Необходимость в более совершенном покрытии для предотвращения коррозии внутренней поверхности труб привела к экспериментам и исследованиям с цементно-песчаным раствором в качестве материала для внутреннего покрытия. Это покрытие наносится на заводе центробежным способом для обеспечения высшего качества и равномерности его распределения по всей длине трубы.
Цементно-песчаное покрытие предотвращает бугристую коррозию за счёт создания высокого уровня рН на стенках труб и обеспечения физического барьера для воды. К тому же за счет отсутствия наростов и отложений внутри поверхности трубы и гладкости ЦПП покрытия обеспечивается малая потеря напора воды при транспортировке, то есть гидравлические свойства трубопровода улучшаются.
Так какие же физико-химические процессы происходят в трубопроводе с нанесенным внутренним цементно-песчаным покрытием? Уникальные свойства покрытия цементным раствором состоят в наличии как пассивного, так и активного защитного антикоррозионного эффекта.
Пассивный защитный эффект достигается за счёт чисто механической изоляции стенки трубы достаточно толстым слоем цементно-песчаного раствора. Данный состав обладает высоким сопротивлением истираемости за счет высокой марки цементно-песчаного раствора. Эффективность раствора тем больше, чем плотнее структура цемента.
Активный защитный эффект заключается в том, что при гидратации цемента в порах возникает насыщенный раствор гидроокиси кальция, рН которого составляет около 12,6. При этих условиях низколегированное железо пассивируется за счёт образования субмикроскопического покровного слоя из оксидов железа. Этот чрезвычайно тонкий слой механически изолирован цементным покрытием от протекающей воды, удерживается на месте и предотвращает дальнейшую коррозию металла.
Данный эффект распространяется и на сварной шов — со временем он зарастает данной оксидной пленкой, таким образом дополнительной защиты сварного стыка при монтаже трубопровода не требуется.
 |
| Сварочный шов на работающем трубопроводе с нанесенным ЦПП |
Об этом же говорит и нормативная документация. Так, пункт 2.16 Пособия по защите внутренней поверхности стальных труб от коррозии (к СНиП 2.04.02-84), гласит: «Трубы с внутренним цементно-песчаным и цементно-полимерным покрытиями следует соединять сваркой. Дополнительной защиты внутренней поверхности стыкового соединения не требуется.»
Защитные свойства цементных покрытий обеспечиваются двумя свойствами цемента. Первое – это химическая щелочная реакция цемента и второе – это постепенное уменьшение объёма воды, находящейся в контакте с металлом. При заполнении водой трубы с цементно-песчаным покрытием, вода проникает в поры покрытия, высвобождая значительное количество гидрата кальция. Гидрат кальция вступает в реакцию с бикарбонатом кальция, содержащимся в воде с выпадением в осадок карбоната кальция, что приводит к закупориванию пор в растворе и предотвращает дальнейшее проникновение воды. Вода, проникшая через покрытие и вступившая в контакт с железом, растворяет часть железа, но свободная известь вызывает выпадение железа в виде гидроокиси, что также забивает поры в цементе. Аналогичным образом, сульфаты выпадают в виде сульфата кальция. Благодаря этим реакциям, покрытие обеспечивает как физический, так и химический барьеры для агрессивной воды.
При длительном хранении на открытом воздухе труб с нанесенным ЦПП на поверхности могут образовываться волосяные трещины. Стандарт ISO 4179 допускает образование волосных и других трещин определённой природы и размера. Обычно трещины в покрытиях образуются перед установкой, особенно при длительном хранении труб. Многолетний опыт эксплуатации труб и фитингов с цементно-песчаным покрытием показывает, что это обстоятельство не является решающим в характеристиках и эффективности покрытий.
Когда труба с внутренним цементно-песчаным покрытием заполняется водой, немедленно начинаются две реакции. Первая – это постепенное устранение температурных различий между трубой и покрытием, устраняющая напряжения в покрытии. Вторая – это поглощение воды цементным покрытием, когда вода впитывается порами цемента и капиллярными каналами силиката кальция. Это вызывает разбухание покрытия с восстановлением его контакта со стенками трубы и окончательным затягиванием всех трещин. Процесс набухания сравнительно медленный и занимает несколько недель до полного восстановления покрытия. Этот процесс неоднократно демонстрировался заказчикам, подрядчикам и инженерам погружением трубы или фитинга в воду на одну или несколько недель. После периода контакта с водой покрытие более прочно соединяется со стенками труб, и трещины не только закрываются, но и полностью восстанавливается целостность покрытия. Этот процесс, называемый самоуплотнением, давно известен в строительстве. Существование этого явления на внутренних цементных покрытиях труб было неоднократно зафиксировано в результате лабораторных испытаний. В ходе одного из них 1200 мм труба с многочисленными трещинами в цементном покрытии была несколько месяцев заполнена водой до половины диаметра. По окончании указанного срока, покрытие как ниже, так и выше уровня воды оказалось прочным, с полным восстановлением и затягиванием трещин карбонатом кальция. Проверка на месте трубопроводов, находившихся в эксплуатации в течение многих лет, подтверждает данные лабораторных испытаний; цементное покрытие становятся более прочным, и самоуплотняется, обеспечивая защиту от коррозии и высокий коэффициент потока, для чего они и были предназначены.
Поверхность рабочего водопровода с нанесенным ЦПП и без изоляционного покрытия
Проведенные нами эксперименты показывают, что нанесение цементно-песчаного покрытия на внутреннюю поверхность трубы позволяет практически полностью остановить коррозионные процессы, что вы можете наглядно увидеть на фотографиях ниже. Данная труба отработала всего лишь 4 года и участок трубы, не имеющий внутреннего изоляционного покрытия подвергся значительной коррозии, тогда как поверхность трубы, с нанесенным защитным антикоррозионным цементно-песчаным покрытием совершенно не изменилась. Так же очевидно, что данное покрытие позволяет сохранить транспортируемую по ней питьевую воду чистой, так как препятствует накоплению в ней отложений и окислов железа.
Наряду с антикоррозионным защитным эффектом, нанесение покрытия улучшает и гидравлические свойства трубопровода. Это достигается за счет отсутствия внутренней коррозии и, как следствие, отсутствия отложений на облицованной поверхности трубы, а также за счет образования на поверхности покрытия тонкого гидрофильного слоя. Естественно, это положительно сказывается и на экологических свойствах воды в трубопроводах хозяйственно-питьевого назначения. Также, в отличие от пластиковых труб, стальные трубы с ЦПП не выделяют вредных неразлагаемых полимеров, оседающих в организме человека.
Купить трубы с ЦПП изоляцией либо заказать нанесение покрытий на давальческие трубы можно, отправив заявку на электронную почту info@msu-ecoteh.ru. Наше предприятие имеет возможность доставки труб с покрытием как по Республике Башкортостан, так и в соседние регионы — Челябинск, Оренбург, Казань, Екатеринбург и другие.
