Вот так выглядит ржавая труба из нержавеющей стали в 3-кратном увеличении. Л. Карпен, Коррозия нержавеющей стали в системе противопожарной защиты, Отчет об исследованиях, No. VTT-R-01556-08, Вит, 2008 г.

Многие сантехнические устройства, системы пожаротушения и другое оборудование на строительных площадках несколько десятилетий назад обычно изготавливались из углеродистой стали или чугуна. В настоящее время нержавеющая сталь занимает достойное место не только в Европе, но и в Литве в производстве водопроводов..

Эта сталь имеет более высокую коррозионную стойкость, чем железо или углеродистое железо в природной воде, поэтому многие строители и потребители обрадовались, что для антикоррозионной обработки не потребуются трудоемкие и дорогостоящие материалы и работы. Нержавеющая сталь также широко используется на различных общественных строительных площадках. Эта сталь является относительно новым материалом для трубопроводов систем противопожарной защиты. Несмотря на в целом хорошую коррозионную стойкость, по истечении определенного периода эксплуатации обнаруживаются повреждения трубопроводов противопожарной защиты или даже крупные аварии.

С другой стороны, системы противопожарной защиты из-за коррозии требовательны к окружающей среде трубопровода: это наполнение водой и эксплуатация. Качество технической воды, используемой в трубопроводах, в значительной степени зависит от источника воды, поскольку вода обычно не подвергается специальной обработке и поэтому содержит природные химические и биологические примеси. Вода в таких трубопроводах обычно стоит на месте до следующего возгорания, поэтому на макрошероховатостях внутренней поверхности трубопровода — как внутренние стороны сварных швов, шарниров труб, ответвлений, кранов и т. Д. Или микрошероховатости — как микрошероховатости на внутренней поверхности трубы. электролитическая коррозия (рис. 1). В такой воде, природной или водопроводной, всегда есть большой риск микробной коррозии.

рисунок 1 Внутренняя поверхность трубы из нержавеющей стали в системе противопожарной защиты через несколько месяцев. операция.

 

Недавно очень опытные специалисты одной крупной строительной компании Каунаса установили в здании заказчика систему противопожарной защиты — современную, установленную по последнему слову техники, из нержавеющей стали. Несколько недель спустя в этом нержавеющем трубопроводе были игольчатые отверстия, через которые распылялась вода, а через несколько месяцев он превратился в настоящие дыры, и пришлось демонтировать совершенно новый трубопровод и установить новый, чтобы остановить теперь критические утечки. Зачем?

На фото — автор текста проф. доктор Г. Мачис

Первые дыры появились в местах сварки труб, поэтому заказчик сначала прибег к аргументу — плохо сварен. Но при осмотре было установлено, что сварочные работы выполнены в точном соответствии с требованиями ЕС, в сварных швах продуктов окисления не обнаружено. Таким образом, сталь трубопровода нержавеющая, сварные швы безупречные, но все же ржавеют. Зачем?

Следует упомянуть и другие обстоятельства..

Заказчик довольно безответственно не обратил внимание на технические требования: поменяли крышу здания, кое-где перерезали трубопровод. Итак, хотя он и висел на месте, он был пуст и открыт для атмосферы. В те несколько месяцев был и дождь, и другие дарганы. Неудивительно, что капли дождя постоянно заливались и оставались внутри трубопровода. Они стали очагами атмосферной коррозии. После того, как все было наведено в порядке и трубопровод был залит водой, — напомним, он не двигался — коррозия на внутренней поверхности труб только усилилась. Как это произошло?

Труба уже подверглась атмосферному воздействию и уже подверглась атмосферной коррозии. Он был заполнен неподвижной водой, которая уже содержала растворенный кислород (O2), двуокись углерода (CO2). Таким образом, анодная коррозия, т.е. у. окисление железа (98% железа в трубке из нержавеющей стали) с высвобождением водорастворимых положительных ионов железа, которые продолжают реагировать в катодной реакции с короткоживущими, но очень агрессивными отрицательными гидроксидными радикалами ОН. После нескольких промежуточных реакций уже твердые гидроксиды железа FeOOH, т.е. у. ржавчина (см. рисунок 2).

Оба эти процесса образуют единый процесс электролитической коррозии железа в воде. Напомним, что до образования твердых гидроксидов железа (ржавчины) все реакции происходят между жидкими реагентами, т.е. у. в воде вы их не заметите и только спектральный анализ может показать, скажем, чрезмерное количество катионов железа. Растворенный в воде СО2 реагирует с водой с образованием слабой угольной кислоты, которая, в свою очередь, только ускоряет процессы коррозии. Об интенсивности этого процесса свидетельствуют проведенные на объекте заказчика испытания воды: обнаружена концентрация ионов железа (~ 200 мг / л вместо 0,2 мг / л) даже в тысячу раз превышающую допустимую.

