EN
Проблемът с неръждаемата стомана при корозията в системи за отпадъчни води
А станция за очистка на канализационни води управлява 50 000 кубични метра градски отпадъчни води на ден и функционира в химически агресивна среда. Изходната течност от първичния утаявател съдържа 150–400 mg/L хлоридни йони, получени от домакинското меко водоснабдяване, промишлени отпадъци и стоки от разтопен сняг по пътищата. Вторичната обработка води до образуване на сероводород чрез анаеробно разлагане на утайката — концентрации от 5 до 50 ppm в пространството над утаявателните резервоари се превръщат в сярна киселина чрез биологично окисление върху всяка повърхност над нивото на водата. Тази среда атакува неръждаемата стомана по начин, при който името ѝ — „неръждаема“ — подвежда инженерите да вярват, че няма да корозира.
Питингова корозия от хлориди, атака от сероводород и галванична корозия в условията на утаяватели
Три механизма на корозия деградират компонентите от неръждаема стомана на скребачите в станция за очистка на канализационни води хлоридна корозия с образуване на дупки — хлоридните йони проникват през пасивния слой от оксид на хрома в неръждаемата стомана марка 304 при концентрация над 100 mg/L, когато температурата на водата надхвърля 30°C, което води до образуване на дупки, които се превръщат в пробиви през цялата дебелина на стената за срок от 2 до 4 години. Неръждаемата стомана марка 316, съдържаща молибден, е по-устойчива към корозията с образуване на дупки при по-високи концентрации, но струва с 40 % до 60 % повече и подлежи на корозия в зоните на заварките, където топлинно-влияната зона губи молибден. Атака от водороден сулфид — H₂S се превръща в сярна киселина чрез бактерии от рода Thiobacillus по стените на резервоарите над нивото на водата, като се получава pH от 1,0 до 2,0. Тази киселина разтваря желязната матрица, оставяйки ослабена конструкция, която се разрушава под механично натоварване. Галванична корозия при всяко съединение между неръждаема и обикновена стомана — пин от верига за скребане от неръждаема стомана марка 304, съчетан със зъбчато колело от въглеродна стомана, образува галваничен елемент, който ускорява износването на зъбчатото колело 3 до 5 пъти.
Реален пример — Разрушаване на верига за скребане в общинска очистителна станция след 18 месеца
Общинска станция за очистка на канализационни води в прибрежен регион на Югоизточна Азия през 2021 г. бяха заменени основните вериги за скребане на първичния утаявател с вериги от неръждаема стомана марка 304. До средата на 2023 г. — след 18 месеца експлоатация — възникнаха видими корозионни дупчици по верижните звена на нивото на водата и три звена се прекъснаха, което доведе до падане на скребачната лопата в утаявателя и изисква четиридневно спиране за изваждане с кран. Анализът на водата показа съдържание на хлориди 280 mg/L и 12 ppm H₂S в пространството над водната повърхност. Заводът замени цялата система с композитни скребачни компоненти от HSHUAKE (Hengshui Huake Rubber & Plastic), производител с 18-годишен опит в областта на неметалните системи за скребане на утайка, обслужващ над 100 страни. Заменената верига — от инженерен пластмасов материал, армиран със стъклени влакна и стабилизиран срещу ултравиолетово излъчване — не прояви никаква корозия, никаква загуба на тегло и никакъв механичен деградационен ефект след 24 месеца. Оттогава завода е модернизиран още с два утаявателя.
Композитни материали — разходи, срок на експлоатация и експлоатационни характеристики
FRP и инженерни пластмаси срещу неръждаема стомана 304 и 316 — сравнителен анализ
А станция за очистка на канализационни води сравнението на композитните части на скребъци с неръждаемата стомана оценява четири параметъра. Корозионна устойчивост — инженерните пластмаси (PA6 със стъклена фибра, UHMWPE, POM) и FRP са инертни към хлориди, водороден сулфид и сярна киселина в целия обхват на химическия състав на отпадъчните води. Срок на експлоатация — правилно формулираните композитни вериги за скребъци служат от 10 до 15 години при пречистване на битови отпадъчни води, което е от 3 до 5 пъти по-дълго от 2–4-годишния срок на експлоатация на неръждаемата стомана 304 в агресивни условия. Тегло — композитните материали тежат с 60 % до 75 % по-малко. Композитен скребъчен профил с тегло 8 kg замества профил от неръждаема стомана с тегло 25 kg. Първоначална цена — компонентите от инженерни пластмаси за скребъци струват с 15 % до 30 % по-малко от тези от неръждаема стомана 304 и с 40 % до 55 % по-малко от тези от неръждаема стомана 316 на един компонент.
Сравнение на енергийните и поддръжните разходи
Размер на задвижващия двигател, подмяна на износваеми компоненти и намаляване на трудовите разходи
Намаляването на теглото на композитните компоненти на скребъците в една станция за очистка на канализационни води осъществява три икономии. Размер на двигателя за задвижване — композитните материали изискват двигател с размер 30 % до 40 % по-малък. Двигател с мощност 2,2 kW заменя двигател с мощност 3,7 kW, като това води до ежегодна икономия от 13 000 kWh (приблизително 1600 евро). Зъбчатите колела, които задвижват композитните вериги, имат срок на служба 2 до 3 пъти по-дълъг, без галванични двойки. Композитните компоненти могат да бъдат вдигнати от двама души без кран, което намалява годовата поддръжка с 40–60 човекочаса на всяка утаяваща камера.
Практични аспекти при инсталиране и модернизация
Намаляване на теглото, модулна сборка и съвместимост със съществуващите резервоарни конструкции
Модернизация на станция за очистка на канализационни води замяната на компонентите на скребера от неръждаема стомана с композитни компоненти не изисква структурни модификации. Композитните компонентти са модулни — звена на веригата, секции на скребера и остриета на скребера се монтират чрез пинове и шпилки с помощта на обикновени ръчни инструменти. За обслужване на утаявател с дължина 40 метра, за който при монтажа на скреберите от неръждаема стомана е бил необходима мобилна кранова инсталация с грузоподемност 50 тона, сега е достатъчно да се използва скелет и ръчно вдигане. Композитните системи се проектират по индивидуални размери според дължината, ширината и дълбочината на водата в резервоара и съответстват на съществуващото разстояние между центровете на зъбчатите колела, така че при модернизацията се използва съществуващата задвижваща система, като единствената промяна е намаляване на мощността на двигателя.
Често задавани въпроси
Колко спестява една канализационна станция при преминаване към композитни скребери?
А станция за очистка на канализационни води преходът от неръждаема стомана марка 304 към композитни скреберни компоненти позволява спестяване от 15 % до 30 % в началната стойност на компонентите, от 30 % до 40 % в енергийното потребление на задвижващия двигател и напълно елиминира необходимостта от подмяна на компонентите на всеки 2–4 години, както е при скреберите от неръждаема стомана в агресивни канализационни води. HSHUAKE е доставила неметални скреберни системи на станции в повече от 100 страни.
Колко дълго служат композитните части на скреберите в отпадъчни води?
Композитни части на скребери в станция за очистка на канализационни води служат 10–15 години — 3–5 пъти по-дълго от неръждаемата стомана марка 304 при агресивни хлоридни и H₂S условия. HSHUAKE предоставя разширена гаранция за своите неметални скреберни системи.
Дали композитните скребери са толкова здрави, колкото неръждаемата стомана?
Да. Инженерни пластмаси, усилени със стъклена фибра, използвани в станция за очистка на канализационни води скреберните системи, имат опънна якост от 150 до 220 MPa — сравнима или надвишаваща пределната якост при текучест на неръждаемата стомана марка 304 (205 MPa) при приблизително 75% по-малка маса.
Какво причинява корозията на неръждаемата стомана в съоръженията за пречистване на канализационни води?
Питингова корозия от хлориди при концентрации над 100 mg/L, преобразуване на сероводорода в сярна киселина от бактериите Thiobacillus и галванична корозия в местата на съединение между неръждаема и въглеродна стомана водят до повреда на неръждаемите скребери в станция за очистка на канализационни води рамките на 2–4 години.
Могат ли композитните скребери да бъдат монтирани в съществуващи утаявателни резервоари?
Да. Композитните скреберни компоненти за станция за очистка на канализационни води са изработени по индивидуални размери според съществуващия резервоар, като съответстват на разстоянието между центровете на зъбчатите колела и разстоянието между скреберите. Монтажът се извършва с помощта на обикновени ръчни инструменти, без нужда от кран.
Какво поддръжка изискват композитните скреберни системи?
Композитните скреберни системи в станция за очистка на канализационни води изискват годишна визуална инспекция на натягането на веригата, износването на зъбите на зъбчатите колела и състоянието на скреберите. Не е необходима защита от корозия, боядисване или катодна защита — материала е вродено инертен към химическия състав на отпадъчните води.