Эффективность применения металлического цинкового покрытия для антикоррозийной защиты трубопроводов горячего водоснабжения

Трубопроводы ГВС составляют значительную часть от всех систем тепловодоснабжения, поэтому вопрос о защите труб ГВС от внутренней и внешней коррозии стоит так же остро, как и для трубопроводов теплоснабжения.

Наибольший интерес для потребителя представляют металлические антикоррозионные покрытия, благодаря возможности их нанесения как на внешнюю, так и на внутреннюю поверхность трубы.

Необходимые рекомендации при выборе металлических защитных покрытий

При оценке возможности применения металлических покрытий для антикоррозионной защиты, необходимо учитывать ряд технико-экономических факторов, влияющих, в конечном итоге, на стоимость покрытий:

• стоимость металла покрытия, масштабы его производства в стране, природные запасы;
• технологичность и производительность способа нанесения покрытия;
• степень использования стандартного оборудования, возможность механизации технологического процесса, ориентировочная стоимость покрытия;
• возможность нанесения в технологическом цикле изготовления конструкции (использование производственных площадей и мощностей, а так же типового проекта предприятия);
• возможность нанесения покрытия при ремонте трубопровода (в полевых условиях) или при монтаже (в трассовых условиях).

Существующая практика применения металлических покрытий

Для возможности удовлетворения выше перечисленным рекомендациям при выборе металлических покрытий, предлагались защитные покрытия из хрома, никеля, кадмия, цинка и алюминия.

Исходя из стоимости, наибольший интерес для потребителя долгое время представляло и до сих пор находит массовое применение металлическое цинковое покрытие для защиты систем ГВС как от внутренней, так и от наружной коррозии.

Стоимость трубы с цинковым металлически покрытием в два раза дороже трубы без покрытия, но как минимум в два раза дешевле по сравнению с другими металлическими покрытиями, хотя является, как видно из ниже приведенной таблицы, наименее долговечным.

Скорость коррозии металлических покрытий в воде и паровоздушной среде

(по данным испытаний в 2000 году), мкм/год.

*Покрытия, нанесенные газотермическим способом; состав речной воды, мг/л: Cl- - 60; HCO-3 – 65; SO2-4 –125; CaO – 50.

Технология нанесения цинкового металлического покрытия

Исходным сырьем при производстве цинка являются сульфидные цинковые и полиметаллические руды.

Гидрометаллургическим способом получают 85% всего цинка.

В зависимости от конфигурации и необходимой толщины наносимого металлического покрытия от 0,005 до 0,5 мм применяют различные технологии по его нанесению.

Наибольшее применение для нанесения внутреннего и внешнего цинкового покрытия на трубы наша технология гальванотехники – цинкование в кислых слабокислых и цианистых электролитах. До последнего времени имело место самое широкое применение цинкование в цианистых электролитах из-за наиболее их высокой рассеивающей способности стабильности в работе простоте корректировки и малой чувствительности к недостаткам подготовки имеющем место на практике.

Трубы перед цинкованием обезжиривают, а после нанесения покрытия проводят его пассивирование для повышения его коррозионной стойкости и придания ему декоративного внешнего вида.

Эксплуатационные характеристики цинкового покрытия при работе их на сетях

При использовании труб с цинковым металлическим покрытием необходимо знать:

• применение оцинкованных стальных труб дает хорошие результаты при работе в холодной и теплой воде при температуре не выше 60 градусов С;
• цинковые покрытия, кроме барьерно-изолирующих функций, осуществляют также электрохимическую защиту металла трубы при наличии в покрытии сквозного нарушения сплошности (царапин, сплошных дефектов, трещин, пор и т.д.). В гальванической паре железо-цинк покрытие является анодом. Однако при температуре 60-70 градусов С происходит изменение полюсов гальванической пары железо-цинк. Потенциалы цинка и основного металла могут в этих условиях так значительно измениться, что потенциал железа станет более отрицательным, чем потенциал цинка, и это приведет к тому, что цинк окажется катодом, а сталь – анодом, что приводит к возникновению электрохимической коррозии покрытия;
• в интервале температур 60-85 градусов С, а так же в водяном паре, скорость коррозии цинка может достигать 1-3 мм/год, поэтому цинковые покрытия для защиты от коррозии стальных теплопроводов не применяются.

Следует отметить, что при существующей практике прокладки сетей ГВС с цинковым покрытием и сетей теплопровода в одном канале, часто происходят ситуации возникновения в канале совместного температурного режима, а так же повышения влажности (воздействие водяного пара), что приводит к повышению скорости коррозии внешнего цинкового покрытия труб ГВС и, как следствие, уменьшению их срока службы.

Проблема защиты мест стыковки труб (сварные швы) по определенным причинам до конца не решена и является местом ускоренной коррозии металла.

Опыт применения оцинкованных труб ГВС показывает, что, учитывая вышеперечисленные причины, срок службы труб с цинковым покрытием всего в 1,5-1,8 раза превышает срок службы труб без покрытия.

Требования техники безопасности и экологии при применении цинкового металлического покрытия

Необходимо знать, что при монтаже труб с цинковым покрытием – сварочная работа – в воздух рабочей зоны выделяются пары ZnO и цинковая пыль, которые вызывают так называемую литейную лихорадку (симптомы – озноб, ломота и боль в мышцах, головная боль, тошнота, кашель), поэтому при проведении сварочных работ необходимо строго соблюдать требования техники безопасности, и обеспечить вентиляцию рабочего места (чтобы содержание ZnO в рабочей зоне не превышало его ПДК – 0,5 мг/м3).

С точки зрения экологии металлический цинк безопасен, но следует учитывать, что растворимые соли цинка могут образовываться в результате химического воздействия с химическими элементами, содержащимися в горячей воде, приводят к расстройству пищеварения и раздражения слизистой оболочки.

Как следствие, учитывая вышеперечисленные факторы по ТБ и экологии, во многих странах мира отказались от применения цинкового покрытия для труб ГВС, но, учитывая его низкую стоимость по сравнению с другими покрытиями, его используют для защиты труб, применяемых для передачи технической воды в различных производствах.

На сегодняшний день в мире для защиты от внутренней и внешней коррозии труб ГВС трубопроводов теплоснабжения находят все большее применение другие металлические покрытия, такие как алюминиевые, а так же полимерные и эмалированные покрытия.

Исходя из конкретных условий эксплуатации сетей ГВС, заинтересованным организациям необходимо изменить подход в выборе защитных покрытий, и, как минимум, руководствуясь существующими технико-экономическими расчетами, оценить свои возможности по применению того или иного вида защитного покрытия, что позволит:

• значительно увеличить рабочий ресурс трубопроводов;
• снизить аварийность;
• способствовать значительному снижению капиталовложений

Оригинал статьи опубликован в журнале "Новости теплоснабжения", №12, декабрь, 2001, 38 – 40 с, Косачев В.Б., Гулидов А.П.