Способ идентификации коррозии стальных оцинкованных труб в системах водоснабжения Российский патент 2018 года по МПК G01N17/04 

Способ идентификации коррозии относится к методам периодического мониторинга технического состояния систем холодного и горячего водоснабжения жилых, общественных и производственных зданий, выполненных из стальных оцинкованных труб.

Известен способ контроля за коррозией внутренней поверхности трубопроводов систем холодного и горячего водоснабжения, при котором в пробе воды, отобранной из системы водоснабжения, измеряют содержание элемента, входящего в материал трубы и поступающего в воду в результате коррозии [П.А. Акользин. Предупреждение коррозии оборудования технического водо- и теплоснабжения. Москва, "Металлургия", 1988 г.].

Недостатком известного способа является незначительное увеличение концентрации измеряемого элемента в пробе воды, сопоставимое с погрешностью измерения концентрации этого элемента существующими методами контроля.

Известен способ контроля за состоянием металлических трубопроводов, заключающийся в том, что на внешней стороне трубопроводов размещают ультразвуковые датчики для измерения толщины стенки трубы в местах, где имеется риск внутренней коррозии [Pipeline Corrosion. Final report. Submitted to U.S. Department of Transportation Pipeline and Hazardous Materials Safety Administration Office of Pipeline Safety Integrity Management Program Under Delivery Order DTRS56-02-D-70036, Submitted by Michael Baker Jr., Inc. Contributing Author Raymond R. Fessler, Ph.D. BIZTEK Consulting, Inc. November 2008.].

Недостаток данного способа заключается в том, что контроль за наличием общей или питтинговой коррозии осуществляется на незначительном и, как правило, только на доступном для установки датчиков участке трубопровода.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является способ идентификации коррозии, предусматривающий установку и периодический контроль извлекаемых металлических индикаторов коррозии (индикаторных образцов) в трубопроводах и оборудовании, подверженных внутренней коррозии [Справочник химика. Химия и химическая технология. Кислородная коррозия оборудования химических производств, 1985 г.]. Согласно этому способу скорость коррозии определяют по потере веса индикаторного образца. Индикаторный образец выполняют в виде предварительно очищенных от продуктов коррозии и окисной пленки пластин или отрезков труб и размещают в трубопроводе.

К недостаткам способа следует отнести ограниченную область применения, так как его преимущественно используют для контроля за коррозией стальных труб без защитного покрытия. Кроме того, способ требует длительной экспозиции индикаторного образца в обследуемом трубопроводе и продолжительного времени на его установку и демонтаж.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является возможность его применения непосредственно с начала эксплуатации системы водоснабжения и сокращение времени для идентификации наличия коррозии трубопроводов с защитным покрытием и оборудования в ходе продолжительной эксплуатации.

Способ позволяет уменьшить время выявления начальных проявлений интенсивной коррозии, снизить затраты на определение состояния труб, арматуры и водонагревателей и, как следствие, принять своевременные меры по предотвращению дальнейшего развития коррозионных процессов.

Поставленная цель достигается тем, что предварительно подготовленный стальной индикаторный образец помещают в емкость под струю холодной или горячей воды (т.е. осуществляется раздельная проверка систем холодного и горячего водоснабжения) в исследуемой системе водоснабжения, выполненной из стальных оцинкованных труб (в том числе включающую содержащие медь арматуру и теплообменники), выдерживают под струей индикаторный образец до образования на поверхности прочно прикрепленных продуктов коррозии (осадка), время контакта примерно 2-6 часов, далее индикаторный образец извлекают из емкости, высушивают и определяют состояние системы водоснабжения по результатам измерения элементного состава осадка, выделяемого при коррозии из материала трубы. Емкость, в которую помещаются индикаторные образцы, обеспечивает полное погружение индикаторного образца в воду и его постоянный контакт с проточной водой. Материал, из которого выполнена емкость, не должен вступать в химическую реакцию с водой (стекло, керамика, пластик и т.д.). В качестве индикаторов коррозии (индикаторных образцов) используют пластины из углеродистой стали без следов коррозии, поверхность которых обрабатывают шлифовальной бумагой для удаления окисной пленки и проводят измерение элементного состава металла на сканирующем электронном микроскопе с использованием метода энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии, в том числе определяют содержание элементов, например, цинка и/или меди, которые могут поступать в воду при наличии коррозии в трубопроводе, запорной арматуре или в оборудовании.

Для идентификации коррозии стальных оцинкованных труб в системах водоснабжения может использоваться один предварительно подготовленный индикаторный образец, который последовательно помещается сначала под струю холодной, а затем горячей воды, с проведением промежуточного анализа содержания цинка и/или меди в осадке на поверхности образца.

Пример реализации способа:

1. Подготовка индикаторного образца. Для выполнения предложенного способа идентификации коррозии из новой стальной неоцинкованной трубы (диаметром 40 мм) вырезают две пластины, имеющие размеры примерно 3x5 см и площадь 15 см². Для удаления ржавчины и оксидной пленки, которая образуется на поверхности трубы на воздухе, образцы с внутренней стороны шлифуют наждачной бумагой без использования воды до металлического блеска, После этого определяют элементный состав материала трубы и содержание исследуемого элемента, например, цинка и/или меди, на поверхности трубы с использованием сканирующего электронного микроскопа и метода энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии, которое затем принимается за фоновое содержание.

