Защита металлических водопроводных труб от коррозии

Металлические трубы имеют множество преимуществ, но во время их эксплуатации каждый может столкнуться с одной проблемой – коррозией. Коррозия труб приводит к сокращению срока их службы и бесполезной трате огромной массы металла, особенно если речь идет о стальных трубах. В связи с ней происходят аварии и утечки воды на водопроводных линиях, из-за нее увеличивается шероховатость внутренней поверхности труб, что сопровождается возникновением дополнительного сопротивления, падением напора воды и в конечном итоге увеличением затрат на её подачу. Иными словами, коррозия металла создает необходимость в дополнительных строительных и эксплуатационных затратах в системах водоснабжения. Именно поэтому борьбе с коррозией в водопроводной практике уделяется особое внимание.

Причины коррозии извне и внутри труб

От коррозии металла страдает как внутренняя, так и внешняя поверхность стенок труб. Коррозия извне труб возникает вследствие контакта металла с почвой, поэтому её иногда называют почвенной коррозией. Растворы солей, которые содержатся в почве, есть жидкими электролитами, а поэтому они разрушают структуру металла при длительном взаимодействии с ним. Как особую характеристику почвы выделяют её коррозионную активность, которая находится в обратно пропорциональной связи с электрическим сопротивлением почвы, то есть чем выше электрическое сопротивление, тем меньше коррозионная активность почвы, и наоборот – чем ниже электрическое сопротивление почвы, тем выше её коррозионная активность. Благодаря тому, что известна эта зависимость, специалисты могут определять коррозионную активность грунтов, измерив всего лишь уровень их электрического сопротивления. Коррозия внутри труб возникает от коррозийных свойств самой воды. Вода с низким водородным показателем (pH) и высоким содержанием кислорода, сульфатов, хлоридов и растворенной углекислоты быстро приводит к корродированию внутренней поверхности стенок металлических труб.

Причины возникновения

Коррозия стальных подземных труб представляет собой явление, основной причиной которого можно назвать реакции электрохимического окисления металлов от их постоянного взаимодействия с влагой. В результате таких реакций, состав металла меняется на ионном уровне, покрывается ржавчиной, распадается и просто пропадает с поверхности.

Рекомендуем: Обработка вакуумной пропиткой деревянных поверхностей

На процесс окисления может оказывать влияние характер жидкости, которая течет по подземному трубопроводу отопления или свойства среды, в которых он расположен. Именно по этой причине, выбирая подходящие средства для борьбы с ржавчиной необходимо учитывать все особенности, предшествовавшие ее возникновению. В противном случае, ремонт при помощи сварки неизбежен.

Внешняя изоляция

Первым и важнейшим способом есть внешняя изоляция. Кроме антикоррозионных функций она уменьшает теплопотери и обеспечивает механическую защиту. Для создания изоляции могут быть использованы разные материалы, коротко рассмотрим возможные варианты. 1. Битумная изоляция.

Состоит из слоя полиэтилена, который защищается битумным покрытием. Иногда может присутствовать стеклохолст, обернутый вокруг труб. Может использоваться для трубопроводов, которые размещаются в глинистых, песчаных и каменистых грунтах.
2. Полиэтиленовая антикоррозионная изоляция.
Состоит из многослойного покрытия, специально предназначена защищать трубопроводы от коррозии.
3. Пенополиуретановая изоляция.
Бывает двух видов. Первый – применение пенополиуретановых скорлуп, используется для наземных и подземных трубопроводов при канальном и бесканальном проведении труб. Второй – создание пенополиуретановой оболочки путем впрыскивания жидкого ППУ между трубой и предварительно созданной полиэтиленовой изоляцией, после чего ППУ отвердевает и превращается в целостную оболочку.

