Azotirovanie.ru

Инженерные системы и решения
2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Коррозия трубопроводов — причины и последствия. Часть 2. Трубопроводы водоснабжения

Коррозия трубопроводов — причины и последствия. Часть 2. Трубопроводы водоснабжения

Продолжим цикл наших публикаций о коррозии трубопроводов различного назначения. В данном обзоре затронем вид трубопроводов, с которым мы очень часто сталкиваемся в повседневной жизни: в домашнем хозяйстве, в учебных заведениях, в медицинских учреждениях, в ресторанах, в гостиницах и на производстве — трубопроводы систем горячего и холодного водоснабжения. Современный человек не может жить без постоянной работы этих водопроводных систем. Короткий летний период отключения горячей воды для профилактических работ воспринимается некоторыми городскими жителями катастрофой. Однако, не всем известно, что для обеспечения безаварийной эксплуатации водопроводных систем приходится прикладывать много усилий. Коррозия водопроводных труб ежегодно приводит к огромному количеству аварий и потерям сотен миллионов рублей. О видах коррозии водопроводов и способах ее предотвращения мы и поговорим в настоящем обзоре.


GVS1.jpg

На сегодняшний день для холодного (ХВС) и горячего водоснабжения (ГВС), а также отопления применяются металлические трубы: из углеродистой стали оцинкованные и неоцинкованные (ГОСТ 3262-75, ГОСТ 10704-91, ГОСТ 8732-78), из нержавеющей стали (ГОСТ 9941-81) или меди (ГОСТ Р 52318-2005). Трубы водоснабжения обычно подвержены наружной почвенной коррозии при прямом контакте поверхности трубопровода с грунтом или водой и внутренней коррозии в случае агрессивных коррозионных свойств самой транспортируемой водной среды.

Наружная коррозия водопроводов протекает в случае прокладки трубопроводов в земле или в тоннелях, заполняемых постоянно или сезонно водой, и может быть разделена на электрохимическую, биокоррозию и коррозию под действием блуждающих токов. Основные механизмы такой коррозии аналогичны соответствующим механизмам, присущим магистральным и промысловым трубопроводам (о них можно прочитать более подробно здесь или здесь ). В данной статье остановимся только на некоторых нюансах наружной коррозии, характерных именно для водопроводных систем.

Одним из таких нюансов является коррозия трубопроводов, проложенных в различных подземных каналах и тоннелях. В случае слабой герметизации таких тоннелей их постоянно или сезонно, в период наибольшей увлажненности грунта, может затапливать почвенными водами, причем как полностью, так и частично. В таком случае, для увеличения эффективности катодной защиты, необходимо применять специальные системы защиты. Одним из нестандартных вариантов является применение так называемых стержневых протекторов, устанавливаемых на поверхности трубопроводов или на поверхности теплоизоляционной конструкции водопроводных систем и систем теплоснабжения. Варианты схем расположения таких протекторов выбираются в зависимости от потенциальной опасности затопления канала — полностью или частично. Примеры схем размещения таких протекторных систем на поверхности трубопровода показаны на рисунке ниже. Для более подробного ознакомления с системами противокоррозионной защиты внешней поверхности трубопроводов канальной (и бесканальной) прокладки рекомендуем обратиться к СТО НОСТРОЙ 2.18.116-2013 «Инженерные сети наружные. Трубопроводы тепловых сетей. Защита от коррозии. Технические требования, правила и контроль выполнения работ», разработанному ООО «Трансэнергострой».

GVS2.jpg

Расположение стержневых протекторов на поверхности трубопровода

Перейдем к процессам внутренней коррозии водопроводных систем и теплосетей. Сразу следует отметить, что во многих случаях коррозионный отказ водопровода или теплопровода связан с совместным действием процессов наружной и внутренней коррозии. Механизм совместного действия примерно такой. Самые распространённые внутренние коррозионные дефекты стенок трубопровода — сквозные язва и питтинг, маленькие отверстия в стенке трубы. Потери воды через такие «дырки» невелики, поэтому их трудно вовремя обнаружить и устранить. Выходящая вода из такого отверстия растекается по наружной поверхности металла тонким слоем. Этот слой поверхностной воды является электролитом, в котором протекают электрохимические реакции, способствующие протеканию наружной коррозии на большой площади трубы, а также разрушающие гидро- и теплоизоляцию. В результате стенки трубопровода на большой поверхности утончаются, что приводит к отказу с масштабными потерями воды. Таким образом, внутренняя коррозия является первопричиной многих отказов на трубопроводах водоснабжения и теплосетей, хотя на первый взгляд причиной является наружная коррозия.

Основной механизм коррозии водопроводов и тепловых сетей — электрохимический. Скорость внутренней коррозии теплосети и систем водоснабжения зависит от состава и характеристики воды: значения водородного показателя рН, содержания растворенного кислорода, углекислого газа, наличия хлоридов и сульфатов, микроорганизмов, температуры, давления, скорости движения воды, эрозии, контактной коррозии (наличие фасонных частей из разноименных металлов).

Главная сложность в определении механизмов коррозионного разрушения — разностороннее действие большинства вышеописанных факторов внутреннего коррозионного разрушения. В зависимости от внешних условий и сочетаний всех факторов изменения в каком-то одном факторе могут приводить как к торможению, так и к ускорению внутренней коррозии водопроводных систем. Например, наличие в воде растворенного углекислого газа и, соответственно, карбонатов кальция, магния или натрия может приводить как к образованию стабильных гомогенных защитных пленок нерастворимых карбонатов на всей поверхности трубы и торможению процесса коррозии, так и к образованию нестабильных осадков и негомогенных пленок, что ускоряет коррозионное разрушение.

Влияние кислорода на скорость коррозии стали также проявляется в двух противоположных направлениях. С одной стороны кислород увеличивает скорость коррозионного процесса, так как эффективно деполяризует катодные участки, с другой стороны — оказывает пассивирующее действие на поверхность стали, замедляя коррозию. Следует отметить, что кислородная коррозия стали в горячей воде носит, преимущественно, язвенный характер и приводит к образованию сквозных дефектов.

