способ защиты от подземной коррозии в местах локального повреждения изоляционного покрытия металлических трубопроводов, не имеющих электрохимической защиты

Формула изобретения

Способ защиты от подземной коррозии в местах локального повреждения изоляционного покрытия металлических трубопроводов, не имеющих электрохимической защиты, путем инъектирования химического реагента в грунт, отличающийся тем, что в качестве инъектируемого химического реагента используют гидроксид кальция концентрацией 1,0-1,5 г/л, взаимодействующий в естественных условиях с диоксидом углерода и солями угольной кислоты, содержащимися в грунтовых водах и порах грунта, с образованием на поверхности металла защитной пленки карбоната кальция.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области защиты от подземной коррозии в местах локального повреждения изоляционного покрытия на металлических сооружениях (в частности, трубопроводов), не имеющих электрохимической защиты, путем инъектирования гидрооксида кальция.

Известен способ повышения коррозионной стойкости гидроизоляционных материалов введением добавок кремнийорганических соединений. Способ применяется для повышения коррозионной стойкости гидроизоляции сооружений, не имеющих специальной защиты в условиях одновременного воздействия напорной фильтрации воды, капиллярного подсоса и диффузионной проницаемости жидких агрессивных сред. Противокоррозионная защита основана на повышении эффекта гидрофобной защиты материалов за счет предварительного уплотнения их структуры инъектированием кремнийорганических соединений, обладающих объемным гидрофобным эффектом [РЖ, 66. Коррозия и защита от коррозии, 7, 1991, стр. 60 7.66.584. /Вершинина О.С. //Негрунтовые противофильтрационные конструкции и гидроизоляции энергетических сооружений: Материалы Всесоюзного научно-технического совещания /ВНИИ гидротехники. - Л., 1990. - С. 207 - 211 - pyc.].

Недостатком известного способа является дороговизна и дефицитность кремнийорганических соединений.

Известен способ защиты стали от коррозии в воде путем введения в водную среду гидрооксида кальция в количестве 0,6-0,8 г/л. Данное изобретение относится к области защиты стального оборудования от коррозии в водной среде, в частности, к ингибиторной защите от коррозии при помощи пассивирующих агентов.

Однако продолжительность действия раствора составляет 360 ч, а скорость коррозии 0,007-0,1 г/м²сут.

Недостатком известного способа является невысокая эффективность пассивации и вследствие этого короткий срок действия защиты [авт. св. 939594, МКИ³ C 23 F 11/00. Раствор для пассивации стали. //Ю.Я. Харитонов, А.П. Акользин, Л.Н. Морозова //Открытия, изобретения, 1982, 24].

Наиболее близким техническим решением к заявляемому изобретению является способ защиты металла от коррозии объектов, эксплуатирующихся в подземных условиях. Способ заключается в повышении эффективности защиты при периодическом воздействии подземных вод. Способ включает введение в грунт водного раствора нитрита натрия и мылонафта [патент РФ SU 1678902 А1, МКИ³ C 23 F 11/00. Способ защиты от коррозии. //Р.Б. Мамелов //Бюллетень 35 от 23.09.91 г.].

Недостатками известного способа, кроме дороговизны и дефицитности применяемых реагентов, является узкая область применения предлагаемого способа: только для связных (суглинистых) и песчаных грунтов, причем толщина слоя обрабатываемого грунта должна составлять не менее 20-30 см.

Изобретение решает техническую задачу расширения области применения предлагаемого способа при обеспечении высокой эффективности защиты от коррозии подземных металлических сооружений, не имеющих электрохимической защиты.

Сущность изобретения заключается в том, что в известном способе защиты от подземной коррозии металлических трубопроводов в местах локального повреждения изоляционного покрытия, включающем инъектирование в грунт химического реагента, согласно предлагаемого изобретения в качестве инъектируемого в грунт химического реагента используют гидрооксид кальция концентрацией 1,0 - 1,5 г/л, взаимодействующий в естественных условиях с диоксидом углерода и солями угольной кислоты, содержащимися в порах грунта и грунтовых водах, с образованием на поверхности металла карбоната кальция, обеспечивающего надежную защиту трубопровода от коррозии.

