Особенности эксплуатаци систем теплоснабжения

ПРИМЕНЕНИЕ КАТОДНОЙ ЗАЩИТЫ И ПРОТИВОКОРРОЗИОННЫХ ПОКРЫТИЙ

Трубопроводы тепловых сетей являются одним из наименее надежных элементов систем теплоснабже­ния. Главной причиной этого является коррозия трубо­проводов.

Различают химическую, электрохимическую и элек­трическую (блуждающими токами) коррозию метал­ла. Химическая коррозия возникает при взаимо­действии металла с активными веществами, содержа­щимися в теплоносителе (растворенный кислород). В результате внутренняя поверхность металла трубо­проводов покрывается пленкой оксидов металлов (Fe203). Химическая коррозия приводит к равномер­ному уменьшению толщины стенки трубы.

В теплообменной аппаратуре и котельных уста­новках коррозия приводит не только к разрушению оборудования. Изменение теплофизических свойств теплообменной поверхности влечет за собой рост тер­мического сопротивления стенок. В результате умень­шается количество переданного тепла в теплообмен­ных аппаратах или снижение КПД котла.

Электрохимическая коррозия является результа­том электрохимического процесса, возникающего при взаимодействии материала трубопровода и грунта, в котором он проложен. Грунт содержит влагу и играет роль электролита. Происходит выход катионов метал­ла в грунт и его разрушение. Электрохимическая кор­розия неоднородна и является причиной утечек тепло­носителя и теплоты в тепловых сетях.

Защита материала трубопровода от электрохи­мической коррозии осуществляется за счет нанесения на его поверхность покрытий, имеющих низкую воздухо- и влагопроницаемость, а также большое элек­трическое сопротивление. В настоящее время разра­ботано много видов покрытий, различающихся по стоимости и защитным характеристикам. Для прове­дения ремонтных работ на тепловых сетях и более полного использования остаточного ресурса реко­мендуется наносить каучуко-битумную мастику. Каучу­ко-битумная мастика рекомендуется как противокор­розионное покрытие для тепловых сетей диаметром 57-800 мм. Основой мастики является каучуко-битумная композиция с добавками ингибиторов коррозии и специальных присадок, обеспечивающих стабильность физико-химических свойств покрытия в течение дли­тельного времени в жестких температурно-влажност­ных условиях, характерных для эксплуатации тепло­вых сетей. Срок службы мастичного покрытия не ме­нее 20 лет.

Причиной электрической коррозии являются блуж­дающие токи, которые возникают вблизи трамвайных путей, электрифицированных железных дорог, силовых кабелей, заземлений крупных потребителей электри­ческой энергии. Схема процесса протекания электри­ческой коррозии приведена на рис. 3.2.1 [35].

Рис. 3.2.1. Схема коррозии подземного трубопровода блуждающими токами

Трубопровод, находящийся в зоне действия блуж­дающих токов, становится участком электрической сети. На нем можно выделить две зоны: та, в которой ток от источника, частично проходя через грунт, по­ступает на поверхность трубопровода, — катодная зона, и та, в которой ток стекает с его поверхности, — анодная зона. В анодных зонах ионы металла уходят в грунт, и происходит разрушение трубопровода.

Существует ряд методов борьбы с электрической коррозией. К ним относятся ликвидация причин появ­ления в грунте блуждающих токов, например, за счет увеличения переходного электрического сопротивле­ния на границе «рельсы-грунт»; применение тепло­изоляции и антикоррозионного слоя, обладающих высоким электрическим сопротивлением; повышение электрического сопротивления трубопровода путем его электрического секционирования установкой электро­изолирующих прокладок между фланцами.

Наиболее эффективными методами борьбы с элект­рической коррозией являются активные методы защи­ты, к которым относятся поляризационный электро­дренаж, катодная и протекторная защита трубопро­водов.

Схема катодной защиты приведена на рис. 3.2.2 [12].

Рис. 3.2.2. Схема катодной защиты

1 — защищаемый трубопровод; 2 — источник постоянного тока; 3 — соединительный кабель; 4 — металлический анод.

При катодной защите рядом с трубопроводом в грунте помещается металлический стержень, который играет роль анода. Трубопровод соединяют с отрица­тельным полюсом источника постоянного тока, а анод — с его отрицательным полюсом. Значение потенциала, накладываемого на трубопровод, обычно составляет от 1,2 до 2 В. При этом возникает замкнутый контур, в ко­тором ток от источника питания поступает на анод, вы­ходит из него в грунт в виде положительных ионов ме­талла, далее попадает на трубопровод и возвращает­ся к отрицательному полюсу источника питания. При этом происходит постепенное разрушение анода.

Аналогичный процесс можно организовать без источника постоянного тока, если в качестве анода использовать металлический стержень из металла, имеющего более отрицательный потенциал, чем же­лезо, например магний, алюминий или их сплавы. Этот метод защиты называют протекторной защитой.

Для катодной защиты применяются промышленно выпускаемые установки. Катодную защиту применяют для бесканальной прокладки трубопроводов при повышенной, высокой и весьма высокой коррозион­ной активности грунтов (см. табл. 3.2.1) и в случае канальной прокладки при периодическом затоплена каналов и занесении их грунтом.

Таблица 3.2.1.