Коррозия, как мы знаем, столь же вредоносна, сколь и коварна. Она может развиваться не только снаружи металлоконструкций, где ее, как правило, легко заметить и устранить, но и изнутри, постепенно разрушая их, никак не проявляясь внешне. Особенно это опасно для трубопроводов, по которым течет техническая вода, например, в системах отопления. О том, какие методы борьбы с трубопроводной коррозией существуют сегодня, насколько они хороши и как победить врага, которого трудно даже заметить, читайте в нашем материале.
Ты ее не видишь, а она тебе вредит
Внутренняя коррозия трубопроводов зачастую оказывается опаснее, чем внешняя. Любопытные данные, например, приводят авторы статьи «Внутренняя коррозия в открытых системах теплоснабжения и пути ее снижения», написанной совместно инженерами ГУП «ТЭК СПб» и петербургской компанией по производству промышленной химии:
Необходимо отметить, что около 45-50 процентов отказов на тепловых сетях связаны с трубопроводами, которые имели явные признаки совместного действия внутренней и наружной коррозии на поверхности металла труб. Поскольку наружная коррозия была проявлена более активно, чем внутренняя коррозия трубопровода, эксплуатационный персонал определил причиной появления отказа первую из них.
Между тем проявления внутренней коррозии, сообщают авторы, обычно невелики: как правило, они имеют вид небольших сквозных отверстий, когда дно коррозионной лунки достигает внешней поверхности трубы или щели в сварочном шве. Протечки через такие отверстия невелики, и их трудно обнаружить. В результате внутренняя и внешняя коррозия начинают «работать» вместе: сочащаяся сквозь коррозионную лунку вода с обильным содержанием агрессивных химических веществ (вы же не думали, что в трубах она стерильная?) увлажняет поверхность трубы, разрушает гидро- и теплоизоляцию.
В результате корректировки можно утверждать, что именно внутренняя коррозия является первопричиной возникновения около половины отказов на трубопроводах, хотя причиной была указана наружная коррозия, - заключают авторы статьи.
Когда основа жизни становится ядом
Как образуется внутренняя коррозия теплосетей? По словам специалистов, основной причиной является кислород, который попадает туда с подпиточной водой, необходимой для восполнения естественных потерь. Перед тем как попасть в трубопровод, она проходит целый цикл операций, включающих в том числе деаэрацию - это как раз-таки удаление лишнего воздуха. Однако деаэрация из-за износа необходимого оборудования и множества других факторов, как правило, оказывается неполной, и какая-то, пусть и небольшая примесь кислорода в циркулирующей по трубам воде все равно присутствует. Он вступает в реакцию с металлом, из которого трубы изготовлены, - так и образуются коррозионные очаги. При этом по мере удаления от точек подачи подпиточной воды концентрация кислорода постепенно падает из-за «реакционного» расхода, поэтому на отдаленных участках трубопроводов коррозионные проявления, как правило, встречаются реже.
Бороться с внутренней кислородной коррозией трудно и затратно.
Одним из способов могло бы стать устранение путей попадания кислорода в подпиточную и сетевую воду, - отмечается в статье. - Ликвидация этих путей требует больших капитальных затрат на переоснащение технологических схем и оборудование котельных, переход на закрытую схему теплоснабжения, на переоборудование индивидуальных тепловых пунктов зданий, центральных тепловых пунктов и домовой системы горячего водоснабжения. Естественно, в обозримом будущем это маловероятно. Другой метод - всемерное ужесточение требований к содержанию кислорода, качественное повышение уровня контроля за его содержанием и проведение антикоррозионных мероприятий, включающих надежную консервацию систем в межотопительный период и коррозионное ингибирование сетевой воды в отопительный период.
Еще один метод - добавление в подпиточную воду специальных веществ-ингибиторов. Раньше для этих целей широко использовался силикат натрия - он же основной компонент жидкого стекла. Однако в дальнейшем исследования не выявили его особой эффективности. Зато силикат натрия отрицательно сказывался на свойствах самой воды, так что сегодня его использование постепенно сошло на нет. В наши дни применяют более совершенные ингибиторы.
От песка и глины до солей и окислов
Однако кислородная коррозия - лишь одна из многочисленных разновидностей. Согласно исследованиям в воде, циркулирующей по теплосетям, содержится целый набор веществ и соединений.
Основными компонентами, присутствующими во всех отложениях, являются различные оксиды и гидроксиды железа, малорастворимые соединения ионов жесткости - в основном CaCO3 и солевые отложения, - пишут авторы статьи «Образование отложений и коррозия на внутренней поверхности трубной системы открытой теплосети», - а также различные силикатные отложения, содержащие SiO2, органические вещества, глина и так далее. Кроме того, отмечается наличие продуктов жизнедеятельности анаэробных бактерий, которые живут и размножаются в теплофикационной воде. В целом отложения с внутренней поверхности трубопроводной системы теплосети железооксидные, с включением нерастворимых и малорастворимых компонентов сетевой воды.
Борются с такими отложениями в основном при помощи ингибиторов. Однако они не всегда эффективны: за счет турбулентного характера движения потока ингибитор распределяется по трубопроводу неравномерно, и зоны, где он не оказывает никакого влияния на металл трубы, все равно остаются. Альтернативным методом защиты служит электрохимический принцип, когда за счет приложения внешнего источника тока вся поверхность металла превращается в один большой анод или катод, что препятствует его разрушению. В особо «тяжелых» случаях, например, когда речь идет о подземных трубопроводах, которые подвергаются воздействию агрессивной химии одновременно и снаружи, и изнутри, применяется протекторная защита, когда к металлу трубы прикрепляется более активный металл, берущий на себя основной удар коррозии. К слову, отличный протектором традиционно служит цинк: он обладает высокой реакционной способностью и эффективно «замещает» металл конструкции. На высокой эффективности высокочистого химически активного цинка основано и действие составов класса Zinker, которые активно используются для внешней защиты трубопроводов. Жаль, что изнутри трубы на всем их протяжении «Цинкером» не покрыть, тогда проблема ушла бы сама собой.
Разглядеть невидимое
Впрочем, перед тем, как бороться с внутренней коррозией, ее нужно увидеть и распознать. Как это сделать? Не ходить же сотрудникам ЖКХ вдоль труб и не инспектировать каждую мало-мальски заметную протечку вручную, с учетом того, что в одном только Петербурге свыше пяти тысяч километров трубопроводов, а коррозия может возникнуть где и когда угодно, и понадобится целая армия людей. Благо технический прогресс не стоит на месте: так, сегодня активно используются специальные индикаторы коррозии. Это небольшие металлические врезки, снабженные крышкой и штоком, на котором закреплен набор пробников. Спустя какое-то время после установки крышку снимают, а пробники извлекают и исследуют - взвешивают, чтобы понять, насколько сильно они разрушились, проводят рентген микрочастиц и изучают их под электронным микроскопом. Все это позволяет сделать выводы, есть ли на данном конкретном участке коррозионные риски, и если есть, насколько они высоки. Ну а уже исходя из этого принимается решение - находится ли участок под угрозой и нужно ли его дополнительно защищать.