М.А. Суріс, кандидат технічних наук,
провідний науковий співробітник
ФГУП АКХ ім. К.Д. Памфілова
В даний час теплопостачання міст і промислових підприємств РФ здійснюється, як правило, від централізованих джерел теплоти. Передача теплоносія від їх джерел до споживачів проводиться за допомогою теплових мереж, які є одним з основних елементів централізованого теплопостачання.
В області централізованого теплопостачання РФ займає перше місце в світі. У секторі теплопостачання діють 485 ТЕЦ, близько 6,5 тисячі котелень потужністю від 20 до 100 Гкал / год, понад 180 тисяч котелень меншої потужності.
В системі централізованого теплопостачання Росії знаходиться в експлуатації 160 тис. Км теплових мереж у двотрубному обчисленні. Теплові втрати в трубопроводах магістральних теплових мереж складають близько 10-11% виробленої енергії, а сумарні втрати з урахуванням розподілених мереж - до 30%. На кожні 100 км теплових мереж щорічно реєструється понад 70 пошкоджень [l].
Захист від корозії трубопроводів теплових мереж в даний час є одним з головних завдань, від вирішення якої багато в чому залежить підвищення надійності централізованого теплопостачання, в якому теплові мережі є найбільш вразливою ланкою.
Як показав багаторічний досвід експлуатації теплових мереж різних конструкцій, їх довговічність обумовлена головним чином корозійну стійкість теплопроводів. Теплові мережі перекладають в основному внаслідок зовнішньої корозії трубопроводів. Лише 25-30% пошкоджень теплових мереж по Росії пов'язані з внутрішньою корозією. У загальному випадку це положення пояснюється несприятливими умовами їх експлуатації на відміну від «холодних» трубопроводів і слабкими захисними властивостями ізоляційних конструкцій. Дослідження механізму зовнішньої корозії трубопроводів теплових мереж, а також досвід їх експлуатації показали, що в більшості випадків зовнішньої корозії схильні подають трубопроводи, що працюють в небезпечному температурному режимі понад 70% часу протягом року.
Очевидно, для новозбудованого чи реконструйованого теплових мереж найбільш радикальним способом вирішення проблем підвищення корозійної стійкості теплопроводів є застосування надійних і довговічних ізоляційних конструкцій і антикорозійного покриття. З урахуванням перспективності цього напрямку в ряді регіонів РФ, в тому числі в Москві, в Теплових мережах ВАТ «Мосенерго» * розпочато застосування теплогідроізоляційних конструкцій з теплоізоляцією на основі жорсткого термостійкого пінополіуретану і з гідроізоляційної оболонкою з поліетиленової труби (конструкція «труба в трубі») , широко застосовуваних у світовій практиці (з системою оперативно-дистанційного контролю стану теплоізоляції ОДК).
Разом з тим потребує вирішення проблема захисту від корозії багатьох тисяч кілометрів теплопроводів, що знаходяться в експлуатації.
Що стосується причин численних корозійних руйнувань підземних трубопроводів, то однією з головних є недооцінка важливості боротьби з корозією; сприйняття корозійних втрат як неминучих; нехтування основними принципами протикорозійного захисту при проектуванні, будівництві та експлуатації підземних металевих споруд.
У ряді відомств РФ, що експлуатують підземні комунікації, до теперішнього часу вже досягнуто значних результатів щодо їх захисту від корозії. Так, застосування засобів електрохімічного захисту (ЕХЗ) на газопроводах знизило їх питому пошкоджуваність в кілька разів. У Москві, наприклад, 75% газопроводів (близько 3000 км) знаходиться під ЕХЗ.
До початку 90-х років переважала тенденція до застосування спільної ЕХЗ всіх підземних металевих споруд в заданій зоні із застосуванням потужних захисних установок для охоплення максимально можливої зони захисту. Дослідження, проведені АКХ ім. К.Д. Памфілова, показали, що в цих зонах, як правило, протяжність захищених теплопроводів виявляється мінімальної, особливо при їх канальної прокладки, що пояснюється значно меншою їх перехідним електричним опором в порівнянні з іншими спорудами. Пов'язано це в першу чергу з відсутністю на теплопроводах електричної ізоляції від опорних конструкцій, низькою якістю захисного покриття (або повною його відсутністю) і малої «часткою» струму захисту від його загального значення.
