Фланцы и коррозия: как обеспечить защиту соединений

Фланцевые соединения требуют особенного внимания из-за подверженности коррозии. Их регулярное обслуживание предотвратит разрушение крепежа и самих фланцев, что положительно скажется на долговечности всего трубопровода в целом.

Чаще всего трубопровод начинает разрушаться на молекулярном уровне после проведения сварочных работ, однако существуют способы для обеспечения безопасности фланцевых соединений — сделать это можно при помощи ингибиторов, использования коррозиестойких материалов, катодной защиты и защитных покрытий.

Как действует коррозия?

Коррозией принято называть разрушение материалов в результате реакции окисления, возникающей при взаимодействии детали с окружающей средой. Большинство металлов при соприкосновении с влажным воздухом образуют поверхностный слой оксида, и если он будет когерентным, то дальнейшая коррозия прекратится. Больше всего процедуре разрушения подвержены черные металлы — чугун и сталь с высоким содержанием углерода, в меньшей степени — цветные металлы, и особой стойкостью обладают хромоникелевые стали.

Для борьбы с электрохимической коррозией применяется особый вид защиты. Дело в том, что при соединении двух металлов с различными электрохимическими потенциалами, один из этих металлов по отношению к другому будет анодным. Если эти металлы соприкасаются с влагой, то металл с меньшим потенциалом начнет разрушаться. Какие покрытия наиболее часто используют для предотвращения этого процесса?

Цинк и защита фланцев

Все покрытия можно разделить на несколько видов — металлические (кадмий, медь, цинк), лакокрасочные и неорганические (фосфаты). Наиболее распространено цинковое покрытие, используемое для защиты чугунных и стальных изделий. В пользу цинка говорят два аргумента: этот металл стоек к коррозии от природы, а также имеет высокую анодность при температурах до 70 градусов Цельсия. Если температура выше названного предела, то цинк может защищать изделие только механическим способом. Степень защиты напрямую зависит от метода нанесения цинкового покрытия и его толщины (чем более горячий способ используется, тем толще покрытие, однако этот параметр трудно регулировать). Сам основной металл при покрытии не меняется, но размеры детали могут измениться в большую сторону.

Как было сказано выше, коррозии наиболее подвержены участки контакта металлов с разными свойствами. Так можно наблюдать растворение алюминия в случае его контакта с латунью. То есть растворяется всегда анод (металл с отрицательным потенциалом), поэтому важно использовать для защиты покрытия, которые могут образовывать с металлом гальваническую пару и растворяться, защищая тем самым основной металл. Исходя из того, что потенциал цинка более отрицательный, он защищает железо эффективнее, чем никель.

Катодные методы защиты фланцевых соединений и труб

Еще для трубопроводов используется катодная защита. Ее принцип состоит в использовании электрического тока, противодействующего гальванической коррозии через разные поверхности. Метод работает под водой и под землей (из-за наличия электролита). Для нержавеющих сплавов, работающих в агрессивных средах, используются ингибиторы коррозии.

Если процессу коррозии дать развитие, то стенки трубы разъест , что приведет к разгерметизации трубопровода. Чтобы этого не происходило применяются специальные методы, один из которых наиболее прост — это использование анода.

При воздействии различных элементов на железо, используется подача незначительной силы постоянного тока. Заряд перенаправляется на анод (соединение металлов), подключенный к трубе при помощи проволоки. Несмотря на свою простоту, катодная защита имеет высокую эффективность.

При другом способе защиты отрицательный заряд от источника тока подключается к трубе и защищается, положительный заряд подключается к аноду и размещается в земле. В данном случае анодом называют положительно заряженную часть аккумулятора, а труба выступает в качестве отрицательно заряженной стороны, или анода. Расстояние между анодом и трубой вычисляется опытным инженером, с учетом состава почвы, а сам принцип метода прост — электричество течет всегда от анода к катоду, поэтому разъедается именно он вместо трубы, являющейся катодом.

Силовые кабели и коррозия

В некоторых случаях трубы могут располагаться рядом с электрическими кабелями. В этом случае образуется магнитное поле, из-за воздействия которого труба становится анодом. Чтобы этого не происходило, инженерам приходится разрабатывать мощную катодную защиту в районах с рассеянным электричеством.

Интересно, что проблема сохранности трубопроводов существовала постоянно, но только в последние годы появились патенты на коррозионно-стойкие покрытия. Однако до сих пор необходимы подробные исследования каждой конкретной местности, где размещен трубопровод, с учетом факторов экологии и экономической целесообразности.

Современные трубопроводные системы во многом зависимы от качества таких деталей, как фланцы плоские. Эти детали подвержены разрушению, причем это практически не зависит от географии местности, поэтому важно обеспечивать их защиту от разрушения.