита изделий и материалов от коррозии» (ГУП Ордена Трудового Красного Знамени Академия коммунального хозяйства им. К.Д. Памфилова, ГУП ВНЙИ железнодорожного транспорта, ФГУП «ВНИИ стандарт»)

2. ВНЕСЕН Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии

3. ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол № 27 от 22 июня 2005 г.)

4. В настоящем стандарте учтены основные нормативные положения Руководства ИСО/МЭК 21:1999 «Принятие международных стандартов в качестве региональных или национальных стандартов».

(ISO/IEC Guide 21:1999«Regional or national adoption of international standards deliverables»)

5. Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 25 октября 2005 г. № 262-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 9.602-2005 введен в действие непосредственно в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 января 2007г.

6. ВЗАМЕН ГОСТ 9.602-89

Информация о введении в действие (прекращении действия) настоящего стандарта и изменений к нему публикуется в указателе «Национальные стандарты».

Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в указателе «Национальные стандарты», а текст изменений - в информационных указателях «Национальные стандарты». В случае пересмотра или отмены настоящего стандарта соответствующая информация будет опубликована в информационном указателе «Национальные стандарты»

Введение

Подземные металлические трубопроводы, кабели и другие сооружения являются одной из самых капиталоемких отраслей экономики. От их нормального, бесперебойного функционирования зависит жизнеобеспеченность городов и населенных пунктов.

Наибольшее влияние на условия эксплуатации и срок службы подземных металлических сооружений оказывает коррозионная и биокоррозионная агрессивность окружающей среды, а также блуждающие постоянные токи, источником которых является рельсовый электрифицированный транспорт, и переменные токи промышленной частоты.

Воздействие каждого из указанных факторов и тем более их сочетания может в несколько раз сократить срок службы стальных подземных сооружений и привести к необходимости преждевременной перекладки морально не устаревших трубопроводов и кабелей.

Единственно возможным способом борьбы с этим негативным явлением является своевременное применение мер по противокоррозионной защите стальных подземных сооружений.

В настоящем стандарте учтены новейшие научно-технические разработки и достижения в практике противокоррозионной защиты, накопленные эксплуатационными, строительными и проектными организациями.

В настоящем стандарте установлены критерии опасности коррозии и методы их определения; требования к защитным покрытиям, нормативы их качества для разных условий эксплуатации подземных сооружений (адгезия изоляции к поверхности трубы, адгезия между слоями покрытий, стойкость к растрескиванию, стойкость к удару, стойкость к УФ-радиации и др.) и методы оценки качества покрытий; регламентируются требования к электрохимической защите, а также методы контроля эффективности противокоррозионной защиты.

Внедрение настоящего стандарта позволит увеличить срок службы и надежность эксплуатации подземных металлических сооружений, сократить расходы на их эксплуатацию и капитальный ремонт.

Дата введения - 2007-01-01

Область применения

Настоящий стандарт устанавливает общие требования к защите от коррозии наружной поверхности подземных металлических сооружений (далее - сооружения): трубопроводов и резервуаров (в том числе траншейного типа) из углеродистых и низколегированных сталей, силовых кабелей напряжением до 10кВ включительно; кабелей связи и сигнализации в металлической оболочке, стальных конструкций необслуживаемых усилительных (НУП) и регенерационных (НРП) пунктов линий связи, а также требования к объектам, являющимся источниками блуждающих токов, в том числе электрифицированному рельсовому транспорту, линиям передач постоянного тока по системе «провод-земля», промышленным предприятиям, потребляющим постоянный ток в технологических целях.

Стандарт не распространяется на следующие сооружения: кабели связи с защитным покровом шлангового типа; железобетонные и чугунные сооружения; коммуникации, прокладываемые в туннелях, зданиях и коллекторах; сваи, шпунты, колонны и другие подобные металлические сооружения; магистральные трубопроводы, транспортирующие природный газ, нефть, нефтепродукты, и отводы от них; трубопроводы компрессорных, перекачивающих и насосных станций, нефтебаз и головных сооружений нефтегазопромыслов; установки комплексной подготовки газа и нефти; трубопроводы тепловых сетей с пенополиуретановой тепловой изоляцией и трубой-оболочкой из жесткого полиэтилена (конструкция «труба в трубе»), имеющие действующую систему оперативного дистанционного контроля состояния изоляции трубопроводов; металлические сооружения, расположенные в многолетнемерзлых грунтах.

