ТЕПЛОСНАБЖЕНИЕ

ЗАЩИТА ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ ОТ НАРУЖНОЙ КОРРОЗИИ

Наружная коррозия подземных трубопроводов является в настоя­щее время основной причиной аварий в тепловых сетях. В связи с этим защита от нее относится к важнейшим вопросам, которые при­ходится решать при проектировании и эксплуатации ' систем тепло­снабжения.

По виду наружная коррозия трубопроводов бывает сплошной равномерной и язвенной очаговой. Наибольшую опасность представ­ляет приводящая к сквозным повреждениям (свищам) язвенная оча­говая коррозия, скорость которой достигает 1,4—1,8 мм/год. Сплош­ная равномерная коррозия менее опасна, так как скорость ее состав­ляет 0,1—0,2 мм/год.

Наружную коррозию подземных трубопроводов по природе под­разделяют на химическую, электрохимическую и электрическую (от блуждающих токов).

Химическая коррозия возникает от действия на металл различных газов и жидкостей, поступающих из окружающего грунта через изо­ляцию к поверхности трубы. Химическая коррозия относится к сплошной коррозии и при ней толщина стенки трубы уменьшается равномёрцо.

Электрохимическая коррозия возникает в результате взаимодейст­вия металла, выполняющего роль электродов, с агрессивными раст­ворами грунта, выполняющими роль электролита. Коррозия стали протекает в анодной зоне, где наблюдается выход ионов металла в грунт.

Электрохимическая коррозия имеет в основном характер местной очаговой коррозии и при ней на трубопроводах возникают местные язвы и каверны большой глубины, которые могут развиваться з сквозные отверстия в стенке трубы.

Электрическая коррозия возникает при воздействии на трубопро­вод электрического тока, движущегося в грунте. В грунт токи попа­дают в результате утечек из рельсов электрифицированного транс­порта — их называют блуждающими. Попадая на трубопровод, они движутся по нему, а вблизи тяговой подстанции выходят из трубо­провода в грунт, образуя очаги электрокоррозии.

На интенсивность протекания коррозионных процессов оказывают влияние температурный режим теплопровода, наличие влаги, кисло­рода и агрессивные соли и[26] кислоты, содержащиеся в грунте, в грун­товых водах и иногда в тепловой изоляции.

Температура поверхности трубы оказывает основное влияние на интенсивность поступления к ней кислорода и других агрессивных газов. При повышении температуры, с одной стороны, увеличивается скорость диффузии кислорода из воды, с другой, уменьшается раство­римость его в воде вследствие снижения коэффициента абсорбции и парциального давления кислорода. При этом происходит подсушива­ние изоляции и перемещение обескислороженной влаги к периферии вследствие действия градиента температур. В результате скорость коррозии сначала растет, достигая максимума при 65—75°С, а затем снижается*. При температуре 100°С коррозия практически отсутству­ет, что подтверждается опытом эксплуатации паропроводов.

При понижении температуры происходит приток обогащенной кислородом и другими агрессивными газами влаги из грунта через изоляцию к поверхности трубопровода, т. е. переменная температура теплоносителя действует как «насос», поставляющий агрессивные газы к трубопроводу, что дополнительно увеличивает их коррозию.

Кроме того, при влажных грунте и изоляции возрастает электро­проводимость, что значительно увеличивает опасность электрической и электрохимической коррозии.

Методы защиты теплопроводов от наружной коррозии можно разделить на общие и специальные. К общим методам относятся такие, которые выполняют совместную защиту теплопроводов от на­ружной коррозии и увлажнения, к специальным — которые осу­ществляют защиту только от наружной коррозии.

К основным общим методам защиты подземных теплопроводов относятся нанесение на наружную поверхность тепловой изоляции покровного слоя, защищающего ее от проникания влаги и механиче­ских повреждений, отвод воды от теплопроводов путем понижения уровня грунтовых вод и устройства попутного дренажа, создание условий для высыхания изоляции через воздушный зазор вокруг теплопровода (И вентиляции каналов и др.

Специальными методами защиты являются: нанесение на поверх­ности труб антикоррозионных покрытий, понижение коррозионной агрессивности грунта и тепловой изоляции, электрические методы за­щиты и меры, уменьшающие сток тока с трубопровода в грунт, а также создание тепловых режимов, способствующих затуханию кор­розионных процессов.

При нанесении на поверхность труб антикоррозионных покрытий устраняется непосредственный контакт металла с агрессивными газа­ми и солями, проникающими с влагой при увлажнении изоляции, и тем самым уменьшается коррозия. Антикоррозионные покрытия вы­полняются, как указывалось выше, из обмазочных и оберточных ма­териалов в несколько слоев (изола или бризола на изольной масти­ке), эпоксидных или органосиликатных эмалей и красок, стеклоэма - лей или др.

Понижение коррозионной агрессивности грунта и тепловой изоля­ции производится путем их пассивации, т. е. создания щелочнрй сре­ды, при которой коррозионные процессы затухают. При рНг^З (кислая среда) коррозия железа протекает наиболее активно, при pH^sll она практически полностью прекращается. Пассивация грунта может производиться путем введения в него извести (пример­но 5%), битумперлита — едкого натра.

К электрическим методам защиты от коррозии относятся электри­ческий дренаж, катодная и протекторная защита.

При электрическом дренаже осуществляется отвод блуждающих токов, попавших на трубопровод, по проводнику обратно к источни­ку. При этом прекращается выход ионов металла из трубопровода в грунт, т. е. электрическая коррозия. Для отвода тока используют поляризованный электродренаж, который обладает односторонней проводимостью.

При катодной защите на трубопровод накладывают отрицатель­ный потенциал, переводя весь защищаемый участок трубопровода в катодную зону. В качестве анодов применяют отходы черного метал­ла, которые помещают в грунт вблизи трубопровода. Отрицательный полюс источника постоянного тока соединяют с трубопроводом, а положительный — с анодом. Возникает замкнутый контур электри­ческого тока от положительного полюса источника питания по изо­лированному кабелю к анодному заземлению, далее ток растекается по грунту, попадает на защищаемый трубопровод, а от него по изо­лированному кабелю возвращается к источнику питания. Из анода электрический ток выходит в виде положительных ионов металла, вследствие чего происходит растворение металла анода, который по­степенно разрушается.

При протекторной защите участок трубопровода превращают в катод без постороннего источника тока, а в качестве анода исполь­зуют металлический стержень, помещаемый в грунт рядом с трубо­проводом, из металла с более отрицательным потенциалом, чем же­лезо, например, цинк, магний, алюминий и их сплавы. Между тру­бопроводом и анодом устанавливается электрический контакт. В об­разованной таким образом гальванической паре корродирует протек­тор (анод), а трубопровод защищается от коррозии.

К специальным мерам, снижающим величину блуждающих токов в теплопроводах, относится повышение переходного электрического сопротивления между трубопроводами и грунтом путем применения теплоизоляционных конструкций с низкой электропроводимостью, установки электроизолирующих прокладок на опорах, фланцевых соединениях и т. п.

Защита от наружной коррозии путем создания и поддержания определенных тепловых режимов основывается на указанной выше зависимости скорости (интенсивности) коррозии от температуры по­верхности стальной трубы. Наибольшая скорость коррозии соответст­вует температуре 65—75°С. При температуре 20—30°С и 90—95°С скорость коррозии снижается в 4—5 раз. В связи с этим наиболее желательны для защиты от наружной коррозии трубопроводов тем­пературы подающего трубопровода не ниже 90°С, обратного — не выше 40°С.