Предлагаемый способ защиты от подземной коррозии металлических трубопроводов включает:

определение фактического положения оси и глубины залегания трубопровода;

определение наличия и места расположения подземных коммуникаций в области локального повреждения изоляционного покрытия подземного газопровода;

определение характера грунта вокруг места локального повреждения изоляционного покрытия подземного газопровода;

определение места повреждения изоляционного покрытия подземного трубопровода с помощью приборов - трассоискателей путем продольного, поперечного и вертикального зондирования наведенного электрического поля трубопровода на переменном или постоянном токе;

определение координат точек ввода инъекторов на поверхности грунта;

определение угла наклона для каждой точки ввода инъектора;

определение величины подачи инъектора для каждой точки инъектирования;

определение расхода инъекционного раствора на каждую точку инъектирования и на все повреждение в целом;

определение на поверхности грунта и фиксацию колышками мест ввода инъектора согласно проекту производства работ;

доставку к месту производства работ оборудования и инструментов;

сборку инъекционной установки в рабочем положении;

подготовку системы для закачки инъекционного раствора в грунт;

подготовку инъекционного раствора согласно проекту производства работ;

закачку инъекционного раствора гидрооксида кальция концентрацией 1,0 - 1,5 г/л в места повреждения изоляционного покрытия.

Устройства для инъектирования широко применяются при искусственном закреплении грунтов, так например [В.Е. Соколович. Химическое закрепление грунтов. - М.: Стройиздат, 1980. - 118 С., Б.А. Ржаницын. Химическое закрепление грунтов в строительстве. - М.: Стройиздат, 1986. - С. 264, авт. св. SU 1428815 А1 СССР, Е 02 D 3/12. Устройство для закрепления грунтов //А.А. Равкин, Л. Ф. Фуров //07.10.88. Бюллетень 37, авт. св. 747929, Е 02 D 3/12. Машина для укрепления грунта //Ю.Г. Бабаскин, И.И. Леонович, Л.Р. Мытько //15.07.80. Бюллетень, 26 и т.д.].

Нами были проведены коррозионные исследования скорости коррозии образцов из стали 17Г1С в грунтах с различным рН, обработанных раствором гидрооксида кальция концентрациями от 0,5 до 2,0 г/л. В слабокислых (рН 5,0), нейтральных (рН 7,0) и слабощелочных (рН 8,0) грунтах. Достаточно высокую защиту обеспечивает гидрооксид кальция концентрацией от 1,0 до 1,5 г/л.

В таблице приведены результаты коррозионных испытаний, проведенных общепринятым гравиметрическим методом.

Из приведенных данных видно, что концентрация гидрооксида кальция ниже 1,0 г/л не обеспечивает достаточно эффективной защиты стали от коррозии, а применение раствора с концентрацией более 1,5 г/л нецелесообразно, так как это не приводит к дальнейшему снижению скорости коррозии. При инъектировании гидрооксида кальция концентрацией 1,0 - 1,5 г/л в слабокислые, нейтральные и слабощелочные грунты степень защиты от коррозии составляет 90-95%, что соответствует эффекту, достигаемому при катодной или протекторной защите.

Замедление коррозии связано с:

локальным подщелачиванием грунта в местах инъектирования (первоначально);

образованием защитной пассивной пленки;

образованием на поверхности металла нерастворимого, плотного и прочно с ним сцепленного слоя карбоната кальция, образующегося при взаимодействии гидрооксида кальция с диоксидом углерода и другими солями угольной кислоты, содержащимися в порах грунта и грунтовых водах.

Дополнительным фактором в пользу данного химического реагента является то, что гидрооксид кальция наиболее дешев и доступен. Более того, он является отходом ряда химических производств, т.е. использование гидрооксида кальция одновременно позволяет решить проблему утилизации отходов. Гидрооксид кальция безвреден для человека и окружающей среды. Санитарных норм, ограничивающих сброс растворов гидрооксида кальция в природные водоемы, не установлено - это экологически чистое вещество. Существенное преимущество гидрооксида кальция перед другими щелочными реагентами является невозможность его передозировки из-за невысокой растворимости (1,48 г/л Н₂О при 25^oC) [Справочник химика, том II, изд.3-е испр.: Издательство "Химия", Ленинградское отделение, 1971. - С.93] и превращения в природных условиях в карбонат кальция, безопасный для здоровья человека, что исключает возможность возникновения щелочной хрупкости стали [Противокоррозионная защита стали пленкообразователями. Акользин А.П. - М.: Металлургия, 1989. - 192 с.].

Изобретение найдет применение для защиты от подземной коррозии в местах локального повреждения изоляционного покрытия металлических трубопроводов и других металлических сооружений, эксплуатирующихся без электрохимической защиты. Предлагаемый способ заменяет ремонт изоляции трубопроводов и осуществляется без остановки перекачки и вскрытия подземных металлических сооружений.