ГОСТ 9.048-89 Единая система защиты от коррозии и старения. Изделия технические. Методы лабораторных испытаний на стойкость к воздействию плесневых грибов

ГОСТ 9.049-91 Единая система защиты от коррозии и старения. Материалы полимерные и их компоненты. Методы лабораторных испытаний на стойкость к воздействию плесневых грибов

ГОСТ 12.0.004-90 Система стандартов безопасности труда. Организация обучения безопасности труда. Общие положения

ГОСТ 12.1.003-83 Система стандартов безопасности труда. Шум. Общие требования безопасности

ГОСТ 12.1.005-88 Система стандартов безопасности труда. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны

ГОСТ 12.2.004-75 Система стандартов безопасности труда. Машины и механизмы специальные для трубопроводного строительства. Требования безопасности

ГОСТ 12.3.005-75 Система стандартов безопасности труда. Работы окрасочные. Общие требования безопасности

ГОСТ 12.3.008-75 Система стандартов безопасности труда. Производство покрытий металлических и неметаллических неорганических. Общие требования безопасности

ГОСТ 12.3.016-87 Система стандартов безопасности труда. Строительство. Работы антикоррозионные. Требования безопасности

ГОСТ 12.4.026-76 1) Система стандартов безопасности труда. Цвета сигнальные и знаки безопасности

ГОСТ 112-78 Термометры метеорологические стеклянные. Технические условия

ГОСТ 411-77 Резина и клей. Методы определения прочности связи с металлом при отслаивании

ГОСТ 427-75 Линейки измерительные металлические. Технические условия

ГОСТ 1050-88 Прокат сортовой калиброванный со специальной отделкой поверхности из углеродистой качественной конструкционной стали. Общие технические условия

ГОСТ 2583-92 Батареи из цилиндрических марганцево-цинковых элементов с солевым электролитом. Технические условия

ГОСТ 2678-94 Материалы рулонные кровельные и гидроизоляционные. Методы испытаний

ГОСТ 2768-84 Ацетон технический. Технические условия

ГОСТ 4166-76 Натрий сернокислый. Технические условия

ГОСТ 4650-80 Пластмассы. Методы определения водопоглощения

ГОСТ 5180-84 Грунты. Методы лабораторного определения физических характеристик.

ГОСТ 5378-88 Угломеры с нониусом. Технические условия

ГОСТ 6055-86 2) Вода. Единица жесткости

ГОСТ 6323-79 Провода с поливинилхлоридной изоляцией для электрических установок. Технические условия

ГОСТ 6456-82 Шкурка шлифовальная бумажная. Технические условия

ГОСТ 6709-72 Вода дистиллированная. Технические условия.

ГОСТ 7006-72 Покровы защитные кабелей. Конструкция и типы, технические требования и методы испытаний

ГОСТ 8711-93 (МЭК51-2-84) Приборы аналоговые показывающие электроизмерительные прямого действия и вспомогательные части к ним. Часть 2. Особые требования к амперметрам и вольтметрам

ГОСТ 9812-74 Битумы нефтяные изоляционные. Технические условия

ГОСТ 11262-80 Пластмассы. Метод испытания на растяжение.

ГОСТ 12026-76 Бумага фильтровальная лабораторная. Технические условия

ГОСТ 13518-68 Пластмассы. Метод определения стойкости полиэтилена к растрескиванию под напряжением.

ГОСТ 14236-81 Пленки полимерные. Метод испытаний на растяжение.

ГОСТ 14261-77 Кислота соляная особой чистоты. Технические условия.

ГОСТ 15140-78 Материалы лакокрасочные. Методы определения адгезии.

ГОСТ 16337-77 Полиэтилен высокого давления. Технические условия

ГОСТ 16783-71 Пластмассы. Метод определения температуры хрупкости при сдавливании образца, сложенного петлей

ГОСТ 22261-94 Средства измерений электрических и магнитных величин. Общие технические условия

ГОСТ 25812-83 3) Трубопроводы стальные магистральные. Общие требования к защите от коррозии

ГОСТ 29227-91 (ИСО 835-1-81) Посуда лабораторная стеклянная. Пипетки градуированные. Часть 1. Общие требования.

Примечание: При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов по указателю «Национальные стандарты», составленному по состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться замененным (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

1) В Российской Федерации действует ГОСТ Р 12.4.026-2001 «Система стандартов безопасности труда. Цвета сигнальные, знаки безопасности и разметка сигнальная. Назначение и правила применения. Общие технические требования и характеристики. Методы испытаний».

2) В Российской Федерации действует ГОСТ Р 52029-2003 «Вода. Единица жесткости».

3) В Российской Федерации действует ГОСТ Р 51164-98 «Трубопроводы стальные магистральные. Общие требования к защите от коррозии».

Общие положения

3.1. Требования настоящего стандарта учитывают при проектировании, строительстве, реконструкции, ремонте, эксплуатации подземных сооружений, а также объектов, являющихся источниками блуждающих токов. Настоящий стандарт является основанием для разработки нормативных документов (НД) по защите конкретных видов подземных металлических сооружений и мероприятий по ограничению блуждающих токов (токов утечки).

3.2. Средства защиты от коррозии (материалы и конструкция покрытий, станции катодной защиты, приборы контроля качества изоляционных покрытий и определения опасности коррозии и эффективности противокоррозионной защиты) применяют только соответствующие требованиям настоящего стандарта и имеющие сертификат соответствия.

