Атлас – справочник по характерным повреждениям и дефектам трубопроводов тепловых сетей (Гофман Ю.М.)

разрушения магистральных трубопроводов тепловых сетей, повреждение по верхней образующей трубы

Систематизированы данные по видам повреждений трубопроводов тепловых сетей.
Приведены характерные признаки причин повреждений, а также дефекты по наружной поверхности труб и сварных соединений.
Атлас предназначен для инженерно-технических работников, занимающихся эксплуатацией и ремонтом трубопроводов тепловых сетей, а также для слушателей курсов переподготовки и повышения квалификации, студентов энергетических специальностей.

Гофман Ю.М., 2012 

Задачи осмотра повреждений

Во всех правилах проведения обследования трубопроводов, перед составлением программы обследования, трубопровод должен быть подвергнут анализу технической документации. Одним из пунктов которой является анализ результатов технического освидетельствования, осмотр, гидравлические испытания, а так же данные о повреждении.

Анализ отказов позволяет характеризовать распределение повреждений по ряду признаков и соответственно принятия профилактических мер и оценить средний срок трубопроводов эксплуатируемых в определенных условиях.
При разработке мероприятий, позволяющих предотвратить отказы, необходимо знать причину отказов. Для этого следует произвести анализ повреждаемости с применением статической обработки.

Причины, приводящие к отказам:

1. Технологические – все отказы, связанные с качеством металла труб и их сваркой.
2. Дефекты монтажа и ремонта.
3. Эксплуатационные – все отказы, связанные с неудовлетворительной эксплуатацией.
4. Отработка ресурса – отказы, связанные с утонением стенки труб при равномерной атмосферной коррозией, а также внутренней коррозии труб без нарушения режима подготовки теплоносителя.

Для разработки мероприятий по повышению надежности следует проводить систематизацию отказов с целью выявления общих закономерностей распределения отказов во времени, уточнять и конкретизировать причины отказов в соответствии с задачей систематизации, классифицировать причины отказов по группам, сопоставлять доли каждой группы отказов к моменту наработки: 5;10;15;20;25;30 лет и т.д.
В группе отказов следует фиксировать все повреждения в том числе в процессе опрессовок, а также сопутствующие повреждения при устранении аварийных разрушений.

При фиксировании картины разрушения, мастер по ремонту должен оформлять акт осмотра (примерная форма акта приведена).
Внешний осмотр места повреждения является основным этапом в установлении характера и причины отказа, т.к. определяет объем повреждения и проводит оценку вероятных причин отказов.
Далее наглядно приведены основные причины повреждения трубопровода тепловых сетей.

ХАРАКТЕРНЫЕ ВИДЫ ПОВРЕЖДЕНИЙ С НАРУЖНОЙ ПОВЕРХНОСТИ ТРУБ

АТМОСФЕРНАЯ КОРРОЗИЯ

– это коррозия в воздушной среде. Различают три вида атмосферной коррозии: мокрая, влажная, сухая
Мокрая – коррозия при влажности среды около 100 %, а также при нахождении трубы в воде. Характерный признак разрушения – наличие на трубе слоев продуктов коррозии

Влажная – коррозия при относительной влажности воздуха ниже 100 %.
Высокая влажность:
При высокой влажности наружная поверхность шероховатая, сильно изъеденная большим количеством коррозионных язвин.

Низкая влажность:
При низкой влажности поверхность шероховатая, язвины практически отсутствуют. 

ПАРОВОДЯНАЯ КОРРОЗИЯ

– наблюдается, когда периодически попадает влага на участки трубопроводов между изоляцией и поверхностью трубы. при этом, из-за колебания температуры наружной поверхности в пределах 70 °, в местах попеременного контакта металла с водой имеет место утонение стенок трубы с наружной поверхности из-за воздействия пароводяной коррозии, как правило утонению подвержен район 3-х и 9-ти часов (по периметру трубы), по внешнему виду пароводяная коррозия – мелкие язвины равномерно расположенные по поверхности. 

КОРРОЗИОННЫЙ ИЗНОС

– это утонение стенки под действием капель влаги падающих на трубу. Этот процесс связан с коррозионным и эрозионным воздействием влаги на металл трубы. Коррозионный износ характеризуется обесцвечиванием поверхности, образованием язвин с гладким следом. Участки на трубах располагаются на верхней точке трубы (12 час.) и как правило незначительные по размерам. 

