Научный журнал
Международный журнал экспериментального образования

ISSN 2618–7159
ИФ РИНЦ = 0,442

ЗАЩИТА ОТ КОРРОЗИИ ВНУТРЕННЕЙ ПОВЕРХНОСТИ СТАЛЬНЫХ ТРУБ ГОРЯЧЕГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СОЛЕЙ ЖЕСТКОСТИ

Файрушин А.Ф. Половняк В.К.
Хорошо известно, что в системах горячего водоснабжения нежелательным явлением является неконтролируемое осаждение солей жесткости в виде кальцита на внутренней поверхности труб. Это явление приводит к уменьшению просвета сечения трубы, увеличивая гидравлическое сопротивление, а зачастую приводит к полной закупорке трубы и необходимости замены больших участков её уже на втором-третьем году эксплуатации. Образующиеся рыхлые осадки кальцита (CaCO3) не только не защищают поверхность трубы от коррозии, но зачастую и усиливает её, нарушая оксидные пленки на поверхности стали.

С другой стороны в минерализованных горячих источниках с большим содержанием солей жесткости наблюдается явление образования плотных очень гладких осадков природной модификации кальцита - арагонита, который равномерно покрывает поверхность труб и хорошо защищает их от коррозии. Следует отметить, однако, что этот процесс требует специального контроля и регулирования при осаждении арагонита, в противном случае образуются слишком толстые осадки, увеличивающие гидравлическое сопротивление в системе.

Минерал арагонит отличается от кальцита более плотной упаковкой атомов, большей плотностью, твердостью и меньшей растворимостью[1].

В присутствии углекислого газа карбонат кальция растворяется, переходя в бикарбонат:

СаСО3  + Н2О + СО2 = Са(НСО3)2

Это и обусловливает карбонатную жесткость вод из природных источников

Эти исходные данные позволили нам сформулировать задачу формирования на поверхности стальных труб горячего водоснабжения армированных арагонитовых покрытий, которые могли бы эффективно и долговечно защищать поверхность труб от коррозии.

Предварительно нами было установлено, что эффективным методом борьбы с этими явлениями может быть управляемое осаждения солей жесткости на внутренней поверхности труб в форме арагонита.

Запатентованный нами спопоб формирования защитных покрытий на внутренней поверхности труб [2] предусматривает специальные режимы осаждения с использованием артезианской воды средней жесткости (6-8 единиц). Для формирования арагонитовых осадков применяются температурные режимы, обеспечивающие кристаллизацию более плотной модификации карбоната кальция. При этом важное значение имеет деаэрация воды в режиме осаждения защитной пленки. В деаэрированной воде подавляется процесс коррозии стали с кислородной деполяризацией [3], который приводит к образованию на поверхности стали рыхлого слоя ржавчины и плотные осадки арагонита получить не удается.

При кристаллизации карбоната кальция в виде арагонита этот полимер выполняет армирующие функции и арагонитовое покрытие получается плотным, твердым и однородным.

Разработанным нами способом можно покрывать арагонитом любые поверхности и любые профили труб от полудюймовых до магистральных. При этом достигается равномерность покрытия по толщине и его однородность

Пример 1. Нагретая до температуры 75оС природная вода подается в вакуумный деаэратор, где из нее происходит удаление содержащихся в ней кислорода и углекислого газа. Далее она подается насосом в трубопровод, изготовленной из стали марки «Ст3», где и происходит процесс осаждения на стенках труб тонкой пленки, состоящей из практически чистого карбоната кальция. Этот процесс продолжается до тех пор, пока на установленных вблизи внутренних стенок трубы образцах-свидетелях (пластинки из того же материала, что и материал трубы) не сформируется пленка толщиной 0.2 - 0.3 мм, определяемой с помощью микрометра. После этого температуру циркулирующей внутри трубопровода воды снижают до температуры, приемлемой для ее использования потребителем. Для полученной защитной пленки определяют степень защиты от коррозии внутренней поверхности трубы (Z, в %) по методике, описанной в [4] и скорость коррозии (Vкор., в мм/год) по методике, описанной в [5]. Результаты определения этих параметров для данного случая представлены в Таблице 1.

