CC BY
53
УДК 628.1:620.193
doi 10.24411/2221-0458-2021-74-43-50
ЗАЩИТА КОММУНАЛЬНЫХ СЕТЕЙ ВОДОСНАБЖЕНИЯ ОТ ВНУТРЕННЕЙ
КОРРОЗИИ
Майны Ш.Б.
Тувинский государственный университет, г. Кызыл
PROTECTION AGAINST INTERNAL CORROSION OF PUBLIC WATER SUPPLY
NETWORKS
Sh.B. Mainy Tuvan State University, Kyzyl
Проблема коррозии металлических труб в системах водоснабжения очень актуальна в России. Металлические трубы чаще всего изготавливаются из таких материалов как сталь, чугун. Для долговременной эксплуатации трубопровода нужно задуматься о его защите от коррозии. Коррозия, которая может быть как внешнего, так и внутреннего характера, значительно уменьшает срок службы водопровода, параллельно увеличивая строительные расходы. Коррозия является причиной аварий и утечек воды на водопроводных линиях, из-за нее увеличивается шероховатость внутренней поверхности труб, что сопровождается возникновением дополнительного сопротивления, падением напора воды и, в конечном итоге, увеличением затрат на её подачу. От коррозии металла страдает как внутренняя, так и внешняя поверхность стенок труб.
Ключевые слова: защита; коррозия; водопроводы; вода
The problem of corrosion of metal pipes in the water supply system is very relevant in Russia. Metal pipes are most often made from such materials as steel and cast iron. For the long-term operation of the pipeline, it is important to provide its protection against corrosion. Corrosion, both on the outside and on the inside of the pipe, significantly reduces the service life of the plumbing, while increasing construction costs. Corrosion is often a cause of accidents and water leaks on water lines, it increases the roughness of the inner surface of the pipes, which causes additional resistance, and decline of water pressure and, ultimately, an increase in the cost of its supply. Both the inner and outer surface of the pipe walls are affected by metal corrosion. The statistics accumulated in recent years confirm the existence of real opportunities to improve the operation of pipeline systems.
Key words: protection; corrosion; plumbing; water
43
Высокая скорость коррозии стальных труб приводит к тому, что проектные и строительные организации используют трубы из пластмассы, меди или нержавеющей стали для бытовых водопроводных систем. По защитным и экономическим соображениям техническое решение широко применяется там, где магистральные трубопроводы изготовлены из стальных оцинкованных труб, а стояки и соединения к арматуре - из полипропиленовой или
металлопластиковой трубы. Тем не менее, проблема коррозии остается актуальной, и количество жалоб потребителей на качество воды существенно не уменьшается. Это особенно актуально для систем горячего водоснабжения.
Несмотря на более широкое использование труб из пластика и чугуна для строительства водопроводных систем, объемы производства стальных труб в России остаются высокими благодаря технологическим преимуществам при прокладке наружных водопроводов, а также высокой пожаробезопасности при установке внутренних систем. Основными достоинствами стальных труб являются их прочность, невысокий коэффициент линейного расширения, возможность использования нескольких типов соединения труб в одной сети. Однако низкая коррозионная стойкость стальных
труб, как черных, так и оцинкованных, значительно снижает перечисленные выше преимущества.
В последнее время масштабы и интенсивность внутренней коррозии труб в системах коммунального водоснабжения значительно возросли. Причиной этого является увеличение коррозионной активности воды в источниках водоснабжения, и на водоочистных станциях.
Природа внутренней коррозии металлических труб чрезвычайно сложна, поскольку на нее оказывает влияние большое число взаимосвязанных факторов [1, 2].
Часто для установления
коррозионных характеристик воды используют методы определения ее агрессивности по отношению к карбонату кальция. Однако большое число факторов, оказывающих влияние на защитные свойства карбонатных осадков и не учитываемых при определении
агрессивности воды по отношению и СаСОЗ, затрудняет прогноз коррозионной опасности по ее агрессивности.
Электрохимическая коррозия металла в воде - сложный многоэтапный процесс, определяемый как химическим составом и температурой воды, наличием в ней различных концентрациях и соотношениях компонентов, ингибирующих и
стимулирующих коррозию, так и режимом работы систем водоснабжения [3].
Химический состав воды и ее температура определяют коррозионную активность или абсолютную
коррозионность воды. Режим работы водопроводной системы, условия нахождения металла в воде определяют ее относительную коррозионность.
