Справочник строителя | Производство и потребление тепла

БОРЬБА С КОРРОЗИЕЙ В СИСТЕМАХ ЦЕНТРАЛИЗОВАННОГО ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

Впервые с тяжелыми последствиями массового коррозионного поражения систем горячего и холодного водоснабжения московские теплоснабженцы и жилищники столкнулись в Москве в 1956-1958 гг., когда системы ГВС и ХВС всех семи только что построенных замечательных высотных зданий за 2-3 года эксплуатации прокорродировали до сквозных свищей и потребовали полной замены.

Замоноличенные в стенах и штробах стояки и разводки горячего и холодного водопроводов вызвали массовые протечки воды и затопления квартир и офисов, в результате чего разразился неимоверный скандал.

Расследование выявило причины:

системы горячего и холодного водопровода были выполнены из черных, не оцинкованных труб (в те годы отечественная промышленность оцинкованных еще не выпускала), к тому же изготовленных из некачественных, кипящих сталей с большим содержанием ликвидных примесей;

водопроводная вода была сильноагрессивной, на водопроводных станциях стабилизацию ее не проводили;

на бойлерах ГВС не было терморегуляторов и температура горячей воды «зашкаливала» за требуемые по нормам 60 °С, контроль за коррозионными процессами отсутствовал, и не было научных рекомендаций по защите от коррозии.                                    

Все это потребовало тщательного исследования процессов поражения систем и разработки, защитных мер, успешно выполненных кафедрой «Теплотехники» МИИГСМ в 1956-1958 гг. под руководством проф. С.Ф. Копьева.

Были определены и реализованы основные мероприятия и предложения:

на основе обширных металлографических исследований изучены типы, виды и причины коррозионных поражений систем;

организовано известкование водопроводной воды на водопроводных станциях города с целью ее стабилизации и снижения агрессивности (индекс стабильности подняли в среднем с 0,93 до требуемой величины 1,03-1,04);

произведена замена черных труб в системах ГВС на оцинкованные (организовали выпуск отечественных оцинкованных труб нужных диаметров);

разработали методы ингибирования (силикатом натрия и гексаметафосфатом натрия) и фильтрационной стабилизации воды магномассой;

изучили и освоили вакуумную деаэрацию воды и электрокатодную защиту оборудования, провели проверку сталестружечных фильтров.

Выводы и предложения НИР получили дальнейшее развитие и легли в основу нормативных документов по строительству и эксплуатации систем ЦТ.

В формировании коррозионных отложений в трубопроводах решающую роль играют процессы кислородной коррозии, протекающие в форме электрохимической коррозии в паре «металл - вода».

Металлы, используемые при изготовлении труб, имеют в своем составе различные примеси, которые образуют ряд гальванических элементов, обуславливающих коррозию. Те частицы металла, которые являются анодами, разрушаются и переходят в раствор в виде ионов, образуя каверны и свищи.

Вследствие переменной валентности железа (двух-, трехвалентная), ионы его в коррозионном электрохимическом процессе переходят сперва в гидрат закиси железа по уравнению:

Затем при контакте с растворенным в воде кислородом гидрат закиси железа Fe (OH)₂ переходит в более устойчивую форму оксида - гидрооксид железа Fe (OH)₃, который отлагается на внутренней поверхности труб в виде бугристых отложений (ржавчины), по уравнению:

В соответствии с этой реакцией 1 г растворенного кислороде реагирует с 2,33 г железа. Таким образом, 1 м³ водопроводной воды при исходном содержании кислорода 12 мг/л способен «связать» 30 г железа, переведя его в бугристые отложения ржавчины на поверхности труб и оборудования. Так как растворимость Fe (ОН)₂ и в особенности Fe (ОН)₃ в воде очень мала (4,9 · 10⁶ и 1,9 · 10^-9 моль/л), они выделяются на поверхности металла или находятся в объеме воды в виде коллоидных или грубодисперсных частиц.

В общем случае коррозионные отложения в системах ЦТ представляют собой вторичные продукты коррозии, состоящие из гидратированной смеси оксидов железа:

находящихся в смеси с продуктами первичной накипи - карбонатом кальция СаСO₃, сульфатом кальция CaSO₄, гидратом окиси магния Mg(OH)₂, силикатом кальция.

Удельный объем гидратированных соединений железа примерно в 6-7раз больше удельного объема чистого металла, что является причиной образования рыхлых оксидных отложений на поверхности труб, которые затем уплотняются и уменьшают живое сечение их, происходит зарастание трубопроводов.

В условиях эксплуатации теплосилового оборудования кислород является наиболее опасным коррозионным агентом. Скорость коррозии стальных труб прямо пропорциональна концентрации растворенного кислорода и температуре воды. Интенсивность ее оценивается по шкале интенсивности внутренней коррозии - проницаемости язв в глубину металла (табл. 1).

Исследованиями автора было показано, что даже при незначительном содержании кислорода в воде, определяемом понятием «следы» (<0,01 мг/л), всегда существует термодинамическая вероятность коррозии металла, особенно в присутствии оксидов трехвалентного железа Fe₂O₃ - так называемого железного шлама, гематита, так как он (в силу бивалентности железа) является переносчиком связанного кислорода и является причиной подшламовой язвенной коррозии металла систем теплоснабжения.

Таблица 1. Шкала интенсивности внутренней коррозии оборудования

В коррозионных процессах важную роль играют стимуляторы и ингибиторы коррозии, растворенные в воде. К стимулирующим - ускоряющим коррозию соединениям в воде относятся хлориды и сульфаты. Взаимодействуя с образовавшимися на поверхности металла окисными пленками, они вытесняют и замещают в них ионы кислорода, делают их хорошо растворимыми в воде и облегчают протекание коррозионного процесса.

К замедлителям - ингибиторам коррозии относят вещества, присутствие в воде которых заметно снижает электрохимические процессы. В поверхностных водах к ним следует отнести: карбонаты, фосфаты, нитраты, силикаты щелочных металлов, а также вещества органического происхождения. Оцинкование труб (протекторная защита слоем цинка 50-100 мкм) замедляет коррозионные процессы в 3-5 раз и увеличивает соответственно срок службы систем ГВС.

Анализируя основные показатели качества водопроводной воды ряда городов СССР, Водно-химическое отделение ВТИ им. Ф.Э. Дзержинского под руководством д.т.н., проф. П.А. Акользина выполнило в 1970 г. научную классификацию воды с точки зрения ее коррозионной активности.

Коррозионная активность воды условно определяется тремя показателями, от соотношения которых зависит характеристика нагретой воды и выбор способа обработки воды для защиты централизованного горячего водопровода в закрытых системах ЦТ:

индексом равновесного насыщения воды карбонатом кальция J при 60 °С;

суммарной концентрацией хлоридов и сульфатов, мг/л;

перманганатной окисляемостью органических веществ в воде, мг О/л.

Выбор схемы обработки воды в тепловых сетях должен производиться в соответствии с нормативными документами.

обсудить на форуме

объявления: стройка и ремонт

Поделитесь ссылкой в социальных сетях