Разработка комплекса экологически безопасных методов борьбы с коррозией: На примере защиты подземных трубопроводов тепло- и водоснабжения тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.36, кандидат технических наук Акользина, Алла Викторовна

• Акользина, Алла Викторовна
• кандидат технических наук
• 2004

Оглавление диссертации кандидат технических наук Акользина, Алла Викторовна

ВВЕДЕНИЕ. Цели и задачи диссертационной работы.

ГЛАВА 1. Объекты и методы исследования.

1.1. Объекты исследования и их территориальная 7 принадлежность

1.2. Методы исследования коррозии, эффективности методов 10 противокоррозионной защиты.

1.2.1. Метод поляризационного сопротивления.

1.2.2. Потенциостатические измерения.

1.2.3. Изучение ИК спектров поглощения поверхностных 17 слоев и продуктов коррозии.

1.2.4. Специфические методы исследования 18 микробиологической коррозии и эффективности защитных мер.

1.2.5. Исследование экологических аспектов коррозии 20 трубопроводов и воздействия на среду средств противокоррозионной защиты.

1.3. Краткие выводы к главе 1.

ГЛАВА 2. Геоэкологические условия территории расположения объектов исследования.

2.1. Природные факторы, определяющие общие 23 геоэкологические условия.

2.2. Геоэкологические и гидрологические условия

2.3. Климатические особенности и метеорологический режим.

2.4. Краткие выводы к главе 2.

ГЛАВА 3. Современное состояние и экологические аспекты 34 проблемы борьбы с коррозией.

3.1. Общие сведения о коррозионно-активных 34 микроорганизмах и микробиологической коррозии стали.

3.2. Особенности микробиологической коррозии 39 внутренних поверхностей труб подземных тепло- и водопроводов.

3.3. Современные методы защиты трубопроводов от 43 микробиологической коррозии.

3.4. Экологические аспекты протекания 45 микробиологической коррозии трубопроводов и применения методов противокоррозионной защиты.

3.5. Краткие выводы к главе 3.

ГЛАВА 4. Разработка экологически безопасных методов защиты трубопроводов от коррозии.

4.1. Экологические аспекты и особенности применения 49 неорганических пленкообразователей и восстановителей для защиты от коррозии трубопроводов теплоснабжения и горячего водоснабжения.

4.1.1. Экологические аспекты решения проблемы защиты

• от коррозии.

4.1.2. Применение растворов гидроксида кальция.

4.1.3. Применение растворов силиката натрия. 76 4.2. Экологические аспекты и особенности применения неорганических пероксидных соединений.

4.2.1. Установление оптимальных защитных 82 концентраций пербората натрия.

4.2.2. Ингибиторное действие перфосфата калия.

4.3. Экологически безопасные физические и 91 электрохимические методы подавления микробиологической коррозии труб трубопроводов теплоснабжения и горячего водоснабжения.

4.3.1. Применение ультрафиолетового облучения сетевой воды.

4.3.2. Влияние магнитного поля на бактерии

4.3.3. Использование аппаратов электрохимической 105 обработки сетевой воды.

4.4. Краткие выводы к главе 4.

ГЛАВА 5. Практические рекомендации по использованию экологически безопасных методов подавления коррозии трубопроводов теплоснабжения и горячего водоснабжения

5.1. Комплексный подход к решению проблемы защиты 112 от микробиологической коррозии.

5.2. Практические схемы использования средств 114 противокоррозионной защиты.

5.3. Оценка экологической безопасности и 119 эффективности методов защиты от микробиологической коррозии при практическом использовании.