3.3. При разработке проекта строительства сооружений одновременно разрабатывают проект защиты их от коррозии.

Примечание: Для кабелей сигнализации, централизации и блокировки (СЦБ), силовых и связи, применяемых на железной дороге, когда определить параметры электрохимической защиты на стадии разработки проекта не представляется возможным, рабочие чертежи электрохимической защиты допускается разрабатывать по­сле прокладки кабелей на основании данных по измерениям и пробным включениям защитных устройств в сроки, установленные НД.

3.4. Мероприятия по защите от коррозии строящихся, действующих и реконструируемых сооружений предусматривают в проектах защиты в соответствии с требованиями настоящего стандарта.

В проектах строительства и реконструкции сооружений, являющихся источниками блуждающих токов, предусматривают мероприятия по ограничению токов утечки.

3.5. Все виды защиты от коррозии, предусмотренные проектом строительства, принимают в эксплуатацию до сдачи в эксплуатацию сооружений. В процессе строительства для подземных стальных газопроводов и резервуаров сжиженного газа электрохимическую защиту вводят в действие в зонах опасного влияния блуждающих токов не позднее одного месяца, а в остальных случаях - не позднее шести месяцев после укладки сооружения в грунт; для сооружений связи - не позднее шести месяцев после их укладки в грунт.

Не допускается ввод в эксплуатацию объектов, являющихся источниками блуждающих токов, до проведения всех предусмотренных проектом мероприятий по ограничению этих токов.

3.6. Защиту сооружений от коррозии выполняют так, чтобы не ухудшить защиту от электромагнитных влияний и ударов молнии.

3.7. При эксплуатации сооружений систематически проводят контроль эффективности противокоррозионной защиты и опасности коррозии, а также регистрацию и анализ причин коррозионных повреждений.

3.8. Работу по ремонту вышедших из строя установок электрохимической защиты квалифицируют как аварийную.

3.9. Сооружения оборудуют контрольно-измерительными пунктами (КИП).

Для контроля коррозионного состояния кабелей связи, проложенных в кабельной канализации, используют смотровые устройства (колодцы).

Критерии опасности коррозии

4.1. Критериями опасности коррозии сооружений являются:

Коррозионная агрессивность среды (грунтов, грунтовых и других вод) по отношению к металлу сооружения (включая биокоррозионную агрессивность грунтов);

Опасное действие блуждающего постоянного и переменного токов.

4.2. Для оценки коррозионной агрессивности грунта по отношению к стали, определяют удельное электрическое сопротивление грунта, измеренное в полевых и лабораторных условиях, и среднюю плотность катодного тока при смещении потенциала на 100мВ отрицательней стационарного потенциала стали в грунте (таблица 1). Если при определении одного из показателей установлена высокая коррозионная агрессивность грунта (а для мелиоративных сооружений - средняя), то другой показатель не определяют.

Методы определения удельного электрического сопротивления грунта и средней плотности катодного тока приведены в приложениях А и Б соответственно.

Примечания

1. Если удельное электрическое сопротивление грунта, измеренное в лабораторных условиях, равно или более 130Ом м, коррозионную агрессивность грунта считают низкой и по средней плотности катодного тока z K не оценивают.

2. Коррозионную агрессивность грунта по отношению к стальной броне кабелей связи, стальным конструкциям НУП оценивают только по удельному электрическому сопротивлению грунта, определяемому в полевых условиях (см. таблицу 1).

3. Коррозионную агрессивность грунта по отношению к стали труб тепловых сетей бесканальной прокладки оценивают по удельному электрическому сопротивлению грунта, определяемому в полевых и лабораторных условиях (см. таблицу 1).

4. Для трубопроводов тепловых сетей, проложенных в каналах, тепловых камерах, смотровых колодцах и т.д., критерием опасности коррозии является наличие воды или грунта в каналах (тепловых камерах, смотровых колодцах и т.д.), когда вода или грунт достигают теплоизоляционной конструкции или поверхности трубопровода.

Таблица 1

Таблица 2

Таблица 3

Таблица 4

Таблица 5

Требования к защитным покрытиям и методы контроля качества

6.1. Конструкции защитных покрытий весьма усиленного и усиленного типов, применяемые для защиты стальных подземных трубопроводов, кроме теплопроводов, приведены в таблице 6; требования к покрытиям - в таблицах 7 и 8 соответственно.

Допускается применять другие конструкции защитных покрытий, обеспечивающие выполнение требований настоящего стандарта.

6.2. При строительстве трубопроводов сварные стыки труб, фасонные элементы (гидрозатворы, конденсатосборники, колена и др.) и места повреждения защитного покрытия изолируют в трассовых условиях теми же материалами, что и трубопроводы, или другими, по своим защитным свойствам отвечающими требованиям, приведенным в таблице 7, не уступающими покрытию линейной части трубы и имеющими адгезию к покрытию линейной части трубопровода.