GVS3.jpg

Внутренняя коррозия трубопровода ГВС — до и после очистки от продуктов коррозии

Внутренняя кислородная коррозия может ускоряться хлоридами и сульфатами, содержащимися в воде. Эти вещества являются активаторами коррозионного процесса, разрушая пассивные защитные пленки на поверхности металла. Например, хлорид-ионы при некоторых условиях замещают собой кислород в защитной оксидной пленке, что приводит к образованию в ней пор, в которых и начинается ускоренное локальное коррозионное разрушение с образованием язв. Сульфаты ускоряют коррозию непосредственно, увеличивая электропроводность водной среды, и косвенно, способствуя развитию биологической коррозии.

С повышением температуры водной среды скорость коррозии стали обычно возрастает. Но для открытых систем, из которых растворенный кислород может улетучиваться в атмосферу, т.е. концентрация растворенного кислорода в воде уменьшается, скорость коррозии после 80 °C падает до очень низкого значения, хотя в закрытых системах скорость коррозии продолжает расти по линейной зависимости. Следует отметить, что оптимальная температура горячей воды для продления срока службы трубопроводов и их защиты от коррозии должна быть в границах от 45 дo 50 °C. Однако, в связи с санитарными требованиями по предотвращению развития в трубопроводных системах бактерии Legionella, температура горячей воды поддерживается не менее 60 °C.

В сетях горячего водоснабжения также иногда наблюдается биокоррозия при температурах 60-70 °C при малых скоростях движения воды — застое, при наличии в воде органических веществ и сульфатов. Многие виды бактерий являются активными коррозионными агентами. Наибольшее значение имеют группы бактерий, участвующих в превращениях железа и серы. Железобактерии, например Gallionella, поселяясь в трубах, образуют на их стенках слизистые скопления, обладающие высокой механической прочностью и поэтому не смываемые током воды. Участки под колониями бактерий оказываются изолированными от воды и доступ кислорода к ним затруднен. Таким образом, развитие железобактерий приводит к образованию на поверхности трубы зон с различной степенью аэрации, т.е. создаются условия для развития коррозии.

Читайте так же:
Привести примеры теплового действия электрического тока

Сульфатредуцирующие бактерии восстанавливают сульфат-ионы, содержащиеся в водной среде до сероводорода H2S, который химически растворяет сталь с образованием сульфидов железа, придающего воде темный цвет и неприятный сероводородный запах. Еще один тип бактерий, тионовые, окисляют серу, тиосульфаты, тионаты до серной кислоты, которая также напрямую участвует в химической коррозии стали.

Одним из дополнительных и необычных механизмов коррозионного разрушения внутренних водопроводных систем является коррозия с участием токов утечки. Токи утечки — это токи других электропотребителей, которые тем или иным способом попадают в трубопровод. Трубопровод является протяженным проводником, поэтому место выхода такого тока из трубопровода, которое и является основным местом его разрушения, может быть довольно далеко от места входа. Действие токов утечки на водопроводные системы в целом приводит к тем же последствиям, что и коррозионное действие постоянных и переменных блуждающих токов, хотя токи утечки могут активировать и процессы электрохимической коррозии.

Основными причинами возникновения токов утечки и попадания их на трубопроводы являются:

  • непрофессиональная эксплуатация действующей системы электроснабжения, например, преднамеренное использование трубопроводных систем в качестве нулевых рабочих проводников, подключение нулевого рабочего проводника к клемме нулевого защитного и наоборот и т.д.;
  • неправильное подключение электропотребителей (водонагревательные котлы, стиральные машины и т.д.), связывающих трубопроводные системы с системой электроснабжения зданий;
  • возникающие в процессе эксплуатации повреждения изоляции кабельных линий и/или электрооборудования, механические повреждения нулевых рабочих проводников.

Выявление токов утечки в водопроводных системах — сложный и трудоемкий процесс. Обычно данные работы выполняются в следующей последовательности:

  • Определение наиболее вероятных источников тока и возможности их попадания на металлоконструкции и трубопроводы здания.
  • Выполнение комплекса диагностических электрометрических работ по выявлению токов утечки.
  • Выполнение полного комплекса стандартных проверок электроустановки здания.
  • Выполнение проверок наличия, правильности выбора сечений и монтажа нулевых защитных проводников.
  • Устранение токов утечки.

GVS4.jpg

Диагностика токов утечки

Переходя к технологиям защиты от коррозии трубопроводных систем, также обратим особое внимание на внутренний коррозионный процесс. Наружная поверхность таких трубопроводов обеспечивается средствами противокоррозионной защиты аналогично любым другим трубопроводам. Защита внутренней поверхности в основном сконцентрирована на 2х направлениях — создание барьерных защит между металлом и средой, и снижение коррозионной активности самой среды. Использование более коррозионно-стойких нержавеющих труб в данной статье рассматриваться не будет — при наличии интереса к данной тематике с кратким обзором коррозионных свойств нержавейки можно ознакомиться здесь .

В качестве примера первого способа защиты следует указать на применение защитных покрытий из материалов, обладающих более благоприятной противокоррозионной стойкостью по сравнению с углеродистой сталью — лакокрасочные, цинковые покрытия и т.д. Здесь, правда, опять может проявиться «разносторонность» коррозионных процессов. Например, цинковое покрытие, служащее коррозионным барьером и, при необходимости, жертвенным анодом, при повышении температуры выше 60-70 °C начинает ускорять коррозию самой углеродной стали.

Примерами снижения коррозионной активности среды являются:

  • коррозионно-безопасные технологии устройства водопроводных систем (исключение подсосов воздуха, застойных зон, наличие постоянной циркуляции воды, поддержание оптимальной температуры, создание условий для образования стабильных естественных защитных слоев и т.д.).
  • стабильное поддержание в воде заданных эксплуатационных норм допустимого содержания взвешенных веществ, солей, органических примесей.
  • деаэрация воды.
  • ингибирование воды.

