Новая технология защиты трубопроводов тепловых сетей от наружной коррозии

Новая технология защиты трубопроводов тепловых сетей от наружной коррозии Сурис М.А.

В настоящее время теплоснабжение городов и промышленных предприятий РФ осуществляется, как правило, от централизованных источников теплоты. Передача теплоносителя от их источников к потребителям производится с помощью тепловых сетей, являющихся одним из основных элементов централизованного теплоснабжения.

В области централизованного теплоснабжения РФ занимает первое место в мире. В секторе теплоснабжения действуют 485 ТЭЦ, около 6,5 тысяч котельных мощностью от 20 до 100 Гкал/ч, более 180 тысяч котельных меньшей мощности.

В системе централизованного теплоснабжения России находится в эксплуатации 160 тыс. км тепловых сетей в двухтрубном исчислении. Тепловые потери в трубопроводах магистральных тепловых сетей составляют около 10−11% произведенной энергии, а суммарные потери с учетом распределенных сетей — до 30%. На каждые 100 км тепловых сетей ежегодно регистрируется более 70 повреждений [l].

Защита от коррозии трубопроводов тепловых сетей в настоящее время является одной из главных задач, от решения которой во многом зависит повышение надежности централизованного теплоснабжения, в котором тепловые сети являются наиболее уязвимым звеном.

Как показал многолетний опыт эксплуатации тепловых сетей различных конструкций, их долговечность обусловлена главным образом коррозионной стойкостью теплопроводов. Тепловые сети перекладывают в основном вследствие наружной коррозии трубопроводов. Лишь 25−30% повреждений тепловых сетей по России связаны с внутренней коррозией. В общем случае это положение объясняется неблагоприятными условиями их эксплуатации в отличие от «холодных» трубопроводов и слабыми защитными свойствами изоляционных конструкций.

Исследование механизма наружной коррозии трубопроводов тепловых сетей, а также опыт их эксплуатации показали, что в большинстве случаев наружной коррозии подвержены подающие трубопроводы, работающие в опасном температурном режиме свыше 70% времени в течение года.

Очевидно, для вновь строящихся и реконструируемых тепловых сетей наиболее радикальным способом решения проблем повышения коррозионной стойкости теплопроводов является применение надежных и долговечных изоляционных конструкций и антикоррозионных покрытий. С учетом перспективности этого направления в ряде регионов РФ, в том числе в Москве, в Тепловых сетях ОАО «Мосэнерго» начато применение теплогидроизоляционных конструкций с теплоизоляцией на основе жесткого термостойкого пенополиуретана и с гидроизоляционной оболочкой из полиэтиленовой трубы (конструкция «труба в трубе»), широко применяемых в мировой практике (с системой оперативно-дистанционного контроля состояния теплоизоляции ОДК).

Вместе с тем требует решения проблема защиты от коррозии многих тысяч километров теплопроводов, находящихся в эксплуатации.

Что касается причин многочисленных коррозионных разрушений подземных трубопроводов, то одной из главных является недооценка важности борьбы с коррозией; восприятие коррозионных потерь как неизбежных; пренебрежение основными принципами противокоррозионной защиты при проектировании, строительстве и эксплуатации подземных металлических сооружений.

В ряде ведомств РФ, эксплуатирующих подземные коммуникации, к настоящему времени уже достигнуты значительные результаты по их защите от коррозии. Так, применение средств электрохимической защиты (ЭХЗ) на газопроводах снизило их удельную повреждаемость в несколько раз. В Москве, например, 75% газопроводов (около 3000 км) находится под ЭХЗ.

До начала 90-х годов преобладала тенденция к применению совместной ЭХЗ всех подземных металлических сооружений в заданной зоне с применением мощных защитных установок для охвата максимально возможной зоны защиты. Исследования, проведенные АКХ им. К. Д. Памфилова, показали, что в этих зонах, как правило, протяженность защищенных теплопроводов оказывается минимальной, особенно при их канальной прокладке, что объясняется значительно меньшим их переходным электрическим сопротивлением в сравнении с другими сооружениями. Связано это в первую очередь с отсутствием на теплопроводах электрической изоляции от опорных конструкций, низким качеством защитного покрытия (или полным его отсутствием) и малой «долей» тока защиты от его общего значения.

Из этого следует, что при проектировании ЭХЗ действующих тепловых сетей канальной прокладки с учетом разбросанности участков теплопроводов, требующих защиты, наиболее целесообразно применение индивидуальной защиты с обеспечением ее в границах известных коррозионно-опасных зон (участки тепловых сетей с заносом каналов грунтом или затопленные водой), что реализуется в Тепловых сетях ОАО «Мосэнерго» уже с 1994 г.

Анализ результатов обследования действующих установок ЭХЗ показал, что применение традиционных сосредоточенных анодных заземлителей (A3) в городских условиях не обеспечивает во многих случаях эффективность ЭХЗ в заданных зонах, приводя, кроме того, к неоправданному расходу электроэнергии как вследствие неравномерного распределения тока защиты, так и из-за растекания тока защиты по участкам, не требующим защиты. Из этого следует, что A3 должны быть приближены к этим участкам или расположены вдоль них для обеспечения равномерного и целенаправленного распределения тока защиты.