 

Рис. 2 Катодные и анодные процессы электролитической коррозии железа в капле воды.

 

Таким образом (Схема 2) совершенно очевидно, что каждый раз, когда трубы заполняются водой из любого источника, который всегда богат растворенным кислородом, процесс катодной коррозии, замедленный из-за недостатка кислорода, восполняется кислородом. Это снова ржавеет.

Кстати, по той же схеме происходит и атмосферная коррозия. Это происходит с любыми металлическими изделиями, включая трубы из нержавеющей стали, оставленными на открытом воздухе или в помещении на длительное время, если последнее не подвергается специальной вентиляции при сохранении сухого микроклимата. На открытом воздухе как неподвижные, так и движущиеся металлические предметы постоянно подвергаются воздействию влаги и кислорода, поэтому на поверхности объекта по схеме электролитической коррозии в капле воды на поверхности металла Рисунок 2. начинают образовываться очаги ржавчины, которые быстро превращаются в углубляющиеся микротрещины ржавчины.

Процессы атмосферной коррозии ускоряются высокой влажностью, остатками конденсированной воды на поверхности металла, продолжительностью высокой влажности, катализаторами коррозии в воздухе, такими как ионы хлорида и / или сульфата, а также высокими температурами воздуха. С другой стороны, дождь в Литве и, следовательно, капли воды на поверхности трубопровода за последние десятилетия стали очень кислыми. Следовательно, даже без вышеупомянутых катализаторов атмосферная коррозия быстро начинается и продолжает происходить внутри трубопровода только из-за воздействия дождя.

В этом тексте обсуждается, почему ржавчина кажется непреодолимой, т.е. у. трубопровод из нержавеющей стали быстро ржавеет и требует замены. А это немалые затраты, которых, кстати, можно избежать. Как? Подробнее об этом ниже, где мы кратко рассмотрим микробиологическую коррозию и ее повреждения. Мы также объясним, как можно избежать этих коррозионных повреждений и значительных потерь.

В данном случае микробиологический анализ воды и металла не проводился. Поэтому мы проиллюстрируем случай с подробным исследованием коррозии в трубах из нержавеющей стали, упомянутым в первой статье, хорошо известным анализом трубопроводов из нержавеющей стали в общественном здании во Франции в Европейском Союзе (далее именуемый французским примером).

Изначально в помещении были установлены противопожарные трубы из углеродистой стали, которые постепенно были заменены трубами из нержавеющей стали. Некоторые детали из углеродистой стали, такие как трубопроводы технической воды или чугун, например, большие клапаны, остались в системе. Вода в эту систему подавалась из городского водопровода с низкой концентрацией хлоридов (25 мг / л). Воду отдельно обрабатывали хлорамином (гипохлорит и хлорит аммония в воде становятся хлорамином), после чего этой водой заполняется трубопровод. Вода в трубопроводе стояла без движения в течение года, после чего меняли один раз в год. Давление воды в трубопроводе было постоянным -10 бар, температура 20-25 градусов. Таким образом, очевидно, что условия эксплуатации трубопровода как в исследовательском центре в Каунасе, так и во французском образце очень близки, за исключением того, что, в отличие от исследовательского центра в Каунасе, вода во французской системе отбора проб полностью очищалась ежегодно.
Первые микроотверстия во французском примере наблюдались через несколько месяцев в сварных швах и в зонах нагрева, окружающих трубу, а через 2 года наблюдались широкие отверстия (рис. 3). Образцы нарезки были проанализированы металлургическим, качественным, микробиологическим, электрохимическим и рентгено-фотоэлектронным методами.

 

Рис. 3 Продукты коррозии и коррозионные полости на сварном шве трубы. Увеличено в 50 раз Рисунок 3. Посмотреть.

 

Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия показала, что значительные количества Zn, Ti, S, Cl, а также отложения соды, кальция, калия, силикона и алюминия были обнаружены в поврежденных коррозией областях вблизи основных компонентов железа, углерода и кислорода. Количество цинка, углерода, частично марганца, титана, хлора, соды, серы и кальция, обнаруженных в отложениях ржавчины, происходит из воды. Неочищенная коррозия распространялась и углублялась, а вызванные ею трещины и полости постепенно расширялись. Между прочим, микроструктура этого металла трубки представляла собой структуру из нержавеющей стали с нормальной решеткой, химическая структура металла трубки, а также сварной шов, как показала рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия, оставались неизменными и соответствовали требованиям европейского стандарта EN 1.4307.

