Protection efficace contre la corrosion des tubes d'acier

Pratiquement tout système d'infrastructure interne et de support de vie de bâtiments résidentiels, de bâtiments municipaux et commerciaux ou d'installations industrielles est généralement un réseau développé de pipelines reliant ces objets ou d'autres objets du système dans un ordre spécifique.

Dans la plupart des cas, par exemple, lors de l’organisation d’une canalisation de gaz, on utilise des systèmes d’alimentation en eau chaude et froide, des systèmes d’égouts fécaux ou à câbles, ainsi que des systèmes de chauffage et de ventilation.

Selon le mode de fonctionnement et les conditions environnementales, les tuyaux en métal peuvent être exposés à divers facteurs défavorables pendant une longue période en cours de fonctionnement. Pour résoudre ce problème, la protection complexe des canalisations contre la corrosion selon SNiP 2.03.11-85 «Protection des structures de bâtiment contre la corrosion» a été spécialement développée.

Méthodes de traitement de la corrosion

Pour aider le lecteur à comprendre comment assurer une durabilité maximale aux pipelines, cet article examine certaines des options de protection active et passive des produits métalliques qui composent les services d'ingénierie des pipelines.

Vous trouverez également ci-dessous une instruction détaillée, qui détaille les principes de base de la mise en œuvre de la protection contre la corrosion pour les produits métalliques destinés à être utilisés dans des conditions agressives.

Classification des facteurs malveillants

Comme mentionné ci-dessus, la nature et le degré d’influence des facteurs externes dépendent en grande partie des conditions d’exploitation spécifiques, telles que l’emplacement de la conduite, la composition chimique du sol, la température annuelle moyenne et l’humidité relative de l’environnement, la présence de sources de courant continu à proximité, etc.

Selon le mécanisme d'occurrence et le degré d'effets dommageables, tous les facteurs nuisibles peuvent être divisés en plusieurs types.

1. Corrosion atmosphérique se produit lorsque le fer interagit avec la vapeur d'eau, qui est contenue dans l'air ambiant, et également à la suite d'un contact direct avec l'eau pendant les précipitations. Au cours d'une réaction chimique, de l'oxyde de fer se forme, ou plus simplement, de la rouille ordinaire, ce qui réduit considérablement la résistance des produits métalliques et peut, avec le temps, conduire à leur destruction complète.

1. Corrosion chimique résulte de l'interaction du fer avec divers composés chimiques actifs (acides, bases, etc.). Parallèlement, les réactions chimiques en cours conduisent à la formation d'autres composés (sels, oxydes, etc.) qui, tout comme la rouille, détruisent progressivement le métal.
2. Corrosion électrochimique se produit lorsque le produit ferreux est dans un milieu électrolytique pendant une longue période (une solution aqueuse de sels de concentrations différentes). En même temps, des régions anodiques et cathodiques se forment sur la surface métallique, entre lesquelles un courant électrique circule. En raison de l'émission électrochimique, les particules de fer sont transférées d'un site à un autre, ce qui entraîne la destruction d'un produit métallique.
3. Exposition à des températures négatives lorsque les conduites sont utilisées pour transporter de l'eau, elle gèle. Lors du passage à un état solide d'agrégation, un réseau cristallin se forme dans l'eau, ce qui augmente son volume de 9%. Étant dans un espace clos, l'eau commence à exercer une pression sur les parois du tuyau, ce qui finit par entraîner sa rupture.

   Faites attention! Une différence significative entre les températures moyennes annuelles et journalières moyennes entraîne des fluctuations significatives de la longueur totale du pipeline, qui sont causées par la dilatation thermique linéaire du matériau. Afin de prévenir la rupture des conduites et les dommages aux structures de support, des compensateurs thermiques doivent être installés à une certaine distance de la ligne.

Analyse du sol

Afin de choisir la méthode de protection la plus efficace, il est nécessaire de disposer d'informations précises sur la nature de l'environnement et les conditions de fonctionnement spécifiques du pipeline en acier. Dans le cas de la pose d'une conduite interne ou aérienne, ces informations peuvent être obtenues sur la base d'observations subjectives, ainsi que sur la base du régime climatique annuel moyen pour cette région.

Dans le cas de la pose d'une conduite souterraine, la résistance à la corrosion et la durabilité du métal dépendent en grande partie des paramètres physiques et de la composition chimique du sol. Par conséquent, avant de creuser une tranchée de vos propres mains, il est nécessaire de prélever des échantillons de sol pour les analyser dans un laboratoire spécialisé.

Les principaux indicateurs à clarifier dans le processus d'analyse sont les qualités de sol suivantes:

1. La composition chimique et la concentration de sels de divers métaux dans les eaux souterraines. La densité de l'électrolyte et la perméabilité électrique du sol dépendent en grande partie de cet indicateur.
2. Indicateurs qualitatifs et quantitatifs de l'acidité du sol, pouvant provoquer à la fois une oxydation chimique et une corrosion électrochimique du métal.
3. Résistance électrique du sol. Plus la valeur de la résistance électrique est basse, plus le métal est soumis aux effets destructeurs causés par l'émission électrochimique.

   Astuce! Pour obtenir des résultats objectifs de l'analyse, les échantillons de sol doivent être retirés des couches de sol dans lesquelles le pipeline passera.

Protection basse température

En cas de pose souterraine ou aérienne de réseaux d’alimentation en eau et d’égouts, la condition la plus importante pour un fonctionnement ininterrompu est de protéger les canalisations du gel et de maintenir la température de l’eau à un niveau non inférieur à 0 ° C pendant la saison froide.

