Электрохимическая коррозия труб: можно ли ее предотвратить?

В научной литературе утверждается, что коррозия — это явление, при котором металлы разрушаются в результате физического и химического взаимодействия с окружающей средой. 

Коррозийный металл переходит в окисленное состояние и теряет присущие ему свойства, что приводит к частым авариям в оборудовании, механизмах, транспортных средствах или трубопроводах, что приводит к серьезным повреждениям или даже смерти.

В строительном секторе наиболее проблемной является электрохимическая коррозия, которая появляется при контакте металла с электропроводящей жидкостью. Из-за металлических и неметаллических примесей, поврежденных оксидных пленок, других металлических покрытий, различных концентраций электролита, температуры, различных напряжений на поверхности металла образуются анодные и катодные области, и возникает электрический ток. Вдали от места коррозии могут образовываться продукты электрохимической коррозии.

Электрохимическая коррозия из-за паразитных электрических токов особенно проблематична. Блуждающие токи — это токи, которые отделяются от различных источников электричества и протекают через почву, а также подземные сооружения. Трубы, по которым проходят паразитные токи, могут вызвать серьезную внутреннюю коррозию (особенно в трубопроводах горячей воды) и могут привести к отсутствию труб. Понятно, что трещины могут нанести значительный ущерб владельцам зданий или пользователям.

Блуждающие токи в трубопроводах горячей воды обычно возникают из-за неправильных проектных решений и / или неправильно установленных систем. В нашей стране при проектировании систем горячего водоснабжения и канализации в зданиях расстояния трубопроводов от электроустановки обычно не учитываются. Часто электропроводка прокладывается на расстоянии менее 1 м от трубопроводов, иногда очень близко к ним или на них. Электрические поля вблизи трубопроводов индуцируют индукционные токи, которые блуждают по трубопроводам, вызывая внутреннюю коррозию.

Также важна правильная работа системы. Бывают случаи, когда трубопроводы используются для заземления электроприборов. Жители, например, часто заземляют свои стиральные машины с помощью трубопроводов.

Еще одна большая проблема заключается в том, что системы горячего водоснабжения проектируются и устанавливаются из стальных оцинкованных труб. В нормальных условиях стальные оцинкованные трубы могут использоваться до 50 лет. Однако в нашей стране трубопроводы горячей воды часто эксплуатируются в уже упомянутых условиях (электрические провода ближе 1 м от трубопроводов, температура горячей воды выше 60 С, агрессивные вещества в воде), для которых стальные оцинкованные трубы просто не подходят.

Ассоциация сантехников зафиксировала ряд примеров, когда электрохимическая коррозия из-за неправильной конструкции, использования неподходящих материалов или неправильной эксплуатации повлияла на трубопроводы даже в новых зданиях.

По словам исследователей, из литературы известно, что резервуары (трубы) из оцинкованной стали используются в системах горячего водоснабжения и срок их службы составляет 30-40 лет. 

Скорость коррозии цинка в воде без CO2 (т.е. без углеводородов) при температуре 75 ° C низкая, менее 1 мкм в год. Однако при 1,5% CO2 и 85 C в воде скорость коррозии цинка уже составляет 25-43 мкм в год. Коррозионная стойкость цинка еще больше снижается, а характер (вид) коррозии изменяется в воде даже при низких концентрациях ионов меди. Например, при 0,10,1 мг / л Cu2 +, 2828 мг / л CO2 и выше 75 ° C в течение восьми месяцев развивались локальные очаги коррозии цинка на глубине 0,3–0,4 мм.

Результаты исследования позволяют предположить, что причины коррозии стальных оцинкованных труб связаны с составом воды (повышенная концентрация бикарбонатов и примесей ионов Cu) и ее температурой.

Кроме того, в исследовании даны рекомендации по предотвращению коррозии:

• уменьшить количество медных (латунных) деталей в системе горячего водоснабжения;
• контролировать и снижать концентрацию бикарбонатов (HCO3) в воде;
• контролировать температуру воды в системе.

Из-за невозможности обеспечить качество воды и поддерживать безопасный температурный диапазон, использование стальных оцинкованных труб в системах горячего водоснабжения не рекомендуется. При использовании оцинкованных труб необходимо контролировать качество цинкового покрытия - химический состав, структуру и толщину.

Этот очевидный пример показывает, что трубы из других материалов больше подходят для систем горячего водоснабжения. Например, во многих западных странах трубы из меди или нержавеющей стали (как правило, последние) устанавливают для того, чтобы установить в зданиях надежную и долговечную систему горячего водоснабжения. Трубы из этих материалов устойчивы к электрохимической и другим видам коррозии, колебаниям температуры воды и агрессивным веществам, содержащимся в воде.

Большинство проблем, связанных с коррозией, можно решить. Следует просто подумать о соблюдении надлежащих расстояний между трубопроводами и электрическими проводами, об утечках электричества из неупорядоченных источников электричества через бетон или другие конструкции, а также о том, как избежать образования мощных магнитных полей вблизи трубопроводов и как решить проблему заземления электрических приборов, используя трубопровод. К сожалению, в действующем Строительно-техническом регламенте (далее - СТР) эти вопросы не предусмотрены. Это вызывает проблемы с коррозией.

Проектируя новое здание, проектировщики просто стараются не нарушать существующие требования СТР. Никто не хочет говорить о том, что проблема коррозии должна быть принята во внимание при проектировании. И зачем дизайнеру беспокоиться о том, что необязательно?! Кроме того, включив в конструкцию дополнительные решения, проектировщик должен продемонстрировать заказчику, почему, например, он предлагает использовать более дорогие изделия из нержавеющей стали вместо более дешевых оцинкованных труб. Или зачем нужно больше места для разметки коммуникаций и т. д.

Проблему коррозии трубопроводов можно решить только путем исправления регламента и строительно-технической документации. Следует четко регламентировать, что трубы для горячей воды могут быть только из нержавеющей стали. Это немедленно устранит проблему коррозии. По-прежнему можно вносить изменения в документы, регулирующие монтаж электроустановок, чтобы провода не прокладывались ближе 1 м от трубопроводов горячего водоснабжения и т. д.