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
- Реми Г. Курс неорганической химии. Т.1.- М.:ИИЛ.-1963.- С. 246-247.
- 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.
- Григорьев В.И. Электрохимическая коррозия металлов / Соросовский образовательный журнал. - 2000. - Т.6. - №9, С.54-58.
- 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.
- Патент РФ 2.043.428 (1995)
- 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: https://expeducation.ru/ru/article/view?id=455 (дата обращения: 17.08.2024).