Использование современных методов борьбы с коррозией теплопроводов как способ повышения надежности систем центрального теплоснабжения

 

 

Рассматриваются вопросы использования новых методов защиты трубопроводов от внутренней, наружной коррозии и варианты повышения надежности теплоснабжающих систем.

 

Каждый отопительный период в РФ является испытанием надежности систем отпуска тепла и городских эксплуатационных служб. По последним подсчетами, ежегодно в нашей стране не получает теплоноситель около 250 тыс. человек, но эта цифра, значительно занижена из-за фактов скрытия аварийных прорывов тепловых сетей. Также имеет место факт повсеместного несоответствия проектного температурного режима тепловых сетей фактической температуре сетевой воды в тепломагистралях, в результате температура в помещениях жилых домов падает ниже минимально допустимой. Данный факт является несоблюдением требований нормативных документов по обеспечению внутренних параметров микроклимата. Таким образом, в РФ ежегодно замерзают миллионы людей, а эксплуатационные службы винят устаревшее оборудование и отсутствие финансирования. На сегодняшний момент, около одной трети отказов тепловых сетей происходит из-за превышения эксплуатационного срока службы трубопроводов [1, с.15].

Наиболее критичны данные аварии для регионов расположенных в условиях вечной мерзлоты и Крайнего Севера. Отсутствие должной диагностики и кустарный ремонт тепловых сетей приносит значительный экономический ущерб. При перепадах температуры теплоносителя во время морозов, от циклического термического изменения длины существующие трубопроводы прорываются, а наличие коррозионных свищей и трещин во время длительных холодов, когда их трудно устранить, перерастают в значительные повреждения, осуществляется выезд аварийно-восстановительных бригад и весь участок теплотрассы заменяется на новый. При этом, в большинстве случаев при проведении ремонтных работ даже в летний период в условиях нехватки финансирования, вопрос повышения надежности тепловых сетей не рассматривается, потому что задачей является лишь замена износившегося трубопровода на более новую и дешевую стальную трубу нужного диаметра. Данная отрицательная политика экономии приводит к тому, что тепловые сети снова приходят в негодность через 3–4 года и процесс повторяется. Это явление может расходовать бюджет целого города, поэтому необходима качественная защита трубопроводов от коррозии.

Около 80 % аварий на тепловых сетях происходят от наружной коррозии. Протечки в трубопроводах теплоснабжающих систем приводят к изменению водного режима прилегающих территорий, её подтоплению, а также к повышению коррозийной активности грунтов. Изменение гидрогеологического режима грунтов оказывает негативное воздействие на фундаменты зданий и сооружений. На сегодняшний день существует множество жилых домов с проблемой затоплением подвалов или цоколей, вызванных авариями трубопроводов. Для устранения проявлений коррозии еще на стадии ее возникновения в настоящее время предполагается применения магнитных методов аудита состояния теплопроводов.

Рис. 1. Изображение отпечатка трещины раскрытием 1 мм и глубиной 5 мм

 

На рисунке 1 представлено изображение трещины, полученное трубопроводом в результате наружной коррозии. Данная иллюстрация оцифрована, а сама проблема определена благодаря магнитному интроскопу. Магнитный метод диагностики состояния целостности металла основан на нахождении возмущений электромагнитного поля, создаваемых повреждениями в намагниченном ферромагнетике. Данный метод неразрушающего контроля является комбинацией магнитного и визуально-оптического методов. При наличии нарушений однородности структуры и сплошности трубы при ее намагничивании сразу же возникают неоднородности намагниченности и связанные с ними магнитные поля рассеяния как вблизи дефектов, выходящих на поверхность трубы, так и над внутренними дефектами, расположенными под ее поверхностью. Магнитный интроскоп позволяет проводить диагностирование трубопровода без удаления защитной изоляции и остановки работы тепловой сети, что дает возможность повысить производительность и уменьшить затраты на проведение диагностических работ по сравнению с обычными методами наружного освидетельствования состояния трубопровода. Прибор выявляет дефекты типа нарушения сплошности при толщине стенки объекта до 20 мм. [2, с.51]

Конечно, стоит отметить и необходимость повышения надежности снабжения тепловой энергии путем защиты и от внутренней коррозии трубопровода. Магнитные интроскопы могут также диагностировать и внутренние изменения толщины стенки, но больший эффект будет достигнут, если проблемой снижения уровня внутренней коррозии займутся непосредственно на источнике тепла.

Повреждения, вызванные внутренней коррозией, обычно имеют вид небольших сквозных отверстий, когда дно коррозионной лунки достигает внешней поверхности трубы или щели в сварочном шве. Сетевая вода, выходя под давлением из сквозного отверстия, увлажняет и разрушает гидро- и теплоизоляцию. В результате на наружной поверхности трубы создаются благоприятные условия для интенсивного развития наружной коррозии. Это указывает, что в первую очередь нужно бороться в внутренней коррозии, для предупреждения наружной.