Для определения коррозионной активности воды целесообразно использовать вращающиеся электроды. При этом электрод должен иметь такую форму, чтобы его поверхность при вращении в определенных условиях была гидродинамически подобна поверхности трубы. Образцу необходимо сообщить такую частоту трубы вращения, при которой вероятность работы пар дифференциальной аэрации, снижающих точность определения коррозионной активности воды, была бы невелика.
Наиболее подходящим для определения коррозионной активности воды является цилиндрический электрод, вращающийся в турбулентном режиме. В этом случае его боковая поверхность равнодоступна в диффузионном отношении, а условия доступа в ней кислорода одинаковы [4].
Благодаря тому, что касательные напряжения вдоль боковой поверхности цилиндра одинаковы, унос продуктов
коррозии равномерен, что также уменьшает влияние пар дифференциальной аэрации.
С помощью вращающегося цилиндрического электрода можно использовать влияние различных факторов на внутреннюю коррозию труб, определить причины высокой коррозионной активности воды, подбирать наиболее эффективные способы ее уменьшения.
Установление характера
коррозионных повреждений, их
распределение по сечению труб, в значительной степени определяемые относительной коррозионностью воды, удобно проводить с помощью специальных образцов-свидетелей. Образец-свидетель представляет собой полый цилиндр из материала трубопровода. Он выполняется разрезным вдоль оси. При установке образец-свидетель сжимают и вставляют в трубу, где он распрямляется и плотно прижимается к ее поверхности, благодаря чему достигается гидродинамическая и электрическая эквивалентность условий работы образца к степени труб. Наиболее достоверные данные по характеру и интенсивности коррозии получаются при измерении на образцах глубины коррозионных язв с помощью глубиномера с щупом в виде иглы. Выдержка образцов-свидетелей в водопроводных системах различное время позволяет в ряде случаев прогнозировать возможность появления сквозных повреждений труб коррозией.
ISSN 2077-6896
Для уменьшения внутренней коррозии труб следует наносить защитные покрытия или проводить
противокоррозионную обработку воды на водоочистных станциях.
Защитные покрытия являются наиболее радикальным средством борьбы с коррозией. Они подразделяются на металлические и неметаллические. Из металлических покрытий для
водопроводных труб применяют в основном цинковые, из неметаллических -цементные, лакокрасочные. Рассмотрим подробнее лакокрасочные покрытия [5,6].
Лакокрасочные покрытия
обеспечивают требуемый срок службы водопроводных систем и сохраняют чистоту транспортируемой воды. Лакокрасочные покрытия увеличивают пропускную способность труб на 5-8% (следует учитывать, что повышение ее лишь на 1-2% экономически оправдывает нанесение покрытий).
При выборе лакокрасочных материалов для окраски водопроводных труб следует учитывать их физико-математические (твердость, водостойкость, ударную прочность, адгезию), защитные и молярные характеристики.
Перед окрашиванием внутренней поверхности труб ее очищают от ржавчины, окалин и других загрязнений, препятствующих хорошему сцеплению металла с покрытием. Адгезия покрытия
зависит также от степени шероховатой поверхности. Для подготовки поверхности труб и окраски наиболее целесообразно применять дробестуйную очистку, которая обеспечивает не только достаточно полное удаление окалины и ржавчины, но и придает поверхности требуемую шероховатость. В качестве абразивного материала используют дробь чугунную, колотую или литую, размером частиц 0,60,8 мм. Для очистки внутренней поверхности труб используют
дробестуйную аппаратуру [7,8].
Для нанесения лакокрасочных материалов на трубы лучше всего использовать метод пневматического распыления. Сущность метода состоит в том, что материал в мелкодисперсном виде и в строго дозированном количестве подается на внутреннюю поверхность трубы с помощью специальных распыляющих устройств
(краскораспылителей). Этот метод можно применять почти в любых
производственных условиях при наличии источника сжатого воздуха и вентиляционно-вытяжной системы, при окраске отдельных труб и при нанесении краски на поточных линиях. Он отличается простотой устройства и обслуживания окрасочного оборудования, а также надежностью работы.
