Во многих отраслях промышленности используются трубы, изготовленные из углерода и углеродистых сплавов. Эти трубы используются для транспортировки жидкостей и газов. Трубы из углеродистой стали обладают высокой прочностью, что делает их пригодными для использования в строительстве, водопроводных системах и даже на электростанциях. Эти трубы долговечны, дешевы и устойчивы к повреждениям. Однако у них есть существенный недостаток, известный как коррозия. При неаккуратном обращении с трубами из углеродистой стали это может привести к протечкам, неисправностям и дорогостоящим ремонтам. В этой статье мы выясним, почему трубы из углеродистой стали подвержены коррозии, какие меры предосторожности мы можем предпринять, как ее предотвратить, а также найдем наилучшее решение.
Состав труб из углеродистой стали
Трубы из углеродистой стали в основном состоят из железа, содержащего небольшое количество углерода (0,04-2,1% по весу). Он придает углеродистой стали прочность и жесткость. В состав труб также могут входить марганец (0,30-1,60%), кремний, фосфор, хром (2,6%) или небольшое количество серы, но их содержание должно быть очень низким, чтобы не повредить качество трубы. Различные типы стали, такие как низко-, средне- и высокоуглеродистая, изменяют прочность и гибкость трубы. Низкоуглеродистая сталь мягкая и легко гнется, а высокоуглеродистая - твердая, но менее пластичная.
Понимание коррозии труб из углеродистой стали
Воздействие химикатов, влаги и высоких температур на трубы из углеродистой стали может привести к серьезным повреждениям. Обычно железо в стали взаимодействует с кислородом, содержащимся в воздухе и воде, и образует ржавчину (оксид железа). Это влияет на марку труб из углеродистой стали. Коррозия может быть явной (например, ржавчина на верхней части трубы), а также незаметной (внутри трубы). Корродированная стенка со временем может отслоиться от трубы, что приведет к утечкам, потере давления или полному выходу из строя.
| Виды коррозии | Воздействие на трубы |
| Равномерная коррозия | Она разъедает всю поверхность стальных труб и приводит к общему разрушению железа в присутствии влаги и других химических веществ. |
| Гальваническая коррозия | В присутствии воды углеродистая сталь ведет себя как анод, и при контакте с другими металлами, такими как медь или нержавеющая сталь, она может очень быстро корродировать. |
| Точечная / щелевая коррозия | Питтинг - это форма коррозии, при которой образуются глубокие отверстия. Трещинная эрозия возникает через близкие промежутки времени и характеризуется низким содержанием кислорода. Они могут сублимироваться и очень токсичны. |
| Микробная коррозия | Некоторые бактерии производят коррозионные вещества внутри трубы. Это называется микробиологическим поражением (Mic) и часто затрагивает промышленные системы. В этом случае возбудителями коррозии являются сульфатвосстанавливающие бактерии. |
Важно, чтобы люди знали, что коррозия не происходит сразу, а занимает время, но постоянно. Коррозия возникает, например, на трубах, которые подвергаются воздействию влаги, химикатов или даже высоких температур. В большинстве случаев эта коррозия возникает при температуре выше 0 °C и усиливается с повышением температуры. Ржавчина не может долго существовать в закрытых системах, таких как системы водо-, нефте-, газопроводов и т. д. Когда это внутреннее повреждение прорывается, все рушится. Это происходит потому, что за трубопроводом не ведется регулярного наблюдения.
Распространенные причины коррозии и их последствия
Существует множество причин, влияющих на качество труб из углеродистой и легированной стали, вот некоторые из них:
| Причины | Как он влияет на трубу |
| Воздействие влаги или кислорода | Коррозия стали возникает при контакте с водой и кислородом. Действительно, в сырых или влажных условиях она проявляется очень быстро, особенно вблизи моря. |
| Соль (хлорид-ионы) | Соль, например хлориды, может разрушить защитный слой на стали от морской воды. Это ускоряет коррозию и приводит к опасным ударам. |
| Двуокись углерода / Кислотность | Углекислый газ в аэрированной воде превращается в углекислый газ. Она понижает pH и ускоряет процесс коррозии, при этом кислород отсутствует. Точно так же скорость коррозии ускоряется под действием серной кислоты. |
| Высокая температура | Горячие трубы или высокие температуры запускают бурные химические реакции, а напряжение приводит к появлению трещин или слабых мест, где начинается ржавчина. |
| Неправильная сварка | Стыки стальных труб должны быть сварены. Серебро и конструкция уплотнения стыков являются ключевыми этапами в обеспечении того, чтобы стальная труба не была подвержена коррозии. |
Стратегии предотвращения коррозии в трубах из углеродистой стали
Чтобы защитить поверхность стальных труб от коррозии, существует несколько методов, таких как:
- Защитное покрытие
Производители используют окраску, эпоксидные слои или цинковое цинкование. Они создают барьер между сталью и коррозийными элементами.
- Катодная защита
При этом методе стальная труба обычно крепится к жертвенному металлу, такому как цинк или магний, в качестве ингибитора коррозии. Этот метод хорошо защищает заглубленные или погруженные в воду трубы.
- Эрозия
Добавляет химические вещества в жидкость для труб, создавая защитную пленку. Она уменьшает внутреннее волнение, особенно в нефтяных или водопроводных трубах.
- Конструкция и выбор материала
Выбирайте экологически чистую углеродистую сталь. При необходимости используйте трубы с полиэтиленовым покрытием или высококачественные трубы по стандарту API. Проектируйте расположение труб таким образом, чтобы избежать нестабильных участков и уменьшить точки напряжения.
- Изолированный металл
В этом случае производитель использует футеровки, износостойкие накладки или трубные башмаки для отделения углеродистой стали от других металлов и предотвращения гальванической коррозии.
