Antikorozní ochrana plynovodů

Zařízení pro rozvod plynů zahrnují plynovody, které dodávají plyn pod přetlakem odběratelům. Mezi tato zařízení patří venkovní plynovody, rozvody plynů v budovách a rozvody topných a technických plynů. Systémy vzduchotechniky, odtahy spalin, rozvody vzduchu s pracovním přetlakem do 1,0 MPa, rozvody médií pro měřicí a regulační techniku, stejně jako rozvody, které jsou součástí pracovních strojů a přístrojů, se za zařízení pro rozvod plynu nepovažují.

Za součást potrubí se považují zařízení sloužící k jeho provozu, jako jsou uzavírací armatury, odvodňovače, odvzdušňovací zařízení, zabezpečovací prvky, regulační zařízení, čistící otvory, zátky, zařízení k ohřevu plynu, zařízení k měření teploty a přetlaku, případně další zařízení zabudovaná v potrubí. Nosné konstrukce, konzoly, sloupy, ochranné kryty, poklopy, šachty, orientační sloupky, zařízení pro zajištění a ochranu potrubí či další zařízení se považují za příslušenství plynovodu.

Rozdělení plynovodů

Plynovody se dělí podle nejvyššího provozního přetlaku na nízkotlaké, středotlaké, vysokotlaké a velmi vysokotlaké. Hodnoty tlaků se pro různé plyny liší. Další dělení plynovodů je podle jejich uložení:

• v zemi
• nad zemí
• v budovách
• mimo budovy

Plynovod lze použít pouze k účelům, pro které byl navržen. Nelze jej použít jako nosné potrubí pro jiné rozvody a zařízení, k zavěšení různých předmětů apod., pokud s tím není počítáno v projektové dokumentaci.

Ochrana proti korozi

Každý plynovod musí být chráněn proti korozi. Protikorozní ochrana musí být odolná proti účinkům prostředí, ve kterém je plynovod veden. Protikorozní ochrana může být buď pasivní, nebo aktivní.

Pasivní protikorozní ochrana

Pasivní protikorozní ochrana se provádí úpravou povrchu plynovodu. U nadzemních plynovodů se používá například nátěr nebo pokovení. Pro plynovody vedené pod zemí se používají izolační hmoty.

Aktivní protikorozní ochrana

Aktivní protikorozní ochrana se používá převážně u podzemních plynovodů, a to v kombinaci s pasivní ochranou. V případě poškození protikorozní ochrany, zejména u plynovodu vedeného v zemi, existuje reálné nebezpečí jeho prokorodování.

Plyn unikající do zeminy může zeminou, nebo podél plynovodu či jiného podzemního vedení proniknout i do prostor jiných objektů. Charakteristický zápach plynu, který je mu v některých případech dodáván uměle (např. odorizace zemního plynu), může být zeminou odfiltrován, a do prostoru tak vnikne plyn bez zápachu. Pokud je plyn hořlavý, může dojít k explozi. V případě úniku jedovatého plynu hrozí otrava, a při vytěsnění kyslíku z prostoru vzniká nedýchatelné prostředí.

Koroze (lidově rezavění) je proces, při kterém dochází k postupnému narušování materiálů, v našem případě ocelových plynovodů, vlivem chemických nebo elektrochemických reakcí s vnějším prostředím. Tento proces často probíhá za přítomnosti kyslíku a vlhkosti, které způsobují, že kovy reagují a vytvářejí oxidy či jiné sloučeniny. Na ocelových trubkách ve vlhké půdě má koroze zcela ideální podmínky. Proto se na plynovody aplikuje protikorozní ochrana (PKO).

V České republice pečují správci o zhruba 65 000 kilometrů plynovodů. Větší část je vyrobena z polyethylenu, který je vůči korozi velmi odolný. Přibližně 25 000 kilometrů plynovodů je však stále z oceli, z toho 11 000 kilometrů jsou vysokotlaké plynovody.

Metody protikorozní ochrany

Pasivní protikorozní ochrana je základem celé ochrany. Spočívá v oddělení ocelového potrubí od vnějšího prostředí aplikací vhodného izolačního systému. V současnosti se nejčastěji používají izolace na bázi polyethylenu. Při výstavbě plynovodů se využívají ocelové trubky s izolací aplikovanou v izolovnách - jedná se o tzv. tovární izolaci. Při montáži na staveništi je pak nutné doizolovat vhodnými materiály pouze svary či jiné neizolované komponenty.

Aktivní protikorozní ochrana, na rozdíl od pasivní, vyžaduje ve většině případů dodávku elektrické energie. Ta změní potenciál chráněné konstrukce a tím zpomalí nebo potlačí korozní procesy. Principielně jde o ochranu vnějším zdrojem proudu, při kterém je plynovod připojen k zápornému pólu zdroje stejnosměrného proudu a stane se tak katodou. Kladný pól zdroje je pak napojen na obětní anodu, na které probíhá koroze.