Универсальных средств защиты от микробиологической коррозии не существует. Применяется химическая дезинфекция — хлорирование и купоросование воды (в месте водозабора), а также обработка воды ионами меди и серебра, йодом и озоном, и физическая дезинфекция с помощью ультрафиолетового и ультразвукового облучения.

Подводя итоги написанному, можно сказать, что проблема внешней и внутренней коррозии систем теплоснабжения и ГВС стоит очень остро. Решать ее необходимо, разбирая каждый частный случай отдельно, особенно, если рассматривается система индивидуального отопления и подготовки и потребления горячей воды, так как в этом случае подготовка воды для систем осуществляется, как правило, самостоятельно, без использования подготовленной воды на ТЭЦ или тепловых пунктах.

Тэги: блуждающие токи, водопроводы, водоснабжение, ГВС, защита от коррозии, кислород, коррозия, коррозия водопроводных труб, теплосети, токи утечки

Защита тепловых сетей от коррозии

Одной из важнейших задач эксплуатации тепловых сетей является защита тепловых сетей от коррозии. В тепловых сетях имеют место два вида коррозии: внутренняя и наружная. Основной причиной появления внутренней коррозии является присутствие в сетевой воде растворенного кислорода. При наличии растворенной углекислоты коррозионная активность кислорода увеличивается. В водные тепловые сети кислород попадает в основном с подпиточной водой.

Скорость коррозии зависит от концентрации кислорода и скорости диффузии его к поверхности металла. Чем больше растворенного кислорода и выше температура теплоносителя, тем интенсивнее протекает процесс коррозии. Коррозионные отложения часто в виде шлама забивают арматуру. Для предупреждения внутренней коррозии необходимо ликвидировать, все места подсоса воздуха, для чего следует поддерживать в трубопроводах избыточное давление не менее 0,05 МПа (0,5 кгс/см2) и производить подпитку только деаэрированной (водой. За водным режимом тепловых сетей необходимо вести тщательный контроль, для чего не реже 1 раза в неделю производить анализ проб воды из подающего и обратного трубопроводов.

Кроме того, для своевременного определения наличия и интенсивности внутренней коррозии необходимо внутри трубопроводов в характерных точках сети (на выводах ТЭЦ, на концевых участках, в двух-трех промежуточных узлах магистрали) устанавливать индикаторы, представляющие собой тарированные металлические пластины определенной формы и массы. По степени коррозии этих индикаторов за год определяют характер и интенсивность коррозии трубопроводов. На основании полученных данных разрабатывают мероприятия по устранению причин коррозии и по защите от нее трубопроводов. Если опасность внутренней коррозии практически устраняется при подпитке тепловых сетей деаэрированной водой, то наружная коррозия стальных труб до сих пор продолжает оставаться основным факторам, сокращающим долговечность тепловых сетей и наносящим существенный ущерб экономике теплоснабжения.

Наружная коррозия тепловых сетей в зависимости от способа прокладки и условий эксплуатации может быть вызвана электрохимическим взаимодействием металла труб с увлажненной тепловой изоляцией и блуждающими токами, стекающими с поверхности труб в грунт через увлажненную тепловую изоляцию. В электрохимическом процессе коррозии разрушение металла происходит в результате соприкосновения с электролитами, при Котором вместе с химическим взаимодействием (возникает движение электрического тока. В грунтах содержатся многие агрессивные элементы, вызывающие электрохимические реакции, поэтому коррозию труб в грунте называют почвенной. Этой коррозии наиболее подвержены бесканальные теплопроводы из стальных труб, так как химические соединения, вымываемые влагой из грунта и теплоизоляции, имеют свободный допуск к поверхности труб. В канальных прокладках почвенная коррозия встречается реже, так как стенки каналов и воздушная прослойка ограждают металл от прямого контакта с почвенной влагой.

Для защиты труб тепловых сетей от наружной коррозии применяют следующие способы: пассивную защиту с помощью изолирующих антикоррозионных покрытий, защищающих стальные трубы от внешнего воздействия; активную (электрическую) 13 а щи ту, при которой на поверхности стальных труб создаются защитные величины потенциалов по отношению к окружающей среде. Важную роль в борьбе с коррозией играют также конструктивные и эксплуатационные мероприятия, направлен- ные на предотвращение коррозионных процессов. К ним относятся: рациональный выбор трассы тепловых сетей; правильный выбор способа прокладки и строительно-изоляционных конструкций; искусственное понижение и отвод грунтовых и поверхностных вод; электроизоляция трубопроводов в местах опор и снижение продольного электрического сопротивления трубопроводов; ограничение утечки блуждающих токов с рельсовых путей.

Читайте так же:
Тепловой расцепитель автоматического выключателя от чего защищает

В настоящее время наиболее действенным средством защиты тепловых сетей от электрохимической коррозии являются антикорозионные покрытия (пассивная защита). Кроме антикоррозионных свойств покрытие должно обладать термостойкостью при максимальной температуре теплоносителя. В защите от коррозии нуждаются также все металлоконструкции теплосети, так как режим тепла и влаги вызывает коррозию не только труб, но и металлических опор, балок перекрытий, мачт и т. д. Применявшиеся ранее антикоррозионные лакокрасочные и битумные покрытия наружной поверхности теплопроводов себя не оправдали, так как опыт эксплуатации показал, что эти покрытия не в состоянии предотвратить и даже замедлить процессы наружной коррозии стальных труб.

Лишь после принятия специального решения Технического совета Минэнерго СССР началось внедрение более совершенных материалов. В результате экепериментальных работ, проведенных специализированными организациями, для защиты наружной поверхности труб от коррозии при прокладке в непроходных каналах и бесканальной был рекомендован ряд покрытий.. Для водяных тепловых сетей с температурой теплоносителя до 150°С рекомендовано изоловое покрытие, которое выполняется из рулонного материала изола, наклеенного в два слоя на холодной мастике марки МРБ-Х-ТГ5.

