7.1.1. Механизм защитного действия ингибиторов

В зависимости от характера среды, в которой протекает коррозия, различают ингибиторы для жидких сред и атмосферных условий. В свою очередь ингибиторы для жидких сред разделяют на ингибиторы кислотной коррозии, нейтральных растворов и растворов щелочей. По агрегатному состоянию ингибиторы подразделяются на жидкие и твердые, по растворимости – на водорастворимые, углеводородорастворимые и смешанные.

При добыче, транспортировке и хранении нефти и газа к ингибиторам предъявляют следующие требования: растворимость в углеводородах и способность образовывать устойчивую эмульсию или суспензию в водной среде. При этом ингибитор должен обеспечивать защиту внутренних стенок оборудования от агрессивного воздействия сероводорода, хлористого водорода и паров воды при относительно высоких температурах.

Исследованиями и практикой установлено, что при высоких температурах (до 120 С) большинство ингибиторов коррозии, например такие, как ИКСГ-1, КО, АНПО, ИКБ-2, ИКБ-4, СЖК, ВЖК, Додиген-214 и др., сохраняют, а в некоторых случаях повышают защитный эффект. Названные ингибиторы обеспечивают защитный эффект в основном за счет прочной связи своих полярных молекул с поверхностью металла, осуществляемой хемосорбционными силами (химическая связь). Повышение температуры усиливает эту связь.

Ингибиторы, используемые в настоящее время в нефтяной и газовой промышленности, представлены органическими азотсодержащими соединениями с длинными углеродными цепями. К ним относятся производные алифатических жирных кислот, имидозолины и их производные, четвертичные соединения, производные смоляных аминов.

Защита оборудования от коррозии при воздействии среды, содержащей сероводород, осуществляется ингибитором И-1-А, скорость коррозии замедляется на 90-95%, при этом срок действия защиты сохраняется в течение 220 суток. Ингибиторы типа И-1-А, АНПО, ИКСГ-1, КО, ГИПХ-37 и другие обладают свойствами поверхностно-активных веществ и воздействуют на среду как стабилизаторы эмульсий «вода в масле».

Существуют различные способы введения ингибиторов коррозии в агрессивные среды. Один из них – однократная обработка внутренней поверхности оборудования концентрированным ингибитором при концентрации более 10 %. Продолжительность действия от 1,5 до 7 месяцев. При меньшей продолжительности способ однократной обработки применять не рекомендуется. Другой способ – непрерывная подача ингибитора в установки. В этом случае ингибитор либо вводят в эксплуатационные трубы самотеком (с различной интенсивностью в зависимости от типа ингибитора и эффективности его действия), либо закачивают под давлением с заданным расходом. Твердые ингибиторы подают в установки с помощью шлюзовых камер.

7.2. Защитные и изоляционные покрытия

Защитные покрытия могут быть металлическими и неметаллическими. В качестве металлических покрытий используют цинковые, алюминиевые, хромовые, никелевые и др. В качестве неметаллических покрытий используются органические (битумные, полимерные и др.) и неорганические (стеклоэмали, цементы и др.).

Металлические покрытия на металл наносят различными способами: физическими, электрохимическими и химическими. К физическим способам относятся конденсация, плакирование, диффузионное насыщение, металлизация; к электрохимическим – цинкование, кадмирование, хромирование, никелирование и др.; к металлическим – фосфатирование, оксидирование и др.

Металлические покрытия по механизму защитного действия по отношению к основному металлу разделяют на анодные и катодные. Анодные покрытия защищают изделие электрохимически. При наличии пор или оголенных участков между покрытием и основным металлом в присутствии электролита образуется гальваническая пара, в которой металл покрытия, обладая более электроотрицательным потенциалом, становится анодом и растворяется, защищая основной металл от коррозии. Катодные покрытия изолируют металл от воздействия коррозионной среды механически. При наличии пористости и несплошности растворяется основной металл, разрушение которого происходит локализовано, на дне поры или несплошности покрытия. Продукты коррозии основного металла и изменение сопротивления электролита снижают скорость коррозии.

Битумные покрытия применяют для изоляции труб диаметром до 820 мм при температуре продукта не более 40 С. Битумно-резиновые мастики готовят в заводских условиях или передвижных котлах на установках в условиях изоляционных баз. В заводских условиях мастики получают из обезвоженного битума и просушенной резиновой крошки. При температуре 200-240 С в механических смесителях продувают перегретый пар в течение 1…1,5 ч. При изготовлении битумно-резиновой мастики на месте производства работ 75 % объема котла заполняют битумом и доводят его до расплавления. Для предотвращения вспенивания добавляют низкомолекулярный силоксановый каучук СКТН-1 в количестве 2 % от массы битума. После полного обезвоживания в битум при температуре 170-180 С добавляют наполнитель для придания битумным мастикам структурной и механической прочности. В качестве минеральных наполнителей используют доломит, доломитизированный известняк, асфальтовый известняк.

Для получения битумно-полимерных мастик используют резиновую крошку, полидиен, атактический полипропилен и порошкообразный полиэтилен.

Для повышения пластичности покрытий на основе битума применяют пластификаторы, в качестве которых используют зеленое и соевое масло.

Для битумных мастик в качестве армирующих оберток используются стекловолокнистые материалы в виде холста марок ВВ-К и ВВ-Т. Армирующие обертки повышают прочность покрытий на разрыв, их эластичность и устойчивость.

Для предотвращения повреждений битумных покрытий используются наружные обертки из бризола, бикарула, пленки ПДП или ПДБ. Бризол изготовляют из нефтяного битума, дробленной резины, асбеста и пластификатора. Бикарул представляет собой смесь из нефтяного битума, синтетических каучуков и органических или минеральных наполнителей.