Pour réduire l'impact négatif du facteur de température de l'environnement, les solutions techniques suivantes sont appliquées:

1. Pose d'un pipeline souterrain à une profondeur dépassant la profondeur maximale de gel du sol pour la région.
2. Isolation thermique de l'air et des lignes souterraines avec divers matériaux à faible conductivité thermique (laine minérale, segments en mousse, manchons en polypropylène).

1. Remblayage d'une tranchée de pipeline avec un matériau en vrac à faible conductivité thermique (argile expansée, scories de charbon).
2. Drainage des couches de sol adjacentes afin de réduire sa conductivité thermique.
3. Pose d'utilités souterraines dans des caissons rigides en béton armé, offrant un intervalle d'air entre le tuyau et le sol.

La méthode la plus évoluée pour protéger les tuyaux contre le gel consiste à utiliser un boîtier spécial constitué d’une enveloppe en matériau isolant de la chaleur, à l’intérieur de laquelle est placé un élément chauffant électrique.

   Faites attention! La profondeur de gel des sols pour chaque région spécifique, ainsi que la méthode de calcul correspondante, sont régis par les documents normatifs SNiP 2.02.01-83 * "Fondations des bâtiments et des structures" et SNiP 23-01-99 * Climatologie de la construction.

Revêtement d'étanchéité externe

Le moyen le plus courant de lutter contre la corrosion des métaux consiste à appliquer une fine couche de matériau de protection imperméable et durable sur sa surface. L'exemple le plus simple de revêtement de protection externe est une peinture ou un émail conventionnel imperméable. Par exemple, la protection d'un tuyau de gaz traversant l'air est toujours réalisée à l'aide d'un émail jaune résistant aux intempéries.

En règle générale, les canalisations souterraines de gaz et de plomberie sont assemblées à partir de tuyaux préalablement recouverts à l'extérieur d'une épaisse couche de mastic bitumineux, puis enveloppés de papier technique épais. Les revêtements constitués de matériaux composites ou polymères sont également très efficaces.

Les éléments métalliques des réseaux d'eaux usées souterrains de l'intérieur et de l'extérieur sont recouverts d'une épaisse couche de mortier de ciment et de sable qui, après la solidification, forme une surface monolithique uniforme.

Afin de sélectionner indépendamment un matériau approprié pour le revêtement extérieur, il est nécessaire de savoir que pour assurer une protection maximale, celui-ci doit posséder simultanément plusieurs qualités.

1. Après séchage, le revêtement de peinture et de laque doit avoir une surface homogène continue avec une résistance mécanique élevée et une résistance absolue à l'eau.
2. Le film protecteur en matériau imperméabilisant, avec les propriétés spécifiées, doit être élastique et ne pas s'effondrer sous l'influence de températures élevées ou basses.
3. Le matériau de départ du revêtement doit présenter une bonne fluidité, une capacité de couverture élevée et une bonne adhérence à la surface du métal.
4. Un autre indicateur d'un matériau isolant de qualité est qu'il doit s'agir d'un diélectrique absolu. En raison de cette propriété, les pipelines sont protégés de manière fiable contre les courants parasites qui augmentent les effets néfastes de la corrosion électrochimique.

   Astuce! Les solutions les plus efficaces pour isoler le métal de l'environnement sont considérées comme des compositions à base de résines de bitume, des compositions polymères à deux composants, ainsi que des matériaux polymères laminés sur une base auto-adhésive.

Protection électrochimique active et passive

Les installations souterraines sont plus sensibles à l'apparition de corrosion que les canalisations d'air et internes, car elles sont constamment dans le milieu électrolytique, qui est une solution de sels contenus dans la composition des eaux souterraines.

Afin de minimiser l'effet destructeur provoqué par la réaction du fer avec une solution électrolytique eau-sel, des méthodes actives et passives de protection électrochimique sont utilisées.

1. Méthode cathodique active consiste en un mouvement directionnel des électrons dans un circuit à courant constant. Pour sa mise en œuvre, un pipeline est connecté au pôle négatif de la source CC, et une tige de mise à la terre d'anode est connectée au pôle positif, qui est enterré dans le sol à proximité. Après la mise sous tension, le circuit électrique est fermé à travers l'électrolyte du sol, ce qui a pour conséquence que des électrons libres commencent à se déplacer de la tige de terre au pipeline. Ainsi, l'électrode de mise à la terre s'effondre progressivement et les électrons libérés au lieu du pipeline réagissent avec l'électrolyte.

1. Protection sacrificielle passive des pipelines C’est qu’à côté du fer, une électrode d’un métal plus électronégatif, tel que le zinc ou le magnésium, est placée dans le sol et connectée électriquement entre elles par une charge contrôlée. Dans le milieu électrolytique, ils forment un couple galvanique qui, au cours de la réaction, provoque, comme dans le cas précédent, le mouvement des électrons du protecteur de zinc au pipeline protégé.
2. Protection de drainage électrique C'est également une méthode passive, qui consiste à connecter le pipeline au circuit de mise à la terre, conformément au PGE. Cette méthode permet d’éviter l’apparition de courants vagabonds et est utilisée dans le cas de l’emplacement du pipeline près du réseau de contact électrique du transport terrestre ou ferroviaire.

   Faites attention! Un bon exemple de protection passive est le revêtement de zinc bien connu des produits à base de fer ou, plus simplement, la galvanisation.

Conclusion

Chacune des méthodes ci-dessus a ses avantages et ses inconvénients, il convient donc de les utiliser en fonction des conditions spécifiques rencontrées. En conclusion, il convient de noter que, quelle que soit la méthode choisie, le coût de la réparation et du remplacement du pipeline coûtera beaucoup plus cher que le coût de la protection la plus complexe et la plus longue.

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