КОРРОЗИЮ БЛУЖДАЮЩИМИ ТОКАМИ

связывают с электро-химическим воздействием на металл. Блуждающие токи – это токи утечки из электрической цепи или любые токи, попадающие в землю от внешних источников. Попадая в металлическую конструкцию они вызывают коррозию в местах выхода из металла. 

РАЗРУШЕНИЯ

в результате резкого повышения давления при гидроударе. Наблюдается местная пластическая деформация, утончающая толщину стенки до расчетной, соответствующей фактически повышенному давлению. Характерные признаки – наличие деформации и продольные раскрытие. В месте разрыва – излом кристаллический. Толщина стенки в месте разрушения по сечению без утонения. 

КОРРОЗИЯ РАЗРУШЕНИЯ В РЕЗУЛЬТАТЕ ПОПАДАНИЯ НА ТРУБЫ КОРРОЗИОННО-АКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

В ряде случаев с грунтовой водой в почву попадают коррозионно-активные элементы, которые растворяются в воде. Активность воды при растворении в ней кислоты или щелочных элементов приведены в первом случае к понижению РН до 3-6, во втором случае к повышению РН 7,5-9,5. По внешнему виду – паукообразное растрескивание, толщина стенки не изменяется. Растрескивание происходит по границам зерен. 

ХАРАКТЕРНЫЕ ВИДЫ ПОВРЕЖДЕНИЙ НА ВНУТРЕННЕЙ ПОВЕРХНОСТИ ТРУБ

КИСЛОРОДНАЯ ЯЗВЕННАЯ КОРРОЗИЯ

Отличительной особенностью язвенной коррозии является массовый характер повреждений, имеющий вид мелких, густо расположенных язвин покрытых рыхлым слоем бугорчатых отложений окислов железа. Размер язвин от 2 до 6 мм

В трубопроводах тепловых сетей имеет место два вида кислородной коррозии:

·         ОБЩАЯ поражает трубу с внутренней стороны по всему периметру. Такая коррозия связана с низким качеством воды (в тракт попадает недеаэрированная вода)

·         СТОЯНОЧНАЯ наблюдается только на нижней части трубы. Стояночная коррозия связана с неполным опорожнением трубопроводов при их простое

УГЛЕКИСЛОТНАЯ КОРРОЗИЯ

Углекислотная коррозия происходит под действием растворов угольной кислотой.
Растворы угольной кислоты образуются при термическом и химическом разложении карбонатов и бикарбонатов.
Коррозионное воздействие растворов угольной кислоты связано с нарушением подготовки подпиточной воды.
По внешнему виду это бугорчатые отложения под которыми имеют место язвины диаметром от 5 до 20 мм. Язвины наблюдаются по всему периметру трубы

ПОДШЛАКОВАЯ КОРРОЗИЯ

Коррозия протекает в местах скопления железного шлама из тракта воды. Для подшлаковой коррозии характерны отдельные раковины, расположенные под отложениями. Размеры раковин достигают нескольких сантиметров. Металлографический анализ показывает межкристаллические трещины с признаками обезуглераживания. 

ЩЕЛЕВАЯ КОРРОЗИЯ

Возникает в тех случаях, если конструкция содержит узкие щели, застойные места, технологические дефекты. В трубопроводах таким местом являются сварные соединения, выполненные с непроваром в корне шва. В указанных местах возникают застойные зоны, в которых с течением времени изменяется кислотность, становится более кислой и концентрированной. 

КОРРОЗИОННОЕ РАЗРУШЕНИЕ ПРЯМОШОВНЫХ СВАРНЫХ ТРУБ

В процессе длительной эксплуатации наблюдается коррозионное разрушение прямошовных сварных труб большим диаметром. Разрушение идет по линии сплавления с внутренней поверхности, особенно на трубах, где при монтаже сварное соединение расположено в нижней части трубы. Коррозионный процесс в этом районе связан с изготовлением труб, а именно с автоматической сваркой без последующей термообработки и экспондированием труб, что приводит к повышенным остаточным напряжениям в данном районе и, как следствие, к коррозионному разрушению