6.3. При ремонте эксплуатируемых трубопроводов допускается применять покрытия, аналогичные нанесенным на трубопровод ранее, а также на основе термоусаживающихся материалов, полимерно-битумных, полимерно-асмольных и липких полимерных лент, кроме поливинилхлоридных.

Примечание: Для изоляции стыков и ремонта мест повреждений трубопроводов с мастичными битумными покрытиями не допускается применение полиэтиленовых лент.

6.4. Для стальных резервуаров, установленных в грунт или обвалованных грунтом, применяют защитные покрытия весьма усиленного типа конструкции № 5 и 7 по таблице 6.

Таблица 6

Таблица 7

Требования к покрытиям весьма усиленного типа

Таблица 8

Требования к покрытиям усиленного типа

6.5. Толщину защитных покрытий контролируют методом неразрушающего контроля с применением толщиномеров и других измерительных приборов:

В базовых и заводских условиях для двухслойных и трехслойных полимерных покрытий на основе экструдированного полиэтилена, полипропилена; комбинированного на основе полиэтиленовой ленты и экструдированного полиэтилена; ленточного полимерного и мастичного покрытий - на каждой десятой трубе одной партии не менее чем в четырёх точках по окружности трубы и в местах, вызывающих сомнение;

В трассовых условиях для мастичных покрытий - на 10% сварных стыков труб, изолируемых вручную, в четырех точках по окружности трубы;

На резервуарах для мастичных покрытий - в одной точке на каждом квадратном метре поверхности, а в местах перегибов изоляционных покрытий - через 1м по длине окружности,

6.6. Адгезию защитных покрытий к стали контролируют с применением адгезиметров:

В базовых и заводских условиях - через каждые 100м или на каждой десятой трубе в партии;

В трассовых условиях - на 10 % сварных стыков труб, изолированных вручную;

На резервуарах - не менее чем в двух точках по окружности,

Для мастичных покрытий допускается определять адгезию методом выреза равностороннего треугольника с длиной стороны не менее 4,0см с последующим отслаиванием покрытия от вершины угла надреза. Адгезия считается удовлетворительной, если при отслаивании новых покрытий более 50% площади отслаиваемой мастики остается на металле трубы. Поврежденное в процессе проверки адгезии покрытие ремонтируют в соответствии с НД.

6.7. Сплошность покрытий труб после окончания процесса изоляции в базовых и заводских условиях контролируют по всей поверхности искровым дефектоскопом при напряжении 4,0 или 5,0кВ на 1мм толщины покрытия (в зависимости от материала покрытия), а для силикатно-эмалевого - 2кВ на 1мм толщины, а также на трассе перед опусканием трубопровода в траншею и после изоляции резервуаров.

6.8. Дефектные места, а также сквозные повреждения защитного покрытия, выявленные во время проверки его качества, исправляют до засыпки трубопровода. При ремонте обеспечивают однотипность, монолитность и сплошность защитного покрытия; после исправления отремонтированные места подлежат вторичной проверке.

6.9. После засыпки трубопровода защитное покрытие проверяют на отсутствие внешних повреждений, вызывающих непосредственный электрический контакт между металлом труб и грунтом, с помощью приборов для обнаружения мест повреждения изоляции.

6.10. Для защиты трубопроводов тепловых сетей от наружной коррозии применяют защитные покрытия, конструкции и условия применения которых приведены в приложении П.

Требования к электрохимической защите

7.1. Требования к электрохимической защите при отсутствии опасного влияния постоянных блуждающих и переменных токов

7.1.1. Катодную поляризацию сооружений (кроме трубопроводов, транспортирующих среды, нагретые свыше 20 °С) осуществляют таким образом, чтобы поляризационные потенциалы металла относительно насыщенного медно-сульфатного электрода сравнения находились между минимальным и максимальным (по абсолютному значению) значениями в соответствии с таблицей 9.

Измерение поляризационных потенциалов проводят в соответствии с приложением Р.

Таблица 9

Требования к электрохимической защите при наличии опасного влияния постоянных блуждающих токов

7.2.1. Защиту сооружений от опасного влияния постоянных блуждающих токов осуществляют так, чтобы обеспечивалось отсутствие на сооружении анодных и знакопеременных зон.

Допускается суммарная продолжительность положительных смещений потенциала относительно стационарного потенциала не более 4 мин в сутки.

Определение смещений потенциала (разность между измеренным потенциалом сооружения и стационарным потенциалом) проводят в соответствии с приложением Г.

Развитие сталелитейной промышленности неразрывно связано с поиском способов и средств, предотвращающих разрушение металлических изделий. Защита от коррозии, разработка новых методик – это непрерывный процесс в технологической цепочке производства металла, изделий из него. Железосодержащие изделия приходят в негодность под воздействием различных физико-химических внешних факторов среды. Эти последствия мы видим в виде гидратированных остатков железа, то есть ржавчины.