- Предотвращает вибрации и трение
П-образные болты, кронштейны, трубные башмаки и подвески уменьшают механический износ и растрескивание. Это минимизирует риск в местах контакта.
- Экологический контроль
Держите место сухим, следите за чистотой дренажных отверстий, используйте герметик и избегайте контакта с кислотой или соленой водой.
Существующие решения по управлению коррозией
Коррозия труб из углеродистой стали - серьезная проблема, но сегодня существует множество инновационных решений, позволяющих справиться с ней и уменьшить ее последствия.
1. Регулярная проверка и мониторинг
Одной из наиболее эффективных мер борьбы с коррозией является ее быстрое устранение. Благодаря частым проверкам есть возможность выявить незначительные формы коррозии или повреждения до того, как они перерастут в более серьезные проблемы. Ультразвуковые исследования, рентгенография (рентгеновские лучи) и визуальный контроль - вот инструменты, которые специалисты используют для контроля толщины и положения поверхности. Некоторые компании также используют интеллектуальные датчики или средства контроля коррозии внутри трубы, чтобы получать данные в режиме реального времени.
2. Трубная обмотка и гильза
Упаковка труб с помощью защитной ленты, стекловолокна или рукавов на основе смолы позволяет создать существенный барьер для влаги, соли и воздуха. Этот метод обычно используется для верхних стран и внешних труб, особенно в районах с высокой влажностью или вблизи моря.
3. Система катодной защиты
Это очень эффективный метод для подземных или подводных труб. Он работает за счет использования жертвенного номера (например, цинка или магния) или пропускания через трубу небольшого электрического тока. Он защищает углеродистую сталь, предотвращая потерю электронов (значительная часть процесса коррозии).
4. Опоры и башмаки для труб
Механический износ и вибрации могут вызвать повреждения в местах соприкосновения труб с металлическими поверхностями. Исключительная поддержка, такая как трубные башмаки, изоляторы и хомуты, уменьшает движение, предотвращает трение и препятствует застреванию влаги. Это особенно полезно в больших промышленных системах.
5. Ингибирующий коррозию химикат
В трубопроводах, транспортирующих воду, нефть или газ, добавление ингибирующих химикатов может помочь замедлить внутреннюю коррозию. Эти химикаты покрывают внутреннюю поверхность трубы и предотвращают реакцию между сталью и жидкостью.
6. Ремонт и замена
Если труба уже повреждена, ее можно очистить или, наоборот, очистить от ржавчины и отремонтировать, заменив поврежденную часть. Тем не менее, если ржавчина проникает глубоко или широко, более безопасной и надежной альтернативой является замена этой части трубы в большинстве случаев.
Планы оборонительных действий производителей труб из углеродистой стали
Существуют специальные стратегии, которые производитель может использовать для предотвращения коррозии труб из углеродистой стали. В таблице подробно описаны преимущества, связанные с этими методами:
| Стратегия | Выгода |
| Сталь из стали низкой чистоты | В качестве сырья (с низким содержанием импорта) и материалов с контролируемым содержанием углерода должна использоваться сталь с низкой степенью чистоты, чтобы уменьшить раннюю коррозию. |
| Придерживайтесь международных стандартов | Возьмите стандарты, например, ASTM A106/A53, ISO 3183, API или ASME, чтобы убедиться, что коррозия соответствует стандарту. |
| Покрытия на заводе | Перед отправкой покройте трубы эпоксидной оцинковкой или полиэтиленом, чтобы предотвратить их порчу. |
|
Обеспечение индивидуальных опций для нанесения покрытия |
Рекомендует левые трубы из полиэтилена, адаптированную футеровку, катодную систему или специальные покрытия в соответствии с условиями эксплуатации заказчика |
| Предложение Инструкции по техническому обслуживанию | Предложите простые инструкции по обуванию труб, обслуживанию, осмотру, использованию препятствий и команде поддержки. |
Вопросы и ответы
Какие виды коррозии наиболее распространены на трубах из углеродистой стали?
- Равномерная коррозия: Она равномерна по всей поверхности.
- Точечная ржавчина: Образуются глубокие и мелкие отверстия.
- Щелевая коррозия: Происходит в местах соединения и в закрытых местах.
- Гальваническая коррозия: Происходит, когда углеродистая сталь контактирует с другим металлом.
- Коррозионные трещины под напряжением (SCC): Коррозионные трещины под напряжением, которые не всегда видны
Какое покрытие лучше всего подходит для труб из углеродистой стали?
Эпоксидная смола отлично держится как внутри, так и снаружи. Гальванизация обеспечивает покрытие стали слоем, защищающим от влаги и трения. Трубы, покрытые полиэтиленом, хорошо себя чувствуют в сложных химических условиях или в условиях захоронения в многочисленных ситуациях.
Каковы симптомы коррозии на моих трубах из углеродистой стали?
Проверьте, нет ли пятен ржавчины, утечек, низкого давления, обесцвеченной воды или нехарактерного запаха. В случае невидимой или внутренней коррозии необходимо использовать ультразвуковое оборудование, пигментное оборудование или неразрушающий метод контроля.
Можно ли его отремонтировать или следует заменить трубы из углеродистой стали с коррозией?
По мнению специалистов по мягкой коррозии, ее можно очистить, покрасить и оклеить бумагой. Однако если стена слишком тонкая или отверстие бездонное, его можно заменить, и во многих случаях это обойдется дешевле.
Какие параметры должны быть соблюдены для труб из углеродистой стали, чтобы обеспечить устойчивость к ржавчине?
- ASTM A106 / A53 для обычных труб
- ASME B36.10m для размеров труб
- ISO 3183 для нефте- и газопроводов
- API 570 для проверки в процессе эксплуатации
- NACE SP0169 для руководства по катодной защите.