Однією з головних проблем експлуатації систем теплопостачання, водопостачання та промислових трубопроводів є корозія поверхонь труб. Вона призводить до поступового зменшення пропускної здатності, появи течій, забруднення теплоносія та скорочення терміну служби обладнання.
Корозія - це основний фактор, що впливає на довговічність та надійність трубопроводів.
Ефективним технічним рішенням, яке дозволяє значно продовжити строк експлуатації трубопроводів і знизити витрати на обслуговування є застосування захисних покриттів. Покриття для захисту можна розділити на дві окремі категорії: зовнішні та внутрішні покриття. Коли згадується про антикорозію, зазвичай усі думають про захист зовнішньої поверхні, наприклад, про поліетиленові системи з трьох шарів (3LPE) та поліпропіленові (3LPP), але внутрішнє покриття трубопроводу таке ж важливе, як і зовнішнє покриття для захисту трубопроводу.
Причини та наслідки внутрішньої корозії
Корозія виникає через хімічну та електрохімічну взаємодію металу з робочим середовищем - водою, парою або теплоносієм, що часто містить кисень, солі, продукти розчинення металів.
Основні хімічні показники середовища теплоносіїв:
- твердість загальна - 330 мкг-екв/дм3;
- рН - 8,3-9,5 од. рН;
- вміст заліза - не більш 500 мг/дм3;
- концентрація сульфату натрію - 5-30 мг/дм3.
Основні негативні наслідки:
- зменшення товщини стінки труби, що призводить до аварій та скорочує експлуатаційний термін роботи трубопроводу;
- утворення накипу і відкладення, які погіршують теплопередачу;
- збільшення гідравлічного опору системи, а отже - зростання енерговитрат на перекачування теплоносія;
- погіршення якості води та можливість забруднення системи іржею.
Принцип дії антикорозійного покриття
Антикорозійне покриття створює бар’єр між металом і агресивним середовищем, запобігаючи доступу кисню, води та хімічних реагентів до поверхні сталі, тим самим запобігає руйнуванню поверхні.
Покриття може виконувати захисну, ізоляційну і гідрофобну функції, а також покращувати гідравлічні властивості труби завдяки гладкій поверхні. Гладка поверхня покриття знижує опір рідини або газу, що проходить по трубі. Це знижує турбулентність потоку та зменшує втрати тиску. Зменшення тертя вимагає менших енергетичних витрат для транспортування продуктів, що призводить до економії коштів на електроенергію.
Види внутрішніх захисних покриттів:
- Епоксидні покриття - найпоширеніші. Забезпечують високу адгезію, стійкість до температур 100-120 °C, до хімічних речовин та механічного впливу.
Рекомендована товщина покриття 60-350 мікрон, і може змінюватися (до 1000 мікрон) залежно від вимог Замовника та робочого середовища.
Епоксидні покриття забезпечують чудову стійкість до високих температур, хімічних речовин та корозії. - Полімерні (полиетиленові, поліуретанові) покриття – забезпечують високу гладкість і мінімальний коефіцієнт тертя.
- Комбіновані покриття – поєднують властивості різних матеріалів, наприклад, епоксид + поліуретан для підвищення стійкості до високих температур і тиску.
Базові стандарти які встановлюють вимоги та методи випробувань і нанесення внутрішніх покриттів:
AWWA C210 «Рідкі епоксидні покриття та облицювання для сталевих водопровідних труб та фітингів»;
ДСТУ EN ISO 15741:2022 «Фарби та лаки. Антифрикційні покриття внутрішньої поверхні надводних та підводних сталевих трубопроводів для некорозійних газів»;
API RP 5L2 «Рекомендована практика нанесення внутрішнього покриття на магістральні трубопроводи, транспортуючі некоррозіоноактивний природний газ»
Економічні та технічні переваги
Використання внутрішнього захисного покриття забезпечує:
- збільшення строку служби трубопроводів;
- зниження витрат на ремонт і заміну ділянок труб;
- зменшення тепловтрат і покращення енергоефективності системи;
- збереження якості теплоносія (менше іржі, осаду);
- покращення екологічної безпеки через зниження ризику аварійних викидів.
Практичне застосування
В країнах ЄС антикорозійні/гладкісні покриття широко застосовуються в теплових мережах, системах гарячого і холодного водопостачання, а також у нафто- й газопроводах. На сучасних підприємствах використовуються автоматизовані установки внутрішнього напилення, які забезпечують рівномірне нанесення покриття та контроль товщини шару, що гарантує довговічність захисту.
Застосування внутрішнього антикорозійного або гладкісного покриття є необхідним елементом сучасного підходу до проектування та експлуатації трубопроводів.
Особливо актуальним є питання до експлуатаційного терміну служби теплотрас. До теплової ізоляції висувають вимоги до теплопровідності та експлуатаційних характеристик терміном до 50 років, але водночас не висуваються вимоги до захисту внутрішньої поверхні металу труб. Що є невідповідністю у підходах до вставлення вимог щодо підвищення експлуатаційних характеристик.
У вітчизняних трубних підприємств є багаторічний досвід по нанесенню покриттів для захисту внутрішніх поверхонь трубопроводів питної води, промислових трубопроводів гірничо-збагачувальних комбінатів та газопроводів.
Захист внутрішньої поверхні трубопроводів - це не лише захист від руйнування металу, а й інвестиція в надійність, енергоефективність і безпечність інженерних систем.
Застосування внутрішнього захисного покриття це не додатковий, а обов’язковий елемент сучасного проектування теплотрас і трубопроводів.
Захищаючи труби від корозії та стирання, покриття продовжує термін експлуатації як самих труб, так і іншої арматури в системі. Тому питання вибору та впровадження ефективних технологій внутрішнього покриття повинно бути одним із пріоритетів у галузі теплопостачання та комунальної інфраструктури.