Для теплопроводов с температурой теплоносителя до 100°С может применяться бризоловое покрытие: два слоя бризола по холодной мастике марки МРБ-Х-Т15. Технология нанесения аналогична изоловому. Бризол по составу и внешнему виду подобен изолу, однако уступает ему по качеству, чем и объясняется ограниченная область применения бризолового покрытия. Наиболее стойким из испытанных ОРГРЭСом эпоксидных покрытий является покрытие на основе эпоксидной эмали ЭП-56, разработанной институтом ГИПИ-ЛКП. Область их поименения — канальные прокладки с температурой теплоносителя до 150°С. Для тех же условий рекомендовано покрытие из краски ЭФАЖС, предложенное институтом ВНИИГ им. Б. Е. Веденеева.

В ОРГРЭС были испытаны и рекомендованы к внедрению покрытия из органосиликатных материалов, разработанных Институтом химии силикатов АН СССР. В частно- сти, для канальных прокладок с температурой теплононосителя до 180°С рекомендуется покрытие из органосиликатного материала АС-8а, наносимого в три слоя при термической обработке с температурой 200°С или в четыре слоя с отвердителем.

Стеклоэмалевые покрытия являются наиболее стойкими антикоррозионными покрытиями по сравнению с другими; применяемыми в тепловых сетях. Для использования в каналах и бесканальных прокладках тепловых сетей с температурой теплоносителя до 300°С рекомендованы четырехслойные стеклоэмалевые покрытия марок 64/64 и 105Т, имеющие один грунтовый и три покровных слоя. Однако широкому применению эмалирования препятствует необходимость сооружения цехов со сложной технологией, требующей значительных капитальных затрат, а также установок по эмалированию непосредственно на трассе стыков труб, фасонных частей и опор.

Одним из наиболее разработанных и эффективных методов антикоррозионной защиты тепловых сетей является нанесение металлизационных или металлизационно-лакокрасочных покрытий, например, алюминирование. В нашей стране работает несколько механизированных и атоматизированных линий по алюминированию труб методом электродугового или газопламенного напыления. Материал для алюминирования — алюминиевая проволока — относительно доступен.

Для условий среднего пояса СССР стоимость 1 м2 покрытой слоем напыленного алюминия поверхности составляет около 2,5—3 руб., что в 3—4 раза дешевле, чем при использовании стеклоэмалирования, где стоимость 1 м2 покрытия составляет около 8—12 руб. Некоторой сложностью процесса является большая затрата электроэнергии непосредственно на напыление и на необходимую подготовку поверхности с помощью дробеструйной обработки. Защитное антикоррозионное действие металлоизоляционных алюминиевых покрытий многократно усиливается при их комбинировании с лакокрасочными покрытиями. По антикоррозионному эффекту металлизационно-лакокрасочные покрытия значительно превосходят эффект от взятых отдельно алюминиевых или лакокрасочных покрытий;

Электрическую коррозию металла вызывает, блуждающий электрический потенциал между грунтом и трубопроводом. Схема коррозии подземных теплопроводов блуждающими токами показана на рис. 7.3. Электрический ток поступает от подвижного состава электрифицированных железных дорог и трамваев на рельсы и частично попадает в грунт. По сравнению с грунтом теплопровод имеет меньшее омическое сопротивление, поэтому в зоне прокладки большая часть токов проходит по нему и снова выходит в грунт. Движением блуждающих токов на теплопроводе наводятся катодная (КЗ) и анодная (АЗ) зоны поляризации. Эти зоны разделяются нейтральной переходной зоной (ПЗ). На катодной зоне трубопровод имеет отрицательный потенциал по отношению к грунту, а на анодной зоне — положительный. В анодной зоне стоков электричества происходит интенсивная коррозия и повреждение стенки теплопровода.

Коррозия под воздействием блуждающих токов протекает быстро, но захватывает небольшие участки теплопроводов, расположенных вблизи рассеивания электричества. Основную трудность борьбы с электрокоррозией представляет частое изменение величины и места концентрации блуждающих токов, поэтому при разработке конкретных мер борьбы требуется произвести предварительную электроразведку местности.

К активным способам защиты относятся электрические дренажи, катодные и протекторные устройства. Электрические дренажи применяют для защиты от блуждающих токов тепловых сетей, проложенных в непосредственной близости от рельсов электрифицированного транспорта. Они служат для отвода электричества от трубопроводов к источнику тока. По принципу действия электродренажи бываю прямые и поляризованные. Прямые электродренажи обладают двусторонней проводимостью электричества. Их применяют редко, когда стоки электричества с рельсов малы.

Поляризованные электрические дренажи (рис. 7.4) обеспечивают односторонний пропуск электричества с помощью выпрямителей. Их применяют при положительном или знакопеременном потенциале трубопроводов по отношению к земле. Ток из трубопроводов, имеющих повышенный положительный потенциал по сравнению с рельсами, протекает по электрической цепи к рельсам. При этом разрушения теплопроводов не происходит, так как ток отводится организованно, по цепи. Выпрямитель устраняет обратное движение электричества с рельсов в случае, если потенциал рельсов становится выше потенциала на теплопроводе.

Катодную и протекторную защиты применяют для предохранения от электрохимической коррозии трубопроводов на участках с высокой агрессивностью грунта, а также от блуждающих токов с небольшим положительным потенциалом. Принцип действия катодной защиты состоит в поляризации теплопровода с помощью наложенного тока. Наложенный ток будет протекать от заземляющего устройства через электролит грунта к теплопроводу. При отекании тока е заземляющего устройства металл последнего растворяется. Использование катодной защиты особенно эффективно при бесканальной прокладке тепловых сетей; Наибольший эффект от применения катодной защиты достигается при наличии на поверхности трубы диэлектрических антикоррозионных покрытий, При отсутствии такого покрытия следует иметь в виду, что теплоизоляционная конструкция должна обладать высоким электрическим сопротивлением. Катодную защиту теплопроводов, прокладываемых в каналах с воздушным зазором, рекомендуется осуществлять с использованием в качестве анодного . электрода металлической сетки, входящей в защитный слой теплоизоляционной конструкции, или специальных электродов, расположенных в тепловой изоляции.

