Коррозии металла трубопроводов

Различают три вида коррозии металла трубопроводов: химичес­кую, электрохимическую и электрическую (блуждающими токами).Химическая коррозия на внутренней поверхности газопроводов возникает от деЗствия на металл в основном кислорода (0₂) и се­роводорода (H₂S) в присутствии водяных паров. При воздействии на металл кислорода возникает пленка, состоящая из оксидов ме­талла (Fe₂C>3). Она имеет достаточную плотность, хорошо прилипа­ет к внутренней поверхности газопровода. При определенной тол­щине пленки коррозия металла может прекращаться. Самое глав­ное, химическая коррозия является сплошной коррозией, при кото­рой толщина стенки трубы уменьшается равномерно. Сероводород (H₂S), имеющий содержание в природном газе после его обработки на газовых промыслах 2 г на 100 м³, менее опасен как коррозионно­агрессивный агент по сравнению с кислородом. Если и возникает коррозия металла от H₂S, то образуется соединение — сульфид железа (FeS).Электрохимическая коррозия возникает в результате взаимодей­ствия металла газопровода с влажным грунтом. Металл выполняет роль электродов, а увлажненный грунт роль электролита. Процесс электрохимической коррозии происходит следующим образом. Ме­талл обладает определенной упругостью растворения и посылает в грунт положительно заряженные катионы (Fe⁺⁺ или Fe^{+ + +}). В результате этого в одном из участков металла накапливаются электроны и он приобретает отрицательный потенциал, а грунт, куда попадают положительно заряженные катионы, приобретает положительный потенциал. В грунте образуется галь­ваническая пара, состоящая из анодной и катодной зоны. В анодных зонах катионы металла выходят в грунт, в результате чего металл газопровода в анодных зонах разрушается. Гальваническйх пар на газопроводах может быть десятки и даже сотни, ибо свойствагрунта в различных участках газовой сети могут резко от­личаться друг от друга. Электрохимическая коррозия крайне не однородна, в результате по длине газопровода могут возникнуть язвы и каверны, которые с течени­ем времени могут превра­щаться в сквозные отвер­стия, через которые газ бу­дет выходить в грунт. Электрическая коррозия происходит Под действие блуждающих токов, источником которых могут быть трамвайные пути, электрифицированные железные дороги, отдельные участки метрополитена, расположенные ближе к поверхности земли.Электрический ток, попавший в землю, стремится найти путь наименьшего сопротивления. Источником движения трамвая является тяговая под­станция, от которой ток движется по контактным проводам. От них через пантограф трамвая, а затем через обмотки электродвигателя постоянный ток возвращается к рельсам, которые соединены с ми­нусовой шиной тяговой подстанции, отсасывающими кабелями. Следует иметь в виду, что рельсы недостаточно изолированы от земли, поэтому блуждающие токи, стекая с рельсов в грунт, дви­жутся к отрицательному полюсу тяговой подстанции. В местах, где повреждена изоляция газопровода, блуждающие токи в виде поло­жительных катионов (Fe⁺⁺) выходят из газопроводов в грунт (анодные зоны). В этих зонах и происходит разрушение стенок газопроводов в виде сквозных отверстий. Установлено, что в анод­ной зоне при силе тока в 1 ампер в течение года происходит коррозия, в результате которой с 1 м² поверхности подошвы рель­сов в грунт может поступить до 9 кг металла.

Механика жидкости

Теоретической базой для расчета систем водоснабжения и водо­отведения является механика жидкости, зародившаяся как экспери­ментальная наука и получившая теоретическое обоснование в рабо­тах Паскаля, Ньютона, Эйлера, Д. Бернулли, и оформившаяся затем в современную гидродинамику, благодаря работам О. Рей­нольдса, Н. Е. Жуковского, Л. Прандтля.
Механика жидкости имеет три раздела: гидростатику, кинемати­ку жидкости и гидродинамику. Предпошлем этим разделам раздел с описанием общих свойств жидкости.
Движущаяся жидкость характеризуется скоростью, плотностью и давлением.
Плотность — это отношение массы к объему, занимаемому этой массой. Плотность в системе СИ измеряется в кг/м³ и для воды составляет 1000 кг/м³. Система СИ использует в качестве основных единиц длину, измеряемую в метрах (м), время, измеря­емое в секундах (с), массу, измеряемую в килограммах (кг).
Давление — это отношение силы, действующей на площадку в нормальном к площадке направлении, к площади площадки:

P=F/S.

 Для измерения давления в системе СИ используется единица Паскаль (Па), равная силе в 1 Ньютон (Н), распределенной по площади 1 м²:

1 Па=1 Н/1 м²

 Имеются более крупные единицы — килопаскаль (кПа) и мега­паскаль (МПа)

1 кПа = 1000 Па, 1 МПа=10⁶ Па.

 Нередко применяется внесистемная единица измерения давле­ния — техническая атмосфера (атм)

1 атм «10^s Па=0,10 МПа.

