6. Основы коррозии подземных газопроводов

1. №6. Основы коррозии металлов и подземных сооружений

ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ ЗАЩИТА ПОДЗЕМНЫХ ГАЗОПРОВОДОВ · ЦИКЛ ПРЕЗЕНТАЦИЙ
№6. Основы коррозии металлов и
подземных сооружений
Стальные газопроводы в условиях Приднестровья
Рыбницкий филиал ООО «Тираспольтрансгаз-Приднестровье» · ЛЭХЗиМ

2. Почему коррозия опасна для газопроводов

Дефект покрытия
Локальная коррозия
Утонение стенки
Свищ и утечка
Прямой контакт трубной
стали с грунтовой средой
и запуск
электрохимической
коррозии.
Металл растворяется на
малой площади,
экстремальная скорость
потери толщины стенки
на ограниченных
участках.
Деградация запаса
прочности трубы при
длительном воздействии
внутреннего давления
газа.
Опасность скрытого
скопления в подземных
сооружениях и
подвальных помещениях
с угрозой последующего
взрыва или пожара.
Внешняя коррозия представляет собой главную угрозу для подземных стальных сетей. В связи с этим поддержание
проектной толщины и целостности стенки трубы является критическим условием безопасной эксплуатации газопровода.
Презентация №6 · Коррозия подземных газопроводов · 2/14

3. Что такое коррозия металла

Сущность процесса
Ржавчина ≠ потеря металла
Железо вступает в реакцию с окружающей средой и
разрушается на ионном уровне (Fe → Fe²⁺ + 2e⁻), образуя
оксидные соединения (продукты коррозии).
Видимый налет — это лишь внешний продукт химической
реакции. Реальную опасность представляет не внешний
вид трубы, а глубина коррозионного проникновения и
остаточная толщина стенки.
Основной причиной разрушения подземных трубопроводов является электрохимическая коррозия. Влагонасыщенный грунт с солями
выполняет роль проводящего ток электролита.
Презентация №6 · Коррозия подземных газопроводов · 3/14

4. Электрохимический механизм коррозии

Fe
Fe2+ + 2e-
O2 + 2H2O + 4e- 4OH-
Электрохимическая коррозия подземного газопровода заключается в анодном растворении стали с выходом Fe2+ в
грунтовый электролит и одновременном перетоке высвобожденных электронов по телу трубы к защищенному
катодному участку.
Презентация №6 · Коррозия подземных газопроводов · 4/14

5. Виды коррозии подземных газопроводов

Равномерная
Язвенная
Щелевая
У дефекта изоляции
Сплошное
(равномерное)
истончение стенки
трубы.
Очаговое разрушение с
образованием глубоких
каверн.
Разрушение в зазорах
и под отслоившейся
изоляцией.
Интенсивная
локальная коррозия в
зоне сквозного
дефекта
Средняя потеря толщины металла может быть минимальной, в то время как глубина отдельной
язвы — предельно допустимой.
Презентация №6 · Коррозия подземных газопроводов · 5/14

6. Влияние грунта на коррозию

Фактор
Как влияет
Что измеряют
Удельное электрическое сопротивление
Снижение сопротивления резко увеличивает
ρ, Ом·м (метод четырёх электродов)
плотность коррозионного тока.
Влажность
Формирует почвенный электролит; сухая
среда снижает скорость коррозии.
Пробы грунта
Соли (хлориды, сульфаты)
Повышают электропроводимость грунта и
Химический анализ вытяжки
ускоряют анодное растворение стали.
Аэрация
Неравномерный доступ кислорода формирует
Описание грунта, условия залегания
пары дифференциальной аэрации.
Неоднородность
Контакт трубы с разными типами грунта
Профиль ρ вдоль трассы
активирует макрокоррозионные
гальванические пары.
Блуждающие токи
Вызывают интенсивное электрохимическое
разрушение металла в зонах выхода тока в
грунт.
Презентация №6 · Коррозия подземных газопроводов · 6/14
Измерения потенциала во времени

7. Грунтовые условия Приднестровья

Глинистые и суглинистые грунты
Сезонные изменения
Распространены на части участков; удерживают влагу,
могут иметь низкое сопротивление. Конкретные значения
— только по изысканиям.
Увлажнение, пересыхание и промерзание меняют
сопротивление грунта и потенциалы по сезонам.
Неоднородные почвы
Старые сети и переходы
Чередование влажных и сухих зон, грунтовые воды:
возникают макроэлементы вдоль трассы.
Старые участки распределительных сетей, пересечения с
дорогами и другими коммуникациями — места
повышенного внимания.
Свойства грунтов и состояние местных сетей подтверждаются обследованием, а не принимаются заранее.
Презентация №6 · Коррозия подземных газопроводов · 7/14