Способы защиты металлов от коррозии подбираются в зависимости от условий эксплуатации изделий. Поэтому выделяется:

• Коррозия, связанная с атмосферными явлениями. Это разрушительный процесс кислородной или водородной деполяризации металла. Что приводит к разрушению кристаллической молекулярной решетки под воздействием влажной среды воздуха и других агрессивных факторов и примесей (температура, наличие химических примесей и т.д.).
• Коррозия в воде, в первую очередь морской. В ней процесс проходит быстрее из-за содержания солей и микроорганизмов.
• Процессы разрушения, которые происходят в грунте. Почвенная коррозия – довольно сложная форма повреждения металла. Многое зависит от состава почвы, влажности, прогрева и других факторов. К тому же изделия, к примеру, трубопроводы, зарыты глубоко в земле, что затрудняет диагностику. А коррозия поражает часто отдельные участи точечно или в виде язвенных жил.

Виды защиты от коррозии подбираются индивидуально, отталкиваются от того, в какой среде будет находиться защищаемое металлическое изделие.

Характерные типы поражения ржавчиной

Способы защиты стали и сплавов зависят не только от вида коррозии, но и от типа разрушения:

• Ржавчина покрывает поверхность изделия сплошным слоем или отдельными участками.
• Выступает в виде пятен и точечно проникает вглубь детали.
• Разрушает металлическую молекулярную решетку в виде глубокой трещины.
• В стальном изделии, состоящем из сплавов, происходит разрушение одного из металлов.
• Более глубокое обширное ржавление, когда не только постепенно нарушается поверхность, но и происходит проникновение в глубокие слои конструкции.

Типы поражения могут быть комбинированные. Иногда их трудно определить сразу, особенно когда происходит точечное разрушение стали. Методы защиты от коррозии включают в себя специальную диагностику для определения степени повреждений.

Выделяют химическую коррозию без возникновения электрических токов. При соприкосновении с нефтепродуктами, спиртовыми растворами и другими агрессивными ингредиентами происходит химическая реакция, сопровождаемая газовыми выделениями и высокой температурой.

Электрохимическая коррозия — это когда металлическая поверхность контактирует с электролитом, в частности с водой из окружающей среды. В этом случае происходит диффузия металлов. Под воздействием электролита возникает электрический ток, происходит замещение и движение электронов металлов, которые входят в сплав. Структура разрушается, образуется ржавчина.

Выплавка стали и ее коррозионная защита – это две стороны одной медали. Коррозия наносит огромный вред промышленным и хозяйственным постройкам. В случаях с масштабными техническими сооружениями, к примеру, мостами, опорами электропередач, заградительными сооружениями, может спровоцировать и техногенные катастрофы.

Коррозия металла и способы защиты от нее

Как защитить металл? Коррозия металлов и способы защиты от нее существует много. Чтобы предохранить металл от ржавчины, используют промышленные методы. В бытовых условиях применяются различные силиконовые эмали, лаки, краски, полимерные материалы.

Промышленные

Защиту железа от коррозии можно подразделить на несколько основных направлений. Способы защиты от коррозии:

• Пассивация. При получении стали добавляют другие металлы (хром, никель, молибден, ниобий и другие). Они отличаются повышенными качественными характеристиками, тугоплавкостью, устойчивостью к агрессивным средам и т.д. В результате образуется оксидная пленка. Такие виды стали называют легированными.

• Покрытие поверхности другими металлами. Методы защиты металлов от коррозии используются разные: гальваника, погружение в расплавленный состав, нанесение на поверхность с помощью специального оборудования. В результате образуется металлическая защитная пленка. Чаще всего применяются для этих целей хром, никель, кобальт, алюминий и другие. Используют и сплавы (бронзу, латунь).

• Использование металлических анодов, протекторов, чаще из магниевых сплавов, цинка или алюминия. В результате соприкосновением с электролитом (водой), начинается электрохимическая реакция. Протектор разрушается и образует на поверхности стали защитную пленку. Эта методика хорошо зарекомендовала себя для подводных деталей судов и буровых установок в море.

• Ингибиторы кислотного травления. Использование веществ, которые снижают уровень воздействия окружающей среды на металл. Они применяются для консервации, хранения изделий. А также в нефтеперерабатывающей промышленности.

• Коррозия и защита металлов, биметаллы (плакирование). Это покрытие стали слоем другого металла или композитным составом. Под воздействием давления и высоких температур происходит диффузия и склеивание поверхностей. К примеру, всем известные радиаторы отопления из биметалла.

Коррозия металла и способы защиты от нее, применяемые в промышленном производстве, достаточно разнообразны, это химическая защита, покрытие стеклоэмалью, эмалированные изделия. Сталь закаляют при высоких, свыше 1000 градусов, температурах.

На видео: цинкование металла как защита против коррозии.

Бытовые

Защита металлов от коррозии в домашних условиях – это, в первую очередь, химия для производства лакокрасочных материалов. Защитные свойства составов достигаются путем комбинирования различных компонентов: силиконовых смол, полимерных материалов, ингибиторов, металлической пудры и стружки.

Предохраняя поверхность от ржавчины, необходимо перед покраской, особенно старых конструкций, использовать специальные грунтовки или преобразователь ржавчины.

Какие виды преобразователей бывают:

• Грунтующие средства — обеспечивают адгезию, схватываемость с металлом, выравнивают поверхность перед окрашиванием. Большая часть из них содержит ингибиторы, которые значительно замедляют процесс коррозии. Предварительное нанесение грунтующего слоя позволяет значительно сэкономить краску.
• Химические соединения — превращают окись железа в другие соединения. Они не подвержены ржавлению. Их называют стабилизаторами.
• Составы, которые преобразуют ржавчину в соли.
• Смолы и масла, связывающие и уплотняющие ржавчину, таким образом нейтрализуя ее.

В состав этих средств входят компоненты, которые максимально замедляют процесс образование ржавчины. Преобразователи включены в линейку товаров производителей, выпускающих краски по металлу. По своей консистенции они бывают разные.

Лучше выбирать грунтовку и краску одной фирмы, чтобы они подходили по химическому составу. Предварительно необходимо определиться, какие способы вы выберете для нанесения состава.

Защитные краски по металлу

Краски по металлу подразделяются на термоустойчивые, которые можно эксплуатировать при высоких температурах, и для обычного температурного режима до восьмидесяти градусов. Используют такие основные виды красок по металлу: алкидные, акриловые, эпоксидные краски. Существуют специальные антикоррозийные краски. Они двух- или трехкомпонентные. Их смешивают непосредственно перед употреблением.

Преимущества ЛКП для металлических поверхностей:

• хорошо защищают поверхности от температурных перепадов и атмосферных колебаний;
• достаточно легко наносятся разными способами (кистью, валиком, при помощи краскопульта);
• большая часть из них-быстросохнущие;
• широкий диапазон цветовой гаммы;
• длительные эксплуатационные сроки.

Из доступных недорогих средств можно использовать обычную серебрянку. В ее состав входит алюминиевая пудра, которая создает защитную пленку на поверхности.

Эпоксидные двухкомпонентные составы подходят для защиты металлических поверхностей, которые подвергаются повышенным механическим нагрузкам, в частность днище автомобилей.

Защита металла в бытовых условиях

Коррозия, способы защиты от нее в бытовых условиях требуют соблюдения определенной последовательности:

1. Перед нанесением грунтовки или преобразователя ржавчины поверхность тщательно очищают от загрязнений, масляных пятен, ржавчины. Используют металлические щетки или специальные насадки для болгарки.

2. Затем наносят грунтующий слой, дают возможность впитаться и просохнуть.

Защита металлов от коррозии сложный процесс. Начинается он еще на этапе выплавки стали. Перечислить все методы борьбы с ржавчиной трудно, так как они постоянно совершенствуются, не только в промышленности, но и для бытового использования. Производители лакокрасочных изделий постоянно совершенствуют составы, повышая их коррозийные свойства. Все это значительно продлевает сроки эксплуатации металлоконструкций и стальных изделий.

Используемые в настоящее время для защиты от коррозии лакокрасочные и гальванические покрытия обладают существенными недостатками. Что касается лакокрасочных покрытий, то, в первую очередь, это низкая степень надежности при механических повреждениях, низкий ресурс однослойных покрытий и высокая стоимость многослойных покрытий. Повреждение покрытия до защищаемого металла приводит к развитию подплёночной коррозии. В этом случае агрессивная среда попадает под изолирующий слой лакокрасочного покрытия, начинается коррозия основного металла, которая активно распространяется под слоем краски, что приводит к отслоению защитного слоя.

Что касается гальваники, то при достижении необходимых свойств, электролит, чувствителен к колебаниям температуры в течение всего процесса нанесения, который обычно длится несколько часов. Также при нанесении гальванических покрытий приходится использовать материалы и химикаты, многие из которых являются весьма вредными. Конкуренцию лакокрасочным, гальваническим, а также стеклоэмалевым, битумным, битумно-резиновым, полимерным и эпоксидным покрытиям и электрохимической защите составляют металлизационно-лакокрасочные покрытия Спрамет™ .

Спрамет™ — набор комбинированных металлизационно-лакокрасочных покрытий для защиты от коррозии на срок до 50 лет, каждое из которых обладает дополнительными свойствами — жаростойкостью, огнезащитными характеристиками, теплоизолирующими характеристиками и пр.

Системы Спрамет™ наносятся как в производственных условиях, так и в ремонтных — на месте эксплуатации объекта. Высокая стойкость Спрамет к механическим повреждениям, отсутствие подпленочной коррозии и цены сравнимые с качественной окраской делают эту систему идеальным выбором для долгосрочной защиты от коррозии особенно опасных и уникальных объектов.