 Сжимаемость жидкости проявляется при очень больших давле­ниях, имеющих величину порядка 20000 атм. Известно, что если взять объем жидкости при нормальных условиях и приложить давление 20000 атм, то первоначальный объем жидкости уменьшит­ся в 2 раза.
При меньших давлениях сжимаемость жидкости проявляется более слабо, однако в инженерных задачах это свойство жидкости нужно учитывать. Коэффициент сжимаемости жидкости Bw вводится на основании следующего опыта. Если в сосуде имеется объем жидкости w при давлении р и давление увеличилось на Ap, то изменение объема жидкости составит  Aw или минус Aw, если учесть знак.
Коэффициентом сжимаемости жидкости называется величина

Для воды величина коэффициента сжимаемости равна

 Приведем задачу, на основании которой может быть проил­люстрировано влияние сжимаемости жидкости при сравнительно небольших давлениях.
Трубопровод длиной L и диаметром d заполнен водой при давлении 1 атм. Сколько надо добавить воды, чтобы давление в трубопроводе повысить на величину р=20 атм.
Задача относится к ситуации, когда вновь построенный трубо­провод хотят проверить на герметичность и прочность сварных соединений, т. е. провести опрессовывание трубопровода. Для мно­гих установок, работающих при повышенном давлении, принято производить испытание при давлении, на 25% превышающем то давление, при котором этой установке придется работать. Для решения задачи возьмем формулу , определяющую коэффици­ент сжимаемости Bw, разрешим ее относительно Aw/w и подставим в нее исходные данные:

 Это значит, что для проведения опрессовывания трубопровода, заполненного водой, надо иметь 1/1000 долю от уже имеющегося в трубопроводе количества воды.
Если трубопровод имеет большую протяженность и большой диаметр, то количество жидкости, необходимой для спрессовыва­ния, может быть достаточно большим. 

Энергетика и изменение климата.

Если бы все 6 млрд жителей Земли жили так, как живут люди в западных индустриально развитых странах, тогда, согласно статистике ООН, человечеству понадобилось бы ещё 2,6 планеты. Современный человек очень редко замечает свою абсолютную зависимость от разного рода ресурсов, дарованных ему природой. Уровень понимания термина «энергетика» обычным городским жителем сводится к квитанции за услуги электросетей. То, что от источников энергии зависит так много, осознается очень нечасто, причем, как правило, в самый неподходящий момент. Ярким примером могут служить аварии на электростанциях, когда города на несколько часов остаются без «света». Панический страх и абсолютная беспомощность – вот, что значит, оказаться без поддержки энергии на час-другой… Стало очевидно, что запасы ископаемых источников энергии (нефть, газ, уголь, уран), цены на которые растут устрашающими темпами, через несколько десятков лет вовсе могут иссякнуть. Кроме того, уже стало невозможно закрывать глаза на проблемы, связанные с привычными способами добычи электроэнергии: загрязнение атмосферного воздуха угольными электростанциями, уничтожение экосистем гидроэлектростанциями, невозможность утилизации радиоактивных отходов АЭС. К вышеперечисленному в последнее время прибавилась даже не проблема, – серьезная угроза, которую ученые окрестили «вызовом человечеству» – изменение климата. Известная еще со школьной скамьи истина о без- граничном характере потребностей человека, для реализации которых требуется неимоверное количество отнюдь не безграничных ресурсов, заставляет нас ежедневно искать новые пути восполнения запасов благ, необходимых одним людям для существования, а другим - для удовольствия. И речь здесь идет не только и уже не столько о предметах роскоши, сколько о простых средствах поддержания жизнедеятельности каждого из нас. Пока нам, жителям планеты Земля не удалось найти ни одной, подобной Земле, планеты с дополнительными ресурсами, приходится отдавать себе отчет в том, что, возможно, наш единственный вариант – найти форму жизнедеятельности, которая позволит жить соразмерно выделенному нам «набору ресурсов». Признание проблемы изменения климата – уже не дань моде. И, наверное, не так уж важно, что теперь даже появилась крайность в понимании проблемы: «потеплением климата» сейчас называют практически любое отклонение от привычных условий и температуры. Любой ученый и даже просто здравомыслящий человек может с этим поспорить… Важно, что огромное количество ученых и экологических

активистов, некоторое количество политиков уже осознали, что тактика последовательных действий и мер, направленных на решение проблемы изменения климата, гораздо более продуктивна и перспективна, чем ее игнорирование. Закрыть глаза на проблему уже нельзя…

Источник: Журнал «Чистая Энергия»

Инженерные сети и оборудование зданий и сооружений.

Сети водоснабжения, водоотведения (канализации), отопления, газоснабжения, вентиляции, кондиционирования воздуха – все это относится к инженерным сетям и оборудованиям зданий и сооружений (ИСИОЗ). Водоснабжения, отопление и газоснабжение основаны на использовании природных ресурсов. В связи с этим важно обоснование норм потребления воды, газа и тепла, использование наиболее совершенного оборудования, обеспечивающий высокий уровень благоустройства жилья и необходимых технологических процессов в промышленности и сельском хозяйстве.При проектировании и строительстве ИСИОЗ уделяют большое внимании снижению стоимости инженерных составов работ, экономии металла, улучшение качества строительства и повышение надежности работ оборудования в процессе эксплуотации. Качественная очистка сточных вод имеет важное санитарно-техническое, экологическое значение для сохранения окружающей среды и предупреждение возникновения эпидемистических заболеваний населения.