Системы горячего водоснабжения современных многоэтажных домов подвергаются внутренний коррозии вследствие низкого качества внутреннего защитного покрытия, нарушение технологии сварки труб и тому подобное. Именно для таких систем разработана серия установок магниевого электрохимической защиты от внутренней коррозии трубопроводов ЩИТ. Защита от коррозии внутренней поверхности трубопроводов систем ГВС осуществляется в результате образования на поверхности корродирует, устойчивых пленок из продуктов анодного растворения магниевых сплавов и осадков солей жесткости, которые выделяются из воды. Ток растворения анода и, соответственно, степень защиты регулируется по показателям скорости коррозии и расхода воды в системе ГВС.
Магниевый метод защиты
Сотрудниками Национального технического университета Украины «КПИ» разработан эффективный, экологически безопасный и недорогой метод снижения внутренней коррозии в системах горячего водоснабжения — магниевая защита.
Рассмотрение современных мировых представлений и проведение собственных многочисленных научных исследований по противокоррозионной защите с участием ионов Mg2+ позволили установить основные составляющие, которые приводят к снижению корозивности водопроводной воды. Суть магниевого метода защиты заключается в введении катионов магния Mg2+ в воду ГВС путем электрохимического растворения магниевого анода:
Mg = Mg2+ + 2e
При этом происходит частичное удаление кислорода из воды за счет его восстановления при электролизе:
O2 + 2H2O + 4e = 4OH—,
увеличение индекса Ланжелье за счет увеличения рН среды, а также происходит формирование устойчивых защитных слоев из компонентов водопроводной воды на корродирующих поверхности — а именно карбонатов кальция в структуре арагонита.
Микрофотография поверхности металла, покрытой слоем арагонита, приведена на рис. 1.
Рисунок 1 – Защитный осадок карбоната кальция в структуре арагонита на поверхности трубопровода системы горячего водоснабжения.
Лабораторные коррозионные исследования, проведенные в соответствии действующих нормативных документов, показали высокую эффективность магниевого метода защиты в лабораторных условиях. Снижение скорости коррозии в установке, моделирующей работу системы ГВС приведены на рис. 2. В лабораторных условиях скорость коррозии снижается до нормативного значения 0,05 мм/год за 30 ч. Таким образом доказана целесообразность применения электрохимического введения ионов магния для усиления защитных свойств карбонатного слоя, который формируется на поверхности металла при коррозии, для защиты стальных систем ГВС от внутренней коррозии.
Рисунок 2 – Изменение скорости коррозии стали 20 со временем в лабораторных условиях магниевой защиты: 1 — без защиты, 2 — при применении магниевой защиты.
Промышленные испытания магниевого метода защиты
Промышленные испытания магниевого метода защиты были проведены в период 1994-1999 годы. На 45 СТВП г. Кременчуг было установлено более 80 установок магниевой защиты. В ходе испытаний было установлено, что на всех объектах скорость коррозии стабильно снижается в 4-5 раз за первый месяц (рис. 3). В целом, за 6 лет работы установок аварийность в системах ГВС снизилась более чем в 10 раз (рис. 4).
Рисунок 3 – Зависимость скорости внутренней коррозии трубопровода от времени при применении магниевой защиты.
Рисунок 4 – Динамика уменьшения аварийности по годам в системах горячего водоснабжения при применении установок ЩИТ (Кременчугтеплокоммунэнерго).
Проведенный расчет экономической эффективности от внедрения установок. Общий экономический эффект от внедрения 87 лет на 1999 год составлял 1,15 млн грн., а срок окупаемости одной установки 10,3 месяца.