5.4. Краткие выводы к главе 5.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка комплекса экологически безопасных методов борьбы с коррозией: На примере защиты подземных трубопроводов тепло- и водоснабжения»

Содержащаяся в литературе информация о протекании и последствиях электрохимической и микробиологической коррозии внутренних поверхностей трубопроводов горячего водоснабжения (ГВС) и теплоснабжения (ТС) однозначно указывает на необходимость приятия самых серьезных мер противокоррозионной защиты. Технически грамотным решением является заполнение не эксплуатирующегося трубопровода консервирующими растворами (а в случае их отсутствия — хотя бы сетевой водой во избежание свободного доступа воздуха к внутренним поверхностям труб) с ингибирующими и биоцидными добавками. В качестве таковых предложено использование широкого диапазона химических соединений различных классов [Герасименко, 1998] - хлорсодержащих (с активным хлором), азотсодержащих, солей тяжелых металлов. Дозирование биоцидных и ингибирующих добавок в сетевую воду в период активной эксплуатации трубопроводов ГВС и ТС также предполагает использование химических соединений указанных классов. Однако, применение большинства ингибиторов и биоцидов неприемлемо по экологическим соображениям. Неизбежные утечки, необходимость сброса и утилизации водной среды, содержащей подобные добавки, после окончания срок консервации создают серьезные проблемы с точки зрения геоэкологии и экологии водоемов, так как традиционные ингибиторы и биоциды весьма токсичны [Защита от коррозии, старения, биоповреждений, 1987 ].

Поэтому при выполнении данной работы мы ставили перед собой следующую цель: разработать комплекс экологически безопасных методов борьбы с коррозией внутренних поверхностей труб теплопроводов и трубопроводов ГВС.

В данном случае речь идет о поиске, в сущности, нового решения научно-практической задачи противокоррозионной защиты трубопроводов- решения, основанного на комплексном экологически безопасном физико-химическом и физическом подходе к предупреждению коррозии стали в воде питьевых кондиций. Работы в этом направлении были начаты в 1982г. Широкое внедрение показывает, что полученные результаты существенно дополняют традиционные методы борьбы с электрохимической и микробиологической коррозией стали в водных средах.

Конкретные проблемы, которые решались нами в работе, вкратце сводились к следующим: разработка и практическое использование методов защиты от различных видов коррозии с помощью экологически безопасных неорганических пленкообразователей;

- исследование экологических аспектов и эффективности действия неорганических пероксидных соединений в качестве ингибиторов коррозии стали в водных средах; создание и применение экологически безопасных методов подавления жизнедеятельности коррозионно-активных микроорганизмов, основанных на физическом воздействии на водную среду: обработке магнитным полем, воздействии ультрафиолетового (УФ) излучения; разработка способа электрохимической обработки воды в качестве одного из методов подавления микробиологической составляющей коррозионного процесса.

Научную новизну работы составляют: обоснование до сих пор неизвестных возможностей использования неорганических пленкообразователей - гидроксида кальция, силиката натрия — в качестве экологически безопасных агентов, обеспечивающих защиту стали от коррозии; выбор оптимальных режимов бактерицидной обработки водных сред физическими методами: УФ облучением, магнитными полями; объяснение особенностей механизма действия сильных неорганических окислителей, способствующего подавлению различных форм коррозии; исследование выявленного эффекта экологически приемлемой электрохимической обработки воды с целью снижения коррозионной агрессивности водной среды и уменьшения количеств отложений.

Практическими задачами работы являются: у/ разработка эффективных, экологически безопасных способов предупреждения коррозии теплотрасс и трубопроводов ГВС в реальных условиях эксплуатации; создание практических подходов к выбору наиболее эффективных средств противокоррозионной защиты в зависимости от конкретных условий эксплуатации.

В заключение следует отметить, что разработанный в ходе выполнения диссертационной работы комплекс мер по защите трубопроводов от электрохимической и микробиологической коррозии в отечественной и зарубежной практике применяется впервые.

Заключение диссертации по теме «Геоэкология», Акользина, Алла Викторовна

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. В результате комплексного изучения электрохимического и коррозионного поведения стали трубопроводов горячего водоснабжения и теплоснабжения в сетевой воде, с использованием современных методов поляризационных и потенциометрических измерений, ИК-спектроскопии; гравиметрии; металлографии; специфических методов исследования микробиологической коррозии, получено новое решение важной научно-технической проблемы по разработке комплекса экологически безопасных и эффективных методов защиты от коррозии подземных трубопроводов.

2. Впервые изучены особенности механизма у противокоррозионной защиты трубопроводов ГВС и ТС экологически безопасными неорганическими ингибиторами -гидроксидом кальция, силикатом натрия, перфосфатами и перборатами щелочных металлов. Показано, что при воздействии на сталь гидроксида кальция, силиката натрия на поверхности металла образуется прочная беспористая фазовая пленка.

