Системи гарячого водопостачання сучасних багатоповерхових будинків піддаються внутрішній корозії внаслідок низької якості внутрішнього захисного покриття, порушенню технології зварювання труб, тощо. Саме для таких систем розроблено серію установок магнієвого електрохімічного захисту від внутрішньої корозії трубопроводів ЩИТ. Захист від корозії внутрішньої поверхні трубопроводів систем ГВП здійснюється внаслідок утворення на поверхні, що кородує, стійких плівок з продуктів анодного розчинення магнієвих сплавів та осадів солей жорсткості, які виділяються з води. Струм розчинення анода та, відповідно, ступінь захисту регулюється за показниками швидкості корозії та витрати води в системі ГВП.
Магнієвий метод захисту
Співробітниками Національного технічного університету України «КПІ» розроблено ефективний, екологічно безпечний та недорогий метод зниження внутрішньої корозії в системах гарячого водопостачання – магнієвий захист.
Розгляд сучасних світових уявлень та проведені власні чисельні наукові дослідження з протикорозійного захисту за участю іонів Mg2+ дозволили встановити основні складові, що призводять до зниження корозивності водогінної води. Суть магнієвого методу захисту полягає у введенні катіонів магнію Mg2+ в воду системи ГВП шляхом електрохімічного розчинення магнієвого анода:
Mg = Mg2+ + 2e
При цьому відбувається часткове видалення кисню з води за рахунок його відновлення при електролізі:
O2 + 2H2O + 4e = 4OH–,
збільшення індексу Ланжель’є за рахунок збільшення рН середовища, а також відбувається формування стійких захисних шарів із компонентів водогінної води на кородуючій поверхні – а саме карбонатів кальцію в структурі арагоніту.
Мікрофотографія поверхні металу, що вкрита шаром арагоніту, наведена на рис. 1.
Рисунок 1 – Захисний осад карбонату кальцію в структурі арагоніту на поверхні трубопроводу системи гарячого водопостачання.
Лабораторні корозійні дослідження, проведені відповідно чинних нормативних документів, показали високу ефективність магнієвого методу захисту в лабораторних умовах. Зниження швидкості корозії в установці, що моделює роботу системи ГВП наведено на рис. 2. В лабораторних умовах швидкість корозії знижується до нормативного значення 0,05 мм/рік за 30 год. Таким чином доведена доцільність застосування електрохімічного введення іонів магнію для підсилення захисних властивостей карбонатного шару, що формується на поверхні металу при корозії, для захисту сталевих систем ГВП від внутрішньої корозії.
Рисунок 2 – Зміна швидкості корозії сталі 20 з часом в лабораторних умовах магнієвого захисту: 1 – без захисту, 2 – при застосуванні магнієвого захисту.
Промислові випробування магнієвого методу захисту
Промислові випробування магнієвого методу захисту були проведені у період 1994-1999 роки. На 45 СТВП м. Кременчук було встановлено більше 80 установок магнієвого захисту. В ході випробувань було встановлено, що на всіх об’єктах швидкість корозії стабільно знижується у 4-5 разів за перший місяць (рис. 3). В цілому, за 6 років роботи установок аварійність в системах ГВП знизилась більше як у 10 разів (рис. 4).
Рисунок 3 – Залежність швидкості внутрішньої корозії трубопроводу від часу при застосуванні магнієвого захисту.
Рисунок 4 – Динаміка зменшення аварійності по роках в системах гарячого водопостачання при застосуванні установок ЩИТ (Кременчуктеплокомуненерго).
Проведений розрахунок економічної ефективності від впровадження установок. Загальний економічний ефект від впровадження 87 років на 1999 рік складав 1,15 млн грн., а термін окупності однієї установки 10,3 місяці.