Издательский Центр Аква-Терм

Казусы монтажа/Б. Хромов

Опубликовано: 19 мая 2016 г.

165

В номерах нашего журнала  А-Т 60–64  в рубрике «Мастер-класс» была опубликована серия статей, посвященных типичным ошибкам при монтаже систем теплоснабжения. Эти статьи вызвали большой интерес у читателей, и мы продолжаем тему, углубив и детализировав разбор наиболее типичных ошибок, допускаемых при монтаже трубопроводов.

Аварии в системах тепло- и водоснабжения могут быть вызваны различными типами  ошибок, допущенных при их проектировании, монтаже и эксплуатации. Ситуацию может также серьезно усугубить применение некачественных или низкокачественных элементов системы – труб, фитингов, арматуры, которые могут быть как косвенной, так и основной причиной аварии (рис. 1).

Рис. 1. Аварийные детали трубопроводов

Аварийные детали трубопроводов

Рассматриваемые в настоящей статье ошибки, допущенные при монтаже, также в свою очередь можно подразделить на допущенные при нарушении технологии и/или вызванные низкой квалификацией монтажников. Причем последние в большинстве случаев с несколькими «не» – не дотянул, не поставил и не подумал, зачастую очевидны и для неспециалиста и поэтому не могут быть отнесены только на счет недостаточной профессиональной подготовки (рис. 2).

Рис. 2. Заваренный при монтаже внутренний проход армированной стекловолокном  трубы из РРR

Заваренный при монтаже внутренний проход армированной стекловолокном  трубы из РРR

Многоликая электрохимическая коррозия

Среди причин разрушения формально качественно выполненных трубопроводов особое место занимает электрохимическая коррозия. Это вызвано не только спецификой мер по ее предотвращению, но и сложностью аргументированного доказательства ее наличия. Причем  на практике представляет трудность даже поиск лаборатории, имеющей необходимое оборудование для проведения экспертиз в целях определения как наличия, так и причин электрохимической коррозии.

Экспозиция. В 17-этажном доме на 6-м этаже в совмещенном санузле с современной отделкой, в техшкафу была компактно смонтирована разводка ХВС и ГВС (рис. 3).

Рис. 3. Излишне уплотненная (сверхкомпактная) разводка труб в техшкафу

Излишне уплотненная (сверхкомпактная) разводка труб в техшкафу

Однако стояк ГВС при монтаже был переоборудован (рис. 4, а, б) по отношению к проектному – его конфигурация была изменена за счет приваривания П-образного участка. К верхней части нового участка стояка приварен отвод длиной  50 мм, на котором смонтирован  шаровой кран DN20 (3/4”).

Рис. 4.  Аварийный отвод с хомутом, расположенным в зоне сварки: a – аварийный участок спереди; b – аварийный участок снизу

аварийный участок спереди

аварийный участок снизу

На примыкающем к стояку участке отвода, включая границу шва,  установлен хомут червячного типа с резиновой пластиной. Видимая течь отсутствовала, но при мануальном контакте с этим местом определялась влага, поступавшая вместе с продуктами коррозии из-под пластины. Нижний отвод  на стояке был выполнен аналогично верхнему, и оба они были подключены к полотенцесушителю, находящемуся в рабочем состоянии. В зоне нижнего отвода – на коллекторе горячей воды – наблюдались следы подтеков (рис. 5), направленные сверху вниз.

Рис. 5. Следы подтеков на коллекторе горячей воды

Следы подтеков на коллекторе горячей воды

Выводы. Проведенное исследование показало, что протечка на верхнем отводе стояка ГВС имеется, но ее интенсивность низкая, и влага поступает из-под бандажа – резиновой пластины, стянутой червячным хомутом перед зоной сварки. А использование бандажей не могло предотвратить течи из-за неровности поверхности сварного шва. Одной из причин течи могла стать точечная электрохимическая коррозия в сварном соединении, возникшая вследствие образования гальванопары. Такое происходит из-за отступления от требований СНиП 3.05.01-85, п. 16, предусматривающих использование при сварке оцинкованных труб самозащитной проволоки или специального электрода.

Экспозиция. В многоэтажном доме, построенном по эксклюзивному проекту, через 1,5–2 года эксплуатации трубопроводов ГВС и ХВС были обнаружены множественные неустранимые протечки в местах сопряжения труб. Причем попытки устранить их сваркой или наложением бандажей положительных результатов не дали (рис. 6).         

Рис. 6. Хомуты на шве (а) и теле труб (б)

Хомуты на шве

Хомуты на теле труб

Выводы. Для определения причины протечки потребовалось визуально определить соответствие  смонтированной схемы проекту; провести натурные исследования на предмет возможных влияний электрохимических воздействий на трубы систем ХВС и ГВС (измерение разности потенциалов в 12-ти точках) и  систем водоснабжения под давлением на моделях прямых, сварных  и закругленных участков.

Для полноты картины и оценки всех факторов, в принципе влияющих на развитие коррозии, потребовались также исследовать состав  воды как  на водозаборном узле, так и в квартире одного из домов, а также химический анализ труб и мест сварок на соответствие проекту и ГОСТу.

В ходе обследований  было установлено, что в системах водоснабжения жилого комплекса использованы трубы из нержавеющей стали, соединенные сварным швом и теплоизолированные. Причем по проекту все трубопроводы системы водоснабжения должны были быть смонтированы из  стальных оцинкованных труб.

Оказалось, что трубопроводы в ЦТП, выполненные из стальных оцинкованных труб и соединенные сваркой, исправны. Остальные же трубопроводы имеют множество  мест, характеризующихся капельной течью и закоксовавшимися свищами. Данная неисправность труб отмечается в 80-ти местах, причем свищи располагаются преимущественно в сварных швах, а также на участках вблизи швов (рис. 7).     