Принципиально явление внутренней коррозии обусловлено наличием кислорода в теплоносителе. В системах теплоснабжения с открытым горячим водоснабжением водяной объем обновляется по несколько раз, поэтому водоподготовка в котельных является одним из главных факторов, влияющих на надежность и срок службы трубопроводов тепловых сетей. Водоснабжение котельных, расположенных во всех районах городов, осуществляется от разных наземных источников, имеющих различное качество. Конечно, большинство котельных осуществляет водоснабжение из городского водопровода. Под воздействием очистки на городских водопроводных станциях вода приобретает дополнительную коррозийную активность, в связи с увеличением содержания в ней сульфатов, углекислоты, хлоридов, активного хлора, уменьшения рН воды и щелочности. Поэтому качественная обработка воды на котельных — требуемое условие снижение ремонтных затрат и повышения надежности систем теплоснабжения. Необходимо установить следующие требования к водоподготовке:

1)        подпитка тепловых сетей должна производится химически очищенной водой с показателями жесткости карбонатной до 0,6–0,7 мг-экв/л, содержанием кислорода до 30 мкг-экв/л и содержанием железа до 0,3–0,5 мг-экв/л;

2)        содержание рН — 8,5–9,5, которое поддерживается путем периодического дозирования щелочных химических реагентов таких как тринатрий фосфата;

3)        обратная сетевая вода должна контролируется теплоснабжающей организацией по всем показателям качества воды. Если будет наблюдаться изменение содержания жесткости, щелочности и кислорода в сетевой воде, это сразу укажет смешение химочищенной воды с исходной в водоподогревателях у абонентов и необходимо вызвать работников эксплуатирующих организаций для устранения данной проблемы. [3, с.14]

Эти меры полностью обеспечат отсутствие внутренней коррозии и повысят надежность теплоснабжения, также необходимо их нормативно-правовое утверждение.

Приведенные выше интроскопы позволяют эффективно диагностировать появление коррозии, но они их разработка и эксплуатации слишком дороги, и в условиях малого финансирования, не могут использоваться повсеместно. Поэтому более дешевым вариантом, но не менее надежным является применение трубопроводов в пенополиуретановой изоляции. Несомненным преимуществом использования предварительно изолированных трубопроводов в ППУ изоляции является нанесение изоляции непосредственно у завода-изготовителя во время производства. Это позволяет значительно сократить время и сложность монтажа теплопровода для организаций жилищно-коммунального хозяйства. Данный материал имеет закрытую пористую структуру, что позволяет исключить возможность попадания влаги внутрь и защитить трубопровод от наружной коррозии. Конструкции трубопроводов позволяют предусмотреть в них систему оперативного дистанционного контроля, стоимость которой составляет не более 1,5 % от стоимости всей тепловой сети. Эта система позволяет выявлять дефекты на стадии появлении предотвращая аварии, характерные для тепловых сетей других конструкций. Прежде всего определяется имеет ли место переувлажнение пенополиуретана, так как это не только приведет к последующей наружной коррозии, но и к дополнительным потерям теплоты, ввиду высокого коэффициента теплопроводности воды по сравнению со слоем теплоизоляционного материала.

Необходимо учитывать, что данный материал экологичен и его применение разрешено органами пожарного надзора из-за его способности к самозатуханию и отсутствии выделения токсичных веществ в процессе эксплуатации.

В таблице 1 представлены данные предприятия ОАО «Теплосеть Санкт-Петербурга» по использованию данных трубопроводов в ближайшие годы. [4, с.22]

 

Таблица 1

Программа реконструкции тепловых сетей города Санкт-Петербурга

	Годы
	2015	2016	2017	2018	2019	2020
Протяженность трубопроводов в пенополиуретановой изоляции, км	492,7	532,7	572,7	612,7	652,7	692,7
Протяженность трубопроводов в армопенобетоновой изоляции, км	205,2	165,2	125,2	85,2	45,2	5,2

 

Как видно по представленным данным, применение трубопроводов в пенополиуретановой изоляции возрастает и вскоре полностью заменит устаревшую изоляцию из армопенобетона.

Вышеперечисленные методы борьбы с коррозией трубопроводов предназначены для повышения надежности и качества теплоснабжения. Несмотря на относительную дороговизну с традиционными средствами защиты трубопровод, необходимо использовать прогрессивные методы, так как в течение 7–10 лет они полностью окупаются.

 

Литература:

 

1. Разоренов Р. Н. Надежность систем теплоснабжения.// Новости теплоснабжения. -2003. -№ 2. — С.15; ТТ-3.3.
2. Абакумов А. А., Абакумов А. А. (мл.), Магнитные интроскопы и технология диагностирования коммунальных трубопроводов //Энергосбережение. — 2004. — № 1. — С.50–53.
3. Гафаров А. Х. Анализ эффективной и надежной работы систем теплоснабжения.// Новости теплоснабжения. -2003. -№ 5. — С.13–17; ТТ-3.3.
4. Стернадко И. М., Рожков Р. Ю., Пути решения проблемы повышения качества и надежности горячего водоснабжения потребителей в зоне эксплуатационной ответственности ОАО «Теплосеть Санкт-Петербурга» //Энергосовет. -2011. -№ 6. — С.16–24.