8. Защитное покрытие газопровода

Презентация №6 · Коррозия подземных газопроводов · 8/14

9. Коррозионные процессы в местах дефектов

Локализация дефекта
Катодная зона
Небольшое повреждение изоляционного покрытия
обнажает малый участок трубной стали, который
становится анодом.
Вся остальная огромная поверхность трубы под
цельной изоляцией выступает в роли катода.
Опасность дисбаланса площадей
Из-за огромной разницы площадей (маленький
анод / огромный катод) в месте дефекта
возникает критически высокая плотность тока.
Металл в этой точке растворяется с
экстремальной скоростью, быстро образуя
сквозной свищ.
Итоговый вывод
Соотношение геометрических размеров «малый анод – большой катод» является наиболее критическим
фактором коррозионной опасности, так как вызывает локальную концентрацию тока и приводит к сквозному
питтинговому разрушению стенки газопровода за минимальный промежуток времени.
Презентация №6 · Коррозия подземных газопроводов · 9/14

10. Электрохимическая защита как дополнение к изоляции

Пассивная защита: покрытие
Активная защита: ЭХЗ
Обеспечивает первичную физическую изоляцию металла
от грунтовой среды. Не гарантирует абсолютную
бездефектность и подвержено естественному старению в
процессе эксплуатации.
Электрохимическая защита смещает потенциал стали в
область термодинамической стабильности. Труба
принудительно становится катодом, что полностью
подавляет анодное растворение металла.
Контроль эффективности — Основным критерием защищенности является величина поляризационного потенциала.
Согласно ГОСТ 9.602-2016, минимальное значение потенциала должно составлять −0,85 В (по медносульфатному
электроду сравнения).
Презентация №6 · Коррозия подземных газопроводов · 10/14

11. Факторы ускорения коррозии

Повреждения изоляции
Контакты с металлоконструкциями
Крупные или множественные дефекты покрытия обнажают
сталь. В результате снижается пассивная защита трубы и
резко возрастает нагрузка на систему ЭХЗ.
Случайное касание смежных труб, арматуры или
защитных кожухов создает замкнутый контур, внутри
которого ускоряется коррозия металла.
Блуждающие токи
Неравномерная влажность
Нарушение электроизоляции
Токи утечки от электротранспорта
проникают в газопровод и, выходя из
него обратно в почву, вызывают
стремительное разрушение стенки
трубы.
Разница условий (например,
чередование участков сухого песка и
влажной глины) создает перепад
потенциалов, из-за чего сырые зоны
разрушаются быстрее.
Повреждение изолирующих стыков
(ИФС) приводит к бесконтрольному
перетоку защитного тока на
соседние коммуникации, лишая
газопровод защиты..
Презентация №6 · Коррозия подземных газопроводов · 11/14

12. Как выявляют коррозионную опасность

Метод
Что показывает
Осмотр вскрытого участка (шурф)
Фактическое состояние изоляции, глубина каверн и
степень износа металла.
Проверка покрытия
Сплошность, сила сцепления (адгезия) и точные
координаты дефектов.
Измерение потенциалов труба — земля
Эффективность работы ЭХЗ и выявление
незащищенных зон риска.
Измерение сопротивления грунта
Степень коррозионной агрессивности почвы на
разных участках трассы.
Анализ истории ремонтов и повреждений
Динамика старения трубы и выявление участков с
регулярными авариями.
Результаты сопоставляются: оценка безопасности строится только на комплексном анализе всех данных — ни один метод в
отдельности не гарантирует полную достоверность картины.
Презентация №6 · Коррозия подземных газопроводов · 12/14

13. Практический пример: повреждённая изоляция на участке

1. Находка
2. Возможные причины
3. Измерения
В ходе шурфования обнаружен
дефект защитного покрытия на
исследуемом участке газопровода.
Естественное старение изоляции,
строительный брак при укладке или
смещение грунтовых масс.
Замер потенциала «труба-земля»,
определение удельного
сопротивления грунта и
ультразвуковой контроль толщины
стенки.
4. Оценка состояния
5. Действия специалиста
Сравнение остаточной толщины металла с критической,
фиксация глубины язв и проверка эффективности ЭХЗ.
Выбор метода ремонта (изоляция или замена трубы),
оформление акта дефектовки и итоговый
инструментальный контроль.
Презентация №6 · Коррозия подземных газопроводов · 13/14

14. Выводы и вопросы

1. Среда определяет
коррозию
2. Покрытие не исключает
дефектов
3. ЭХЗ нужно контролировать
Свойства грунта, влажность,
солевой состав и блуждающие токи
напрямую определяют скорость и
характер разрушения металла.
Точечные повреждения изоляции
провоцируют развитие локальной
коррозии — наиболее опасного
фактора сквозного изъязвления.
Эффективность ЭХЗ оценивается
только по фактическим замерам
защитных потенциалов, а не по
факту работы станций.
Контрольные вопросы
1. Почему локальный дефект изоляции опаснее сплошного поверхностного износа трубы?
2. Каковы роли анодной и катодной зон в процессе электрохимического разрушения газопровода?
3. Какой комплекс измерений необходим для оценки безопасности участка с поврежденным покрытием?
Презентация №6 · Коррозия подземных газопроводов · 14/14