Противокоррозионная обработка воды на водоочистных станциях
проводится с целью уменьшения ее коррозионной активности. Проведение противокоррозионной обработки воды целесообразно, если вода имеет высокую коррозионную активность и используются металлические трубы без защитных покрытий. Максимальный эффект противокоррозионная обработка воды дает, если она проводится сразу после ввода системы в эксплуатацию. Решение о проведении такой обработки может быть принято еще и на стадии проектирования системы. В этом случае с помощью устройства для определения коррозионной активности воды можно подобрать тип и дозировку соответствующих реагентов.
Для проведения противокоррозионной обработки воды в системах длительное время находившихся в эксплуатации, необходима предварительная очистка труб от продуктов коррозии. Без нее требуются более высокие дозы ингибитора и степень защиты оказывается небольшой.
В настоящее время нет универсального способа противокоррозионной обработки воды. Каждый способ имеет определенные достоинства и недостатки. Помимо коррозионной активности воды, при выборе типа ингибитора следует принимать во внимание коррозионное состояние водопроводных труб, размер населенного пункта, конструкцию станции, принятую
схему очистки воды, квалификацию персонала.
При дозировании ингибитора обычно исходят из следующих сопряжений: нижний предел диктуется необходимостью обеспечить минимальное содержание ингибитора, достаточное для заметного торможения коррозии на удаленных от места обработки участках системы, а верхний предел - необходимостью не превысить (особенно в зонах, близких к участкам дозирования) содержание ингибитора, установленное санитарными нормами.
При противокоррозионной обработке воды для коммунальных водопроводов обычно применяют фосфаты, силикат натрия, известь и соду. Эффективность фосфатов значительно повышается при одновременном добавлении небольших количеств цинка. При обработке воды фосфатами или силикатом натрия после нанесения защитной пленки, доза ингибитора для постоянной обработки воды может быть уменьшена в два-три раза по сравнению с первоначальной обработкой.
Контроль за эффективностью противокоррозионной обработки воды можно осуществлять путем отбора проб воды в разных точках системы и определения ее коррозионной активности на устройстве с вращающимся цилиндрическим электродом.
Библиографический список
1. РД 153-34.0-20.518-2003 Типовая инструкция по защите трубопроводов тепловых сетей от наружной коррозии : дата введения 02.05.2003. - URL: http://docs.cntd.ru/document/1200031165 (дата обращения: 21.01.2021). - Текст : электронный.
2. СП 31.13330.2012 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения. - URL: http://docs.cntd.ru/document/1200093820 (дата обращения: 21.01.2021). - Текст : электронный.
3. СП 245.1325800.2015 Защита от коррозии линейных объектов и сооружений в нефтегазовом комплексе. - URL: http://docs.cntd.ru/document/1200129402 (дата обращения: 21.01.2021). - Текст : электронный.
4. Анциферов. С. А. Анализ влияния внутренней коррозии на эксплуатацию трубопроводов / С. А. Анциферов, Е. А. Усманова. - Текст : непосредственный // Вестник НГИЭИ. - 2015. -№ 6 (49). - С. 5-10.
5. Борисенко, М. С. Защита от коррозии металлических труб. В сборнике : закономерности и тенденции инновационного развития общества / М. С. Борисенко, А. А. Полянских. - Текст : непосредственный // Сборник статей
Международной научно-практической конференции. - 2019. - С. 37-39.
6. Балабан-Ирменин, Ю. В. Защита от внутренней коррозии трубопроводов водяных тепловых сетей / Ю. В. Балабан-Ирменин, Н. Г. Фокина, С. Ю. Петрова. - Текст : непосредственный // Энергосбережение и водоподготовка. -2009. - № 6 (62). - С. 2-4.
7. Пакшин, А. В. Протяженность и ресурсосбережение при применении теплопроводов в ППУ-изоляции / А. В. Пакшин, Л. В. Родичев. - Текст : непосредственный // Информационный бюллетень «Теплоэнергоэффективные технологии». - Санкт-Петербург. - 1996.
- С. 12.
8. Терехов, Л. Д. Исследование изменения теплового режима канализационных сетей в зимний период / Л. Д. Терехов, Ш. Б. Майны. - Текст : непосредственный // Водоснабжение и санитарная техника. - 2019. - № 12. - С. 42-47.
9. Кенден, К. К. В. Ресурсы гелиоэнергетики в Республике Тыва / К. К. В. Кенден. - Текст : непосредственный // Научно-технические ведомости Санкт-Петербургского государственного политехнического университета. - 2015.
- № 4 (231). - С. 7-13.
