Приложение Г (справочное). Определение срока службы стальных гофрированных водопропускных труб в агрессивных средах

Приложение Г
(справочное)

Определение срока службы стальных гофрированных водопропускных труб в агрессивных средах

Г.1 В местах соприкосновения воды и стали на поверхности последней возникает множество микроскопических гальванических элементов. Зерна железа являются анодами, загрязнения и примеси - катодами. Из-за неодинаковой физической природы анода и катода они приобретают различный электрический потенциал и между ними возникает электрический ток.

На поверхности анода идет процесс ионизации атомов железа с переходом образующихся ионов в жидкость (воду), т.е. зерна железа постепенно растворяются в воде. У поверхности катода идут химические процессы, не нарушающие его целостности. Здесь избыточные электроны, возникающие при ионизации атомов железа, связываются с водой и растворенным в ней кислородом. Далее у поверхности катода идут вторичные реакции с образованием в конечном итоге ржавчины.

Одновременно в жидкости у поверхности катода происходят физико-химические процессы с участием растворенных в воде окислов и солей, а также ионов водорода и электронов. Эти процессы увеличивают силу тока и, следовательно, скорость ионизации атомов железа и растворения его в воде с последующим образованием ржавчины.

Количество ионов водорода в воде определяется водородным показателем , т.е. рН - десятичный логарифм массы водородных , г, на 1 л раствора, взятый с обратным знаком. Для естественных водотоков рН обычно изменяется в пределах от 5,5 до 8,5.

По значению рН различают кислые среды (рН < 7,0), нейтральные (рН = 7,0) и щелочные (рН > 7,0). Применение оцинкованной стали в средах с рН < 3,0 и рН > 11,0 не допускается, т.к. в таких средах цинковое покрытие быстро разрушается.

По степени агрессивности к стали грунты подразделяются на слабоагрессивные, среднеагрессивные и сильноагрессивные. Для оценки агрессивности грунта используется значение его удельного электрического сопротивления . Для слабоагрессивных грунтов , для среднеагрессивных , для сильноагрессивных .

Примерные значения удельного электрического сопротивления , , для основных видов грунта следующие: глина - от 7,5 до 20, суглинок - от 20 до 100, гравий - от 100 до 300, песок - от 300 до 500, скальные породы - от 500 и выше.

Критерием исчерпания сопротивления сооружения электрохимической коррозии служит появление первых сквозных отверстий в металлической гофрированной оболочке. Состояние таких сооружений признается неудовлетворительным.

Наиболее уязвимым местом стальных гофрированных труб является поверхность днища, обращенная к водотоку, что объясняется истирающим действием твердого стока на защитные покрытия и слой ржавчины, препятствующий развитию коррозии гофрированной поверхности.

Методика определения срока службы стальных оцинкованных труб учитывает степень агрессивности среды по содержанию ионов водорода рН и удельному электрическому сопротивлению R, .

В качестве приемлемого срока службы принимают значение L от 50 до 100 лет. Если определенная расчетом долговечность окажется меньше L, в конструкцию трубы вносят изменения [увеличивают толщину днища и (или) устраивают дополнительное защитное покрытие] (таблица Г.1).

Таблица Г.1 - Увеличение срока службы стальной трубы при устройстве лотков и дополнительных покрытий

Дополнительное покрытие	Условия абразии	Увеличение срока службы трубы, годы
Битумное покрытие	Скорость потока не более 1,5 м/с; донная фракция твердого стока представлена песком	5
Асфальтобетонный лоток по битумному покрытию	Скорость потока от 1,5 до 4,5 м/с; твердый сток с донной фракцией в виде песка и гравия	10
Полимерное покрытие	Скорость потока от 1,5 до 4,5 м/с; твердый сток с донной фракцией из песка и гравия	20
Бетонный лоток по полимерному покрытию	Скорость потока более 4,5 м/с; донная фракция твердого стока включает в себя песок, гравий, гальку и отдельные глыбы	30
Примечание - Лотки и дополнительные покрытия должны быть стойкими по отношению к морозному выветриванию и химической коррозии. Полимерное покрытие наносится в заводских условиях с соблюдением правил, обеспечивающих его долговечность и необходимую адгезию к защищаемой поверхности.

Срок службы в годах определяют по формуле

(Г.1)

где - коэффициент, учитывающий увеличение срока службы за счет толщины , мм, днища гофрированной трубы;

R - электрическое сопротивление среды, .

Увеличение срока службы трубы за счет дополнительного покрытия днища зависит от вида покрытия и его сопротивления абразии.

Г.2 Пример определения требуемой по условию долговечности толщины днища гофрированной трубы

Показатели агрессивности водной среды: рН = 6,0, R = 4500 .

Истирающее действие потока незначительно (скорость потока менее 1,5 м/с).

Требуемый срок службы трубы L = 50 лет.

Определяют срок службы трубы L при минимальной толщине днища мм без устройства лотка и дополнительного защитного покрытия. Коэффициент . Срок службы года, т.е. необходимо увеличить долговечность трубы.

Находят новое значение коэффициента как отношение требуемого и полученного по расчету сроков службы . Соответственно следует увеличить толщину листов до значения мм.

Из имеющегося сортамента листов условию долговечности удовлетворяют листы толщиной 2,0 мм или более толстые.

Требуемый срок службы можно получить при толщине стального листа мм за счет устройства асфальтобетонного лотка по битумному покрытию. В этом случае минимальный срок службы года.