Существует ещё изоляция стекловатой и минеральной ватой, однако эти варианты изначально предназначены для уменьшения потерь тепла и предупреждения создания конденсата, а не для защиты от коррозии, поэтому они и используются преимущественно для изоляции трубопроводов тепловых сетей. Возможна вариация толщины изоляционного слоя. В каждом конкретном случае толщина рассчитывается в зависимости от функциональной нагрузки на трубопровод, важности водопроводной линии и коррозийной активности почвы, в которой она размещена – чем выше эта активность, тем толще должен быть изоляционный слой.

Химия на страже

Защита трубопроводов от коррозии по СНиП включает в себя множество различных комплексных мер, но я хочу привести некоторые конкретные методы, которые нам так благосклонно «дарит» великая наука, и которые мне удалось применить на практике:

Подарок №1: внешняя изоляция

Выше мы разобрались, что большинство бед происходят из-за химических реакций, протекающих в результате долговременного контакта металла с землёй. Следовательно, наиболее простой и верный шаг – это полностью исключить его. Тем более что в таком случае одновременно легко выполняется и защита труб от замерзания, то есть, «убиваем двух зайцев одним выстрелом».

Я опишу вам вариант, которым воспользовался сам, а также альтернативные способы изоляции прокладываемого трубопровода:

1. Нефтяной битум. Именно этот материал был взят мной за основу при реализации защиты металла от появления ржавчины в условиях подземной эксплуатации. Его цена колеблется в районе 18-22 рублей за один кг, что вполне благосклонно к семейному бюджету. Рабочий процесс:

• Первым делом я до блеска зачистил поверхность трубопровода стальной щёткой;

Рекомендую для этого воспользоваться «болгаркой» с соответствующей насадкой. Так задача будет выполнена гораздо быстрее и качественнее.

«Болгарка» с насадкой в виде стальной щётки

• Затем я развёл часть купленного битума с бензином для получения битумной грунтовки в следующих пропорциях:

Замешивание битумной грунтовки

• Тщательно обработал полученным раствором металлическую поверхность водопроводной магистрали;

Не рекомендую пренебрегать данным этапом, так как он в значительной степени увеличивает уровень адгезии железа с нефтяным веществом.

• Далее на огне приготовил битумную мастику с добавлением из измельчённого асбеста для усиления прочностных характеристик будущей изоляции. Цемент и каолин также подойдут для этой цели;

Приготовление битумной мастики своими руками

• Нанёс первый слой горячей смеси, после чего обмотал трубопровод гидроизолом. Я использовал модель с такими характеристиками:

Рулоны гидроизола на складе

• Потом ещё два раза повторил процедуру. Для вашего же региона может понадобиться меньше или, наоборот, больше слоёв битума с гидроизолом в зависимости от коррозийной активности грунта, на которую влияют его уровень влажности, химический состав, кислотность и структура;

Защита газовой трубы с помощью битумной гидроизоляции

1. Полиэтилен. Тут стоит отметить две абсолютно разные ситуации:

• Первая включает в себя собственноручное исполнение задуманного. Такой метод можно назвать наиболее простым в реализации, так как вам достаточно будет просто обмотать трубу в несколько слоёв полиэтиленовым полотном и зафиксировать его монтажным скотчем. Но сам по себе данный материал обладает низкими прочностными характеристиками, поэтому применять его для защиты длинных участков магистрали я бы поостерегся;
• Во второй же речь идёт уже о заводском нанесении усиленного экструдированного полиэтилена. То есть вы покупаете металлические трубы, имеющие специальный защитный слой. Конечно же, такие изделия будут стоить дороже, но от коррозии они дадут вполне эффективную протекцию;

Заводское нанесение экструдированного полиэтилена на стальную трубу

1. Пенополиуретан. Здесь также можно пойти двумя дорогами, но в любом случае стоит сразу отметить очень высокие теплоизоляционные качества готовой антикоррозийной защиты:

• Использовать специальные пенополиуретановые скорлупы. Они представляют собой две половинки цилиндра, которые надеваются с двух сторон на трубопровод и стыкуются друг с другом, создавая герметичное соединение;

Готовые оболочки для водопроводных и газопроводных магистралей

• Впрыскивание жидкого ППУ между телом трубы и предварительно установленной оболочкой из экструдированного полиэтилена или иного подходящего изоляционного материала. После застывания вещества швы полностью отсутствуют, что, конечно же, значительно улучшает качество изоляции, хотя сам процесс и более трудоёмок в своей реализации.