10. Анциферов, С. А. Влияние нефтепродуктов на коррозионную активность грунта / С. А. Анциферов, В. М. Филенков. - Текст : непосредственный // Вестник НГИЭИ. -2014. - № 12 (43). - С. 9-13.
References
1. RD 153-34.0-20.518-2003 Tipovaja instrukcija po zashhite truboprovodov teplovyh setej ot naruzhnoj korrozii : data vvedenija 02.05.2003 [Guidance Document 153-34.0-20.518-2003. Typical instructions for the protection of pipelines of heating networks from external corrosion: date of introduction 02.05.2003]. Available at: http://docs.cntd.ru/document/1200031165 (access date: 21.01.2021). (In Russian)
2. Set of Rules 31.13330.2012 Vodosnabzhenie. Naruzhnye seti i sooruzhenija [Water supply. Pipelines and portable water treatment plants]. Available at:
http://docs.cntd.ru/document/1200093820 (access date: 21.01.2021). (In Russian)
3. Set of Rules 245.1325800.2015 Zashhita ot korrozii linejnyh ob#ektov i sooruzhenij v neftegazovom komplekse [Corrosion protection of the main and field pipelines. Building and acceptance]. Available at: http://docs.cntd.ru/document/1200129402 (access date: 21.01.2021). (In Russian)
4. Antsiferov. S. A. and Usmanova E.A. Analiz vlijanija vnutrennej korrozii na jekspluataciju truboprovodov [Analysis of
the influence of internal corrosion on the operation of pipelines]. Vestnik of Nizhny Novgorod State Institute of Engineering and Economy. 2015, no. 6 (49), p. 5-10. (In Russian)
5. Borisenko M. S. and Polyanskikh A.A. Zashhita ot korrozii metallicheskih trub. V sbornike : zakonomernosti i tendencii innovacionnogo razvitija obshhestva [Corrosion protection of metal pipes. Patterns and trends of innovative development of society]. Collection of articles of the International Scientific and Practical Conference, 2019, p. 37-39. (In Russian)
6. Balaban-Irmenin Yu. V., Fokina N. G., Petrova S. Yu. Zashhita ot vnutrennej korrozii truboprovodov vodjanyh teplovyh setej [Protection against internal corrosion of pipelines of water heating networks]. Jenergosberezhenie i vodopodgotovka [Energy saving and water treatment]. 2009, no. 6 (62), p. 2-4. (In Russian)
7. Pakshin A. V. and Rodichev L. V. Protjazhennost' i resursosberezhenie pri primenenii teploprovodov v PPU-izoljacii [Length and resource saving when using heat pipes in polyurethane foam insulation]. Informacionnyj bjulleten' «Teploj energojeffektivnye tehnologii» [Information bulletin Heat and power efficient technologies]. Saint-Petersburg, 1996, p. 12. (In Russian)
8. Terekhov L. D. and Mainy Sh.B. Issledovanie izmenenija teplovogo rezhima kanalizacionnyh setej v zimnij period [Study of changes in the thermal regime of sewer networks in the winter period]. Vodosnabzhenie i sanitarnaja tehnika [Water supply and sanitary engineering]. 2019, no. 12, p. 42-47. (In Russian)
9. Kenden K. K. V. Resursy geliojenergetiki v Respublike Tyva [Resources of solar energy in the Republic of Tyva].. Nauchno-tehnicheskie vedomosti Sankt-
Peterburgskogo gosudarstvennogo
politehnicheskogo universiteta [Scientific and technical journal of the St. Petersburg State Polytechnic University] 2015, no. 4 (231), p. 7-13. (In Russian) 10. Antsiferov S. A. and Filenkov V. M. Vlijanie nefteproduktov na korrozionnuju aktivnost' grunta [nfluence of petroleum products on the corrosive activity of soil]. Vestnik of Nizhny Novgorod State Institute of Engineering and Economy, 2014, no. 12 (43), p. 9-13. (In Russian)
Майны Шончалай Борисовна - старший преподаватель кафедры городского хозяйства Тувинского государственного университета, г. Кызыл, e-mail: shonchikspb@mail.ru Mainy Shonchalay Borisovna - Senior Lecturer at the Department of Urban Economy, Tuvan State University, Kyzyl, Russia, e-mail: shonchikspb@mail.ru
Статья поступила в редакцию 18.02.2021
