Защита тепловых сетей от коррозии

Коррозия сокращает срок службы трубопроводов до 10-15 лет, что составляет около 30 % от нормативного срока. Согласно теории максимальная скорость коррозии наблюдается при температурах 70-85ºС, поэтому сроки службы подающего и обратного трубопроводов различны. Как правило, подающий трубопровод корродирует больше.

Коррозия может быть внутренней и внешней. Внутреннюю коррозию вызывает кислород, содержащийся в сетевой воде. Он попадает, в основном, с подпиточной водой из-за неплотностей оборудования и присоса воздуха. Различают язвенную и рассредоточенную коррозию. Язвенная коррозия наблюдается в низших застойных участках трубопроводов и оборудования. Ее вызывают главным образом отключения аппаратов и трубопроводов для ремонта. Опорожненные трубопроводы некоторое время омывается воздухом и скопление влажных шламов в застойных зонах служит источником коррозии, которая развивается и после заполнения трубопроводов. Рассредоточенная коррозия поражает большие участки. Подающие линии коррозируют быстрее обратных, т.к. в последних концентрация кислорода понижена из-за расходования его в подающей линии.

Предупреждение внутренней коррозии:

- во временно отключенных трубопроводах следует обеспечить полное удаление влаги;

- в системах сбора и возврата конденсата необходимо использовать закрытые системы сбора и не допускать понижения температуры конденсата ниже 98ºС;

- поддерживать в трубопроводах избыточное давление не ниже 0,05 МПа, чтобы не было подсоса воздуха;

- организовывать удаление воздуха из сетей в верхних точках;

- применять ингибиторы коррозии (силикат натрия, гексаметафосфат натрия).

Контроль внутренней коррозии ведется с помощью индикаторов коррозии, позволяющих определить ее скорость. В качестве образца используются пластины из того же материала, что и трубы. Перед установкой индикаторы маркируют, промывают спиртом и взвешивают. По окончании отопительного сезона пластины вынимают, удаляют с них продукты коррозии и взвешивают. По потерям массы и по состоянию пластин определяют скорость коррозии:

0,04-0,05 мм/год – допустимая коррозия;

более 0,2 мм/год – аварийная коррозия.

Наружная коррозия является следствием электрохимических реакций, возникающих под действием окружающей среды. Металл реагирует с активными газами и жидкостями окружающей среды. В электрохимическом процессе металл разрушается при соприкосновении с электролитами, тогда вместе с химическим взаимодействием возникает движение электрического тока. Электрохимическую коррозию вызывает блуждающий электрохимический потенциал между грунтом и трубопроводом. Источником блуждающих токов являются трамвайные пути, электрифицированные железные дороги. Трубы имеют меньшее омическое сопротивление, поэтому токи проходят через трубопроводы и снова уходят в почву к отсасывающим рельсам и шинам тяговых подстанций.

Это происходит следующим образом.

Тяговая подстанция преобразует трехфазный ток в постоянный напряжением 600 В – на трамвае, 3000 – 3400 В – на магистральных железных дорогах. От подстанции через питающую линию тяговый ток поступает в контактный провод, по которому идет к тяговым двигателям. Пройдя их ток возвращается через колеса электровоза, рельсы и отсасывающую линию на минусовую шину подстанции. Так как рельсовый путь не изолирован от земли, то земля оказывается шунтирующим проводником, по которому протекает часть тягового тока. Эти токи, ответвляющиеся от рельсов в землю, называются блуждающими токами. Растекаясь в земле и встречая на своем пути металлические трубопроводы, удельное сопротивление которых намного меньше удельного сопротивления земли, блуждающие токи вызывают катодную поляризацию трубопровода и распространяются по нему. С трубопровода токи стекают в землю в зоне, близкой к отсасывающему пункту (анодной зоне), и через землю поступают в рельсы в зоне присоединения отсасывающей линии к рельсам и далее на минусовую шину подстанции. Участок рельсовой сети, с которой стекает тяговый ток, является анодной зоной, а участок, на котором ток натекает на рельсы – катодной зоной. Максимальный положительный потенциал при движении поезда перемещается с ним вдоль пути, а максимальный отрицательный потенциал всегда находится в точке присоединения к рельсам отсасывающей линии подстанции. Поэтому поле блуждающих токов переменно.

Коррозия под воздействием блуждающих токов протекает быстро, но захватывает небольшие участки, расположенные в зоне рассеивания электричества. Основные трудности возникают из-за частого изменения величины и места концентрации блуждающих токов.

Способы защиты труб от наружной коррозии делятся на две группы:

1) мероприятия, способствующие снижению действия на металл внешних факторов;

2) мероприятия, подавляющие или снижающие скорость коррозии.

К первой группе относятся такие мероприятия как:

- изоляция труб от окружающей среды (тепловая изоляция);

- применение гидроизоляционных покрытий (покровные слои изоляции), это может быть стеклоэмалевое покрытие, органосиликатное, эпоксидное или изольное;

- рациональный выбор трассы, т.е. удаление от источников блуждающих токов и участков с агрессивной средой;

- снижение и отвод ливневых и грунтовых вод;

- увеличение переходного электрического сопротивления трубопроводов по отношению к земле – это применение электроизолирующих опор, установка изолирующих фланцев, установка продольных токопроводящих перемычек на сальниковых компенсаторах и фланцевой арматуре.

Ко второй группе относится:

- применение ингибирующих и пассивирующих покрытий, как трубопроводов, так и теплоизоляции;

- электрохимическая защита трубопроводов.

К способам электрохимической защиты относятся протекторные, катодные и дренажные устройства.

Протекторная защита состоит в наложении на защищаемые трубы катодной полярности с помощью протекторов, создающих большой отрицательный потенциал по отношению к грунту. Протектор выполняет роль анода. При окислении металла протектора высвобождаются электроны, и протектор становится анодом, а электроны сорбируются катодом, возникает ток обмена. В результате протектор разрушается, а разрушение трубопровода не происходит.

Катодную защиту применяют на участках с высокой агрессивностью грунта, а также для защиты от блуждающих токов с небольшим положительным потенциалом. Для этого трубопроводы подключают к отрицательному полюсу постоянного источника тока, а положительный полюс соединяют с анодным заземлителем, расположенным вблизи трубопровода. В этом случае разрушается анодное заземление.

Дренажная защита служит для отвода электричества от трубопровода к источнику тока. Дренажи бывают прямые и поляризованные. Прямые дренажи обладают двухсторонней проводимостью, поэтому их применяют редко, когда токи с рельсов малы. Поляризованный дренаж обеспечивает односторонний пропуск токов с помощью выпрямителей или реле. Ток с труб, имеющих повышенный потенциал по сравнению с рельсами, протекает по электрической цепи к рельсам. Разрушения труб не будет, т.к. ток отводится организованно по цепи. Выпрямитель устраняет обратное движение электричества с рельсов, когда потенциал рельсов больше потенциала на трубах.