Графическое изображение трубопровода, гидроизоляция которого создана путём заливки жидкого пенополиуретана

Вышеизложенными вариантами внешняя изоляция не ограничивается, тут можно применить ещё множество влагостойких материалов, способных принять цилиндрическую форму. Поэтому в любом случае ориентируйтесь также по актуальным предложениям расположенного поблизости от вас специализированного магазина.

Подарок №2: внутренняя изоляция

Стальные трубы с внутренней песчано-цементной изоляцией

Как я уже выше отметил, транспортируемая по трубам жидкость может также провоцировать возникновение коррозийных процессов, и тут дела обстоят несколько сложнее. Дело в том, что без специального оборудования в домашних условиях качественную внутреннюю изоляцию совершить невозможно. Остаётся тогда лишь заказывать соответствующие услуги у специалистов или сразу покупать уже защищённые изделия.

Наиболее распространённым вариантом на сегодняшний день является нанесение цементно-песчаной смеси на внутренние стенки трубопровода с последующим её обжимом при помощи специального протаскиваемого прибора. В результате получается гладкое неподверженное коррозийным процессам покрытие.

Вид изнутри на защищённую трубу

Когда я заказывал данный вид услуг, то мне предложили следующие расценки:

Примечательно, что инструкция позволяет обработку, как новых металлических труб, так и старых.

Помимо цемента также может быть использован нефтяной битум. В этом случае изделия, обладающие большим сечением, окунают в жидкий раствор, а стыки затем обрабатываю вручную. А образцы с маленьким диаметром покрывают уже после осуществления сварочных работ, пропустив по ним смесь с полым медным цилиндром под воздействием постоянного электрического тока. За счёт воздействия электричества битумные частицы плотно пристают к железу, создавая тонкую надёжную плёнку.

Труба с внутренней битумной изоляцией

Подарок №3: активная изоляция

Сюда относятся электрические методы защиты, которые у меня вполне получалось реализовать самостоятельно. Вот их описание:

1. Катодная защита:

• Накладываем отрицательный потенциал на трубопровод, переводя его в катодную зону;
• Рядом с трубами закапываем железные трубы, куски рельс или иные изделия из чёрного металла, которые примут на себя роль анода;

Стальная рельса вполне подойдёт в качестве анода

• Источник с отрицательным постоянным током подключаем к трубопроводу;
• Источник с положительным постоянным током подключаем к рельсе или иному изделию, которое вы применили в качестве анода;
• Так образуется замкнутый контур электрического тока, который протекает от положительного полюса к анодному заземлению, растекается по грунту, попадает на трубу и затем к отрицательному полюсу;

Схема реализации катодной защиты магистрали водоснабжения

• Так как из рельсы ток выходит в образе положительных ионов металла, то постепенно разрушается именно она, а не труба. Вот вам и химия;

1. Протекторная защита. Реализуется гораздо проще, так как не нуждается в постороннем источнике электропитания. Именно данный вариант предпочитаю использовать я:

• Помещаем рядом с водопроводом стержень из металла, обладающего отрицательным химическим потенциалом, который превышает аналогичный показатель у стали. Это может быть изделие из цинка, магния или алюминия;
• Подсоединяем его к защищаемой конструкции с помощью кабеля;

Рекомендую также засыпать протектор специальной смесью солей, облегчающей процесс его коррозии и тем самым повышающей выполнение его защитных функций.

На схеме изображена протекторная защита трубопроводов

• Весь удар придётся на анод-протектор, исключая коррозию трубы;
• После того, как стержень из цинка или магния будет окончательно разрушен, его необходимо заменить;

1. Дренаж. С помощью него осуществляется защита трубопроводов от блуждающих токов:

• Соединяем кабелем трубу с ближайшим электрифицированным источником, по которому попавшие на неё токи возвращаются обратно;
• Ионы металла перестают уходить в почву, за счёт чего останавливаются коррозийные процессы.