Микробиологически индуцированная коррозия может дополнительно вызвать повреждение трубчатого корпуса размером с иглу и отверстия, утечку воды или пены или даже дальнейшее увеличение коррозионных выступов, препятствующих потоку воды (рис. 3). Бактерии естественным образом живут на земле, в воде и пыли. Таким образом, единственный способ снизить риск возникновения коррозии в этой форме — обеспечить постоянную чистоту труб изнутри, т.е. у. постоянно промывать трубопровод сильной струей и заполнять его чистой химически, а главное биологически очищенной водой.

Вода из-под крана хоть и очищенная, но все же имеет многочисленную микрофлору. Что касается коррозии, бактерии могут быть аэробными и анаэробными.

Первым для существования требуется растворенный в воде кислород. Растворенный в воде диоксид углерода вступает в реакцию с водой с образованием слабого диоксида углерода, который еще больше ускоряет процессы коррозии. Коррозию из-за аэробных бактерий в сухой трубе можно эффективно остановить путем удаления растворенного в воде кислорода, например, путем продувки трубопровода газообразным азотом. Это лучше, чем частая промывка системы воздухом под высоким давлением.

И наоборот, недостаток кислорода не полностью предотвращает рост и размножение анаэробных бактерий. Известны два типа этих бактерий: бактерии, продуцирующие уксусную кислоту, и бактерии, продуцирующие серу. Первые производят большое количество органических кислот, способных вызывать сильную коррозию изделий из стали, железа, меди, цинка или даже бронзы. Ионы уксуса, продуцируемые анаэробными бактериями, становятся питательными веществами для других бактерий, продуцирующих серу. Последние производят сероводород H2S, который, как известно, пахнет разбитым яйцом и легко растворяется в воде, принимая форму слабой кислоты. Ионы этого сульфида атакуют поверхность железа в трубке, образуя уже твердые сульфиды железа, т.е. у. ржавчина (рис.4).

 

Рис. 4 Возникновение множественных бактериальных колоний и образование биопленки в осадке на поверхности коррозионного разрушения в пробирке.

 

Необходимо отметить, что в общении с нашими специалистами по строительству они признают ущерб от электрохимической коррозии, но понятия не имеют, что такое микробиологическая коррозия.

Но он существует, как видим, даже в химически очищенной воде, а как быть с литовской технической водой? Во французском примере общая колония аэробных бактерий, взятых непосредственно с внутренней поверхности пробирки через несколько месяцев, явно больше (от 1,1 × 103 до 7,3 × 103 КОЕ / мл), чем вода до попадания в систему (32,…, 50 КОЕ / мл).

С другой стороны, низкие уровни анаэробных бактерий были зафиксированы как на поверхности трубы, так и в наполняющей воде. Общее количество анаэробных бактерий составляло 5,5… 9,5 КОЕ / мл в образцах на поверхности пробирки и 0,5… 1 КОЕ / мл в воде. Количество сульфатредуцирующих бактерий в образцах 0,5 КОЕ / мл воды и 0,2… 4,1 КОЕ / мл на поверхности пробирки также было низким.

Также были исследованы железобактерии (бактерии, растущие в среде сульфида железа) в местах, вызывающих коррозию. Содержание гетеротрофных аэробных бактерий на поверхности пробирки составляло 4,3 × 105 КОЕ / мл, а в воде — 2,4 × 105 КОЕ / мл. Таким образом, эти бактерии также начали формировать свои собственные биопленки на внутренней поверхности нержавеющей стали, что хорошо видно на изображениях, полученных с помощью эпифлоресцентного микроскопа (рис. 4). Микробиологическую коррозию можно уничтожить химической обработкой воды и сильными биоцидами.
Основной причиной коррозии в трубопроводе противопожарной защиты из нержавеющей стали является вода, которая стояла в течение длительного времени, в которой возникает дополнительная электролитическая и микробиологическая коррозия из-за растворенного O2, CO2, контактирующего с металлом. Избежать этих процессов коррозии можно только путем обеспечения удовлетворительного качества очищенной воды в трубопроводе и ее постоянного изменения, т.е. у. Необходимо было спроектировать «пустую» систему противопожарной защиты: трубопровод противопожарной защиты считался пустым и заполнялся только после получения сигнала о пожаре от датчиков и немедленно использовался для тушения пожара в течение короткого времени, указанного в регламенте. Кстати, временно пустой трубопровод никак не должен контактировать с атмосферой.

Только так пожарная магистраль из нержавеющей стали будет обслуживаться долго и надежно.

Источник: www.statybunaujienos.lt