С 1994 г. в Тепловых сетях ОАО «Мосэнерго» было начато применение протяженных A3 с их расположением непосредственно в каналах, что позволило обеспечить [1]:

— равномерное распределение тока защиты только вдоль требующих защиты участков теплопроводов;

снижение потребления электроэнергии на единицу длины защищаемой теплосети;

локализацию образования дополнительных полей блуждающих токов и вместе с этим исключение вредного влияния на смежные подземные сооружения вследствие получения короткозамкнутого электрического поля между трубопроводами и АЗ;

— исключение необходимости в отводе земельной площади для установки A3. Перечисленные преимущества вполне удовлетворяют требованиям защиты подземных сооружений с опасностью коррозии на локальных участках, что в первую очередь касается теплопроводов канальной прокладки, где имеется возможность расположения A3 непосредственно в каналах (при диаметре трубопроводов более 200 мм).

При этом применяются протяженные аноды кабельного или стержневого типа из материала на основе каучука с углеродсодержащими наполнителями (токопроводящие эластомеры; стержневые аноды из железокремнистых сплавов; оксидные железотитановые A3 и аноды из других материалов).

Для ЭХЗ трубопроводов тепловых сетей на участках их прокладки в футлярах в Тепловых сетях ОАО «Мосэнерго» уже в течение нескольких лет применяются гальванические аноды (протекторы) стержневого типа из магниевых сплавов, устанавливаемые непосредственно на поверхности трубопроводов или изоляционной конструкции.

На теплопроводах канальной прокладки, подвергающихся затоплению на участках длиной 50−60 м, также применяется защита с помощью протекторов, укладываемых на дне канала, а при полном затоплении трубопроводов, устанавливаемых и на верхней образующей трубопроводов.

Одна из главных особенностей эксплуатации средств ЭХЗ теплопроводов канальной прокладки при расположении A3 непосредственно в канале — периодическое отсутствие электролитического контакта между поверхностью трубопровода и A3 при уровне затопления канала, не достигающем нижней образующей трубопровода. В этом случае могут возникнуть узкополосные или точечные контакты A3 с водой, где плотность тока утечки будет многократно превышать номинальную (допустимую) плотность тока A3, что особенно опасно для A3 из токопроводящих эластомеров.

Для уменьшения числа локальных участков возможного преждевременного разрушения A3 и экономии электроэнергии целесообразно применение устройств автоматического включения и выключения станций катодной защиты (СКЗ) в зависимости от уровня затопления канала. В настоящее время в Тепловых сетях ОАО «Мосэнерго» уже начато внедрение указанных устройств, разработанных СКТБ ВКТ ОАО «Мосэнерго» и ЗАО «Катод», с помощью которых автоматически включаются или отключаются одно или два плеча АЗ зоне действия защиты от одной СКЗ.

Для контроля эффективности действия средств ЭХЗ теплопроводов при расположении A3 в каналах применяются вспомогательные электроды (ВЭ), устанавливаемые у поверхности трубопроводов. С помощью ВЭ определяется также наличие воды на уровне нижней образующей трубопровода. Начато применение специальных блоков пластин-индикаторов (БПИ-1 и БПИ-2) для непосредственного инструментального контроля опасности коррозии и эффективности действия средств ЭХЗ.

В заключение следует отметить, что применение средств ЭХЗ трубопроводов тепловых сетей в соответствии с требованиями нормативно-технической документации должно входить в обязанность организаций, эксплуатирующих тепловые сети (ОЭТС).

ОЭТС обязаны [2]:

• — составлять техническое? задание на проектирование ЭХЗ действующих, реконструируемых и проектируемых тепловых сетей;
• — контролировать и согласовывать технические решения при разработке проектов по ЭХЗ трубопроводов тепловых сетей;
• — осуществлять строгий технический надзор за проведением на всех стадиях строительно-монтажных и ремонтных работ средств ЭХЗ;
• — контролировать эффективность действия и профтехобслуживание средств ЭХЗ.

Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 25 октября 2005 г. № 262 с 1 января 2007 г. будет введен в действие межгосударственный стандарт ГОСТ 9.602−2005 непосредственно в качестве национального стандарта Российской Федерации. Указанный стандарт устанавливает общие требования к защите от коррозии наружной поверхности подземных металлических сооружений из углеродистых и низколегированных сталей, в том числе трубопроводов тепловых сетей канальной и бесканальной прокладки, кроме трубопроводов тепловых сетей с пенополиуретановой тепловой изоляцией и трубой-оболочкой из жесткого полиэтилена (конструкция «труба — в трубе»), имеющей действующую систему оперативного дистанционного контроля состояния изоляции трубопроводов.

коррозия труба тепловой инновационный.

• 1. Сурис М. А., Липовских В. М. Защита трубопроводов тепловых сетей от наружной коррозии. -М.: Энергоатомиздат, 2003.
• 2. Типовая инструкция по защите трубопроводов тепловых сетей от наружной коррозии. РД 153−34.0−20.518−2003.