Metaldaily.ru/Новости - 19.02.2009

Отражение "мягкого" агрессора. "Промышленно-строительное обозрение". № 114 2009

19.02.2009 - 17:49

Нева обеспечивает более 96% водоснабжения Петербурга. Невская вода обладает высокой агрессивностью по отношению к черному металлу, прежде всего к стали.

Стальные трубы "сдаются" корродирующим "агрессорам" первыми.

ГУП "Водоканал СПб" постоянно работает не только над улучшением качества питьевой воды, но и над способами защиты трубопроводов. Об этом мы беседуем с техническим директором Водоканала Еленой Нефедовой и главным специалистом технической дирекции к. х. н. Алексеем Бекреневым.

– Почему наша вода так агрессивна?

– Невскую воду в народе называют "мягкой". Она хороша как основа для пищевой промышленности, ею довольны тепловики: не надо вести подготовку подпиточной воды, потому что "мягкий" теплоноситель не образует налета в котлах. В других городах используют умягчители, а это довольно дорогая технология. Иначе отложения солей, в основном карбоната кальция, быстро выводят из строя оборудование.

В 1 литре нашей воды количество солей жесткости не превышает 0,7–0,9 миллиграмм-эквивалентов. При норме жесткости по СанПиНу для питьевой воды – не более 7,0 мг-экв/л. Сверхмягкая вода вредна для здоровья людей. От дефицита микроэлементов, таких как кальций, магний, фтор, йод, мы страдаем кариесом, сердечно-сосудистыми заболеваниями, остеопорозом, заболеваниями щитовидной железы. Она вредна и для инженерных сетей: идет интенсивное окисление железа в неизолированных стальных трубах.

Окислителем железа стальных труб выступает растворенный в воде кислород. Процесс окисления усиливают низкие значения водородного показателя (рН). Чем ниже значение рН, тем выше коррозионная активность воды. Под воздействием кислорода железо металлических труб сначала превращается в двухвалентное, потом в трехвалентное (ржавчину). Процессам коррозии не подвержены трубопроводы из полимерных материалов, например, таких как стеклопластик и полиэтилен. Однако заменить все незащищенные металлические водопроводные сети города в короткие сроки невозможно.

– Что происходит в результате коррозии?

– Ухудшение качества воды – одно из негативных явлений. Повреждения водопроводных сетей в результате "свищей", образующихся по причине коррозии – второе. Кроме того, существует проблема зарастания труб, так как большая часть ржавчины остается на стенках в виде продуктов коррозии, что в свою очередь приводит к снижению пропускной способности водопроводной сети. Это происходит потому, что оксид железа (ржавчина) по структуре рыхлый, его плотность намного ниже плотности металла. Поэтому, будучи меньше по массе, он занимает большой объем в трубе.

Скорость обрастания всюду разная. Она зависит от времени года, от температуры воды, количества растворенного в ней кислорода, ее качества и т. д. На темпы коррозии влияет продолжительность контакта незащищенных металлических труб с водой, которая определяется скоростью протока воды от станции к потребителю. Она зависит от времени суток, от сезона.

Самый большой расход воды и самая агрессивная вода в системе – зимой. Возрастание расходов воды в зимнее время связано с ее использованием в качестве теплоносителя. Летом водозабор резко сокращается. Люди разъезжаются, резко снижается водопотребление и уменьшаются скорости потока, отчего увеличивается время контакта воды с металлом. Это активизирует химическую реакцию окисления, растет содержание железа, идет ржавая вода.

– Как предотвратить окисление железа?

– Можно химическим способом "изолировать" сталь (пока железо находится в нулевой валентности) от кислорода, растворенного в воде. В жесткой воде это происходит естественным образом: на стенках труб откладываются карбонатные соединения, в первую очередь кальция, и служат изолирующим слоем. Возможность выпадения такого осадка можно прогнозировать расчетным путем с помощью так называемого индекса Ланжелье.

Он представляет собой разность между фактическим значением pH воды и значением pH воды, насыщенной карбонатом кальция. Таким образом, если индекс Ланжелье отрицательный, карбонат кальция растворяется, и образования осадка не происходит. Если положительный, то карбонат кальция осаждается. Если нулевой, не происходит ни растворения, ни осаждения. Это и есть идеальные условия, когда можно было бы использовать любой материал для труб.

– Какие химические вещества образуют изолирующий слой на металле?

– Для этого в промышленности широко применяют различные ингибиторы, например, фосфаты, фосфонаты, хроматы, молибдаты, нитриты, алкил- и арилкарбоксилаты, аминокислоты, сульфонаты. Если их использовать постоянно, они создают защитную пленку на внутренней поверхности труб. Так поступают, в частности, тепловики – им надо продлить жизнь трубам.

Водоканал не вправе использовать все эти реагенты. Большинство веществ, используемых в качестве ингибиторов коррозии, являются небезвредными при употреблении воды в питьевых целях. Ничего вне действующих норм и правил на стадии водоподготовки применять нельзя: качество питьевой воды строго регламентируется.

