Корозията в отоплителните инсталации

Фактори за нейното развитие и възможни мерки за защита

  Корозията е процес на разрушаване на метални повърхности под влиянието на химично и електрохимично въздействие на външната среда. Тя е сред най-опасните явления, съпътстващи експлоатацията на металните съоръжения. Корозията разяжда метала и го прави непригоден за продължителна експлоатация. Поради щетите, които нанася ежегодно, за предприемане на мерки за защита от корозия, се отделят огромни средства. Игнорирането на проблема води до сериозни и непоправими последствия в бъдеще. Независимо от формата - повърхностна, точкова или абразивна, корозията нарушава гладкостта на повърхнините. С течение на времето това води до намаляване на здравината, а в някои случаи и до разрушаване на металните изделия. Бързината, с която се развиват корозионните процеси, зависи от условията, в които се изготвя и експлоатира металната конструкция.

Корозията в отоплител-ните инсталации
От корозия в отоплителните инсталации са застрашени голяма част от съоръженията, като котли, отоплителни уреди, тръби и др. Обикновено тя е предизвикана от кислорода, съдържащ се във водата. Рискът нараства пропорционално на увеличаването на кислородното съдържание. Питейната вода, която се използва като топлоносител, обикновено съдържа и хлориди, които се използват в процеса на обработването й. Съдържанието на хлориди допълнително повишава риска от корозия. Към негативните явления, съпровождащи процеса на корозия, е образуването на шлам (железен, алуминиев) и газове (Н2, СО2). В групата на вредите от корозията се отнасят и смущенията върху точността на топломерите, запушването на тръбите с малки диаметри, както и влошаването на характеристиките на помпите.
Като безопасна, от гледна точка на риска от корозия в отоплителните системи, се приема водата, в която концентрацията на кислород е под 0,01 - 0,02 mg/l. Освен водата, която се приема за основен източник на кислород в инсталацията в процеса на запълването или допълването й, източник на кислород могат да бъдат и откритите разширителни съдове. Ефектът е особено по-силен, ако съдовете са свързани, така че през тях има циркулация, както и ако инсталацията съдържа газопроницаеми елементи, например тръби от изкуствени материали без дифузионнозащитен слой.

Корозия на елементите от стомана, алуминий и мед
Най-често използваните метали за елементи от водни отоплителни системи са стомана, мед и алуминий. Стоманата се използва при производството на котли, радиатори, тръби и свръзки.
За всички стоманени елементи е характерно, че те кородират при наличие на кислород във водата. Ако достъпът му върху елементите е постоянен, се развива предимно повърхностна корозия, която обхваща цялата вътрешна повърхност. Индикация за възникването на корозия е образуването на слой тъмни точки и петна със сивокафяв и оранжев цвят.
Алуминият и сплавите му се използват широко при изработката на отоплителни радиатори и бойлери. Наред с това е добре известно, че алуминият има няколко сериозни недостатъци. Той е неустойчив към агресивни среди, поради което е необходим строг контрол на химичния състав на водата в инсталацията. Алуминиевите елементи във водните отоплителни инсталации могат да корозират в среда със и без кислород. Те са корозионно устойчиви в неутрална вода, несъдържаща кислород. Обаче, в неутрално реагиращи води кислородът предизвиква точкова корозия поради наличието на хлорни йони. Те могат да попаднат в инсталацията при запълване или допълване с водопроводна вода. Отсъствието на кислород във водата обаче не гарантира безпроблемна експлоатация. Често, с цел да се предпазят стоманените детайли, водата се подлага на алкализиране. Силно алкализираната вода води до развитието на корозионни процеси върху алуминиевите елементи. Характерна за алуминиевите котли е повърхностната корозия. За алуминиевите отоплителни тела, чиято експлоатация е съпроводена с турбулентни течения, е характерна и ерозионна корозия.
Медните детайли са по-слабо чувствителни по отношение на кислорода във водата. Риск от корозия възниква при наличие на сероводород. В големите топлоснабдителни системи това би могло да доведе до възникване на повърхностна корозия под образуващия се медносулфиден слой, което е възможно да причини пробив в стената на елемента. Негативно е влиянието на сероводорода върху потопените части на измервателни уреди и регулиращи органи. В радиаторите и елементите от мед корозията може да бъде активизирана и от развитието на железни и серонамаляващи бактерии. Наличието им в отоплителните инсталации се усеща по специфичната им миризма. Тези бактерии попадат от земята при монтаж или ремонт на инсталациите. В долната част на радиаторите съществуват добри условия за развитието им. За да се предотврати тяхното развитие, се препоръчва периодична дезинфекция на отоплителните тела. Цитираните бактерии могат да предизвикат корозионни процеси и в елементите от бронз.