V některých distribučních sítích je ochrana zajištěna stanicemi katodické ochrany (SKAO), z nichž některé jsou napájeny fotovoltaickými panely. Pro zajištění nepřetržitého provozu těchto zařízení jsou všechna dálkově monitorována a data přenášena do digitálního systému SCADA PKO (Supervisory Control and Data Acquisition).

Méně časté a méně efektivní je použití tzv. galvanických anod. Dalším prvkem aktivní protikorozní ochrany jsou elektrické polarizované drenáže (EPD). Jsou budovány v oblastech, kde jsou plynovody vystaveny působení cizích proudových polí (tzv. bludných proudů).

Bludné proudy využívají cestu nejmenšího odporu - v místě se zhoršenou izolací vstoupí do kovové konstrukce (do tzv. katodické oblasti, která není korozně ohrožena) a v jiném místě z kovové konstrukce vystupují (tzv. anodická oblast). Nebezpečí koroze bludnými proudy spočívá v její vysoké rychlosti - korozní úbytek je úměrný množství vytékajícího proudu. Pouhý 1 ampér bludného proudu rozpustí za rok přibližně 10 kg železa!

Z výše uvedených důvodů jsou v místech předpokládaného výstupu bludných proudů budovány elektrické polarizované drenáže (EPD), které zajistí jejich odvod zpět do původního elektrického obvodu a zamezí tak korozi.

Pro správné nastavení a monitorování účinnosti katodické ochrany na plynovodech se používá měření potenciálu potrubí/půda pomocí referenční elektrody. Roztok síranu měďnatého (CuSO₄) je velmi stabilní elektrolyt, který umožňuje přesné měření elektrochemického potenciálu. Pomocí voltmetru se měří potenciál mezi měděnou elektrodou v roztoku síranu měďnatého (Cu/ CuSO₄) a kovovým povrchem plynovodu, který je chráněn katodickou ochranou. Tento potenciál by měl mít minimální hodnotu.

Protikorozní ochrana zpomaluje nebo zcela eliminuje korozní procesy. Tím významně přispívá k prodloužení životnosti i zvýšení spolehlivosti provozu ocelových plynovodů všech tlakových hladin. Posiluje bezpečnost distribuce plynu a šetří finanční prostředky.

Ochrana proti mechanickým vlivům

V případě potřeby se plynovod chrání i proti mechanickému poškození, a to přímému - například náraz dopravního prostředku u potrubí nadzemních, nebo nepřímému u potrubí uložených pod zemí.

Ochrana svarových spojů

V ropném a plynárenském průmyslu je integrita povlaků potrubí zásadní pro zajištění dlouhodobého výkonu a bezpečnosti potrubí. Ať už na moři nebo na pevnině, potrubí jsou vystavena drsným podmínkám prostředí, včetně extrémních teplot, tlaků a korozivních látek. Jednou z nejzranitelnějších oblastí každého potrubí je polní spoj, kde jsou dva segmenty potrubí svařeny dohromady.

Během procesu svařování je antikorozní povlak často narušen, což vytváří bod expozice pro korozi. Na svarové spoje se nanášejí nátěry polních spojů (FJC), které obnovují ochrannou antikorozní vrstvu potrubí a zajišťují trvalou ochranu proti vlivům prostředí.

Oblast, kde jsou k sobě svařeny dvě trubkové cívky nebo potrubní spoje, se nazývá polní spoj. Jedná se o významnou oblast, protože trubka je zde svařena a její povrch je bez povrchové úpravy. Následně je polní spára vystavena okolnímu prostředí a je náchylná ke korozi. Polní spoje jsou často považovány za nejslabší místo v potrubí především kvůli problémům s kompatibilitou mezi továrně aplikovaným povlakem nebo povlakem hlavního potrubí a vybraným materiálem použitým k ochraně polního spoje.

Typy nátěrových systémů pro polní spoje

Výběr antikorozního nátěrového systému závisí na několika faktorech, včetně prostředí (na moři nebo na pevnině), teplotních podmínek a materiálu potrubí. Tři nejběžnější nátěrové systémy pro ropovody a plynovody jsou:

• 3LPE (Třívrstvý polyetylén): Poskytuje vynikající odolnost proti korozi, nárazuvzdornost a mechanickou ochranu.
• 3LPP (Třívrstvý polypropylen): Nabízí ochranu proti korozi podobnou 3LPE, ale s lepší tepelnou odolností.
• FBE (Fusion Bonded Epoxid): Vynikající přilnavost k oceli a vynikající odolnost proti korozi.

