К ВОПРОСУ О ТЕХНОЛОГИИ ПОВЫШЕНИЯ КОРРОЗИОННОЙ
СТОЙКОСТИ ВНУТРЕННЕЙ ПОВЕРХНОСТИ СТАЛЬНЫХ ВОДОВОДОВ
к. т.н., доцент, АТУ, г. Алматы Дәуметова С. Т. магистр, ст. преподаватель АТУ, г. Алматы
Түйін: Болат су құбыры коррозияға төзімділігін арттыру үшін жаңа
технологияларды құрастыруының | өзектілігі негізделді, коррозияға қарсы | күрес |
жолдарының талдауы өткізілді, арнайы су дайындаудың әдістері ұсынылды. | ||
Summary: The urgency to develop new technologies to improve the corrosion resistance of | ||
the steel culverts, analyzed ways to | combat corrosion, provides methods for special | water |
treatment. |
Одной из главных проблем развития человечества в XXI веке является обеспечение качественной питьевой водой. Как известно, 97,5% воды на Земле – это соленые воды Мирового океана и только около 2,5% - пресная вода. Из этого количества около 70% объема заморожено в полярных льдах и горных ледниках, кроме этого, большая часть оставшейся воды существует в форме облаков, увлажняет почву или находится глубоко под землей в водоносных геологических слоях и, таким образом, недоступна для потребления. Только менее 1% мировых запасов пресной воды (приблизительно 0,007% от общего количества воды на Земле) доступно для человека.
Для решения проблемы обеспечения человечества чистой водой требуются новые научные подходы и разработки новых реагентов и технологий водоподготовки, привлечение больших инвестиций. Актуальной проблемой получения качественной питьевой воды является применение новых экологически безопасных реагентов для очистки воды и разработка эффективных и экономичных технологий водоподготовки. Большинство железных дорог Казахстана расположено в засушливых, безводных районах, где применим способ водоснабжения путем устройства так называемых продольных водопроводов. Воду, поступающую из источника водоснабжения очищают на головных очистных сооружениях, расположенных, как правило, на узловых станциях, до норм, предусмотренных санитарно-гигиеническими нормативами и сливают в резервуары чистой воды, из которых ее перекачивают по водопроводу в резервуары соседней железнодорожной станции. Следует отметить, что при данном способе водоснабжения местные потребители расходуют воду неравномерно, транспортировка ее по водоводу происходит периодически и могут возникнуть загрязнения воды железоокисными соединениями, образующимися вследствие коррозии внутренней поверхности стенок стальных труб.
Из-за коррозии на внутренней поверхности водопроводных труб образуются отложения, снижающие пропускную способность водопроводных магистралей (что требует лишних затрат электроэнергии на прокачку воды), а также появляются сквозные проржавления – свищи, что приводит к значительным утечкам воды и вызывают необходимость преждевременной замены труб.
Универсальная технология антикоррозионной обработки вод различного состава отсутствует и для каждого конкретного водопровода необходимо подбирать оптимальные составы и режимы обработки. Поэтому на многих водопроводах единственными плановыми мероприятиями по восстановлению пропускной способности и повышению долговечности стальных трубопроводов является гидромеханическая и гидродинамическая очистка путем использования трубоочистных устройств. Однако эта профилактическая операция сама по себе не прекращает коррозионных процессов на стенках трубопроводов и ее можно рассматривать лишь как мероприятие, замедляющее развитие локальной коррозии и обеспечивающее выравнивание коррозионных процессов по всей внутренней поверхности водовода [1].
159
В этой связи, разработка новых нетрадиционных экономически приемлемых технологий повышения коррозионной стойкости внутренней поверхности стальных водоводов, несомненно, является важной, актуальной задачей.
Смеси ингибиторов являются средством для подавления коррозии стали в водопроводной воде. Основная трудность состоит в выборе ингибиторов и определении их оптимальных концентраций. В хозяйственно-питьевом водоснабжении могут найти применение лишь те вещества, безвредность которых установлена. К ним относится относительно небольшое количество ингибиторов (вольфраматы, молибдаты, силикаты, некоторые фосфорсодержащие соединения).
Так, известно, что для подавления процесса коррозии в природную воду добавляют гексаметафосфат натрия, который реагирует с ионами кальция и магния, образуя малорастворимые соединения типа Ме [Ме(РО4)6]. Соединения гексаметафосфата сорбируются коррозионными отложениями, уплотняются и становятся менее проницаемы для раствора, что приводит к постепенному замедлению процесса коррозии.
Механизм образования защитных пленок может быть представлен следующими реакциями:
3(Ca, Mg)SO4 + 2Na3PO4 = (Ca, Mg)3(PO4)2 + 3Na2SO4 | (8) |
3(Ca, Mg)(HCO3)2 + 2Na3PO4 = (Ca, Mg)3(PO4)2 + 6NaHCO3 | (9) |
3(Ca, Mg)Cl2 + 2Na3PO4 → (Ca, Mg)3(PO4)2 + 6NaCl | (10) |
Следует отметить, что при фосфатировании воды не всегда удается добиться желаемого защитного эффекта [2].
Многое в этом плане зависит от конкретной характеристики воды. Подобные методы более пригодны к жестким водам или подвергшимся специальной дополнительной обработке.
В этой связи в настоящее время широко развернулись поиски композиции (ингибиторов) веществ на основе фосфорных и некоторых других соединений, подавляющих коррозию Ст 3 в водопроводной воде. Так в работе /44/ предлагается смесь: тринатрийфосфата 12 мг/л, Na2O⋅SiO2 10 мг/л и гексаметафосфата 0,5 мг/л. При этой комбинации ингибиторов ожидается полное подавление коррозии. Гексаметафосфат натрия (Na3PO4)6 используется в качестве реагента для регулирования скорости осаждения карбонатной пленки. Указанный вывод справедлив в большей степени относительно стали, на которой не имеется первоначальных продуктов коррозии.
При использовании фосфорсодержащих соединений в качестве ингибиторов коррозии стали, требуется более квалифицированное обслуживание, повышенная чистота водопроводной сети, нежелательны участки с застоем воды, являющиеся питательной средой для многих микроорганизмов, так как в этом случае фосфорсодержащие соединения могут способствовать загрязнению водопроводной сети в санитарно-гигиеническом отношении.
Анализируя имеющиеся на сегодняшний день методы борьбы с внутренней коррозией трубопроводов, сравнивая их достоинства и недостатки, по-видимому, следует отдать предпочтение химическим методам и специальной водоподготовке. Эти методы просты в техническом исполнении, не требуют больших капиталовложений, могут быть использованы как на новых, так и на действующих водопроводах.
Исходя из экономических и санитарных соображений, наиболее приемлемой добавкой в воду является силикат натрия и фосфаты. Для большей эффективности практического использования силиката натрия как ингибитора внутренней коррозии водопроводов необходимы дальнейшие теоретические и экспериментальные исследования в этой актуальной на сегодняшний день области.
160
Список литературы:
Концепция перехода Республики Казахстан к устойчивому развитию на 2007 − 2024 годы. Астана, 2006.
Защита металлов от коррозии: учеб. пособие. - 3-е изд.. - Иркутск : Изд-во ИрГТУ, 2012. - 151 с.
Коррозия и защита металлов: учеб. пособие - М. : Металлургия, 2011. - 215
с.