Она эффективно защищает металл от коррозии путем изоляции его от действия агрессивной среды. Эта же пленка надежно предупреждает развитие микробиологической коррозии труб. Речь идет о совершенно новом механизме ингибирования коррозии стали, основанном не на пассивирующим биоцидном действии ингибитора, а на его пленкообразующих свойствах. Механизм воздействия перфосфатов и перборатов на коррозионный процесс основывается на сильной окислительной способности реагентов, приводящей к образованию пассивных пленок на стали и гибели в окислительной среде бактериальных клеток. Установлены оптимальные концентрации и условия применения неорганических ингибиторов с точки зрения экологической безопасности и максимального снижения риска коррозионных повреждений трубопроводов ГВС и ТС. Разработаны высокоэкологические физические и физико-химические безреагентные способы защиты трубопроводов от микробиологической коррозии. К ним относятся: облучение сетевой воды УФ излучением, обработка воды магнитным полем, электрохимическая обработка воды. Определены режимы водоподготовки, позволяющие добиться максимального противокоррозионного эффекта. Установлено, что для конкретных случаев и условий эксплуатации трубопроводов могут быть найдены типовые решения коррозионно-экологических проблем. Эти решения основываются на комплексном использовании разработанных методов защиты от коррозии, т.е. на рациональном подборе и оптимальном сочетании описанных в данной работе способов защиты от коррозии. В качестве примера обсуждены конкретные случаи комплексного решения проблем геоэкологии и защиты от коррозии для различных условий эксплуатации трубопроводов ГВС и ТС.

6. На основании результатов проведенных исследований разработана, апробирована и практически внедрена постоянно действующая система экологического мониторинга, позволяющая отслеживать экологически значимые изменения в почвах и водных средах, принимать решения и предпринимать меры по предупреждению коррозионного разрушения трубопроводов и негативного антропогенного влияния на reo- и аквасферы.

ГЛАВА 5. ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ИСПОЛЬЗОВАНИЮ ЭКОЛОГИЧЕСКИ БЕЗОПАСНЫХ МЕТОДОВ ПОДАВЛЕНИЯ КОРРОЗИИ ТРУБОПРОВОДОВ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

5.1. Комплексный подход к решению проблемы защиты от коррозии

Подытоживая материал, содержащийся в предыдущих главах, можно отметить следующее.

Для всего многообразия форм проявления коррозии существует не меньшее многообразие методов противокоррозионной защиты. Специфика же рассматриваемых в диссертации случаев коррозии заключается в том, что речь идет о коррозионном разрушении подземных трубопроводов ГВС и ТС, т.е. тех объектов, которые требуют не просто эффективных, а экологически безопасных методов защиты. Многолетняя работа в этом направлении позволила разработать и успешно использовать описанные выше экологически приемлемые методы уменьшения коррозионных разрушений: химические - с использованием неорганических пленкообразователей и восстановителей (силикаты, гидроксид кальция), пероксидных соединений; физические - основанные на ультрофиолетовом и магнитном облучении сетевой воды; электрохимический (физико-химический) - основанный на электрохимической безреагентной обработке сетевой воды аппаратами типа АЭА-Т.

Все эти методы имеют свою специфику, свои сильные и слабые стороны, свои оптимальные условия применения. Большой опыт использования методов позволяет сделать однозначный вывод о том, что наибольшая эффективность защиты достигается при комплексном подходе. Со временем мы пришли к убеждению, что в ряде типовых случаев коррозии трубопроводов целесообразно использовать также типовые решения по противокоррозионной защите. Краткий итог эксплуатационных наблюдений приведен ниже.

Коррозионная ситуация 1: большое количество отложений на внутренней поверхности труб, под слоем отложений обнаруживаются анаэробные бактерии, приводящие к локальным повреждениям труб.

Рекомендации: использование метода электрохимической обработки воды для уменьшения количества шламов и отложений; использование пероксидов для подавления жизнедеятельности анаэробных бактерий; использование неорганического пленкообразователя (например, гидроксида Са) для создания защитной пленки на очищенной от отложений и бактерий поверхности металла.