Proces aplikace nátěrů polních spojů

Aby byla zajištěna silná přilnavost, musí být povrch svarového spoje před aplikací nátěru dostatečně připraven. Po svaření se musí odkrytý kovový povrch spojit s novým nátěrovým materiálem.

1. Příprava povrchu:

• Po svaření je nutné vizuálně zkontrolovat svarový spoj a okolní oblast, zda nevykazuje vady svaru, vady oceli nebo kontaminaci olejem, tukem, solemi či jinými volně přilnavými materiály.
• K odstranění veškeré svařovací strusky, rozstřiku a oxidace kolem svarového spoje se používají mechanické metody, jako jsou brusky nebo drátěné kartáče.
• Po mechanickém očištění se povrch otře rozpouštědlem (např. acetonem), aby se odstranily všechny oleje, tuky nebo nečistoty. Tento krok je rozhodující pro zajištění nejlepší možné adheze nového nátěru. K čištění spoje lze použít rozpouštědla podle standardu SSPC SP1 Solvent Cleaning.
• Nezbytná je správná čistota připraveného podkladu. Obvykle bude specifikována čistota povrchu ISO 8501-1 Sa 2,5 spolu s požadovaným profilem povrchu.

2. Výběr a aplikace nátěrového systému:

• Opravná sada na epoxidové bázi se používá k obnově základních a adhezivních vrstev, po které následuje polyetylenová vnější vrstva.
• FBE prášek nebo tekutý epoxid slouží k opravě polní spáry. Spojovací vrstva pomáhá ukotvit povlak k povrchu oceli.
• Vnější ochranná vrstva je posledním krokem v procesu. U 3LPE/3LPP to typicky zahrnuje obalení spoje ochrannou polyetylenovou nebo polypropylenovou páskou.
• V závislosti na použitém opravném materiálu musí být nátěr před opětovným uvedením potrubí do provozu zcela vytvrzený.

3. Kontrola kvality:

• Po nanesení nátěru proveďte důkladnou kontrolu. Hledejte nesrovnalosti, mezery nebo oblasti, které nemusely být zcela pokryty.
• Změřte tloušťku naneseného nátěru, abyste se ujistili, že splňuje požadované specifikace.
• Použijte detektor prázdných míst (holiday detector) pro kontrolu dírek nebo dutin v povlaku.
• Po nanesení a vytvrzení nátěru bude provedena závěrečná kontrola kvality.
• Zdokumentujte každý krok procesu opravy, včetně použitých materiálů, výsledků kontroly a všech provedených testů.

Nátěry spojů potrubí hrají klíčovou roli v dlouhodobé ochraně potrubí, ať už jsou na moři nebo na pevnině. Dodržováním osvědčených postupů pro čištění, přípravu povrchu, nanášení nátěrů a kontrolu kvality mohou operátoři prodloužit životnost svých potrubí, snížit náklady na údržbu a zajistit soulad s průmyslovými standardy.

Význam protikorozní ochrany

Zemní plyn je čistá, účinná, pohodlná a vysoce kvalitní energetická a chemická surovina. Jeho využívání a využití má významné ekonomické, sociální a environmentální přínosy. S dalším rozvojem plynárenství bude plynárenský průmysl čelit novým příležitostem a také novým výzvám. Přeměna původní potrubní sítě nebo pokládka nové potrubní sítě musí klást důraz na bezpečnost a eliminovat všechna rizika.

Jak je patrné z případů potrubních sítí doma i v zahraničí, příčinou havárií způsobených ničivými nehodami člověka bylo na druhém místě korozní poškození potrubí (včetně praskání korozí pod napětím). Tyto příčiny jsou často obtížně zjistitelné a přehlížené, proto je nezbytné zmínit nepochybně důležitou agendu koroze potrubí.

Kvalita protikorozní ochrany závisí na úrovni výběru způsobu předúpravy povrchu. Tradiční metody odmašťování a odstraňování rzi jsou časově náročné a je obtížné zaručit jejich kvalitu. V posledních letech se používají vysokoteplotní metody odmašťování, kdy se potrubí plní do speciální pece na 350-400 °C, doplněné ventilací, izoluje se po dobu 3-4 hodin a spálený olej zaručuje kvalitu odmaštění.

Alternativou k tradičním metodám moření je pískování. Tato metoda spočívá v použití stlačeného vzduchu k přenosu ocelových broků (nebo písku) k vytvoření vysokorychlostního proudění, které působí na ocelový povrch tryskou pistole a odstraňuje olej nebo oxid. Tímto procesem se nejen odstraní rez, ale také se zlepší drsnost povrchu, zvýší se kontaktní plocha stěny a povlaku (asi 20krát) a zlepší se pevnost spoje povlaku, což může účinně zabránit hluboké delaminaci.

tags: #antikorozni #ochrana #plynoveho #potrubi