Протекторная защита (рис, 7.5) состоит в наложении на защищаемых трубах катодной поляризации с помощью протекторов, создающих больший отрицательный потенциал по отношению к грунту. В результате, как и при катоду ной защите, ток от протектора, выполняющего роль анода, растекается в грунте, попадая на трубы, создавая на них катодную полярность. Под воздействием электричества, стекаемого на теплопроводы, протектор разрушается. При применении электрических методов защиты предусматриваются мероприятия по увеличению продольной электро- проводимости теплопроводов, для чего на протяжении защищаемого участка устанавливают продольные шунтирующие электроперемычки на фланцевых соединениях и сальниковых компенсаторах, а между подающим и обратным трубопроводами с интервалом не более 200 м устанавливают потенциально-уравнительные перемычки.

Читайте так же:
Можно ли отрезать провод теплого пола

Во вновь строящихся тепловых сетях для прокладки в непроходных каналах или бесканально в зоне влияния блуждающих токов следует устанавливать электроизолирующие подвижные и неподвижные опоры. На вводах тепловых сетей к объектам, которые могут являться источниками блуждающих токов (трамвайные депо, тяговые подстанции и т. д.), необходимо устанавливать изолирующие фланцы. Для систематического измерения потенциалов теплопроводов с поверхности земли устанавливают постоянные контрольно-измерительные пункты (КИП) с интервалом не более 200 м.

Все трубопроводы тепловых сетей до ввода их в эксплуатацию проверяют на потенциал блуждающих токов. Однако в процессе эксплуатации этот потенциал может изменяться как по значению, так и по направлению вследствие ввода вблизи тепловых сетей новых источников постоянного тока (линий городского электрического транспорта, электросварочных постов, гальванических ванн и т. д.). Поэтому на находящихся в эксплуатации теплопроводах, периодически проверяют наличие и величину блуждающих токов.

Блуждающие токи в водопроводных трубах: как устранить проблему

Согласно исследованиям, ускоренное разрушение подземных коммуникаций из металла происходит по причине возникновения электрохимической коррозии. Ее причиной является целенаправленное перемещение заряженных частиц, являющихся блуждающими токами. Такая ситуация указывает на то, что для обеспечения сохранности металлоконструкций необходимо разобраться, как устранить блуждающие токи под землей в трубах для водоснабжения.

Определение понятия

Блуждающие токи

Блуждающие токи – это заряженные электрочастицы с определенной траекторией движения, возникающие в земле, являющейся проводником. Термин блуждающие возник из-за того, что невозможно предугадать локализацию частиц и начало возникновения процесса. Влияние блуждающих электрочастиц крайне негативно сказывается на металлических изделиях, находящихся над землей и под ней.

Подобные процессы возникают из-за растущего количества электрифицированных объектов, являющихся основой современных стран. А так как почва проводник для электричества, происходит взаимодействие между элементами.

Возникают блуждающие частицы подобно электрическим, для взаимодействия которых требуется сопоставление разности потенциалов в 2-х произвольных точках, только для блуждающего варианта проводник – это земля. В результате находящийся металлический материал вблизи процесса разрушается быстрее из-за коррозии.

Процесс формирования

Как они формируются

Причиной для возникновения блуждающих токов служит большое количество оборудования, работающего от электрического заряда, в результате потенциальными источниками являются следующие элементы:

  • наличие ЗУ в таких объектах как подстанции, ВЛ с нулевым проводником, распределители;
  • возникновение активности, как результат разрушения изоляционного слоя проводов, несущих ток в кабелях и ВЛ сетях, где нейтраль изолирована;
  • присутствие связующего технологического звена между проводником и почвой в конструкциях с заземленной нейтралью и рельсовых транспортах, движимых током.

Механизм возникновения спонтанных разрядов можно рассмотреть на примере одного из приведенных пунктов.

Один конец нулевого провода соединен с ЗУ электростанции, а другой присоединен к шине PEN потребляющего энергию, обладающей присоединением к ЗУ. Отсюда следует, что разница потенциалов электрического значения между выводами формирует блуждающие токи, так как энергия станет передаваться на ЗУ, что в свою очередь сформирует цепь.

В данном случае объем потерь не имеет большого процента, так как пройдет по пути самого малого сопротивления, однако определенная часть попадет в землю.

Аналогично происходит утечка энергии и в случае с повреждением изоляции проводки.

При этом постоянная бесперебойная утечка не имеет места, так как о ее возникновении сигнализирует система и происходит автоматическая локализация участка, а также согласно нормативам, существует определенный период времени, отведенный на устранение неполадок.

Важно! Cогласно статистике, основные места формирования утечки электроэнергии и образования блуждающих токов приходятся на городские и пригородные зоны, где существует наземный транспорт, зависящий от энергосети.

Токи на рельсах

При использовании городского электрифицированного транспорта, подается напряжение из подстанции в тяговую систему, переходящее на рельсы и совершающее обратный цикл. Если рельсы как железная основа относительно проводника недостаточно устойчивы, это ведет к образованию в почве локаций блуждающих токов, тогда любая металлоконструкция, появившаяся на их пути, например, сантехнические изделия, выступают в качестве проводника.

Важно! Происходит такое взаимодействие из-за того, что ток перемещаясь, выбирает путь наименьшего сопротивления, которое у металла ниже, чем у земли.

Все это приведет к ускоренному разрушению металлических изделий.

Взаимосвязь токов и коррозийных процессов

Коррозия блуждающих токов

Любой водопровод, находящийся в почве, повреждается коррозией за счет воздействия на него влаги и солей, однако если сюда еще подключить и активность токов, то возникает электролитический процесс. При этом на скорость электрохимической реакции воздействует заряд, протекающий между анодом и катодом. Отсюда следует, что на активность повреждения изделий из металла будет влиять сопротивление почвы движению зарядов, а также сложность течений, находящихся в анодной и катодной зоне.

В такой обстановке система водоснабжения подвержена обычной коррозии под влиянием токов утечки. Воздействие формирует гальваническую пару, ускоряющую развитие коррозии. В истории существует немало моментов, когда укладываемый трубопровод должен был служить 20 лет, а на самом деле разрушение происходило через 2 года.

Варианты возможной защиты

Чтобы защитить изделия из металла от пагубного воздействия применяются различные методы, разделяющиеся по природе их применения на пассивные и активные.

Пассивный вариант

Пассивная изоляция

Этот вариант является применением различного изолирующего материала, формирующего защиту между проводником и металлом. В качестве изоляции применяется:

  • эпоксидная смоляные смеси;
  • включение в состав полимеров;
  • покрытие из битума.

Но если ограничиться только этим вариантом, то полноценной защиты не получится, так как изоляционный материал не является стопроцентным барьером из-за наличия диффузионной проницаемости. Поэтому изоляция происходит в частичный способ. Кроме этого в процессе перемещения труб такой слой может быть поврежден, в результате чего возникают значительные царапины, надрезы, сквозные дыры и прочие изъяны.

Важно! Поэтому использовать пассивный метод защиты можно только в качестве дополнения.

Активная защита

Указывает на применение активных способ локализации источника воздействия посредством применения катодной поляризации, где отрицательный заряд смещает естественный.

Чтобы подобную защиту реализовать необходимо применение одного из двух инструментов:

  • Гальванического метода – эффект гальванической пары, выполняется разрушение жертвенного анода, обеспечивая тем самым защиту металлоконструкции. Метод активен при сопротивляемости грунта до 50 Ом на метр, если сопротивляемость ниже метод не действенен.
  • Источника постоянного тока – обеспечивает избегание зависимости от силы сопротивляемости грунта. Используется катодная защита, источник которой заключен в сформированном преобразователе, подключенному к электрической цепи переменного тока. Так как источник специально сформирован посредством его регулирования можно задать необходимый уровень защиты тока, в зависимости от сложившихся обстоятельств.

Подобный способ может обеспечить и негативное воздействие:

  • перезащита – превышение необходимого потенциала, как результат происходит разрушение металлического изделия;
  • неверный расчет защиты – приводящий к ускоренному коррозийному разрушению близ расположенных металлических объектов.
Читайте так же:
Что такое тепловое действие электрического тока кратко

Приведенные примеры можно рассмотреть на защите такого изделия как полотенцесушитель.

Коррозийные процессы на таких изделиях или прочих оконечных водопроводных изделиях никогда не происходили, но это было реально до начала применения металлопластиковой трубы, где существует контакт с алюминием внутри стенки. В результате формирование блуждающих элементов происходит не только из-за применения пластиковых труб в непосредственном помещении, но и в прочих, так как в многоквартирном доме они могут быть применены у соседа с другого этажа.

Важно! Чтобы избежать негативного влияния образовавшихся токов на собственную конструкцию необходимо выровнять потенциалы, за счет обеспечения полотенцесушителя, батареи и водопроводных труб элементом заземления.

При этом использование так необходимого заземления происходит в отношении любой коммуникации, которая выполнена из металлических труб, например, газопровода в земле.

Правила выполнения замеров

Выполнение замера

Чтобы оценить всю степень сложившейся ситуации с утечкой электрозарядов необходимо выполнить ряд мероприятий:

  • измерение напряжения и устремление тока по оболочкам кабелей магистрали;
  • определение разности потенциалов между контактными рельсами и находящимися в почве трубопроводами;
  • проверка уровня изоляции рельсов от грунтового покрытия, использовав для эксперимента участок полотна;
  • оценка плотности утечки энергии с оболочки кабелей в грунт.

Чтобы выполнить замеры, применяется специальный прибор, если мероприятия проводить на железнодорожных полотнах необходимо выбирать час пик движения транспорта.

Инструменты для замера

Для проверки применяют трансформаторы и подстанции у линии движения – электрод, подключенный к прибору, соединяют с ЗУ и втыкают в 10 метрах от подстанции. Вся возникающая разность фиксируется прибором.

Если предстоит укладка линии труб для водоснабжения важно выявить локацию блуждающих токов, с этой целью определяется разность потенциалов между двумя выборочными точками поверхности земли, размещенными перпендикулярно друг к другу с соблюдением равного расстояния. Такое определение важно выполнять систематически с разрывом в километр.

При этом используемые приборы обязательно должны иметь класс точности не ниже 1,5, а сопротивление оборудования от 1 МОм. Применение измеряющих электродов с разностью потенциалов выше 10 мВ. Время проведения одного замера обязательно проходит в пределах 10 мин, а разрыв между процессами 10 сек.

Заключение

Вычислением потенциала и определением места локализации блуждающих электрических частиц не следует пренебрегать, так как от этого зависит качество работы водопроводной системы, кроме этого следует применять одновременно оба способа защиты, которые урегулируют возникающее напряжение и обеспечат полную защиту трубопровода.

Подскажите пожалуйста какое средство действительно поможет сбросить лишние килограммы?
Спасибо!

Приветствую Вас товарищи
Обустройство скважины с кессоном из бетонных колец
Использование кессона из бетонных колец при обустройстве скважины – правильный выбор в пользу долгой службы Вашей скважины – порядка 70-100 лет. Бетонная конструкция самая прочная и устойчивая из всех конструкций, использующихся при защите и обустройстве скважин. Такие кессоны под своей тяжестью не сдвинуться даже под большим напором воды. Отменная защита Вашей скважине гарантирована. Монтаж кессона из бетонных колец и завершение обустройства скважины:
Вокруг обсадной трубы экскаватор выкапывает котлован шириной около 2 м. Данные для глубины берутся из паспорта на скважину. Дно котлована выравнивают.С помощью крана на дно котлована опускают бетонную плиту с отверстием для обсадной трубы – дно будущего кессона. Использование донной плиты обязательно ввиду риска усадки и вымывания грунта под кессоном.Далее с помощью крана на бетонной плите размещают от 2 до 4 бетонных колец. Стандартная высота кольца составляет 90 см.Далее рабочий с помощью лестницы спускается вниз, заделывает стыки бетонных колец цементным раствором.Отверстие вокруг обсадной трубы засыпается плотно мелким щебнем либо цементно-песчаной смесью.В первом бетонном кольце проделывают отверстия для вывода труб. Выкапывают траншею от кессона в дом, для прокладки водопровода.Прокладывают водопровод. Выводят систему полива участка.Устанавливают в кессоне гидроаккумулятор, фильтр, системы автоматики.Поверх бетонных колец опускают верхнюю плиту. Отверстие для обслуживания обустроенной скважины закрывается полимерной крышкой люка.Стыки заделывают цементным раствором.Щели вокруг кессона засыпаются выкопанным ранее песком.Монтаж кессона и обустройство скважины закончено.

Здравствуйте мои родные! Сейчас сижу на окне, 10 этаж!И понимаю, что мне не хочется жить. Меня зовут Лена, а история моя такая…. Вышла замуж год назад. Жили вроде хорошо. Я работаю в магазине продавцом, он работает на автомойке. Вроде все хорошо было, до сегодняшнего дня. Сегодня вернулась с работы раньше времени и все как в несмешном анекдоте! Захожу домой, а в корридоре чужая куртка висит , слышится женский смех из нашей с мужем комнаты. Бегом забегаю в комнату….. и о ужас… Вижу что мой муж развлекается с какойто бабой! С**ка эта картина стоит у меня перед глазами. Я думала убью их. Закатила истерику, он собрался и ушол с этой шма*ой! А я осталась одна. Сижу реву и тут приходит смс, о том что он меня разлюбил и не хочет меня видеть, что подает на развод. Сказал что бы я собирла вещи и свливала! А КУДА МНЕ ИДТИ. У меня родителей нет, квартира мужа, снять хотябы даже комнату денег нет! Я незнаю что мне делать. Посоветуйте как быть и что делать. Сейчас нахожусь как в прострации и здраво мыслить не могу. В голове только вопрос…. Как он мог со мной та поступить??

Защита металлических труб от блуждающих токов

Как правило, большинство труб находящихся в эксплуатации выполнены из металла и прокладываются под землей. Места, где могут они проходить бывают различными. Бывают они проходят под автодорогами, железнодорожными путями, трамвайными и пр. Проходя под железнодорожными путями либо же трамвайными они поддаются воздействию блуждающего тока, который в дальнейшем разрушает их основательно. Нужно отметить, блуждающий ток — обратный ток, который возвращается по рельсам вышеприведенного транспорта к источнику питания по пути наименьшего сопротивления. Иными словами — это вынос металла трубы, который может привести к разрушению участка трубной магистрали. Составить огромные убытки на восстановление. Поэтому магистраль трубы следует защитить от этого негативного воздействия катодной станцией.

Катодная станция – устройство, принцип работы которого заключается в подаче потенциала напряжения на трубу.
Таким образом, обязательная установка данного устройства защитит, как саму магистраль трубы, так и обслуживающий персонал выполняющий ремонтные работы от возможного смертельного исхода.

gontareven
Умелый
  • 13 Окт 2011
  • #2
mishel80
Новичок
  • 13 Окт 2011
  • #3
Продвинутый пользователь
  • 8 Ноя 2011
  • #4
13579OS
Новичок
  • 22 Янв 2012
  • #5

Как защитить трубы от блуждающих токов

Блуждающие токи, которые возникают в почве при использовании ее в качестве токопроводящей среды, – одна из основных опасностей для металлических водопроводных труб. Они вызывают коррозию металла при полном или частичном его нахождении под землей, а в иных случаях, даже при соприкосновении с грунтом. Труба разъедается ржавчиной, образует течь, и, как результат, приходит в полную непригодность, не справляясь со своим функционалом. Основным критерием опасности блуждающих токов, вызывающих коррозию металлических водопроводных труб, является наличие знакопеременной или положительной разницы потенциалов между землей и трубопроводом.
Как же защитить металлические водопроводные трубы от блуждающих токов? Для этого можно использовать несколько методов.
Метод первый: изоляция трубопровода от контакта с почвой и ограничение проникновения в нее блуждающих токов из окружающей среды. Этот способ подразумевает нанесение на трубу защитных покрытий, рациональный выбор трасс, а также специальные варианты прокладки труб. Изоляционные покрытия, выступающие в качестве защиты от блуждающих токов, могут быть: мастичные (каменноугольные грунтовки или битумные), порошковые, оплавляемые на трубах, экструдированные из расплава, эмалевые и другие. Кроме того, допустимо выполнять изоляцию с помощью полимерных липких лент и грунтовок. Главное, они должны удовлетворять требованиям технической документации. То есть, иметь термостойкость, биостойкость, высокие механические и диэлектрические свойства.
Метод второй: катодная поляризация. Она может достигаться с помощью наложения тока от внешнего источника питания (катодная защита), или способом создания макрогальванической пары с алюминием, магнием, цинком, а также их сплавами (протекторная защита). При этом катодная поляризация должна быть устроена таким образом, чтобы поляризационные потенциалы не превышали значения для стали с защитным покрытием -1,1 В, без защитного покрытия – 0,85 В. Важно помнить, что защита труб не должна оказывать негативное влияние на соседние подземные металлические конструкции.
Существует и еще один метод, довольно радикальный, но недорогой – это замена металлических труб на пластиковые. В этом случае, конструкции будут надежно защищены от блуждающих токов и прослужат несколько десятков лет, исправно выполняя свои функции.