Коррозионная ситуация 2: то же, что и в первом случае, но в дополнение к этому обнаруживаются аэробные коррозионно-активные бактерии в самой воде.

Рекомендации. использование метода электрохимической обработки воды для уменьшения количества шламов и отложений; использование метода УФ облучения сетевой воды для подавления жизнедеятельности как аэробных, так и анаэробных бактерий; использование неорганического пленкообразователя для создания защитной пленки на очищенной от отложений и бактерий поверхности металла.

Коррозионная ситуация 3: внутренняя поверхность трубопровода подвержена интенсивной локальной коррозии. В сетевой воде превышено содержание активаторов - хлоридов и сульфатов. Сколько-нибудь значительного количества микроорганизмов в сетевой воде не обнаруживается.

Рекомендации: использование гидроксида кальция для консервации трубопроводов в период плановых и аварийных остановов; дозирование силиката натрия в процессе эксплуатации трубопроводов.

Коррозионная ситуация 4: интенсивная равномерная коррозия внутренних поверхностей труб; большое количество отложений соединений железа; ухудшение органолептических и химических показателей качества сетевой воды.

Рекомендации: использование электрохимического метода обработки сетевой воды для улучшения качества воды; дозирование силиката натрия в сетевую воду в процессе эксплуатации трубопроводов для защиты от коррозии и улучшения органолептических показателей.

Из вышеизложеного следует, что любая коррозионная проблема при эксплуатации трубопроводов ГВС и ТС имеет свое решение, основанное на комплексном подходе, т.е. рациональном сочетании предложенных нами экологически безопасных методов защиты от коррозии.

5.2. Практические схемы использования средств противокоррозионной защиты

Практическое применение разработанных нами средств и методов защиты трубопроводов ГВС и ТС от коррозии в ряде случаев требует использования определенных технологических схем и оборудования. Если, например, УФ облучение сетевой воды или обработка воды магнитным полем не представляют никаких практических сложностей, то применение предлагаемых нами неорганических ингибиторов (при консервации трубопроводов или дозировании их в воду в период эксплуатации трубопроводов) или аппаратов электрохимической обработки воды предполагают использование определенных конструкторских решений, специального оборудования и технологических схем.

Разумеется, речь идет не о разовых операциях, например, по консервации трубопроводов, а создании стационарных установок по дозированию в сетевую воду ингибиторов (в период консервации, либо эксплуатации трубопроводов) и об использовании технологических схем электрохимической обработки сетевой воды.

Принципиальное решение установки по дозированию ингибиторов представлено на рис. 23. Эта схема может применима при использовании любых предложенных нами ингибиторов: гидроксида кальция, силиката натрия, пероксидных соединений и т.д.

На рис. 24 и 25 представлены схемы реализации электрохимического способа обработки сетевой воды при одноконтурной и двухконтурной системах теплоснабжения соответственно.

При реализации электрохимического способа обратная сетевая вода проходит через аппарат типа АЭА-Т, все потенциально опасные частицы накипеобразующих солей полностью улавливаются на отрицательно заряженных катодных пластинах, т.к. все частицы накипеобразующихся солей, перемещаясь по трубопроводам и нагревательным трубкам, несут положительный заряд, величина которого зависит от размера частиц.

Периодически, в соответствии с режимной картой для конкретного объекта, пластины с уловленными солями жесткости вынимаются из аппарата и подвергаются механической чистке. Осадок представляет собой аморфную рыхлую массу, легко отделяющуюся с поверхности катода.

Таким образом, антинакипной электрохимический аппарат, с одной стороны, генерирует в сетевую воду микрокристаллы карбоната кальция, что позволяет инициировать выпадение солей накипи не на теплопередающих поверхностях, а в объеме жидкости, с другой стороны осуществляет количественное (100%) улавливание потенциально опасных укрупненных частиц накипи на отрицательно заряженном электроде.

Рис.23. Схема дозирования ингибирующих растворов:

1 - загрузочная воронка; 2 - смеситель; 3 - бак первичного приготовления ингибирующего раствора; 4 - фильтр; 5 - расходный бак готового ингибирующего раствора; 6 - дозирующие устройства (плунжерные насосы, инжекторы и т.д.); 7 - регулирующие вентили;

I - трубопровод подачи холодной воды для приготовления ингибитора;

II - трубопровод подачи концентрированного раствора ингибитора; III - трубопровод подачи горячей воды для приготовления ингибитора;

IV - трубопровод холодной воды для подачи ингибирующего раствора;

V- вентиль отбора ингибирующего раствора; VI - трубопровод горячей воды для подачи ингибирующего раствора; VII -трубопроводы подачи ингибирующего раствора.

Рис.24. Принципиальная схема подключения электрохимического аппарата типа АЭА-Т в одноконтурной теплофикационной схеме: 1 - насос; 2 — аппарат АЭА-Т; 3 - блок питания; 4 — байпасная линия; 5 — линия отвода паровоздушной смеси; 7 - слив в канализацию; 8 — теплогенератор; 9 — потребитель; 10- подпитка; 11 — обратный сетевой трубопровод.

Электрохимический аппарат представляет собой емкость, внутри которой расположена электродная кассета с чередующимися на определенном расстоянии нерастворимыми катодами и анодами. Гнездо для установки кассеты выполнено таким образом, чтобы практически весь поток обрабатываемой воды проходил между электродами. Для удобства монтажа и периодических чисток электродной кассеты от солей накипи на аппаратах монтируется грузовая поворотная стрела.

Рис.25. Принципиальная схема подключения антинакипных аппаратов типа АЭА-Т в двухконтурной системе теплоснабжения:

1 - насос; 2 - аппарат АЭА-Т; 3 - блок питания; 4 - байпасная линия;

5 - линия отвода паровоздушной смеси; 6 — вентиль; 7 - слив в канализацию; 8— обратный сетевой трубопровод; 9 — теплогенератор; 10-потребитель ГВС; 11 — потребитель СО; 12 - теплообменник; 13 - подпитка

ГВС; 14 - подпитка СО.

Устанавливается аппарат АЭА-Т в водогрейных котельных, как правило, на обратном сетевом трубопроводе. Наличие байпасной линии и задвижек, позволяет отключать аппарат при чистки без остановки котлоагрегатов (рис.24,25).

Выбор типоразмера аппарата и величины рабочего тока производится с учетом температурного интервала работы теплоэнергетического объекта, химического состава и количества подпиточной воды. Методика расчета позволяет прогнозировать количество солей накипи и время работы аппарата до очистки.

5.3. Оценка экологической безопасности и эффективности методов защиты от коррозии при практическом использовании

Оценка экологической безопасности и эффективности методов защиты от коррозии трубопроводов ГВС и ТС при практическом использовании этих методов должна проводиться с помощью создания постоянно действующей системы мониторинга [Агеев,2002] происходящих в почве и водоемах процессов теплового и химического загрязнения.

Задачи мониторинга.

На основе использования комплекса методов контроля за состоянием трубопроводов [Михайловский, 1973], изменением содержания в почвах и. водоемах химических веществ - ингибиторов коррозии определять эффективность защиты труб от коррозии (отсутствие сквозных повреждений труб) и безопасность используемых ингибиторов для человека. Этой же цели служит контроль за тепловым загрязнением среды, также свидетельствующим о наличии или отсутствие дефектов трубопроводов ГВС и ТС.

Концепция мониторинга.

Мониторинг почв и водоемов представляет собой систему наблюдений, позволяющую осуществлять слежение за процессами, которые протекают в почвах и водах под влиянием антропогенных воздействий, давать оценку состояния почв и вод и прогноз изменения процессов, протекающих в них.

В структуре мониторинга выделяются самостоятельные подсистемы. Первостепенное значение среди них имеет такой тип мониторинга, который представляет собой систему наблюдений, направленных на получение информации для оценки качественных и количественных изменений состояния почв и водоемов, прогноза их изменений под влиянием техногенных факторов, выбора управляющих воздействий на почвы и воды и их качество, а также для оптимизации самой системы наблюдений с учетом происходящих природно-техногенных изменений.

