Как защитить трубы от коррозии

Методы водоподготовки в защите от накипи и коррозии

 М. Ю. Стюартов ( профессор , доктор технических наук , кандидат химических наук )

  Природные воды очень разнообразны по химическому составу, основными примесями в них являются ионы кальция, магния, бикарбонатов, сульфатов и хлоридов. Такую воду принято называть «жёсткой».

Общая жёсткость воды определяется как сумма карбонатной (временной) и некарбонатной (постоянной) жёсткости. Карбонатная жёсткость обусловлена присутст-вием в воде солей гидрокарбонатов кальция и магния, в ходе эксплуатации различного теплообменного оборудования возникает проблема карбонатных отложений, связанная с наличием карбонатов кальция ( Са 2+ ) и магния ( Мg 2+ ). Использование и нагревание жёсткой воды приводит к образованию накипи, шламу и появлению водного камня, что создаёт массу проблем.

Жёсткая вода непригодна для систем оборотного водоснабжения, для паровых и водогрейных котлов и практически для всех видов теплообменного оборудования (в случае возникновения накипи в теплообменном оборудовании с теплообменником происходит «недогрев», т. е. снижается температура нагреваемой среды.

Такую проблему приходится решать, разбирая и промывая теплообменник или устанавливать дополнительные пластины, а значит увеличивать расход топлива для нагрева).

Образование солей жёсткости (отложения карбонатов кальция и магния, т. е. накипи) приводят к значительному увеличению тепловой энергии на нагрев и к эквивалентному увеличению затрат на расход топлива, отрицательно сказываются на теплообменных и гидравлических характеристиках, выводят из строя насосное, запорное, регулировочное и отопительное оборудование, ускоряют коррозионные процессы.

Согласно ГОСТ 2874-82, жёсткость воды не должна превышать 7 мг-экв./л. На самом деле, на практике, при использовании исходной необработанной воды при содержании в ней карбонатной жёсткости 6,7 –7,0 ммоль/ л слой рыхлой накипи в 1 мм образуется в течении 12 – 14 дней, в течении последующих 10 – 15 дней, данный слой накипи образует уже твёрдый известковый налёт.
Ремонт, химические и механические чистки, замена труб и водонагревательного оборудования требуют времени и значительных финансовых затрат. Остановки всей отопительной системы, системы водоснабжения и т. д.

Существует ряд способов умягчения воды – борьбы с образованием накипеобразований (процесс удаления ионов кальция и магния).
Наиболее распространён и достаточно эффективен химический метод ионного обмена ионов кальция и магния, содержащихся в воде, на натрий или калий, которые при нагревании не образуют осадков своих солей.

В качестве умягчителя используют угольную катионнообменную смолу, которую нужно периодически регенерировать раствором поваренной соли. При этом из питьевой воды солей кальция выводится меньше нормы, и вода обогащается натрием, далеко неполезным для человека. К тому же ресурс работы ионообменных смол весьма ограничен. Главным недостатком данного способа является образование отходов – элюатов и необходимость их утилизации. Так же для использования данного метода требуются значительные площади.

Умягчение воды осуществляют и с помощью мембранных фильтров, правда, которые фактически её обессоливают, т. е. вода теряет необходимые химические элементы полезные для организма человека. Этот метод менее распространён из-за высокой стоимости мембран и ограниченного ресурса их работы.

Существуют и другие методы умягчения : термические, реагентные, диализные и комбинированные. Выбор метода умягчения вод определяется её химическим составом, требуемой степенью умягчения и технико-экономическими показателями.
Магнитная обработка воды для борьбы с образованием накипи получила широкое распространение в последнее десятилетие. (Рассматриваются только магнитные преоб-разователи встраеваемые непосредственно в систему). Механизм магнитного метода водообработки основан на воздействии магнитного поля на воду и её примеси поляризационными явлениями и деформацией ионов солей. Гидратация ионов при обработке уменьшается, ионы сближаются и образуют кристаллическую форму соли.

При наложении магнитного поля в массе воды формируются центры кристаллизации, вслелствие чего выделение нерастворимых солей жёсткости происходит не на теплопередающей поверхности (нагрева или охлаждения), а в объёме воды. Таким образом, вместо твёрдой накипи в воде появляется мигрирующий тонкодисперсный шлам, который легко удаляется с поверхности теплообменников и трубопроводов. В аппаратах магнитной обработки воды должна двигаться перпендикулярно магнитным силовым линиям.

