Эффективная защита от коррозии стальных труб

Практически любая система внутренней инфраструктуры и жизнеобеспечения жилых домов, муниципальных и коммерческих зданий или промышленных объектов, по большому счету представляет собой развитую сеть трубопроводов, соединяющих между собой те или иные объекты системы в определенном порядке.

В большинстве случаев, например при обустройстве газопровода, горячего и холодного водоснабжения, фекальной или кабельной канализации, а также системы отопления и вентиляции, используется подземная, воздушная или внутренняя прокладка металлических труб различного диаметра и размера.

Эффективная защита от коррозии стальных труб

Стальные водопроводные трубы с полимерным защитным покрытием.

В зависимости от режима эксплуатации и условий окружающей среды, металлические трубы в процессе работы могут подвергаться длительному воздействию различных неблагоприятных факторов. Для решения этой проблемы специально разработана комплексная защита трубопроводов от коррозии по СНиП 2.03.11-85 «Защита строительных конструкций от коррозии».

Методы борьбы с коррозией

Чтобы помочь читателю разобраться, как обеспечить максимальную долговечность трубопровода, в этой статье будут рассмотрены некоторые варианты активной и пассивной защиты металлических изделий, входящих в состав трубопроводных инженерных коммуникаций.

Также здесь будет подробная инструкция, в которой детально описаны основные принципы выполнения антикоррозионной защиты для металлических изделий, предназначенных для эксплуатации в агрессивных условиях.

Эффективная защита от коррозии стальных труб

Оцинкованные водопроводные трубы.

Классификация вредоносных факторов

Как уже говорилось выше, характер и степень влияния внешних факторов во многом зависит от конкретных условий эксплуатации, таких как место расположения трубы, химический состав почвы, среднегодовая температура и относительная влажность окружающей среды, наличие поблизости источников постоянного тока и т.д.

По механизму возникновения и степени разрушающего воздействия все вредоносные факторы условно можно разделить на несколько видов.

  • Атмосферная коррозия возникает при взаимодействии железа с водяным паром, который содержится в окружающем воздухе, а также в результате прямого контакта с водой при выпадении атмосферных осадков. В процессе протекания химической реакции образуется оксид железа, или проще говоря, обычная ржавчина, которая существенно снижает прочность металлических изделий, а со временем может привести к их полному разрушению.
  • Эффективная защита от коррозии стальных труб

    Разрушение подземного трубопровода в результате электрохимической коррозии.

  • Химическая коррозия возникает в результате взаимодействия железа с различными активными химическими соединениями (кислоты, щелочи и пр.). При этом протекающие химические реакции приводят к образованию других соединений (соли, оксиды и пр.), которые также как и ржавчина, постепенно разрушают металл.
  • Электрохимическая коррозия возникает в тех случаях, когда железное изделие длительное время находится в среде электролита (водный раствор солей различной концентрации). При этом на поверхности металла образуются анодные и катодные участки, между которыми протекает электрический ток. В результате электрохимической эмиссии частицы железа переносятся из одного участка в другой, что приводит к разрушению металлического изделия.
  • Воздействие отрицательных температур в тех случаях, когда трубы используются для транспортировки воды, приводит к ее замерзанию. При переходе в твердое агрегатное состояние, в воде образуется кристаллическая решетка, в результате чего ее объем увеличивается на 9%. Находясь в замкнутом пространстве, вода начинает давить на стенки трубы, что в конечном итоге приводит к их разрыву.
  • Эффективная защита от коррозии стальных труб

    На фото показан разрыв стенки стальной трубы в результате замерзания воды.

       Обратите внимание! Существенная разница среднегодовых и среднесуточных температур приводит к значительным колебаниям общей длины трубопровода, которые вызваны линейным тепловым расширением материала. Чтобы не допустить разрыва труб и повреждений несущих конструкций, через определенное расстояние на линии необходимо устанавливать тепловые компенсаторы.

    Анализ почвы

    Для того чтобы выбрать наиболее эффективный метод защиты, необходимо иметь точные сведения о характере окружающей среды и конкретных условиях эксплуатации стального трубопровода. В случае прокладки внутренней или воздушной линии эту информацию можно получить на основе субъективных наблюдений, а также исходя из среднегодового климатического режима для данного региона.