Мерки за борба с корозията
За да бъдат ефективни мерките, предприемани за защита от корозия на металните съоръжения, във водните отоплителни инсталации, е необходимо те да се предприемат още в процеса на проектиране на инсталацията. На този етап могат да се реализират мероприятия за ограничаване на достъпа на кислород в инсталацията, например използване на затворени разширителни съдове и тръби с ограничена дифузия на газове.
Възможно е, също така, да се определи мястото на помпите, така че да се предотврати подналягането в някои от елементите на инсталацията. В случаите, при които е трудно да се предотврати непрекъснатият достъп на кислород във водата, се препоръчва предварителна обработка на водата с вещества, които свързват кислорода. Сред широко използваните са натриевият сулфит, който в реакция с кислорода се превръща в Na2SO4, хидразинът (N2Н4), както и други органични вещества.
Предварителна обработка на водата
Директното използване на вода от мрежата не е препоръчително, поради съдържащите се в нея различни химични вещества, които могат да окажат негативно влияние върху елементите на отоплителната инсталация. Затова предварителната обработка на водата, освен че е сред основните мерки за предпазване на съоръженията от корозия, допринася и за намаляване на разходите по поддръжката на инсталацията. Увеличава се надеждността на експлоатация, като освен че се ограничава корозията, се намалява и образуването на котлен камък и шлам. Сред основните цели на предварителната обработка е намаляване на съдържанието на кислород във водата в процеса на запълване на инсталациите или по време на експлоатацията им. Също така при нея се отделят и калциевите хидрокарбонати.

Специфики на деаерационните процеси
Отделянето на съдържащите се във водата кислород и въглероден диоксид обикновено се реализира чрез десорбционни и химични методи. Към десорбционните методи се отнася процесът на деарация на водата. Целта му е да се отстранят кислородът, въглеродният диоксид и другите газове от водата. При този процес водата се загрява, вследствие на което намаляват парциалните налягания на разтворените в нея газове. Резултатът е отделянето им в атмосферата.
Сред най-често използваните апарати за деаерация на водата са термичните деаератори. Характерно за тях е, че водата, която ще се деаерира, се разпръсква чрез дюзи върху разпределителни решетки, разположени в горната част на колона. В противоток се подава пара, която се смесва с водата и я загрява до приблизително 100 оС. При тази температура се отделят кислородът, въглеродният оксид и азотът. Причината е намаляването на разтворимостта им. Ако в съда се създаде вакуум, деарирането може да се осъществи и при по-ниска температура. С цел да се повиши скоростта на десорбция и да се намали остатъчната концентрация на кислорода, се прибягва към увеличаване на контактната повърхност и времето за десорбция. За ускоряване на дифузионните процеси се използва барботиране. Нивото на водата в резервоара и на налягането на парата в колоната се поддържат автоматично. В кожухотръбен топлообменник с отработилата пара се загрява постъпващата за дегазация вода.
Добре е да се има предвид, че обезкислородяващият ефект зависи от температурата на процеса деаериране. При повечето деаератори е необходимо водата да се загрее до 104 оС. Приложение намират и деаератори атмосферен тип с температура около 95 оС, с които се постига съдържание на О2 до 2 ррm. В процеса на деаериране е добре да се обърне внимание и на възможностите за отвеждане на отделения кислород. Кинетиката на процеса ограничава пълното отделяне на кислорода. Крайният резултат е функция на продължителността на процеса.
Високата стойност на инсталациите, необходимостта от производство на пара или вакуум, както и значителните енергийни разходи ограничават приложимостта на този метод само в големи топлоенергийни и топлоснабдителни системи.

Видове химична обработка на водата
Химичната обработка на водата включва периодично подаване на химично вещество във водата, съдържаща се в инсталацията, което я омекотява или потиска корозионните процеси. Обикновено за целта се използва дозираща помпа, която поддържа необходимата концентрация на химичното вещество. Измерва се и количеството на постъпващата за допълване вода и по този начин се определя автоматично необходимият за добавяне химикал.
Един от най-разпространените процеси е сулфитирането. Представлява технологичен процес за обезкислородяване чрез дозирано добавяне на натриев сулфит (Na2SO3). Сравнително ниските инвестиции и ефективността на метода го правят много удобен за малки инсталации със собствена котелна централа.
Друг използван процес е фосфатирането, при който полифосфатни кристали бавно се разтварят във водата, покривайки всички метални части, които контактуват с водата, с тънък слой. Този слой ефективно предотвратява образуването на отлагания и корозията на металните тръби. Към химичната обработка на водата се причислява и третирането й с инхибитори.

Статията продължава в следващия брой на сп. Инженеринг ревю.