Сегодня более 50% труб, применяемых в жилищно — коммунальном хозяйстве России, стальные, поэтому защита их от коррозии имеет первостепенное значение для обеспечения оптимальных эксплуатационных характеристик трубопроводов. Феномен коррозии может быть обусловлен недостаточно сбалансированным составом протекающей по трубам жидкости, некорректным сочетанием различных металлов или, наконец, недостаточным вниманием к защите трубопровода.
Свойства воды
Вода, протекающая по трубопроводу, может иметь агрессивные свойства. Зачастую это обусловлено обработкой такой волы хлором или процессами коагуляции и флокуляции, происходящими в воде непосредственно на станции водоподготовки. Агрессивность может быть обусловлена содержанием вводе кислорода, хлора, карбонатов и бикарбонатов. Она уменьшается при возрастании уровня кислотности и жесткости и возрастает при повышении температуры и содержании растворенных воздуха и углекислого газа.
Основная цель химической обработки воды (рис. 1) — преобразовать потенциально агрессивную иоду в слабокальцирующую. Умеренная жесткость, на самом деле, желательна, поскольку способствует образованию па внутренней поверхности трубы отложений солей кальция, которые и защищают металл. Добавлением в воду соответствующих ингибируюших веществ можно затормозить процесс коррозии, редуцируя се до менее опасных проявлений (равномерная коррозия вместо глубокой локальной), а также способствовать (при помощи химической реакции) образованию известковых отложений, которые плотно прилипая к металлу, образуют покрытие защищающее его от коррозийного воздействия.
Рис. 1. Химическая обработка агрессивной воды
В водопроводных сетях общего пользования обработка воды сводится, главным образом, к добавлению кальция — Са(ОН)2, соды — NaOH или карбоната натрия — Na2CO3. На участках водопровода, обеспечивающих распределение воды но отдельным точкам водозабора, эффективным способом антикоррозийной защиты считается обработка воды особыми «секвеструющими» добавкам и (главным образом, полифосфатами). Основанная задача добавок такого рола — корректирование чрезмерной жесткости воды, которая в противном случае может привести к образованию нежелательных очагов известковых отложений (комплексонатная подготовка). В стальных оцинкованных трубопроводах при добавлении в воду полифосфатов, фосфатов или силикатов на внутренней поверхности трубопровода образуется пленка полифосфата, фосфата или силиката цинка или железа, защищающая металл от коррозии. Применять такие реагенты в водопроводных сетях питьевого назначения разрешено при условии соблюдения требований, установлен н ых действующими регламентами СанПиН.
Для защиты заглубленных стальных трубопроводов анод размещается на расстоянии >= 3 м от трубы и подключается к ней посредством медного изолированного кабеля сечением >= 10 мм2, приваренного на обоих концах.
Защитные покрытия
Покрытия наносятся как па внутренние, так и на внешние поверхности трубопровода, где они образуют защиту трубопровода, которая бывает активного или пассивного типа. В некоторых случаях могут сочетаться оба типа защиты. В случае активной зашиты покрытие создает условия, препятствующие распространению коррозии металла. Поверхность стальных груб покрывается более или менее плотным слоем электрохимически менее благородного металла (обычно цинка), который, защищая основной металл, берет на себя воздействие коррозии. Активная защита в большей степени защищает внутреннюю поверхность трубы от коррозийного воздействия протекающей жидкости. С внешней стороны такая защита образует базовое покрытие, усиленное пассивной защитой.
Задача пассивной зашиты — предохранить металлические трубы от разрушающего воздействия окружающей среды. Па заглубленных участках водопроводов очень важно бывает надежно защитить металл от непосредственного контакта с грунтом. Аналогичная зашита используется для достижения (при помощи внутреннего покрытия) в трубопроводах, предназначенных для доставки воды особо агрессивного типа. Нанесение защитных слоев, выполняемых из лаков, красок или эмалей, создает непрерывный непроницаемый барьер, который защищает находящийся под ним металл от коррозийного воздействия среды.
Для этой пели чаще всего используются битумные продукты, получаемые от перегонки угля или нефти или из синтетических смол, термопластичных (полиэтилен, полипропилен, полиамиды) и термоотверждающихся (эпоксидные, иолиуретановые. сложные полиэфиры).
Для внешней защиты трубопроводов открытого заложения можно прибегнуть к лакокрасочным покрытиям или порошковым пластическим материалам. Нанесение покрытия осуществляется различными способами в зависимости от материала трубопровода. Жидкие составы наносятся кисточкой, погружением в раствор или опрыскиванием из пистолета.
Порошковые вещества (преимущественно пластические материалы) наносятся на трубу, предварительно разогретую до температуры, превышающей температуру плавления порошка. Порошок наносится па поверхность трубы электростатическим способом или воздушным напылением. Термопластичные материалы могут наноситься также методом экструзии. Нанесение поверхностных слоев из металла (например, цинка) производится посредством погружения трубы в расплавленный металл или при помощи электролитического осаждения. Еше один метод, часто используемый для покрытия заглубленных в грунт трубопроводов, заключается в равномерном нанесении на предварительно очищенную трубу сплошной пленки из защитного материала, имеющего хорошие прилипающие свойства. и последующем нанесении защитного слоя из битумной смеси и двух слоев стекловаты (или ткани), пропитанных битумной смесью, для придания устойчивости к внешним воздействиям. Лучше, если защитная обработка нарезанных труб будет проведена на заводе-изготовителе.