    В случае укладки подземного трубопровода, коррозионная стойкость и долговечность металла во многом зависят от физических параметров и химического состава грунта, поэтому перед тем как рыть траншею своими руками, необходимо сдать образцы почвы на анализ в специализированную лабораторию.

    Эффективная защита от коррозии стальных труб

    Щуп для забора образцов почвы на заданной глубине.

    Важнейшими показателями, которые нужно выяснить в процессе анализа, являются следующие качества грунта:

  • Химический состав и концентрация солей различных металлов в грунтовых водах. От этого показателя во многом зависит плотность электролита и электрическая проницаемость почвы.
  • Качественные и количественные показатели кислотности почвы, которая может вызывать как химическое окисление, так и электрохимическую коррозию металла.
  • Электрическое сопротивление почвы. Чем ниже значение электрического сопротивления, тем в большей степени металл подвержен разрушительному воздействию, вызванному электрохимической эмиссией.
  • Эффективная защита от коррозии стальных труб

    Извлечение взятых образцов грунта.

       Совет! Для получения объективных результатов анализа, образцы почвы необходимо извлекать с тех слоев грунта, в которых будет проходить трубопровод.

    Защита от воздействия низких температур

    В случае подземной или воздушной прокладки водопроводных и канализационных сетей, важнейшим условием их бесперебойной эксплуатации является защита труб от замерзания и сохранение температуры воды на уровне не ниже 0°С в холодное время года.

    Для снижения отрицательного воздействия температурного фактора окружающей среды, применяются следующие технические решения:

  • Прокладка подземного трубопровода на глубине, превышающей максимальную глубину промерзания грунта для данного региона.
  • Теплоизоляция воздушных и подземных линий при помощи различных материалов с низкой теплопроводностью (минеральная вата, пенопластовые сегменты, пенопропиленовые рукава).
  • Эффективная защита от коррозии стальных труб

    Фольгированная теплоизоляция из минеральной ваты для утепления трубопроводов.

  • Обратная засыпка траншеи трубопровода сыпучим материалом с низкой теплопроводностью (керамзит, каменноугольный шлак).
  • Дренирование прилежащих слоев грунта с целью снижения его теплопроводности.
  • Прокладка подземных коммуникаций в жестких закрытых коробах из армированного железобетона, которые обеспечивают наличие воздушной прослойки между трубой и грунтом.
  • Наиболее прогрессивный метод того, как защитить трубы от замерзания заключается в использовании специального кожуха, состоящего из оболочки, выполненной из теплоизоляционного материала, внутри которой уложен электрический нагревательный элемент.

    Эффективная защита от коррозии стальных труб

    Система теплоизоляции с электрическим нагревательным элементом.

       Обратите внимание! Глубина промерзания грунта для каждого конкретного региона, а также методика ее расчета регламентируется нормативными документами СНиП 2.02.01-83* «Основания зданий и сооружений» и СНиП 23-01-99* “Строительная климатология”.

    Наружное гидроизоляционное покрытие

    Наиболее распространенным способом борьбы с коррозией металла является нанесение на его поверхность тонкого слоя прочного водонепроницаемого защитного материала. Простейшим примером наружного защитного покрытия является обычная водостойкая краска или эмаль, например защита газовой трубы, проходящей по воздуху, всегда выполняется при помощи атмосферостойкой эмали желтого цвета.

    Подземные водопроводные и газопроводные коммуникации, как правило, собираются из труб, которые снаружи предварительно покрыты толстым слоем битумной мастики, а затем обернуты плотной технической бумагой. Также высокую эффективность имеют покрытия из композитных или полимерных материалов.

    Металлические элементы канализационных подземных коммуникаций изнутри и снаружи покрывают толстым слоем цементно-песчаного раствора, который после застывания образует однородную монолитную поверхность.

    Эффективная защита от коррозии стальных труб

    Резинобитумная мастика для гидроизоляции подземных коммуникаций.

