Лекция. на тему "Защита тепловых сетей от корозии"

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 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.

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.

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.