Несмотря на все достоинства магнитной обработки, на практике эффект обработки воды проявляется недолго, затем пропадает и вовсе. Это явление называется релаксацией. Появился даже термин – эффект «привыкания» воды. Поэтому в тепловых сетях, кроме омагничивания подпиточной воды, необходимо создавать так называемый антирелаксационный контур, при помощи которого обрабатывается вся вода, циркулирующая в системе.
Так называемые «магнитные скорлупки», пластины и шары, которые крепятся поверх трубопровода вообще нельзя рассматривать как серьёзные противонакипные устройства.

В последнее время в борьбе с накипью используются и ультразвуковые установки. Они весьма эффективны, экологически безопасны, не требуют химических реагентов, правда требуют квалифицированного обслуживающего персонала. Устанавливаются только на оборудование прошедшее предварительную очистку, недопустима установка на оборудование не прошедшее очистку и специальную подготовку. Категорически нельзя использовать ультразвуковые установки на оборудовании подвергающемуся внутренней коррозии, если очаги коррозии не устранены. Если в оборудовании прогрессируют очаги внутренней коррозии, то использование ультразвуковых установок может спровоцировать в данных местах прорыв и нарушение целостности стенок оборудования. Ультразвуковые установки предпочтительней устанавливать на новое оборудование.

Наиболее рациональным и эффективным методом безреагентной водоподготовке в борьбе с образованием накипи и коррозии являются электронные установки. Их отличают простота, безопасность, экологичность технологии и низкие эксплуатационные расходы, отсутствие использования химических реагентов. Не требуется обслуживающего персонала и постоянной проверки качества обрабатываемой воды. Эти устройства не только защищают от образования накипи и коррозии, но и разрушают ранее образовавшиеся накипеобразования и различные наслоения, локализуют очаги внутренней коррозии.

Данные устройства состоят из компактного блока генератора сигналов оснащённого запрограммированными микропроцессорами, контролирующими создание и передачу асинхронно чередующихся (высокочастотных, радиочастотных сигналов или волн звуковой частоты), генерируемых прибором в определённом диапазоне, каждый из производителей к сожалению называют по своему вырабатываемые устройством сигналы: высокочастотные, радиочастотные или волны звуковой частоты.

Электронные системы безреагентной водоподготовки отличаются тем, что их работа не зависит от скорости потока воды. Степень водоподготовки данными установками однако высока как в закрытых, так и в проточных системах. Сигналы вырабатываемые устройствами оказывают воздействие на воду на молекулярном уровне в обоих направлениях, (от места устанивки или намотки), обрабатывая одновременно всю воду в системе.

Среди электронных систем для борьбы и очистки от накипи и коррозии можно отметить следующие устройства:
HydroFlow (Англия). Эти аппараты крепятся поверх трубы и воздействие на обрабатываемую воду (за счёт высокочастотных сигналов) происходит от самого прибора. К сожалению данные приборы имеют строгую зависимость от диаметра трубопровода и от температуры нагрева трубы.

Средняя стоимость аппарата на трубопровод диаметром 45 мм колеблется в пределах 78 000 рублей.
Электронные устройства для борьбы и очистки от накипи и коррозии WK (Англия) и VULKAN (Германия) являются установками настенного типа, воздействие на обрабатываемую воду происходит с помощью волн звуковой частоты вырабатываемых устройством и передающихся через антенны-излучатели намотанные на трубопровод. Данные установки не имеют строгой зависимости от диаметра трубы и нагрева трубопровода. Средняя цена на установку WK для труб диаметром до 42 мм включительно около 10 600 рублей, средняя цена на установку VULCAN для труб диаметром до 50 мм включительно около 20 500 рублей.

Особое внимание стоит обратить на одну из отечественных модернизированных электронных разработок – установки «ШТОРМ» (Россия), устройства радиочастотной безреагентной водообработки в защите от накипи и коррозии. Это установки настенного типа, воздействие на обрабатываемую воду происходит через передачу асинхронно чередующихся радиочастотных сигналов, генерируемых прибором и передающихся через провода-излучатели намотанные на водопроводную трубу. Данные установки не имеют строгой зависимости от диаметра трубопровода и температуры нагрева трубы.

На практике, эффективность вышеприведённых электронных установок по предот-вращению образования накипи практически одинакова. Электронные устройства для защиты от накипи предохраняют и защищают различное оборудование от образования накипи на 90 – 99 %. Очищают от ранее отложившихся накипеобразований и наслоений, локализуют очаги внутренней коррозии на 85 – 95 % (в зависимости от жёсткости воды и отложившегося ранее слоя накипи, а так же от изношенности оборудования).

В заключении можно смело сказать, высокая цена на оборудование совершенно не влияет на эффективность качества водообработки. Окончательный выбор оборудования, той или иной методики зависит только от Вас, с учётом Ваших требований и пожеланий, специалисты компаний лишь помогут Вам в правильном подборе оборудования, конкретно в Вашем случае.