Читайте так же:
Трансформатор тепловое действие тока

Блуждающий ток. Защита от него

Окружающий нас мир насыщен электрифицированными объектами. Это трансформаторные и распределительные подстанции, воздушные и кабельные линии электропередач. Добавим в этот список транспорт, приводимый в движение электричеством. Эти объекты объединяет свойство: они расположены на поверхности земли. За счет этого между ними возникает связь.

Вид связи объекта с землей

Поверхность земли – проводник электрического тока. Не случайно ее используют как среду для устройства контуров заземления энергообъектов. Но электропроводящие свойства земли приводят и к появлению блуждающих токов – явлению, оказывающему вредное воздействие на коммуникации, расположенные в ней.

Как возникают блуждающие токи

Рассмотрим механизм появления блуждающих токов. Для их появления нужна разность потенциалов между двумя точками на земной поверхности. В системах с изолированной нейтралью основными источниками разности потенциалов являются контура заземляющих устройств. В системах заземления TN-C они соединены между собой нулевым проводником (PEN), по которому протекает рабочий ток нагрузки потребителей. Поскольку проводник этот имеет собственное сопротивление, прохождение тока приводит к падению напряжения на нем.

Начинается PEN-проводник на трансформаторной подстанции, там он соединен с ее контуром заземления. При вводе в здание он присоединяется к шине, которая соединяется с заземляющим устройством этого здания. Разность потенциалов на концах проводника (жилы в кабеле или провода воздушной линии) передается на заземляющие устройства, расположенные в земле. В итоге между ними возникает ток.

Блуждающие токи между контурами заземления

Блуждающие токи между контурами заземления

Конечно, большая часть рабочего тока нагрузки протекает по PEN-проводнику, но ток в земле существует всегда.

Похожий механизм появления блуждающих токов при нарушении изоляции кабельных или воздушных линий. При однофазном замыкании на землю или при нарушении изоляции одной из фаз земля в точке повреждения приобретает ее потенциал или его часть. Ток от места повреждения течет к ближайшему к нему заземляющему устройству, имеющему потенциал нулевого проводника.

Но процесс этот недолгий: повреждение отыскивают и устраняют. При замыканиях в сетях с изолированной нейтралью правилами отводится на это не более 2 часов, а большую часть повреждений локализует и отключает автоматика. Но, если ток замыкания небольшой и аварийным не является, то длиться он будет долго.

Но основным источником блуждающих токов является электрифицированный транспорт: трамваи, электрички. Питание троллейбусов производится по двум проводам с персональными токосъемниками, поэтому их сети питания не создают сильных блуждающих токов. Для питания же остальных видов транспорта один из проводников подключают к рельсам, проложенным по земле. Второй проводник натянут над рельсами, с него осуществляется токосъем с помощью пантографов движущегося транспорта.

Механизм появления блуждающих токов от электрифицированного транспорта

Механизм появления блуждающих токов от электрифицированного транспорта

Источниками питания для этих сетей являются тяговые подстанции, расположенные равномерно на маршруте следования транспорта. Но рельсы не обязательно идут по прямой линии: на трассе возможны повороты или искривления. Ток же следует по пути наименьшего сопротивления, и, если предоставляется возможность срезать угол, движется не по рельсам, а по земле. Затем он может вернуться назад, затем снова уйти в землю. Конечно, так проходит не весть ток нагрузки, а только часть его. Блуждающий ток может проходить и между тяговыми подстанциями, точнее – точками подключения кабелей от них к путям.

Действие блуждающих токов

На пути следования блуждающих токов могут оказаться металлические объекты:

  • трубопроводы (газового, водяного, парового снабжения, канализации);
  • кабельные линии с металлической броней или оболочкой;
  • металлоконструкции фундаментов сооружений и зданий.

Поскольку металл имеет меньшее сопротивление, чем грунт, ток проходит по нему. Место входа постоянного тока в металлоконструкцию, встретившуюся ему на пути, называется катодной зоной, а место выхода из нее – анодной.

В земле всегда есть вода, а в воде растворены соли и минералы. За счет этого она и является проводником электрического тока. Поэтому в анодной зоне происходит явление электролиза, в результате которого металлоконструкции коррозируют. В меньшей степени коррозия наблюдается в катодной зоне. На переменном токе различий между анодными и катодными зонами нет, но и блуждающие токи в таких электроустановках слабее.

Коррозия трубопроводов

Коррозия трубопроводов

Коррозируют и сами источники в местах выхода (или входа) из них блуждающих токов.

Результат – разрушение не только металлоконструкций рельсовых путей, контуров заземления, но и проходящих рядом исправных кабельных линий и трубопроводов. А в итоге – необходимость ремонта кабелей, замены труб, что приводит к финансовым затратам.

Защита от блуждающих токов

Чтобы предотвратить разрушения, вызываемые блуждающими токами, оборудование от них ограждают при помощи катодной защиты. Принцип ее работы основан на исключении образования анодных зон на защищаемом объекте, оставив только катодные. Для этого используют дополнительный источник постоянного тока, отрицательный полюс которого подключают к защищаемому объекту (рельсам), а положительный – к дополнительным электродам (протекторным анодам), расположенным вдоль защищаемого объекта. Источником тока является станция катодной защиты.

Подключение катодной станции

Подключение катодной станции

В результате действия катодной защиты разрушение переносится с полезных металлоконструкций на вспомогательные аноды, называемые еще «жертвенными». Дополнительно на металлоконструкции защищаемого объекта наносят защитные покрытия, препятствующие коррозии.

Принцип работы катодной защиты

Принцип работы катодной защиты

Но у катодной защиты есть недостатки:

  • перезащита – при превышении защитного потенциала происходит коррозия защищаемого объекта;
  • при неправильно рассчитанной защите возможна ускоренная коррозия расположенных рядом трубопроводов и кабелей.

Дополнительными мерами защиты от блуждающих токов являются:

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector