3. Захист газопроводів від корозії

3.1 Причини виникнення корозії

Для виготовлення трубопроводів, резервуарів, насосів, арматури та іншого обладнання, яке використовують у системі транспортування та зберігання природного і зрідженого вуглеводневого газу (ЗВГ), найбільш широко застосовуються вуглецеві та низьколеговані сталі. Строк служби і надійність роботи цього обладнання багато в чому визначається ступенем захисту його від поступового самовільного руйнування при взаємодії з рідкими та газоподібними речовинами, які оточують металеві споруди в повітрі, воді та під землею.

За механізмом протікання корозійних процесів розрізняють два основних типи корозії; хімічну та електрохімічну.

Хімічна корозія - це процес самовільного руйнування металів при їх взаємодії з сухими газами і рідкими неелектролітами, що проходить за законами хімічних реакцій. При взаємодії металу з сухими газами (повітрям, газоподібними продуктами згорання) при високих температурах відбувається газова хімічна корозія, (наприклад, руйнування лопаток турбін, контактуючих з гарячими паливними газами, які містять сірководень та вуглекислий газ). При взаємодії металу з рідинами, які не проводять електричний струм (нафта, нафтопродукти та ін.), відбувається хімічна корозія в неелектролітах (наприклад, руйнування внутрішніх поверхонь трубопроводів і резервуарів, контактуючих з сирнистою нафтою та нафтопродуктами).

Електрохімічна корозія - це окислення металу в електропровідних середовищах, супроводжуване утворенням електричного струму. Для її протікання в корозійному середовищі необхідна наявність розчинів електролітів. На поверхні металу одночасно протікає окислювальний (розчинення металу анодної ділянки) і відновлювальний (електрохімічне відновлення компонентів середовища - катодні ділянки) електрохімічні процеси. За процесом електрохімічної корозії кородує переважаюча більшість металевих виробів (магістральні газопроводи та споруди на них, системи газопостачання населених пунктів, металеві ємності та резервуари). Електролітами можуть бути всілякі електропровідні рідини, частіш за все луги, водні розчини кислот, солей, газів. При зіткненні металу з електролітом іони з поверхні металу переходять в електроліт, визначаючи появу між ними електрорушійної сили. На відміну від звичайного розчину (наприклад, солі в воді), який закінчується, коли розчин стає насиченим, при розчині металу в електроліт переходять лише позитивно заряджені іони, в результаті чого електроліт, що знаходиться в контакті з металом, заряджається позитивно, а метал негативно (за рахунок електронів, що залишилися).

Залежно від корозійного середовища існують змішані корозії під дією природних умов (атмосфера; морська, річна, озерна вода; грунт) та промислових впливів (під дією солей, кислот, лугів).

Залежно від складу газу, матеріалу трубопроводу, умов прокладання і фізико-механічних якостей ґрунту газопроводи схильні в тій або іншій мірі до внутрішньої або зовнішньої корозії. Корозія внутрішніх поверхонь труб залежить від якостей газу (підвищений вміст у газі кисню, вологи, сірководню та ін. агресивні з'єднання). Боротьба з внутрішньою корозією зводиться до видалення з газу агресивних з'єднань, тобто до ретельного їх очищення.

Значно більшими труднощами є боротьба з корозією зовнішніх поверхонь труб, вкладених в грунт, тобто ґрунтовою корозією. Під час проектування засобів захисту металевих споруджень систем газопостачання населених пунктів береться до уваги тільки зовнішня корозія, тому що під час експлуатації внутрішня корозія не грає суттєвої ролі.

Критерієм небезпечності корозії підземних металевих споруджень є:

• корозійна агресивність середовища (ґрунтів, ґрунтових та інших вод) по відношенню до металу споруди;

• небезпечна дія постійного та змінного блукаючих струмів.

Корозійна агресивність ґрунту по відношенню до сталі характеризується значенням

• питомого електричного опору ґрунту, що визначається в польових та лабораторних умовах і середньою щільністю катодного струму (і_к) при зміщенні потенціалу (Е) на 100 мВ;

• від'ємного потенціалу корозії сталі (К_кор) в ґрунті і оцінюється згідно з табл. 1.3.

Таблиця 1.3 Корозійна агресивність ґрунту по відношенню до вуглецевої та низьколегованої сталі ГОСТ 9.602-89

Корозійна агресивність ґрунту	Питомий електричний опір ґрунту, ρ Ом·м	Середня пильність катодного струму і, А/м
Низька	Понад 50	До 0,05
Середня	Від 20 до 50	Від 0,05 до 0,20
Висока	До 20	Понад 0,20

Небезпечною дією блукаючих струмів на металеві підземні споруди вважається наявність знакозмінного (знакозмінна зона) або позитивного зміщення різниці потенціалів, який змінюється за часом, між підземними металевими спорудами і електродом порівняння. Для проектуємих підземних газопроводів небезпечним є наявність блукаючих струмів у землі.

Небезпечність корозії сталевих підземних трубопроводів (резервуарів) при дії змінного струму характеризується зміщенням середнього значення різниці потенціалів між трубопроводом (резервуаром) і мідносульфатним електродом порівняння у від'ємну сторону не менше ніж на 10 мВ у порівнянні з різницею потенціалів, виміряною при відсутності виливу змінного струму.