Основными задачами исследований при проведении мониторинга являются: изучение региональных закономерностей многолетнего естественного и нарушенного хозяйственной деятельностью человека режима интенсивности загрязнений в конкретных географических районах с целью своевременного обнаружения негативных последствий антропогенного влияния и его оценка; наблюдение и контроль за уровнем интенсивности загрязнений в районах минимального воздействия (фоновые наблюдения) и в местах, подверженных интенсивному антропогенному влиянию, в том числе в районах эксплуатации земельных ресурсов, районах крупных систем почвозащитных мероприятий (районы сельскохозяйственных мелиорации, зоны влияния различных почвозащитных мероприятий); обобщение и анализ проявления загрязнений с целью определения степени антропогенного воздействия, выявления и оценки факторов и источников, влияющих на режим, формы и стадии проявления загрязнений; прогноз изменений режима, а также прогноз интенсивности проявления загрязнений, выноса гумуса, элементов питания растений и других химических элементов с водным теплоносителем при авариях на трассах; обеспечение заинтересованных организаций систематической и оперативной информацией об изменениях режима эксплуатации трубопроводов ГВС и ТС в целях предупреждения и принятия необходимых мер по предотвращению возможных негативных последствий.

Выделенные направления в системе мониторинга обусловлены спецификой исследуемых процессов, факторов их формирования, экологическими и социально-экономическими последствиями. Для мониторинга необходимо создавать наблюдательную сеть и программы наблюдений исследуемых показателей.

Методологические основы.

Система мониторинга должна обеспечить решение следующих задач: оценку текущего состояния природного и нарушенного техногенной деятельностью режима существования почвы и воды по основным показателям: интенсивность проявления загрязнения, химический состав продуктов эрозии, включая компоненты, на локальном и региональном уровнях, в государственном и глобальном масштабах; прогнозирование развития негативных в экологическом отношении ситуаций, связанных с техногенным нарушением природного режима эксплуатации; разработку рекомендаций по управлению техногенным режимом, снижению или ликвидации негативных последствий. В связи с поставленными задачами возникает ряд научно-методических проблем в его организации мониторинга: обоснование объектов для систематических наблюдений на всех уровнях; специализация наблюдательных сетей по выделенным направлениям мониторинга; специализация и унификация программ наблюдений; создание автоматизированной системы сбора, хранения и использования полученной информации.

Наиболее сложным является выбор объектов наблюдений на локальном уровне - сколько и каких объектов должно быть включено в систему мониторинга.

Состояние региональных и глобальных ситуаций должно оцениваться путем интерполяции и экстраполяции данных, полученных о региональной наблюдательной сети, связывающей и дополняющей локальные объекты. Локальные объекты включаются в сферу деятельности соответствующих предприятий. Организации мониторинга должно предшествовать картографирование территории с нанесением на почвенно-эрозионную карту техногенных ситуаций с оценкой проявления химической активности.

Общим требованием для наблюдательных сетей, в системе мониторинга является возможность получения комплексной информации о сущности исследуемых процессов с позиции современного эрозирования, природных и техногенных факторах их формирования, об экологических последствиях техногенного воздействия на почвы. Последнее требование является новым для геоэкологии и требует участия специалистов-экологов различного направления и специальной экологической подготовки.

Создание информационной базы (банков данных) мониторинга предусматривает: установление иерархии информационных структур на локально-территориальных, региональных глобальных уровнях; унификацию первичной и последующих форм документации банка данных; автоматизированную систему передачи исходной информации от наблюдательных сетей до центров обработки, хранения и использования; математическое и программное обеспечение информационных центров и центра по моделированию режима при различных условиях попадания в почву и вводу химических загрязнений и теплоносителей с использованием компьютерных технологий.

Наблюдательные системы. Для ведения мониторинга создается специальная сеть и разрабатываются специальные программы наблюдений. Наблюдательная сеть должна отвечать требованиям оптимальности, т.е. она должна быть такой плотности и пространственного распределения, которые обеспечивали бы наилучшее соотношение между точностью (достоверным отражением протекающих в объекте процессов), достаточностью информации и экономической выгодой (минимальными затратами на ее функционирование). Сеть должна обеспечить систематичность наблюдений, их высокую чувствительность и репрезентативность.

На сегодняшний день объективно сформировались три основных взаимосвязанных направления мониторинга, которые должны обеспечивать систематические наблюдения, оценку состояния и прогноз уровнего режима и качества подземных вод в: региональном масштабе; районах, не затронутых или слабо затронутых хозяйственной деятельностью (естественный фон); районах интенсивного хозяйственного освоения (на локальных участках).

В зависимости от задач исследований и масштабов антропогенного воздействия на почвы, наблюдательную сеть мониторинга целесообразно подразделить на фоновую и специализированную, приуроченную к типовым участкам и объектам инженерно-хозяйственного воздействия (в специализированную сеть входят также опытно-производственные ключевые стационарные участки).

Фоновая наблюдательная сеть мониторинга предназначается для изучения естественного или слабонарушенного режима как исходного уровня, по отношению к которому оцениваются антропогенные изменения, наблюдаемые в случае аварий и попадания в почву химических веществ и теплоносителей.

Ее основу составляет региональная опорная сеть, в задачи которой входит изучение региональных закономерностей эксплуатаций сетей ГВС и ТС, формирующихся под давлением комплекса природных факторов создания соответствующего режима и должна охватывать наблюдениями все крупные регионы: провинции, зоны, области и почвенно-эрозионные районы. При создании учитывается общая зональность почв в том числе районирование территории по условиям формирования режима.

В районах высокой интенсивности антропогенных воздействий на природную среду создается специализированная сеть мониторинга, назначение которой: оперативное выявление антропогенных влияний по изменениям в режиме и контроль за уровнем интенсивности их на наиболее подверженных этим влияниям объектах; контроль состояния других элементов природной среды (почвогрунтов, атмосферных осадков, снежного покрова, поверхностных вод на ключевых участках).

На основе полученных данных по динамике процессов разрабатываются предложения по улучшению геоэкологической обстановки и совершенствованию системы мониторинга.

Специализированная наблюдательная сеть создается под конкретные объекты и задачи исследований, и имеет а зависимости от своего назначения специфические особенности в размещении и программных наблюдений.

Размещение стационарных участков целесообразно проводить на основе расчетов (аналитических или с использованием моделирования) с учетом природных и техногенных факторов формирования подземных вод [Романенко, Кузнецов, 1974].

Программы наблюдений. Важнейшей составляющей мониторинга являются программы наблюдений за загрязненностью вод и качественным состоянием почв.

Общая программа включает определение следующих показателей: режима интенсивности химического и теплового загрязнения в глобальном, региональном и локальном уровнях; режима выноса химических элементов и выбросом теплоносителя.

Специальные программы на типовых участках антропогенного воздействия (локальная сеть) дополняются перечнем параметров, специфических для данного района и информативных показателей. На начальном этапе ведения мониторинга по специализированной сети комплекс изучаемых показателей может быть значительно шире с тем, чтобы в последующем выделить перечень таких специальных показателей, которые характерны для определения видов техногенных объектов и выбросов.

В соответствии с требованиями мониторинга и охраны земельных ресурсов (почв) в число важнейших задач отрасли сегодня должны быть выдвинуты: реорганизация (пересмотр и расширение) фоновой режимной наблюдательной сети, по которой выполняются систематические наблюдения за естественным (слабонарушенным) уровнем и фоном интенсивности загрязнений; продолжение создания специализированных наблюдательных сетей стационаров и опытно-производственных ключевых участков на крупных теплоэнергетических и коммунальных объектах; разработка нормативно-методических документов по организации и внедрению геоэкологических работ в отрасли; техническое оснащение работ по мониторингу [Макарова,2002].

Использование мониторинга на всех иерархических уровнях позволяет решать наиболее важные в практическом отношении задачи почвенно-эрозионных процессов, причем не только в одноразовом, но и в многовариантном исполнении, что особенно существенно при постоянно уточняющихся почвенно-эрозионной и геоэкологической обстановке в стране.