Пример 2. Выполняют по общей технологической схеме примера 1, но перед подачей в вакуумный деаэратор воду нагревают до 80оС.

Результаты определения Z и Vкор. для данного случая представлены в Таблице 1.

Пример 3.Выполняют как и пример 1, но перед подачей в вакуумный деаэратор воду нагревают до 90оС.

Значения Z и Vкор. для данного случая также представлены в Таблице 1.

Пример 4 (сравнительный) Осуществляют по типу примера 1, но перед подачей в вакуумный деаэратор воду нагревают до 60оС.

Пример 5. (сравнительный) Проводят по общей схеме примера 1, но перед подачей в вакуумный деаэратор воду нагревают до 95оС.

Пример 6. (сравнительный) Выполняют как и пример 1, но деаэрацию воды не производят.

Пример 7. (сравнительный) Осуществляют как и пример 2, но деаэрацию воды не производят.

Пример 8. (сравнительный) Выполняют как и пример 3, но деаэрацию воды не производят.

Пример 9. (по прототипу [6]) Нагретая до температуры 65оС природная вода подщелачивается гашеной известью (путем пропускания через известковый фильтр) и подается насосом в трубопровод, где и происходит процесс осаждения на стенках труб тонкой пленки, состоящей из практически чистого карбоната кальция.


Таблица 1

№ примера

Степень защиты

от коррозии Z, %, через

Скорость

коррозии Vкор., мм/ год

1 год

2 года

3 года

5 лет

1(основной)

98

97

96

93

0.02

2(основной)

100

100

100

100

0.00

3(основной)

98

96

94

90

0.02

4 (сравнительный)

72

60

50

30

0.51

5 (сравнительный)

94

90

85

78

0.03

6 (сравнительный)

84

70

55

40

0.04

7 (сравнительный)

90

77

60

50

0.035

8 (сравнительный)

80

69

53

39

0.10

9 (по прототипу [3])

72

55

39

25

0.55

Как можно видеть из приведенных в табл. 1 данных, при использовании предлагаемого нами способа с оптимальными режимами осаждения арагонита степень защиты внутренней поверхности стальных труб от коррозии на протяжении всего периода испытаний оказывается близкой к 100%.

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Реми Г. Курс неорганической химии. Т.1.- М.:ИИЛ.-1963.- С. 246-247.
  2. Пат. № 2362940 РФ Способ защиты внутренней поверхности стальных труб от коррозии / А.Ф. Файрушин, Ю.Н. Андрейчук, В.К. Половняк, Е.В.Никитина / приоритет от 20.02.2008 г.
  3. Григорьев В.И. Электрохимическая коррозия металлов / Соросовский образовательный журнал. - 2000. - Т.6. - №9, С.54-58.
  4. Межгосударственный Стандарт «Единая система защиты от коррозии и старения. Металлы и сплавы. Методы определения показателей коррозии и коррозионной стойкости». ГОСТ 9.908-85. Москва, ИПК Издательство стандартов, 1999.
  5. Патент РФ 2.043.428 (1995)
  6. Акользин П.А. Коррозия и защита металла теплоэнергетического оборудования. Москва, Энергоиздат, 1982. С. 184-188.

Библиографическая ссылка

Файрушин А.Ф., Половняк В.К. ЗАЩИТА ОТ КОРРОЗИИ ВНУТРЕННЕЙ ПОВЕРХНОСТИ СТАЛЬНЫХ ТРУБ ГОРЯЧЕГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СОЛЕЙ ЖЕСТКОСТИ // Международный журнал экспериментального образования. – 2010. – № 7. – С. 124-126;
URL: http://expeducation.ru/ru/article/view?id=455 (дата обращения: 25.05.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.252