ISSN 2304-6600 (Online)
ISSN 1997-0935 (Print)



Гидравлика. Инженерная гидрология. Гидротехническое строительство

ВОЛНОВАЯ ПРИРОДА БУГОРКОВОЙ КОРРОЗИИ В СТАЛЬНЫХ И ЧУГУННЫХ ТРУБАХ СИСТЕМ ВОДОСНАБЖЕНИЯ

  • Чухин Валентин Александрович - Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ)
  • Андрианов Алексей Петрович - Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ)
DOI: 10.22227/1997-0935.2018.3.385-399
Страницы: 385-399
Предмет исследования: статья посвящена изучению процессов коррозии в трубопроводах систем водоснабжения. Проведены исследования начального роста и пространственной ориентации коррозионных бугристых отложений в стальных трубах без цинкового покрытия. Проведен анализ условий и механизма формирования коррозионных бугорков, образующихся в водопроводных трубах. Исследовано влияние скорости движения воды на образование, рост и пространственное распределение бугристых отложений на внутренней поверхности труб. Цели: изучение механизма коррозии металлических труб в системах водоснабжения, разработка и экспериментальная проверка гипотезы формирования бугристых коррозионных отложений в трубопроводах. Материалы и методы: проанализированы литературные данные о морфологии и составе бугристых коррозионных отложений. Проведено экспериментальное изучение начальной стадии коррозии стальных труб в статических и динамических условиях. Анализ формы и состава коррозионных отложений на поверхности металла выполнен с помощью сканирующей электронной микроскопии и энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии. Проведено измерение скорости коррозии стальной неоцинкованной трубы в холодной водопроводной воде. Результаты: изучение коррозионного осадка показывает, что на его формирование и свойства существенное влияние оказывает скорость потока воды. В статическом режиме наблюдается равномерное распределение анодных и катодных участков, покрытых рыхлым осадком, по всей площади образца. В динамическом режиме поверхность образца частично или полностью освобождается от осадка, а скорость коррозии увеличивается. Процесс коррозии идет с кислородной и водородной деполяризацией, причем вклад водородной деполяризации значителен. Над анодными участками происходит формирование плотного слоя с образованием магнетита при катодном восстановлении гидроксидов железа. Скорость коррозии постепенно снижается со временем, наличие осадка на поверхности металла замедляет коррозию. Выводы: проведенные исследования показали, что при наличии движения воды происходит формирование более крупных анодных и катодных участков на образцах неоцинкованной стальной трубы, которые в процессе дальнейшей коррозии превращаются в бугорки. Экспериментально зафиксировано формирование двух структурных элементов будущих бугристых отложений. Скорость движения воды является фактором, наряду с электрохимическими процессами, формирующими пространственное расположение и рост бугорков на внутренней поверхности трубы.
Литература
  1. Sarin P. Iron release from corrosion scales in old iron/steel drinking water distribution pipes: thesis for the Doctoral Degree. Chicago, University of Illinois at Urbana-Champaign, 2002.
  2. Pisigan R.A., Singley J.E. Effects of water quality parameters on the corrosion of galvanized steel // Journal American Water Works Association. 1985. Vol. 77 (11). Рp. 76-82.
  3. Pisigan R.A., Singley J.E. Influence of buffer capacity, chlorine residual, and flow rate on corrosion of mild steel and copper // Journal of the American Water Works Association. 1987. Vol. 79 (2). Pp. 62-70.
  4. Zhang Y., Edwards M. Anticipating effects of water quality changes on iron corrosion and red water // Journal of Water Supply: Research & Technology - AQUA. 2007. Vol. 56 (1). Pp. 55-68.
  5. Price S., Jefferson F.T. Corrosion control strategies for changing water supplies in Tucson, Arizona // Journal of the New England Water Works Association. 1997. No. 111 (3). Pp. 285-293.
  6. Sarin P., Snoeyink V.L., Bebee J. et al. Physico-chemical characteristics of corrosion scales in old iron pipes // Water Research. 2001. Vol. 35 (12). Pp. 2961-2969.