2. Подготовленный индикаторный образец помещают в емкость под струю холодной водопроводной воды с минимальным расходом воды, обеспечивающим образование неразрывной струи - 15-25 л/ч на 2-6 часов. Струя должна падать с высоты 20-30 см в центр образца со стороны внутренней поверхности, которая в дальнейшем подвергается анализу. Второй образец также помещают под струю горячей воды с минимальным расходом воды, обеспечивающим образование неразрывной струи - 15-25 л/ч на 2-6 часов. В процессе коррозии образцов на их поверхности образуются анодные и катодные участки и выпадает осадок. Интенсификация коррозии обеспечивается за счет повышения содержания кислорода в падающей струе воды при ее контакте с окружающим воздухом. При наличии коррозии в обследуемых трубопроводах положительные ионы цинка и/или меди, выделяющиеся с поверхности оцинкованных труб и теплообменников, будут осаждаться на свежеобразованных оксидах железа на катодных участках. После экспозиции образцы извлекают из воды, с образцов удаляют рыхлый осадок под сильной струей воды и высушивают.

3. Элементный состав осадка на поверхности образцов определяют на электронном сканирующем микроскопе с использованием метода энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии. Затем сравнивают результаты с фоновыми значениями, которые были определены после подготовки образцов. Результаты анализа для трех обследованных объектов приведены в таблицах 1 и 2. (Таблица 1 - Количественные результаты по идентификации коррозии стальных оцинкованных труб в системе горячего водоснабжения с использованием индикаторов коррозии и метода энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии; Таблица 2 - Количественные результаты по идентификации коррозии стальных оцинкованных труб в системе холодного и горячего водоснабжения с использованием одного индикатора коррозии).

4. При превышении показателя по содержанию цинка и/или меди в осадке на поверхности образца делают заключение об интенсивности коррозии.

Примечание. Wt% - весовые проценты, At% -атомные проценты.

Изобретение относится к методам периодического мониторинга технического состояния систем холодного и горячего водоснабжения жилых, общественных и производственных зданий, выполненных из стальных оцинкованных труб. Заявлен способ идентификации коррозии стальных оцинкованных труб в системах водоснабжения с использованием индикаторов коррозии в виде предварительно обработанных пластин из углеродистой стали, в котором предварительно подготовленный стальной индикаторный образец размещается под струей холодной или горячей воды в исследуемой системе водоснабжения и выдерживается до образования прочно прикрепленных к поверхности индикаторного образца продуктов коррозии Далее извлекается, высушивается и определяется интенсивность коррозии в системе холодного или горячего водоснабжения по увеличению содержания цинка и/или меди в составе коррозионного осадка на поверхности индикаторного образца. Технический результат - возможность применения способа непосредственно с начала эксплуатации системы водоснабжения и сокращение времени для идентификации наличия коррозии трубопроводов с защитным покрытием и оборудования в ходе продолжительной эксплуатации. 8 з.п. ф-лы, 2 табл.

1. Способ идентификации коррозии стальных оцинкованных труб в системах водоснабжения с использованием индикаторов коррозии в виде предварительно обработанных пластин из углеродистой стали, отличающийся тем, что предварительно подготовленный стальной индикаторный образец размещается под струей холодной или горячей воды в исследуемой системе водоснабжения, выдерживается до образования прочно прикрепленных к поверхности индикаторного образца продуктов коррозии, далее извлекается, высушивается и определяется интенсивность коррозии в системе холодного или горячего водоснабжения по увеличению содержания цинка и/или меди в составе коррозионного осадка на поверхности индикаторного образца.

2. Способ идентификации коррозии стальных оцинкованных труб по п. 1, отличающийся тем, что используется один предварительно подготовленный индикаторный образец, который последовательно помещается сначала под струю холодной, а затем горячей воды, с проведением промежуточного анализа содержания цинка и/или меди в осадке на поверхности образца.

3. Способ идентификации коррозии стальных оцинкованных труб по пп. 1, 2, отличающийся тем, что индикаторный образец помещается в емкость, обеспечивающую полное погружение индикаторного образца в воду и его постоянный контакт с проточной водой.

4. Способ идентификации коррозии стальных оцинкованных труб по пп. 1-3, отличающийся тем, что индикаторный образец помещается под струю воды на 2-6 ч.

5. Способ идентификации коррозии стальных оцинкованных труб по пп. 1-4, отличающийся тем, что минимальный расход воды, обеспечивающий образование неразрывной струи, составляет 15-25 л/ч.

6. Способ идентификации коррозии стальных оцинкованных труб по пп. 1-5, отличающийся тем, что струя воды падает на индикаторный образец с высоты 20-30 см.

7. Способ идентификации коррозии стальных оцинкованных труб по п. 3, отличающийся тем, что емкость выполнена стеклянной.

8. Способ идентификации коррозии стальных оцинкованных труб по п. 3, отличающийся тем, что емкость выполнена керамической.

9. Способ идентификации коррозии стальных оцинкованных труб по п. 3 отличающийся тем, что емкость выполнена из пластмассы.