    Чтобы самостоятельно подобрать подходящий материал для наружного покрытия, необходимо знать, что для обеспечения максимальной защиты он должен одновременно обладать несколькими качествами.

  • Лакокрасочное покрытие после высыхание должно иметь сплошную однородную поверхность, обладающую высокой механической прочностью и абсолютной устойчивостью к воздействию воды.
  • Защитная пленка гидроизоляционного материала, при указанных свойствах, должна быть эластичной и не разрушаться под воздействием высоких или низких температур.
  • Исходный материал для нанесения покрытия должен обладать хорошей текучестью, высокой укрывающей способностью, а также хорошей адгезией к поверхности металла.
  • Еще одним показателем качественного изолирующего материала, является то, что он должен быть абсолютным диэлектриком. Благодаря этому свойству обеспечивается надежная защита трубопроводов от блуждающих токов, которые усиливают неблагоприятное воздействие электрохимической коррозии.
  • Эффективная защита от коррозии стальных труб

    Нанесение полимерной рулонной гидроизоляции на участок трубопровода.

       Совет! Наиболее эффективными решениями для изоляции металла от окружающей среды принято считать составы на основе битумных смол, двухкомпонентные полимерные композиции, а также рулонные полимерные материалы на самоклеящейся основе.

    Активная и пассивная электрохимическая защита

    Подземные инженерные коммуникации в большей степени подвержены возникновению очагов коррозии, чем воздушные и внутренние трубопроводы, потому что постоянно находятся в среде электролита, который представляет собой раствор солей, содержащихся в составе грунтовых вод.

    Для того чтобы свести к минимуму разрушающее воздействие, вызванное реакцией железа с водно-солевым раствором электролита, используются активные и пассивные методы электрохимической защиты.

  • Активный катодный метод заключается в направленном движении электронов в цепи постоянного электрического тока. Для его выполнения к отрицательному полюсу источника постоянного тока подключается трубопровод, а к положительному – анодный заземляющий стержень, который заглубляют в землю неподалеку. После подачи напряжения электрическая цепь замыкается через почвенный электролит, в результате чего свободные электроны начинают движение от заземляющего стержня к трубопроводу. Таким образом, заземляющий электрод постепенно разрушается, а освободившиеся электроны вместо трубопровода вступают в реакцию с электролитом.
  • Эффективная защита от коррозии стальных труб

    Принцип действия активной катодной защиты.

  • Пассивная протекторная защита трубопроводов заключается в том, что рядом с железом в земле размещают электрод из более электроотрицательного металла, например цинка или магния, и соединяют их между собой электрически через контролируемую нагрузку. В среде электролита они образуют гальваническую пару, которая в процессе реакции, как и в предыдущем случае, вызывает движение электронов от цинкового протектора к защищаемому трубопроводу.
  • Электродренажная защита также является пассивным методом, который выполняется путем подключения трубопровода к заземляющему контуру, выполненному в соответствии в ПУЭ. Этот способ помогает избавиться от возникновения блуждающих токов и применяется в случае расположения трубопровода поблизости контактной электросети наземного или рельсового транспорта.
  • Эффективная защита от коррозии стальных труб

    Схематическое изображение пассивной протекторной защиты.

       Обратите внимание! Наглядным примером пассивной протекторной защиты является всем известное цинковое покрытие изделий из железа, или проще говоря, оцинковка.

    Заключение

    Каждый из приведенных методов имеет свои преимущества и недостатки, поэтому использовать их нужно в зависимости от сложившихся конкретных условий. В заключение следует сказать лишь то, что независимо от выбранного способа, цена ремонта и замены трубопровода обойдется значительно дороже, чем стоимость самой сложной и трудоемкой защиты.

    Для получения дополнительной информации можно посмотреть видео в этой статье или почитать похожие материалы на нашем сайте.

    Понравилась статья? Подписывайтесь на наш канал Яндекс.Дзен

    Оставить комментарий

    ОБЯЗАТЕЛЬНО приложите ФОТО проблемы — так ответ эксперта будет гораздо точней

    Оставляя комментарий, Вы принимаете пользовательское соглашение

    Ваше имя:
    Ваш e-mail:
    Источник gidroguru.com