  7. Gerke T.L., Maynard J.B., Schock M.R., Lytle D.L. Physiochemical characterization of five iron tubercles from a single drinking water distribution system: possible new insights on their formation and growth // Corrosion Science. 2008. Vol. 50 (7). Pp. 2030-2039.
  8. Peng C.Y., Korshin G.V., Valentine R.L. et al. Characterization of elemental and structural composition of corrosion scales and deposits formed in drinking water distribution systems // Water Research. 2010. Vol. 44 (15). Pp. 4570-4580.
  9. Sontheimer H., Kolle W., Snoeyink V.L. Siderite model of the formation of corrosion-resistant scales // Journal of the American Water Works Association. 1981. Vol. 73 (11). Pp. 572-579.
  10. Swietlik J., Raczyk-Stanisławiak U., Piszora P., Nawrocki J. Corrosion in drinking water pipes: the importance of green rusts // Water Research. 2012. Vol. 46 (1). Pp. 1-10.
  11. Sarin P., Snoeyink V.L., Bebee J. et al. Iron release from corroded iron pipes in drinking water distribution systems: effect of dissolved oxygen // Water Research. 2004. Vol. 38 (5). Pp. 1259-1269.
  12. Sarin P., Clement J.A., Snoeyink V.L., Kriven W.W. Iron release from corroded unlined cast-iron pipe // Journal of the American Water Works Association. 2003. Vol. 95 (11). Pp. 85-96.
  13. Larson T.E., Skold R.V. Corrosion and tuberculation of cast iron // Journal of the American Water Works Association. 1957. Vol. 49 (10). Pp. 1294-1302.
  14. Sarin P., Snoeyink V.L., Lytle D.A., Kriven W.M. Iron corrosion scales: model for scale growth, iron release, and coloured water formation // Journal of Environmental Engineering. 2004. Vol. 130 (4). Pp. 365-373.
  15. Sarin P., Snoeyink V.L., Bebee J. et al. Physico-chemical characteristics of corrosion scales in old iron pipes // Water Research. 2001. Vol. 35. Is. 12. Pp. 2961-2969.
  16. Ray R.I., Lee J.S., Little B.J., Gerke T.L. The anatomy of tubercles: A corrosion study in a fresh water estuary // Materials and Corrosion. 2010. Vol. 61. No. 12. Pp. 993-999.
  17. Herro H.M., Port R.D. The Nalco guide to cooling water system failure analysis. McGraw-Hill, New York, 1993.
  18. Андрианов А.П., Чухин В.А. Анализ морфологии, состава и условий формирования коррозионных отложений в водопроводных трубах // Вода и экология. Проблемы и решения. 2016. № 3. С. 18-34.
  19. McEnaney B., Smith D.C. The reductive dissolution of γ-FeOOH in corrosion scales formed on cast iron in near-neutral waters // Corrosion Science. 1980. Vol. 20. Pp. 873-886.
  20. Андрианов А.П., Бастрыкин Р.И., Чухин В.А. Изучение коррозионных отложений в трубопроводах систем подачи и распределения питьевой воды // Водоснабжение и санитарная техника. 2013. № 7. С. 30-36.
  21. Yang F., Shi B., Gu J. et al. Morphological and physicochemical characteristics of iron corrosion scales formed under different water source histories in a drinking water distribution system // Water Research. 2012. Vol. 46. Issue. 16. Pp. 5423-5433.
  22. Clarke B.H., Aguilera A.M. Microbiologically influenced corrosion in fire sprinkler systems // Automatic Sprinkler Systems Handbook. 2007. Pp. 955-964.
  23. Гарбер К.Э. Влияние напряжений на развитие коррозионных процессов в трубопроводах металлургического предприятия // Сталь. 2006. № 3. С. 65-67.
  24. Кадомцев Б.Б., Рыдник В.И. Волны вокруг нас. М. : Знание, 1981. 152 с.
  25. Федорович Б.А. Лик пустыни. М. : Молодая гвардия, 1954. 368 с.
  26. Глухов В.В., Гущина Л.Б. Основы технологий отраслей национальной экономики / под ред. В.В. Глухова. СПб. : Изд-во СПбГПУ, 2003. 246 с.
  27. Присяжнюк В.А. Физико-химические основы предотвращения кристаллизации солей на теплообменных поверхностях // С.О.К. 2004. № 1. С. 14-29.
  28. Юсупова Г.М. Специальные методы ведения открытых горных работ. Алматы, Казахский национальный технический университет, 2014. 185 c.
  29. Резник Я. Идентификация видов коррозии металлов // Промышленные и отопительные котельные и мини-ТЭЦ. 2011. № 2 (7). Режим доступа: http://aqua-therm.ru/articles/articles_196.html.
СКАЧАТЬ