Грунтовки для битумных покрытий готовят из битума, растворенного в резине в соотношении 1:3 по объему. Грунтовка представляет собой вязкий раствор из смеси синтетического каучука, нефтяного битума, термореактивной среды, ингибитора и растворителя.

Полимерные покрытия для защиты подземных трубопроводов изготовляют как в заводских, так и в трассовых условиях. Материалом для них служит поливинилхлорид в виде лент с подклеивающим слоем, полиэтилен экструдированный или напыленный, полипропилен и др. Для горячих трубопроводов используются радиационнообработанные термостойкие двухслойные ленты, выдерживающие температуру до 120 С. Лента изготовляется из кремнийорганической резины, оберточного материала ПДБ радиационно обработанных и гидрофобизированной стеклоткани. В последние годы широко применяются липкие термоусаживающиеся полимерные ленты. В зависимости от типа применяемых полимерных материалов используют соответствующие грунтовки: клей № 88, № 61, полиизобутиленовый клей, ГТ-752 и др.

В настоящее время для изоляции применяют следующие марки лент: ПИЛ, ПВХ-БК, ПЭЛ, ЛПД, ЛПТ и др. (отечественного производства); «Поликен», «Альтена», «Нито», «Фурукава», «Плайкофлекс» и др. (импортного производства, поставляются в комплекте с грунтовкой и защитной оберткой).

Полимерные ленты из полиэтилена используют на трубопроводах диаметром до 1420 мм при температуре перекачиваемого продукта не более 35 С. При введении в материал пленок специальных добавок температурный диапазон их применения расширяется.

Покрытия из эмали и стеклоэмали получают плавлением окислов и нанесением их на металл в один или несколько слоев. Введение в состав эмали различных окислов позволяет изменять свойства эмалевых покрытий в широком диапазоне в соответствии с условиями применения. В основном используются легкоплавкие грунтовочные и покровные эмали для индукционного эмалирования труб. Технологический процесс нанесения эмали на стальные трубы с использованием индукционного нагрева состоит из подготовки поверхности металла, нанесения эмалевого шликера на защищаемую поверхность, индукционной сушки шликера и непосредственного оплавления эмалевого покрытия.

Защитные покрытия из эмали или стеклоэмали наносят только в заводских условиях, поэтому их качество весьма высокое. Эмалевое покрытие обладает большой сплошностью, хорошим сцеплением с металлом и высоким электросопротивлением, однако этот тип покрытия достаточно дорог и применяется только в особо ответственных случаях – при перекачке высокоагрессивных сред или прокладке трубопровода в таких средах.

В качестве антикоррозионных лакокрасочных материалов достаточно широко используются полимерные покрытия на основе фурановых, полиэфирных, виниловых и эпоксидных смол, полиуретанов и др. В качестве противокоррозионных покрытий трубопроводов и резервуаров наибольшее распространение получили эпоксидные материалы, что объясняется простотой технологии их нанесения и высокими антикоррозионными свойствами. Защитные свойства эпоксидных смол существенно зависят от вида отвердителя, применение которого определяет процесс горячей или холодной (15…20 С) сушки покрытия. Для противокоррозионной защиты резервуаров обычно применяют отвердители с холодным процессом. В качестве отвердителей используются алифатические амины (полиэтиленполиамин и гексаметилендиамин) и низкомолекулярные полиамидные смолы. Наибольшее распространение получил отвердитель № 2 (30 %-ный раствор полиамидной смолы ПО-200).

При прокладке подземных трубопроводов в каменистых и скальных грунтах без использования песчаной подушки и засыпки песком хорошо зарекомендовало себя защитное покрытие «Пектал». Это покрытие обладает в десятки раз большей ударной прочностью, чем обычные полиэтиленовые покрытия. При изгибе труб до 1,5 адгезия и сплошность покрытия не нарушаются.

Свойства эпоксидных покрытий зависят также от вводимых в них наполнителей, пластификаторов и модификаторов. Для разбавления эпоксидных смол используют ацетон или ксилол.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Коровин Н.В. Общая химия: Учебник для вузов. Изд. 2-е, перераб. и доп.. М.: Высшая школа, 2000. 550 с.

2. Кузнецов М.В. и др. Противокоррозионная защита трубопроводов и резервуаров: Учебник для вузов: Изд. 2-е, испр. и доп. М.: Высшая школа, 1992. 240 с.

3. Розенфельд И.Л. и др. Защита металлов от коррозии лакокрасочными покрытиями. М.: Химия, 1987. 224 с.

4. Защита от коррозии, старения и биоповреждений машин, оборудования и сооружений: Справочник в 2 т./Под ред. А.А.Герасименко М.: Машино-строение, 1987. 800 с.

5. Варыпаев В.Н. Коррозия металлов. Л.: Изд-во Ленингр. ун-та, 1972. 90 с.

6. Томашов Н.Д. и др. Коррозия и коррозионно-стойкие сплавы. М.: Метал-лургия, 1970. 232 с.

7.Розенфельд И.Л. Коррозия и защита металлов. М.: Металлургия, 1970. 230 с.

8. Защита металлических сооружений от подземной коррозии: Справочник. Под ред. Л.Я. Цукермана. Изд. 2-е, перераб. и доп. М.: Недра, 1981. 294 с.

9. Улиг Г.Г. и Реви Р.У. Коррозия и борьба с ней: Пер. с англ. Л.: Химия, 1967. 710 с.

10. Тодт Ф. Коррозия и защита от коррозии: Пер. с нем. Л.: Химия, 1967. 710 с.

11. ГОСТ 9.908-85. Металлы и сплавы. Методы определения показателей коррозии и коррозионной стойкости. М.: Изд-во стандартов, 1985.

ПРИЛОЖЕНИЕ