Под воздействием основных эксплуатационных факторов старения (времени, совместно температуры и влаги, агрессивных сред, разницы электрохимических потенциалов) система защиты Спрамет не изменяет своих первоначальных свойств, выдерживает нагрев до 650°С, обладает высокими механическими характеристиками: износостойкостью, гибкостью, а также активно противостоит коррозии. Спрамет эффективно защищает сварные швы и в течение всего периода эксплуатации сохраняет защитные и декоративные свойства.

В совокупности затраты на эксплуатацию изделий, защищенных с помощью систем Спрамет в 2-4 раза меньше по сравнению с лакокрасочными или иными известными на сегодняшний день покрытиями.

ЗАО «Плакарт» провело широкомасштабные испытания и начало применение композиций Спрамет™ — протекторных систем защиты от коррозии на базе металлических матриц. Эти композиции состоят из одного или более слоев. Основа композиции — металлическая матрица: напыленный алюминий, цинк или их сплавы. Для улучшения эксплуатационных свойств наносится пропитывающий слой, закрывающий поры, затем — защитный или теплоизолирующий, а также колеровочный слои.

В ЗАО «Плакарт» разработана линейка композиций для решения задач различных условий эксплуатации:

• Спрамет-АНТИКОР
• Спрамет-ТЕРМО
• Спрамет-НЕСКОЛЬЗИТ
• Спрамет-НАНО

Преимуществами композиций Спрамет являются:

• более высокая твердость,
• стойкость к абразивному износу.

Для повышения защитных свойств применяются пропитки металлического покрытия специальными составами. Системы защиты Спрамет гарантируют срок эксплуатации объектов от 15 до 50 лет службы без коррозии.

Коррозионная стойкость композиций Спрамет обусловлена следующими факторами:

• во-первых, базовый металлизационный слой системы Спрамет сам по себе хорошо защищает поверхность от коррозии;
• в-вторых, пропитка пористой структуры металлической матрицы специальными составами усиливает антикоррозионные свойства системы в широком диапазоне агрессивных сред и температур;
• в-третьих, при повреждении композиции Спрамет до защищаемого материала вступает в действие еще один механизм защиты, а именно протектор, который не позволяет развиваться подпленочной коррозии и затягивает местное повреждение.

При повреждении металлической матрицы в агрессивной среде защищаемый металл и металл покрытия в присутствии воды образуют гальваническую пару. Разность потенциалов в такой цепи определяется местоположением металлов в электрохимическом ряду напряжений. Поскольку защищаемым материалом, как правило, являются черные металлы, то материал покрытия начинает расходоваться, защищая металл основы и затягивая поврежденную область. В этом случае скорость коррозии определяется разностью электродных потенциалов пары. Кроме того, если повреждение покрытия незначительно (царапина), оно заполняется продуктами окисления материала покрытия, и процесс коррозии прекращается или существенно замедляется. Например, в морской и пресной воде алюминий и цинк расходуются со скоростью 3-10 микрон в год, обеспечивая не менее 25 лет стойкости к коррозии при толщине слоя в 250 мкм.

К плюсам обработки изделий защитными композициями Спрамет относятся следующие:

• отсутствие ограничений по размерам изделий по сравнению с горячим цинкованием и гальваникой;
• возможность защиты сварных швов после монтажа конструкции (в случае сварки оцинкованных изделий качество шва ухудшается вследствие попадания в сварную ванну соединений цинка);
• возможность нанесения защиты Спрамет в полевых условиях, что неосуществимо ни в случае цинкования, ни в случае порошковой окраски.

Некоторые варианты применения системы защиты Спрамет

• Спрамет-100 — система, стойкая к коррозии и к механическим воздействиям как при обычных условиях, так и при температурах до 650°С.
• Спрамет-130 применяется для защиты от коррозии в пресной воде, имеет хорошую стойкость к воздействиям воды различного состава и механическим воздействиям льда.
• Спрамет-150 применяется при атмосферной коррозии, имеет хорошую химостойкость, используется при хранении нефтепродуктов.
• Спрамет-300 используется при атмосферной коррозии, температура эксплуатации до 400°С, имеет высокую адгезию.
• Спрамет-310 лучше всего эксплуатируется в объектах тепло- и водо- снабжения, стоек к ингибиторам в системах подготовки воды.
• Спрамет-320 применяется в очистных сооружениях ЖКХ: имеет высокую стойкость к воздействиям жидкостей с переменными pH.
• Спрамет-330 применяется при атмосферной коррозии и коррозии в пресной воде при температуре эксплуатации до 120°С, он стоек к механическим воздействиям и имеет высокую адгезию.
• Спрамет-430 применяется для защиты от атмосферной коррозии в присутствии хлоридов, стоек к противогололедным реагентам и обладает декоративным эффектом.
• Спрамет-425 лучше использовать для защиты от коррозии в морской воде, стоек к механическим воздействиям, включая воздействие льда, имеет хорошую стойкость к хлоридам.