Вышеизложенные принципиальные подходы были опробованы и нашли практическое применение при создании системы локального мониторинга процессов загрязнения почв и вод (подземные, водоемы) г. Пскова. Система была создана на основе городских сетей ГВС и ТС, подведомственных МУП «Псковские тепловые сети». Целью создания системы мониторинга явился контроль за коррозионным состоянием сетей, наличием и количеством в них микрофлоры, эффективностью применения и экологической безопасностью мер защиты от коррозии. Система мониторинга была создана в 1999г., одновременно с началом опытно-промышленного внедрения средств борьбы с коррозией в теплосетях и системах ГВС, и за четыре года своего существования позволила сделать следующие выводы: начиная с 1999г. количество аварий«на сетях ГВС снизилось на 60%, на сетях ТС - на 72%; тепловое загрязнение почвы (суммарно по всем сетям) в 1999г. уменьшилось на 40%, в 2000г. - на 42%, в 2001г. - на 52%; в 2002г. - на 58%; количество сульфатредуцирующих бактерий в 2002г. в сети ГВС снизилось на 38% по сравнению с уровнем 1999г., в сети ТС - на 44%.

Параллельно система мониторинга позволяет определить эффективность методов защиты от коррозии трубопроводов. Применительно к объектам Псковских теплосетей наилучшие результаты достигнуты при применении гидроксида кальция для консервации трубопроводов на период остановов и при использовании электрохимической обработки воды на ЦТП в эксплуатационный период. При создании и использовании системы мониторинга была задействована аппаратурная, приборная и методическая база, сведения о которой изложены в главе 1 диссертации.

5.4. Краткие выводы к главе 5

1. Разработаны принципы комплексного подхода к использованию экологически безопасных методов защиты от коррозии, позволяющие, в зависимости от конкретных условий эксплуатации трубопроводов, предложить наиболее эффективные сочетания методов с точки зрения подавления коррозии и геоэкологии.

2. Предложены и внедрены практические технологические схемы применения методов противокоррозионной защиты трубопроводов в период эксплуатации и простаивания.

3. Создана концепция, проведены апробация и внедрение постоянно действующей системы экологического мониторинга, позволяющей отслеживать экологически значимые изменения в почвах и водных средах, принимать решения и предпринимать меры по предупреждению коррозионного разрушения трубопроводов и негативного антропогенного влияния на reo- и аква сферы.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Акользина, Алла Викторовна, 2004 год

1. ANSI/ASME B31G -1991. Manual for Determining the Remaining Strength of Corroded Pipelins. (A Supplement to ASME B31 Code for Pressure Piping),- ASME, New York

2. Brankevich G.,Mele M., De Videla H./Rev.ibevoam. corros. Y prot. V.17. №5. p.335-345

3. Bushnell G. Pulh. And Pup., 1981, v. 55,№4, p.75-77

4. CAN/CSA Z184-M86 «Gaz Pipeline Systems». - Canadian Standards Association. 178 Rexdale Blvd., Rexdale Ont., September 1986.

5. CAN3 Z183-M86 «Oil Pipeline Systems». - Canadian Standards Association. 178 Rexdale Blvd., Rexdale Ont., September 1986.

6. Colas L. Techn. Lau. 1988. №202. p.88-110

7. Fischer H. Обзор докладов, сделанных на совещании СЭВ в Батуми. М.: 1967, С.57-66

8. Gildert R.J., Lovelook D.W. Microbial Aspect of the Deterioration of Materials.London. Academia Press, 1975.51 lp.

9. Heitz E., Schwenk W. Métaux, 1979, v.54, №644, p. 41 -47

10. Kohlrausch. Z. Phyzik. Chem. 1983. v.12 №773, p.l 1-18

11. Mansfeld F. Corrosion, 1970, №7, p.14-18

12. Martini В., Guaglione B. 31 st. Mat.Int.Soc. Eltctrochtm, Venice, 1980. Extend. Abstr. V.2. S.l. S.a. h.859-861

13. Mayne J.E. J. Chem. Sos. 2000. v.2000. v.82. №14. p.122-128

14. Prazâk M. Werkst.und Korrosion/ 1974, v.25, №2, p. 104-108

15. Prazâk M., Metall ober fläche, 1970, №2, p.22-26

16. Pritchand et al. Corros. Sei., 1983. v.23. №1. p. 27-39

17. Robin J.J. et al. J Appb. Electiochem., 2002, v.32. №6. p.701-710

18. Shuldener Н.Т/, Sussman S. Corrosion, 1960. v.16. №2, p.354-35819