Ингибиторы очень дороги, для обработки воды, потребляемой таким мегаполисом, как Петербург, необходимы очень большие объемы реагента, для образования пленки требуется время, а применять высокие концентрации даже разрешенных к использованию в питьевом водоснабжении веществ опасно. Наше предприятие активно изучает вопрос о перспективности обработки питьевой воды ингибиторами коррозии.

– В таком случае какие меры предпринимает Водоканал для защиты сетей?

– Из стальных труб 60% имеют возраст свыше 20 лет. Большая часть была проложена в 60–70-е годы XX века, когда трубы для систем водоснабжения производились из низкокачественной стали, изоляции труб не предусматривалось.

При новом строительстве или реконструкции незащищенную сталь в траншею теперь не кладем, все применяемые металлические трубы имеют наружную и внутреннюю изоляцию. Кроме того, используем трубы из полимерных материалов, таких как полиэтилен, полипропилен, стеклопластик и др.

В последнее время широкое применение нашли методы бестраншейного восстановления водопроводных сетей, в том числе с сохранением в качестве основы существующего трубопровода. Например, метод санации трубопроводов при помощи укладки самоотверждаемого рукава, изготовленного из нетканого синтетического материала, с эпоксидной либо полиуретановой пропиткой позволяет восстановить необходимую прочность и герметичность изношенного трубопровода.

Возможно применение полиэтиленового армированного чулка внутри существующего трубопровода с последующим цементированием пространства между чулком и старым трубопроводом. Применяются методы, при которых на внутреннюю поверхность старых трубопроводов наносятся органические и неорганические покрытия, такие как эпоксидное или цементно-песчаное покрытие.

Широко используются методы протаскивания новой трубы внутри старой как с разрушением последней, так и использованием существующей трубы в качестве защитного футляра.

В рамках реконструкции водопроводных станций планируется на стадии водоподготовки корректировать качество воды (в пределах нормативных требований СанПиН), снижая ее агрессивное воздействие на материал труб. Реагентная обработка обеспечит изменение характеристик воды – корректировку рН и жесткости.

Таким способом замедлим процессы коррозии и сделаем воду с добавлением солей минералов более полноценной для потребления человеком в питьевых целях. Увеличение жесткости воды будет незначительным – не более чем до ~ 3 мг-экв/л (при норме не более 7 мг-экв/л). Для сравнения: в Москве этот показатель достигает 5 мг-экв/л.

Таким образом, с помощью реконструкции трубопроводов и реагентной обработки воды для снижения ее агрессивности коррозия металлических трубопроводов будет побеждена.

Точка зрения

Владимир Мельников, генеральный директор ЗАО "Центр ВМ-Технологий":

– Санация стальных труб, подвергающихся разрушительному воздействию воды, может проводиться не только при помощи химических реагентов или гидроизоляции, но и механической очисткой от коррозии.

Вместо пескоструйного способа с абразивным эффектом в Европе и США уже в течение 15 лет используется значительно более щадящий метод – криогенный бластинг – обработка очищаемой поверхности гранулами сухого льда (твердой фазы двуокиси углерода, СО2) в струе сжатого воздуха.

Сухой лед не повреждает поверхность, не оставляет отходов и воздействует не только кинетической, но и термической энергией.

Двуокись углерода имеет температуру -78,45°С при давлении 0,101325 МПа и переходит из твердого состояния в газообразное, минуя жидкую фазу.

Резкое снижение температуры поверхностного слоя вызывает эффект "термического шока", при котором охлажденные до хрупкого состояния частицы грязи (в данном случае ржавчины) легко отслаиваются от поверхности.

Холод вглубь массы объекта не проникает, и механические свойства конструкций не ухудшаются.

Но криогенный бластинг применим только при коррозии в начальной стадии. Ржавчину, глубоко проникшую в металл, удаляют более жесткими способами.

Сергей Яковлев, ведущий специалист ООО "Севком":

– Для защиты от коррозии запорной арматуры водоводов обычно используется эпоксидное покрытие. Оно годится как для внутреннего, так и для наружного применения.

Немецкая фирма ERHARD для внутренней поверхности затворов водопроводной сети со слабоминерализованной или морской водой, обладающей высокой коррозионной активностью, разработала стекловидную эмаль на основе фритты (стеклоцемента).

В состав эмали входит также ряд жаропрочных материалов (оксид алюминия, кварц, диоксид циркония и др.). Ее наносят на арматуру в заводских условиях методом распыления, разогревая до 700°.

Благодаря обжигу, достигается высокопрочное сцепление слоя эмали толщиной 250 микрон с металлом.

Образуется особо гладкая поверхность, которая, кроме антикоррозийной, обладает свойством биологической защиты, поскольку микроорганизмы не закрепляются на стекловидной пленке. -- Промышленно-строительное обозрение

Источник: www.advis.ru