Таким образом, все активные методы защиты сводятся к тому, чтобы исключить потерю ионов металла за счёт «жертвы» или избавления от блуждающих токов.

Рекомендую использовать комплексный подход к гидроизоляции вашего трубопровода. То есть, сочетать внешнюю, внутреннюю и активную защиту. Это даст наиболее эффективный результат, позволив продлить эксплуатационный срок магистрали на десятки лет.

Катодная защита

Катодная защита – иной способ защиты металлических трубопроводов от коррозии, принципиально отличающийся от рассмотренных выше. В его основу положена электрохимическая теория коррозии, согласно которой коррозия связанна с гальваническими парами, что образовываются в области соприкосновения металлов с почвенной средой, а деструкция металлов происходит в местах, где из него выходит ток в окружающую среду. Следовательно, если подключить внешний источник постоянного тока и направить ток в землю через предварительно зарытые около трубопровода старые железные трубы, рельсы и другие металлические предметы, то поверхность трубопровода превратится в катод, что защитит его от деструктивного влияния гальванических пар. А отводиться от трубопровода ток должен через специальный провод к отрицательному полюсу внешнего источника. Недостаток этого способа в энергозатратности, поэтому чаще его используют как дополнительный, но не основной метод.

Нанесение антикоррозийного покрытия

Способ нанесения антикоррозийного покрытия зависит от выбранного материала покрытия и требует индивидуального подхода. Однако существуют единые нормы, которые применяются в любом случае:

1. Поверхность подготавливают: очищают от окалин, ржавчины, старого защитного покрытия, краски;
2. Зачищают очищенную поверхность;
3. Поверхность обезжиривают с помощью специальных составов;
4. Очищают с помощью песко- или дробеструйной машины с мелким песком;
5. Обрабатывают моющими средствами для очищения глубоких слоев изделия;
6. Промывают поверхность;
7. Высушивают поверхность перед нанесением основного защитного покрытия;
8. Каждый слой наносимого защитного покрытия тщательно высушивается.

Чаще всего применяется антикоррозийная покраска труб, так как этот материал имеет широкое распространение, демократичную цену, легок в нанесении (распыление или нанесение валиком) и долговечен.

Применяемое оборудование для антикоррозийной обработки труб

В зависимости от вида защитного покрытия, применяется специальное оборудование, например, установка электродуговой металлизации (позволяет наносить металлические покрытия), установки для плазменного напыления, установки для «холодного» цинкования стальных изделий (для лакокрасочных изделий), установки для напыления (грунтовые и лакокрасочные вещества), валик.

Обязательно соблюдение техники безопасности при производстве работ. Специалисты, выполняющие обработку должны находиться в специальной защитной форме.

Удаление водопроводных труб от электротранспортных путей

Способствовать корродированию металлических труб может воздействие блуждающих токов, которым особенно подвергаются трубы, проложенные возле путей внутризаводского либо городского электротранспорта. Этого избегают двумя путями – удаляя водопроводные трубы от электротранспортных путей и придерживаясь известных правил построения рельсовых дорог для электротранспорта.

Перечисленные методы защиты водопроводных труб от коррозии обычно используются комплексно. В этих методах обобщён опыт многолетней практики и разнообразных технических исследований, поэтому их эффективность не только доказана, но и проверена жизнью.

Защита трубопровода от коррозии подлит срок их службы

У всех методов защиты трубопроводов имеется большое количество достоинств. Они заключаются в:

• увеличении уровня прочности труб,
• увеличении уровня устойчивости к влиянию агрессивной среды,
• продлении срока службы трубопроводов самых разных типов,
• увеличении твердости поверхности труб и внутри и снаружи.

Благодаря всем методам защиты удается обеспечить длительный эксплуатационный срок всех трубопроводов. Они дают им возможность прослужить не мене десятка лет.