Аналіз результатів обстеження діючих установок ЕХЗ показав, що застосування традиційних зосереджених анодних заземлювачів (A3) в міських умовах не забезпечує в багатьох випадках ефективність ЕХЗ в заданих зонах, приводячи, крім того, до невиправданого витраті електроенергії як внаслідок нерівномірного розподілу струму захисту, так і з -за розтікання струму захисту по ділянках, що не вимагає захисту. З цього випливає, що A3 повинні бути наближені до цих ділянок або розташовані вздовж них для забезпечення рівномірного і цілеспрямованого розподілу струму захисту.
- рівномірний розподіл струму захисту тільки уздовж вимагають захисту ділянок теплопроводів;
- зниження споживання електроенергії на одиницю довжини захищається тепломережі;
- локалізацію освіти додаткових полів блукаючих струмів і разом з цим виключення шкідливого впливу на суміжні підземні споруди внаслідок отримання короткозамкнутого електричного поля між трубопроводами і АЗ;
- виключення необхідності в відвід земельної площі для установки A3.
Перераховані переваги цілком задовольняють вимогам захисту
підземних споруд з небезпекою корозії на локальних ділянках, що в першу чергу стосується теплопроводів канальної прокладки, де є можливість розташування A3 безпосередньо в каналах (при діаметрі трубопроводів більше 200 мм). При цьому застосовуються протяжні аноди кабельного або стрижневого типу з матеріалу на основі каучуку з углеродсодержащими наповнювачами (струмопровідні еластомери; стрижневі аноди з железокремністих сплавів; оксидні железотітановие A3 і аноди з інших матеріалів).
Для ЕХЗ трубопроводів теплових мереж на ділянках їх прокладки в футлярах в Теплових мережах ВАТ «Мосенерго» вже протягом кількох років застосовуються гальванічні аноди (протектори) стрижневого типу з магнієвих сплавів, що встановлюються безпосередньо на поверхні трубопроводів або ізоляційної конструкції.
На теплопроводах канальної прокладки, що піддаються затоплення на ділянках довжиною 50-60 м, також застосовується захист за допомогою протекторів, що укладаються на дні каналу, а при повному затопленні трубопроводів, що встановлюються і на верхній утворює трубопроводів.
Одна з головних особливостей експлуатації засобів ЕХЗ теплопроводів канальної прокладки при розташуванні A3 безпосередньо в каналі - періодичне відсутність електролітичного контакту між поверхнею трубопроводу і A3 при рівні затоплення каналу, що не досягає нижньої твірної трубопроводу. В цьому випадку можуть виникнути вузькосмугові або точкові контакти A3 з водою, де щільність струму витоку буде багаторазово перевищувати номінальну (допустиму) щільність струму A3, що особливо небезпечно для A3 з струмопровідних еластомерів.
Для зменшення числа локальних ділянок можливого передчасного руйнування A3 і економії електроенергії доцільно застосування пристроїв автоматичного включення і виключення станцій катодного захисту (СКЗ) в залежності від рівня затоплення каналу. В даний час в Теплових мережах ВАТ «Мосенерго» вже розпочато впровадження зазначених пристроїв, розроблених СКТБ ВКТ ВАТ «Мосенерго» і ЗАТ «Катод», за допомогою яких автоматично включаються або відключаються одне або два плеча АЗ зоні дії захисту від однієї СКЗ.
Для контролю ефективності дії засобів ЕХЗ теплопроводів при розташуванні A3 в каналах застосовуються допоміжні електроди (ВЕ), що встановлюються біля поверхні трубопроводів. За допомогою ВЕ визначається також наявність води на рівні нижньої твірної трубопроводу. Розпочато застосування спеціальних блоків пластин-індикаторів (БПИ-1 і БПИ-2) для безпосереднього інструментального контролю небезпеки корозії і ефективності дії засобів ЕХЗ.
На закінчення слід зазначити, що застосування засобів ЕХЗ трубопроводів теплових мереж відповідно до вимог нормативно-технічної документації повинно входити в обов'язок організацій, що експлуатують теплові мережі (ОЕТС).
- складати технічне завдання на проектування ЕХЗ діючих, реконструйованих і проектованих теплових мереж;
- контролювати і погоджувати технічні рішення при розробці проектів по ЕХЗ трубопроводів теплових мереж;
- здійснювати строгий технічний нагляд за проведенням на всіх стадіях будівельно-монтажних і ремонтних робіт коштів ЕХЗ;
- контролювати ефективність дії і профтехобслужіваніе засобів ЕХЗ.