Рис. 2. Защита с использованием «расходуемого анода»
Заглубленный трубопровод подвержен коррозии вследствие агрессивности почвы. В зависимости от свойств почвы (точнее, параметров се сопротивления) и металла, из которого изготовлен трубопровод, образуются коррозийные батареи. Металл, выполняющий функцию анода относительно почвы, выступающей в этом случае катодом, стремится к разложению и переходу в раствор.
Один из вилов защитных мероприятий — это пассивная защита. Для прокладки трубопровода используются грубы с защитным влагонепроницаемым покрытием с изолирующими соединительными муфтами. В этом случае электрическая протяженности трубопровода нарушается, тормозится обмен электрическим током между трубами и почвой. Следует признать, что такой подход не всегда дает стопроцентный результат, поскольку в местах, где защитное покрытие труб нарушено в процессе укладки трубопровода, возможно образование очагов коррозии. С коррозией можно бороться метолом «катодной защиты»: если искусственно понизить потенциал металла, подавляется анодная реакция. Для этого необходимо осуществить электрическое подключение трубопровода к сети, имеющей в своем составе анод. Так называемый «расходуемый анод» (рис. 2) выполняется из металла, имеющего большую электроотрицательность, т. е. менее благородного, чем железо. Как правило. в этих целях используется магниевый сплав. При таком подключении коррозия локализуется на магнии, который медленно разлагается сам и защищает трубопровод. В случае практического применения данной технологии следует прежде всего замерить степень агрессивности почвы.
Затем на участках, где необходимо организовать защиту трубопровода, в расчетных точках вкапывается некоторое количество расходуемых анодов. Вес и число анодов определяются с таким расчетом, чтобы обеспечить антикоррозийную защиту трубопровода на период 10—15 лет.
Рис.3. Катодная защита «индуцированным током»
Еще один способ, предохраняющий металл от агрессивности почвы, — это защита «индуцированным током» (рис. 3). Для этого используется внешний источник постоянного тока, который идет от питающего устройства, состоящего из трансформа гора и выпрямителя. Положительный полюс питающего устройства подключен к анодному рассеивателю (заземление, состоящее из графитового или железосодержащего анода), отрицательный — к трубопроводу, представляющему объект защиты.
Передаваемый защитный ток определяется параметрами трубопровода (длина, диаметр, имеющаяся степень изоляции) и степенью агрессивности почвы. Ток, рассеиваемый заземлением, создаст электрическое поле, обволакивающее трубу и понижающее его потенциал, что и дает защитный эффект. Надежность и эффективность катодной зашипл обеспечиваются, в т. ч.. периодическим осмотром сети, проверкой работоспособности используемого оборудования и своевременным устранением неисправностей.
Источник: Журнал «ТехСовет» №7/июль/2011г.
В качестве защиты трубопровода от коррозии с применением комплексонных технологий предлагаем ознакомиться с информацией об Автоматической системе дозирования реагентов АСДР «Комплексон-6». Подробнее…
Комплексоны — это органические вещества (например, оксиэтилидендифосфоновая кислота, нитрилотриметилфосфоновая кислота и другие), которые образуют комплексные соединения (комплексы) с ионами металлов (на рисунке показано пространственное строение комплекса нитрилотриметилфосфоновой кислоты с кальцием в водной среде).Комплексы с ионами кальция, магния и других металлов безвредны для человека и других живых существ и растворимы в воде. Они способны адсорбироваться на поверхности зародышей кристаллизации солей жёсткости, блокируя центры роста кристаллов (рисунок). Таким образом, комплексоны препятствуют кристаллизации солей жёсткости и образованию осадков в виде накипи и шлама.
Комплексоны способны физико-химически адсорбироваться на поверхности металла с образованием поверхностных адсорбционных комплексов, а также физически сорбироваться, встраиваясь в двойной электрический слой. Это приводит к снижению скорости коррозии металла. Малые количества комплексонов постепенно разрушают застарелые отложения накипи и продуктов коррозии. Это объясняется не химическими процессами комплексообразования, а перестройкой кристаллической решётки карбоната кальция из тригональной (кальцит) в ромбическую (арагонит), а также эффектом Ребиндера — расклинивающим действием молекул, адсорбированных в микро- и мезопорах отложений. Вследствие этих процессов отложения накипи и продуктов коррозии в присутствии комплексонов постепенно разрушаются и переходят в коллоидный раствор или взвесь, легко удаляемую циркулирующей водой. Комплексонные технологии применяют в теплотехнических системах (паровых и водогрейных котлах, бойлерах, тепловых сетях и системах горячего водоснабжения, циркуляционных системах охлаждения с радиаторами и градирнями) в различных отраслях: в энергетике, жилищно-коммунальном хозяйстве (в системах отопления и горячего водоснабжения коллективных и индивидуальных жилых домов), на транспорте, в промышленности. Они позволяют: