Коррозия под отслоением защитного покрытия магистральных газопроводов: механизмы, закономерности и профилактика

1.

Коррозия под отслоением защитного
покрытия магистральных газопроводов:
механизмы, закономерности и профилактика
Кашковский Р.В.
ООО «Газпром ВНИИГАЗ»

2.

Содержание
1. Термины и определения
2. Коррозия: виды разрушений и методы защиты
3. Защитные покрытия: классификация, свойства, дефекты
4. Коррозия стали под отслоением защитного покрытия
4.1. Механизм процесса
4.2. Основные закономерности проявления и протекания
4.3. Опыт профилактики
2
Коррозия под отслоением защитного покрытия

3.

Термины и определения
Коррозия – это самопроизвольное разрушение металлов и сплавов в
результате химического, электрохимического или физикохимического взаимодействия с окружающей средой
Щелевая коррозия – усиление коррозии в щелях и зазорах между
двумя металлами, а также в местах неплотного контакта металла с
неметаллическим коррозионно-инертным материалом
Подпленочная коррозия – электрохимическое растворение металла
трубы на участке нарушения адгезионных свойств изоляционного
покрытия (Р Газпром 9.4-013-2011)
3
Коррозия под отслоением защитного покрытия

4.

Термины и определения
Адгезия – взаимодействие между разнородными конденсированными
телами при их молекулярном контакте
Защитное покрытие – покрытие, механически изолирующее металл от
воздействия коррозионной среды
Дефект защитного покрытия – нарушение электрических и
адгезионных свойств наружного изоляционного покрытия
газопровода, обеспечивающее контакт металла трубы с окружающей
средой
4
Коррозия под отслоением защитного покрытия

5.

Виды коррозионного разрушения
Равномерная коррозия распространяется
равномерно по поверхности трубы
Неравномерная
коррозия
распространяется
по поверхности
металла с
различной
скоростью
Коррозия пятнами.
Ø поражения > глубина
Коррозия язвами.
Ø поражения ≈ глубина
Питтинговая коррозия.
Ø поражения < глубина
Сквозная коррозия
5
Коррозия под отслоением защитного покрытия

6.

Виды коррозионного разрушения
Избирательная коррозия
6
Коррозия под отслоением защитного покрытия

7.

Методы защиты от коррозии
Методы защиты
от коррозии
Физические
Физико-химические
Защитные
покрытия
Электрохимические
Анодная защита
Органические (ЛКМ)
Неорганические
Легирование
7
Катодная защита
Химические
Реагенты, снижающие
агрессивность среды
(удалители О2,
нейтрализаторы и т.д.)
Катодные станции
Протекторная защита
Комбинированные
Ингибиторы
коррозии
Коррозия под отслоением защитного покрытия

8.

Защитные покрытия
8
Коррозия под отслоением защитного покрытия

9.

Свойства защитного покрытия
1. Водонепроницаемость
2. Высокая сила адгезии
3. Сплошность
4. Химическая стойкость
5. Механическая прочность
6. Диэлектрические свойства
7. Электрохимическая нейтральность
9
Коррозия под отслоением защитного покрытия

10.

Свойства защитного покрытия
8.
Термостойкость (температура размягчения и температура
наступления хрупкости)
9.
Отсутствие коррозионного и химического воздействия на
защищаемый объект
10. Наличие возможности
механизации процесса нанесения
11. Недефицитность
12. Экономичность
10
Коррозия под отслоением защитного покрытия

11.

Причины возникновения дефектов
защитного покрытия
1.
Низкое качество защитных покрытий и материалов
2.
Некачественное нанесение грунтовки
3.
Технологические ошибки нанесения защитных покрытий
4.
Нарушения при изоляционно-укладочных работах и засыпке трубопровода
5.
Несоблюдение режимов эксплуатации системы ЭХЗ
6.
Несоблюдение технологии нанесения покрытий в зимних условиях
7.
Механические воздействия грунта
(включ. смерзание покрытия с
водонасыщенным грунтом)
8.
11
Физико-химическое воздействие грунта
Коррозия под отслоением защитного покрытия

12.

Основные представления о
механизме процесса
1.
2.
Проникновение электролита к металлической поверхности
(открытый дефект или осмос)
Образование двойного электрического слоя на границе раздела
фаз металл/электролит
электролит
сталь
12
Коррозия под отслоением защитного покрытия

13.

Основные представления о
механизме процесса
3.
4.
13
Концентрационная поляризация, миграция ионов
Формирование внутреннего электрического поля
Коррозия под отслоением защитного покрытия

14.

Основные представления о
механизме процесса
5.
Инициирование
коррозии
Cl
О2
сталь
14
Коррозия под отслоением защитного покрытия

15.

Основные представления о
механизме процесса
5.
Инициирование коррозии (микробиологический фактор)
В присутствии СРБ
В стерильной среде
Внешний вид стальной поверхности после удаления продуктов коррозии (24 сут)
15
Коррозия под отслоением защитного покрытия

16.

Основные представления о
механизме процесса
5.
Инициирование коррозии (микробиологический фактор)
Участие метаболитов СРБ в
коррозионном процессе
16
Коррозия под отслоением защитного покрытия

17.

