СПОСОБ ЗАЩИТЫ ВНУТРЕННЕЙ ПОВЕРХНОСТИ СТАЛЬНЫХ ТРУБ ОТ КОРРОЗИИ
METHOD FOR PROTECTION OF STEEL PIPE INTERNAL SURFACE AGAINST CORROSION

Изобретение относится к области предохранения металлических изделий от коррозии и может быть использовано в теплоэнергетике и коммунальном хозяйстве.
Известен способ защиты внутренней поверхности стальных труб от коррозии путем нанесения на нее эмалевого покрытия посредством пропускания по этим трубам водного раствора, содержащего полифосфат натрия и силикат натрия [1]. Недостатком данного способа является то, что подобное эмалевое покрытие должно наноситься непосредственно перед эксплуатацией труб, при их транспортировке в нем появляются трещины, резко снижающие степень защиты труб от коррозии.
Известен также способ защиты внутренней поверхности стальных труб от коррозии путем создания на этой поверхности пленки из карбонатов магния и кальция посредством циркуляции по этим трубам природной воды со средней жесткостью при температуре до 60°С, которую предварительно пропускают через толщу обожженного при 550-750°С доломита [2]. Недостатком данного способа является относительно низкая (не более 50%) степень защиты металла от коррозии. Кроме того, сама эта пленка является весьма рыхлой и при длительной эксплуатации частично отслаивается от поверхности, что дополнительно способствует усилению коррозии металла.
Наиболее близким к заявляемому нами объекту по совокупности признаков и достигаемому техническому эффекту является способ защиты внутренней поверхности стальных труб от коррозии путем создания на данной поверхности пленки из карбоната кальция, достигаемого при циркуляции по трубам природной воды со средней жесткостью, подщелоченной гашеной известью, при температуре 60-65°С [3]. Недостатком данного способа, выбранного нами в качестве прототипа, также является относительно низкая степень защиты металла от коррозии, не превышающая 75%. Кроме того, подобная пленка нуждается в периодическом обновлении.
Целью настоящего изобретения является повышение степени защиты металла от коррозии.
Поставленная цель достигается тем, что в известном способе защиты стальных труб от коррозии путем создания на данной поверхности пленки из карбоната кальция, достигаемого при циркуляции по трубам природной воды со средней жесткостью, температуру пропускаемой воды устанавливают на уровне 75-90°С и дополнительно осуществляют ее деаэрацию. В результате этого образуется очень плотная защитная пленка, состоящая из карбоната кальция, обеспечивающая близкую к 100% степень защиты, причем на протяжении весьма длительного времени (не менее 3 лет). Наряду с этим становится ненужным и подщелачивание воды гашеной известью, используемое при реализации способа-прототипа [3].
Ранее способ защиты внутренней поверхности стальных труб от коррозии с перечисленной выше совокупностью признаков в литературе не описывался. Это обстоятельство позволяет нам сделать вывод о том, что заявляемый нами объект подпадает под первый критериальный признак изобретения, установленный Патентным Законом Российской Федерации, - новизна. Далее, знание свойств способа-прототипа и характеристик вносимых в него изменений, а именно осуществление циркуляции проточной воды при температуре 75-90°С и ее деаэрации не позволяет a priori предсказать отмеченный выше положительный эффект - повышение степени защиты внутренней поверхности металлических труб от коррозии, а это в свою очередь означает, что сущность заявляемого нами объекта не вытекает явным образом из известного на сегодняшний день уровня в данной области техники. Только что сказанное дает нам основание утверждать, что заявляемому нами объекту присущ также второй критериальный признак изобретения, установленный Патентным Законом РФ, - изобретательский уровень. Наконец, предлагаемый нами для патентования способ достаточно прост и оперативен по своему исполнению, для его реализации не требуется использование какого-либо дорогостоящего оборудования и химических реагентов; в настоящее время он находится в стадии внедрения в широкомасштабное производство. В связи с этим не вызывает сомнений, что заявляемый нами объект обладает и третьим критериальным признаком изобретения, установленным Патентным Законом РФ, - промышленная применимость.
Заявляемый нами способ защиты внутренней поверхности стальных труб от коррозии иллюстрируется нижеследующими примерами.
ПРИМЕР 1
кор
Нагретая до температуры 75°С природная вода подается в вакуумный деаэратор, где из нее происходит удаление содержащихся в ней кислорода и углекислого газа. Далее она подается насосом в трубопровод, изготовленный из стали марки «Ст3», где и происходит процесс осаждения на стенках труб тонкой пленки, состоящей из практически чистого карбоната кальция. Этот процесс продолжается до тех пор, пока на установленных вблизи внутренних стенок трубы образцах-свидетелях (пластинки из того же материала, что и материал трубы) не сформируется пленка толщиной 0.2-0.3 мм, определяемой с помощью микрометра. После этого температуру циркулирующей внутри трубопровода воды снижают до температуры, приемлемой для ее использования потребителем. Для полученной защитной пленки определяют степень защиты от коррозии внутренней поверхности трубы (Z, в %) по методике, описанной в [4], и скорость коррозии (V, в мм/год) по методике, описанной в [5]. Результаты определения этих параметров для данного случая представлены в Таблице.