Рис. 7. Капельная течь и закоксовавшиеся свищи: a – хомут на теле трубы; б – повторно наваренный шов

Капельная течь и закоксовавшиеся свищи – хомут на теле трубы

повторно наваренный шов

Исследование мест протечек на трубопроводах привело к парадоксальному на первый взгляд выводу:  трубопроводы, выполненные из немецких дорогих коррозионностойких труб (легированная сталь), значительно более уязвимы, чем трубопроводы из оцинкованных стальных труб.

Причем оказалось, что в наибольшей степени коррозии подвержены сварные швы. Сразу же появилась версия, что основной  причиной разгерметизации является качество сварных швов. Для определения способа сварки был проведен химический анализ материалов труб и швов. Как он показал, материалом трубы является коррозионностойкая сталь 12Х18Н9 по ГОСТ 5632-72. Но согласно этому нормативу, марка 12Х18Н9 применяется в виде холоднокатаного листа и ленты повышенной прочности для различных деталей и конструкций, свариваемых точечной сваркой. А сварные соединения, выполненные другими методами,  могут быть подвержены межкристаллитной коррозии. И ГОСТ 11068-81, например, не предусматривает использование данной марки стали при изготовлении труб.

Справочно. Межкристаллитная коррозия аустенитных нержавеющих сталей проявляется в сварном соединении и при неправильной термической обработке нержавеющей стали (нагрев в интервале 500—800 С°). Явление межкристаллитной коррозии обусловлено тем, что зерна находятся в пассивном состоянии, а границы зерен — в активном состоянии. Условия пассивации тела зерна и границы зерен резко различаются вследствие образования по границам зерен карбидов хрома в виде непрерывной цепочки и участков, обедненных хромом (меньше 12 % ), в то время как тело зерна сохраняет в твердом растворе высокое содержание хрома (более 12 %), способное поддерживать зерно в пассивном состоянии («Энциклопедия современной техники. Строительство»).

Но такие ограничения могут лишь частично объяснить причину образования очагов коррозии на границах швов. В рассматриваемом случае применялась технология электродуговой сварки с помощью электродов стандартных марок (Э-04Х20Н9, Э-07Х20Н9, Э-07Х21Н10Г2). Известно, что химический состав и структура наплавленного металла электродов для сварки высоколегированных сталей и сплавов зависит (и иногда весьма существенно) от состава и структуры свариваемых материалов. Основными показателями, определяющими вопрос выбора таких электродов, является обеспечение основных эксплуатационных характеристик сварных соединений: механических свойств, коррозионной стойкости, жаростойкости, жаропрочности, стойкости металла шва против образования трещин, требуемого комплекса сварочно-технологических свойств.

Применение не рекомендованного стандартом способа сварки вызвало межкристаллитную коррозию, которая происходит, как правило, на границах швов через непродолжительное время эксплуатации. 

Но процесс могут активизировать  и другие факторы. Один из них – электрохимическая коррозия. Она является следствием контакта двух разнородных металлов, реагирующих между собой либо при непосредственном контакте, либо через токопроводящую жидкость, например воду. В рассматриваемом примере имелся  контакт различных металлов – трубы и электрода, при взаимодействии с конденсатом на трубопроводах ХВС  возникала гальванопара.

Единичные случаи точечной коррозии труб, в том числе и на ГВС,  стали следствием электрохимической коррозии, приведшей к нарушению целостности (наличие пор, трещин и т.п.) оксидной пленки на поверхности труб, защищающей металл от коррозии. Появление подтеков коричневого цвета стало следствием застоя в системе ХВС. При этом железо из Fe II переходит в Fe III с выпадением осадка коричневого цвета.

По электрохимическому механизму корродируют трубы в контакте с конденсатом, поскольку на их поверхности имеются капли влаги с растворенными компонентами воздуха. Различные участки поверхности труб в силу своей природы обладают разными потенциалами, что объясняется различием составов металлов, неодинаковыми условиями эксплуатации. При этом участки поверхности труб с более электроотрицательным потенциалом становятся анодами и растворяются, что и вызывает коррозию.

Наличие разности электрических потенциалов между системами трубопроводов относительно внешнего заземлителя определялось в ходе лабораторных измерений. Данные испытания, проведенные в 12-ти местах, наиболее и наименее подверженных утечкам, показали разность потенциалов 0,4–0,86 В. Такие показатели не стандартизированы, однако известно, что на трубопроводах, оснащенных уравнителем потенциалов, их разницы быть не должно.

Анализ воды в двух пробах (из скважины и из наиболее удаленной точки водоразбора) показал схожесть по количественным показателям. Образец из скважины не соответствует требованиям СанПиН 2.1.4.1175-02 по содержанию железа, цвету, мутности, наличию сероводорода и запаха. Образец из наиболее удаленной точки водоразбора показал полное соответствие требованиям СанПиН 2.1.4.1175-02. Однако физиологические нормы по жесткости, мутности и наличию щелочи, установленные СанПиН 2.1.4.1116-02 были втрое ниже по сравнению с  нормами для централизованных источников водоснабжения.

Выводы. Причина образования свищей заключалась в действии совокупности  факторов: образования гальванопары (точечная коррозия);  использования труб из ненадлежащей марки стали 12Х18Н9 по ГОСТ 5632-72; применения не рекомендованной для нее электродуговой сварки и наличия разности электрических потенциалов между трубопроводами относительно внешнего заземлителя.

Статья из журнала "Аква-Терм", январь-февраль, № 1 (89), 2016, рубрика "Мастер-класс".




Поделиться:

вернуться назад