Основные представления о
механизме процесса
5.
Инициирование коррозии (микробиологический фактор)
Формирование консорциумов
аэробных и анаэробных бактерий
17
Поляризационное сопротивление
Коррозия под отслоением защитного покрытия

18.

Основные представления о
механизме процесса
6.
Образование гальванической коррозионной пары: катод-анод
А(+)
18
К(-)
Коррозия под отслоением защитного покрытия

19.

Основные представления о
механизме процесса
7.
19
Дальнейшее протекание коррозии по электрохимическому
механизму
Коррозия под отслоением защитного покрытия

20.

Закономерности проявления и
протекания
Статистика обнаружения коррозионных дефектов под
отслоившимся покрытием
по периметру трубы
по типа грунта
70%
относительное число
коррозионных дефектов
относительное число
коррозионных дефектов
70%
60%
50%
40%
30%
20%
10%
50%
40%
30%
20%
10%
0%
0%
верх
20
60%
бока
низ
глина
суглинок
песок
торф
Коррозия под отслоением защитного покрытия

21.

Закономерности проявления и
протекания
Статистика обнаружения коррозионных дефектов под
отслоившимся покрытием
по глубине проникновения
коррозии
по скорости коррозии
50%
относительное число
коррозионных дефектов
относительное число
коррозионных дефектов
50%
40%
30%
20%
10%
0%
<1
от 1 до 2
от 2 до 3
глубина каверн (мм)
21
от 3 идоболее
4
40%
30%
20%
10%
0%
0,01-0,05
0,05-0,10
0,10-0,15
0,15-0,20
скорость коррозии, мм/год
Коррозия под отслоением защитного покрытия

22.

Закономерности проявления и
протекания
Изменение концентрации О2 вблизи дефекта
22
Коррозия под отслоением защитного покрытия

23.

Закономерности проявления и
протекания
Изменение тока поляризации металла по глубине отслоения
в зависимости от толщины зазора щели для раствора
с удельным электрическим сопротивлением (Uустье = 1 В)
1 Ом·м
10 Ом·м
0,7
6
плотность тока, мА/см2
плотность тока, мА/см2
7
0,5 мм
1 мм
2 мм
3 мм
5
4
3
2
1
0
0,5 мм
1 мм
2 мм
3 мм
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
расстояние от устья отслоения, условные единицы
(номер электрода)
23
0,6
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
расстояние от устья отслоения, условные единицы
(номер электрода)
Коррозия под отслоением защитного покрытия
10

24.

Закономерности проявления и
протекания
Распределение потенциалов стали 17Г1С при катодной поляризации и без нее
в 0,01 М растворе NaCl для толщины зазора на устье
между защитным покрытием и металлом 1 мм
Общий ток
поляризации:
1 – поляризация
отсутствует;
2 – 0,076 мА;
3 – 0,126 мА;
4 – 0,236 мА;
5 – 0,350 мА
24
Коррозия под отслоением защитного покрытия

25.

Закономерности проявления и
протекания
Распределение поляризационного потенциала
под отслоением покрытия
Поляризационный потенциал
стального образца
25
Испытательная установка
Коррозия под отслоением защитного покрытия

26.

Закономерности проявления и
протекания
Сравнение
коррозионного поведения
стальных образцов
при наличии и отсутствии
растягивающих напряжений
26
Коррозия под отслоением защитного покрытия

27.

Закономерности проявления и
протекания
Закономерности изменения рН в подпленочном электролите
27
Коррозия под отслоением защитного покрытия

28.

МетодыПрофилактика
защиты от коррозии
28
Коррозия под отслоением защитного покрытия

29.

Профилактика
Совершенствование системы ЭХЗ и коррозионного мониторинга
Схема 3-хэлектродного расположения
датчиков УИС для диагностирования
качества изоляционного покрытия
трубопровода
29
Резисторные датчики коррозии
типа ДК-2п
Коррозия под отслоением защитного покрытия

30.

Профилактика
ингибитор
Cl
О2
сталь
30
Коррозия под отслоением защитного покрытия

31.

Профилактика
Технологии инкапсулирования ингибитора коррозии/бактерицида
в защитное покрытие трубопровода
31
Коррозия под отслоением защитного покрытия

32.

Профилактика
Технологии использования продуктов
обезвреживания нефтезагрязненных грунтов
(Р Газпром 12-3-012-2014)
32
Коррозия под отслоением защитного покрытия

33.

Предложения в Протокол Семинара
1. Отметить актуальность и практическую значимость внедрения в
ПАО
«Газпром»
результатов
научно-технических
работ,
направленных на профилактику и борьбу с подпленочной
(в т.ч. микробиологической) коррозией стальных газопроводов
2. Отметить важность разработки и совершенствования технологий
мониторинга и методов защиты от коррозионных разрушений под
отслоением защитного покрытия МГ, включая применение
ингибиторов коррозии и бактерицидов
3. ООО «Газпром ВНИИГАЗ» привлечь ведущие коллективы ВУЗов,
отраслевых
и академических
НИИ, а
также дочерние
газотранспортные организации ПАО «Газпром» к разработке
Программы научно-технических мероприятий, направленных на
профилактику образования и развития коррозии под отслоением
защитного покрытия МГ
33
Коррозия под отслоением защитного покрытия

34.

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