Покрытие труб ВЧШГ



Внешнее и внутреннее покрытия для защиты труб и транспортируемой среды

Внешнее покрытие труб из ВЧШГ

Дополнительную защиту трубы из ВЧШГ обеспечивает внешнее консервационное покрытие битумным лаком, либо композитное покрытие металлическим цинком и битумным лаком по ИСО 8179. Покрытие наносится на наружную поверхность трубы.

Основное назначение битумного покрытия, толщина которого составляет 25 микрон — снижение уровня окисления металла под воздействием атмосферных факторов.

Цели нанесения внешнего покрытия

Внешнее цинковое покрытие наносится на трубы для защиты подземных трубопроводов из ВЧШГ от коррозионного влияния почвы.

Несмотря на то, что цинк имеет защитные свойства по отношению к чугуну, опыт показывает, что состоящее исключительно из цинковой оболочки покрытия недостаточно из-за ее слишком быстрой самокоррозии и отсутствия самозакрепления образовавшихся продуктов коррозии. По этой причине согласно ИСО 8179 (Часть 1) «Нанесение слоя металлического цинка и завершающего покрытия» после нанесения активного цинкового покрытия на трубы наносится пассивное покрытие — завершающий однородный слой битумной краски или синтетической смолы, полностью совместимых с цинковым покрытием.

Пассивное покрытие является преградой между электролитом почвы и потенциальными элементами, которые могут вызвать токи при контакте с водным экстрактом почвы. После помещения труб в почву пассивное покрытие замедляет обмен между электролитом почвы и оцинкованной трубой, в результате чего происходит медленное превращение цинка в стабильные продукты коррозии, защищенные от выщелачивания грунтовыми водами.

Многочисленные раскопки действующих трубопроводов с нанесенным цинковым и битумным покрытием подтверждают надежную защиту внешнего покрытия от коррозии. На рис. 1 показана фотография трубы с внешним цинковым и битумным покрытием, пролежавшей 10 лет в глинистой почве со средней степенью коррозионного воздействия.

Исследование коррозионной стойкости трубы из ВЧШГ

После зачистки трубы обнаруживается полное отсутствие коррозии. Защитный слой из продуктов коррозии цинка четко виден после удаления лака.

Механизм влияния цинкового покрытия труб на коррозию

Принцип действия цинкового покрытия основывается на гальваническом эффекте цинка по отношению к высокопрочному чугуну. Если происходит механическое воздействие на трубу с повреждением покрытия и оголением поверхности трубы, то цинк обеспечивает создание в месте повреждения нового защитного слоя. Оголенный участок, имеющий незначительную поверхность, играет роль катода, а оцинкованная поверхность трубы — роль анода с большой поверхностью. Поэтому при наличии цинкового покрытия в месте повреждения трубы наблюдается гальваническая защита, которая не только останавливает коррозию, но и создает новый защитный слой, являющийся продуктом подщелачивания и выделения окислов и карбонатов цинка.

До укладки труб в землю в порах внешнего битумного покрытия, за счет реакции цинка с дождевой водой и угольной кислотой возникает карбонат цинка, который закрывает поры и препятствует дальнейшему возникновению реакции.

На поверхности труб, проложенных в грунте, слой цинка превращается в плотный, жесткий, непроницаемый и равномерно закристаллизованный слой нерастворимых соединений, состоящий из оксидов цинка, гидратов и солей цинка с различным составом.

При этом за счет пористого внешнего битумного покрытия обменные процессы между цинком и грунтом почти подавляются. Создаются условия для замедленного преобразования в практически застойной среде, ведущей к образованию когерентного и нерастворимого слоя продуктов коррозии, которые при других условиях рассеивались бы в окружающей среде.

Этот слой, состоящий из продуктов коррозии цинка, является допустимым, так как сохраняются защитные свойства, даже если изначальный металлический слой цинка претерпел изменения. Именно наличием этого слоя продуктов коррозии цинка объясняется сохранение защитных функций после превращения всего начального металлического цинка, то есть после прекращения всякого эффекта гальванической защиты. Этот слой отличается стойкостью в той среде, в которой он образовался. Защитное влияние внешнего слоя из цинка и битума при возникновении небольших дефектов на трубе схематично показано на рисунке 2.

Возникновение электрохимических элементов в трубе ВЧШГ

В анаэробном грунте, в котором может возникнуть коррозия за счет воздействия бактерий, цинк выполняет защитные функции за счет его антибактериального воздействия и способности повышать значение рН на границе фаз чугун-грунт.

Сверху цинкового покрытия наносится слой битумной краски или синтетической смолы. Средняя толщина слоя не должна быть менее 70 мкм, минимальная — не менее 50 мкм.

Общая схема поверхности трубы с нанесенным цинковым и битумным покрытием приведена на рисунке 3.

Схема трубы ВЧШГ с нанесённым цинковым и битумным покрытием
Характеристика среды Портландцемент Сульфатостойкий цемент Глиноземистый цемент
Минимальное содержание для pH 6 5.5 4
Максимальное содержание (мг/л) для
 — агрессивного СО2 7 15 неограниченно
 — сульфата (SO42-) 400 3000 неограниченно
 — магния (Mg2+) 100 500 неограниченно
 — аммония (NH4+) 1 930,0 Не пакетируются неограниченно