ПРИМЕР 2
Выполняют по общей технологической схеме примера 1, но перед подачей в вакуумный деаэратор воду нагревают до 80°С.
кор
Результаты определения Z и V для данного случая представлены в Таблице.
ПРИМЕР 3
Выполняют как и пример 1, но перед подачей в вакуумный деаэратор воду нагревают до 90°С.
кор
Значения Z и V для данного случая также представлены в Таблице.
ПРИМЕР 4 (сравнительный)
Осуществляют по типу примера 1, но перед подачей в вакуумный деаэратор воду нагревают до 60°С.
ПРИМЕР 5 (сравнительный)
Проводят по общей схеме примера 1, но перед подачей в вакуумный деаэратор воду нагревают до 95°С.
ПРИМЕР 6 (сравнительный)
Выполняют как и пример 1, но деаэрацию воды не производят.
ПРИМЕР 7 (сравнительный)
Осуществляют как и пример 2, но деаэрацию воды не производят.
ПРИМЕР 8 (сравнительный)
Выполняют как и пример 3, но деаэрацию воды не производят.
ПРИМЕР 9 (по прототипу [3])
Нагретая до температуры 65°С природная вода подщелачивается гашеной известью (путем пропускания через известковый фильтр) и подается насосом в трубопровод, где и происходит процесс осаждения на стенках труб тонкой пленки, состоящей из практически чистого карбоната кальция. Этот процесс продолжается до тех пор, пока на установленных вблизи внутренних стенок трубы образцах-свидетелях (пластинки из того же материала, что и материал трубы) не сформируется пленка толщиной 0.2-0.3 мм, определяемой по методике [4]. После этого температуру циркулирующей внутри трубопровода воды снижают до температуры, приемлемой для ее использования потребителем.
кор
Значения Z и V для данного случая также представлены в Таблице.
ПРИМЕР 10 (сравнительный, по прототипу [3])
Осуществляют по общей схеме примера 9, но температуру пропускаемой через трубопровод воды устанавливают равной 75°С.
ПРИМЕР 11 (сравнительный, по прототипу [3])
Осуществляют по общей схеме примера 9, но температуру пропускаемой через трубопровод воды устанавливают равной 90°С.
ПРИМЕР 12 (по аналогу [2])
Нагретая до температуры 60°С природная вода пропускается через фильтр, состоящий из прокаленного при 650°С доломита, и подается насосом в трубопровод, где и происходит процесс осаждения на стенках труб тонкой пленки, состоящей в основном из карбоната магния. Дальнейшую процедуру осуществляют так, как это описано в примере 9.
кор
Значения Z и V для данного случая также представлены в Таблице.
ПРИМЕР 13 (сравнительный, по аналогу [2])
Осуществляют по общей схеме примера 12, но температуру пропускаемой через трубопровод воды устанавливают равной 80°С.
Таблица
№ примера
Степень защиты от коррозии Z, %, через
Скорость коррозии V<sub>кор</sub>,мм/год
1 год
2 года
3 года
5 лет
1
98
97
96
93
0.02
2
100
100
100
100
0.00
3
98
96
94
90
0.02
4 (сравнительный)
72
60
50
30
0.51
5 (сравнительный)
94
90
85
78
0.03
6 (сравнительный)
84
70
55
40
0.04
7 (сравнительный)
90
77
60
50
0.035
8 (сравнительный)
80
69
53
39
0.10
9 (по прототипу [3])
72
55
39
25
0.55
10 (сравнительный, по прототипу [3])
75
60
45
30
0.52
11 (сравнительный, по прототипу [3])
78
62
48
33
0.48
12 (по аналогу [2])
70
50
39
29
0.59
13 (сравнительный, по аналогу [2])
78
60
50
34
0.49
Как можно видеть из приведенных в Таблице данных, при использовании заявляемого нами способа степень защиты внутренней поверхности стальных труб от коррозии на протяжении всего периода испытаний оказывается близкой к 100%, тогда как при использовании способа-прототипа эта величина не превосходит 75%.
Аналогичные результаты были получены нами и при испытании труб, изготовленных из других марок стали.
ЛИТЕРАТУРА
1. Авт. свид. СССР 1516714 (1989), БИ №39 (1985).
2. В.Л.Лосев, Р.П.Сазонов. Повышение долговечности систем горячего водоснабжения. Мсоква, Энергия, 1972. С.63-68.
3. П.А.Акользин. Коррозия и защита металла теплоэнергетического оборудования. Москва, Энергоиздат, 1982. С.184-188 (прототип).
4. Межгосударственный Стандарт «Единая система защиты от коррозии и старения. Металлы и сплавы. Методы определения показателей коррозии и коррозионной стойкости». ГОСТ 9.908-85. Москва, ИПК Издательство стандартов, 1999.
5. Патент РФ 2043428 (1995).