Антикоррозийная высокотемпературная система. Температура эксплуатации — до 650°С.

• Спрамет-100 стойкая система к коррозии как при обычных условиях, так и при температурах до 650°С.
• Спрамет-160. На металлическую матрицу наносится сертифицированное огнезащитный состав, который вспенивается при воздействии высокой температуры и обеспечивает огнестойкость до 60 минут.

В связи с повышенной надежностью и долговечностью композиции Спрамет рекомендуется применять тогда, когда к защищаемому объекту предъявляют повышенные требования: существенное увеличение межремонтного цикла или обеспечение антикоррозионной защиты на весь период эксплуатации металлоконструкций, а также при отсутствии доступа для восстановления защитных покрытий.

Практическое применение (2011 год)

Специалистами ЗАО «Плакарт» завершены работы по нанесению системы Спрамет-100 для защиты от коррозии выхлопных шахт газоперекачивающих агрегатов системы магистральных газопроводов ОАО «Газпром». Система, стойкая к коррозии как при обычных условиях, так и при температурах до 650°С, отличается ровным белым цветом поверхности, не боится механических повреждений, перепадов температур и ультрафиолетового излучения.

Выполнены работы по нанесению коррозионно-стойкой системы Спрамет-300 на ригели одного из вантовых мостов олимпийской трассы Альпика-Сервис. Олимпийские объекты, эксплуатируемые в сложных климатических условиях, требуют гарантированной долговременной защиты от коррозии. Система Спрамет-АНТИКОР не только превосходно защищает от коррозии, но и служит отличным праймером для лакокрасочных покрытий.

Выполнены работы по нанесению системы защиты Спрамет-150 на внутренние поверхности резервуаров для хранения нефтепродуктов в Астраханской области. Данная антикоррозионная система была нанесена на десятки тысяч квадратных метров внутренних поверхностей резервуара и плавающего в нём понтона.

С точки зрения стандартизации система «Спрамет» относится к группе комбинированных металлизационно-лакокрасочных покрытий, рекомендованных к применению на особо опасных и уникальных объектах СНИП 2.03.11 «Защита строительных конструкций от коррозии», а также многими отраслевыми стандартами и стандартами ISO.

Система качества ЗАО «Плакарт» сертифицирована по ISO 9001. ЗАО «Плакарт» является членом саморегулируемых организаций «Западуралстрой» и «Сопкор». Товарный знак Спрамет™ зарегистрирован и принадлежит ЗАО «Плакарт».

Система защита от коррозии: как и зачем?

Недостаток такого материала, как металл в том, что на нем может возникать коррозия. На сегодняшний день существует несколько способов, их нужно использовать в комплексе. Система защиты от коррозии поможет избавиться от ржавчины и предотвратит образования пластов.

Обработка металлической поверхности специальным покрытием – действенный способ. Металлическое покрытие повышает твердость и прочность материала, улучшает механические свойства. Нужно учитывать, что в данном случае потребуется дополнительная защита. Неметаллическое покрытие наносится на керамику, каучук, пластмассу, древесину.

Способы защиты от коррозии

Чаще всего используют пленкообразовательные покрытия, они устойчивы к воздействию внешней среды. На поверхности образуется пленка, которая тормозит процессы коррозии.

Для того чтобы снизить коррозийную активность, необходимо нейтрализовать среду, подверженную ее влиянию. В этом вам помогут ингибиторы, они вводятся в агрессивную среду, и образуется пленка, которая тормозит процессы и изменяет химические параметры металла.

Широко используется легирование, оно повышает свойства, которые помогают повысить устойчивость материала к коррозийным процессам. Сталь легированная содержит в своем составе много хрома, он образует пленки, которые и защищают металл.

Не лишним будет использование защитных пленок. Анодные покрытия применяются для цинка и хрома, катодные – олова, никеля, меди. Их наносят с помощью горячего метода, также может использоваться гальванизация. Изделие нужно поместить в емкость, в которой находится защитный металл в расплавленном состоянии.

Используя металлизацию, можно избежать появления коррозии. Поверхность покрывается металлом, находящемся в расплавленном состоянии, его распыляют воздухом. Преимущество такого метода в том, что покрывать им можно готовые и полностью собранные конструкции. Минус в том, что поверхность будет немного шероховатой. Такие покрытия наносятся при помощи диффузии в тот металл, который является основным.

Покрытие можно защитить оксидной пленкой, эта процедура называется оксидированием. Оксидная пленка, которая есть на металле, обрабатывается мощным окислителем, в результате чего она становится в несколько раз прочнее.

В промышленности также используется фосфатирование. Соли железа погружаются в горячий раствор фосфатов, в конечном итоге образуется поверхностная пленка.

Для временной защиты поверхности необходимо использовать этиноль, вазелин технический, ингибиторы. Последние замедляют реакцию, к результате чего коррозия развивается гораздо медленнее.