EN
Nerūsējošā tērauda problēma notekūdeņu korozijā
A ārslāpekļa apstrādes iekārta pārvalda 50 000 kubikmetrus komunālo notekūdeņu dienā un darbojas ķīmiski agresīvā vidē. Pirmapstrādes atdalošās tvertnes izplūdes ūdens satur 150–400 mg/L hlorīdu jonus, kas rodas no mājsaimniecību ūdens mīkstināšanas, rūpnieciskās notekūdeņu izvades un ceļu sāls izskalošanās. Otrās apstrādes posmā rodas ūdeņraža sērūdeņradis, ko anaerobā dūņu sadalīšanās veido — tā koncentrācija virs nosedzēšanas tvertnēm ir 5–50 ppm, un tā pārvēršas sērskābē bioloģiskās oksidācijas rezultātā jebkurā virsmā virs ūdens līmeņa. Šāda vide ietekmē nerūsējošo tēraudu tādā veidā, ka tā nosaukums — „nerūsējošais” — var maldināt inženierus, liekot viņiem domāt, ka tas nekoroze.
Hlorīdu caurumiņošana, ūdeņraža sērūdeņraža uzbrukums un galvaniskā korozija atdalošās tvertnes vidē
Trīs korozijas mehānismi iznīcina nerūsējošās skrāpja sastāvdaļas ārslāpekļa apstrādes iekārta . Hlorīdu izkausēšana — hlorīdu joni caururbj pasīvo hroma oksīda kārtu uz 304 nerūsējošā tērauda, ja ūdens hlorīdu koncentrācija pārsniedz 100 mg/L un ūdens temperatūra ir augstāka par 30 °C, veidojot bedrītes, kas 2–4 gadu laikā kļūst par caururbjošām caurumiem. 316 nerūsējošais tērauds, kurā ir molibdēns, pretojas izkausēšanai augstākās koncentrācijās, taču tas ir 40–60 % dārgāks un korodē metinātajos savienojumos, kur siltuma ietekmētajā zonā zaudē molibdēnu. Ūdeņraža sērūdeņraža iedarbība — H₂S pārvēršas par sērskābi ar Thiobacillus baktēriju palīdzību tvertnes sienās virs ūdens līmeņa, radot pH vērtību tik zemu kā 1,0–2,0. Šī skābe izšķīdina dzelzs matricu, atstājot vājinātu struktūru, kas neiztur mehānisko slodzi. Galvaniskā korozija katrā nerūsējošā tērauda un mīkstā tērauda savienojumā — 304 nerūsējošā tērauda skrāpja ķēdes stienis pret oglekļa tērauda zobratu veido galvanisku elementu, paātrinot zobrata nodilumu 3–5 reizes.
Piemērs reālā dzīvē — komunālās ķīmiskās tīrītavas skrāpja ķēdes bojājums pēc 18 mēnešiem
Komunālā ārslāpekļa apstrādes iekārta piekrastes reģionā Dienvidaustrumāzijā 2021. gadā nomainīja galvenās atšķaidītāja skrāpētājvirknes ar nerūsējošo tēraudu 304. Vidū 2023. gadā — pēc 18 mēnešiem ekspluatācijā — virknes saites ūdens līmenī parādīja redzamus korozijas caurumus, un trīs saites pārtrūka, izraisot skrāpētāja plāksnes krišanu atšķaidītājā un četru dienu apstāšanos, lai ar krānu izņemtu skrāpētāju. Ūdens analīze rādīja 280 mg/L hlorīdu un 12 ppm H₂S telpā virs ūdens virsmas. Rūpnīca aizvietoja visu sistēmu ar kompozītajām skrāpētāja sastāvdaļām no HSHUAKE (Hengshui Huake Rubber & Plastic), ražotāja ar 18 gadu pieredzi nemetālisku dūņu skrāpētāju sistēmu ražošanā, kas kalpo vairāk nekā 100 valstīm. Aizvietotā virkne — stikla šķiedrām pastiprināts inženierijas plastmasas materiāls ar UV stabilizētu formulējumu — pēc 24 mēnešiem neuzrādīja nekādu koroziju, nekādu masas zudumu un nekādu mehānisko degradāciju. Kopš tam rūpnīca ir pārveidojusi vēl divus atšķaidītājus.
Kompozītmateriāli — izmaksas, kalpošanas ilgums un veiktspēja
FRP un inženierijas plastmasas salīdzinājumā ar nerūsējošo tēraudu 304 un 316 — sānu pie sānas analīze
A ārslāpekļa apstrādes iekārta salīdzinot kompozītus skrāpja komponentus ar nerūsējošo tēraudu, tiek novērtēti četri parametri. Korozijas izturība — inženierijas plastmasas (PA6 ar stiklšķiedru, UHMWPE, POM) un FRP ir neaktīvas pret hlorīdiem, ūdeņraža sērūdeņradi un sērskābi visā notekūdeņu ķīmijas diapazonā. Kalpošanas ilgums — pareizi formulētas kompozītās skrāpja ķēdes kalpo 10–15 gadus komunālos notekūdeņos, kas ir 3–5 reizes ilgāk par 304. tipa nerūsējošā tērauda kalpošanas ilgumu agresīvos apstākļos (2–4 gadi). Svars — kompozītu svars ir par 60 % līdz 75 % mazāks. Kompozīta skrāpja plāksne, kuras svars ir 8 kg, aizvieto 25 kg smagu nerūsējošā tērauda plāksni. Sākotnējā cena — inženierijas plastmasas skrāpja komponentu cena ir par 15 % līdz 30 % zemāka nekā 304. tipa nerūsējošā tērauda un par 40 % līdz 55 % zemāka nekā 316. tipa nerūsējošā tērauda cena par vienu komponentu.
Enerģijas un apkopēs saistīto izmaksu salīdzinājums
Dzinēja motora izmēri, nodiluma komponentu nomaiņa un darbaspēka samazinājums
Kompozītu skrāpja komponentu svara samazinājums sistēmā ārslāpekļa apstrādes iekārta ražo trīs ietaupījumus. Vadības motora izmērs — kompozītmateriāliem nepieciešams 30–40 % mazāks motors. 2,2 kW motors aizvieto 3,7 kW motoru, gūstot gadā 13 000 kWh enerģijas ietaupījumu (aptuveni 1600 €). Kompozītiekārtu ķēdes piedziņas zobrati kalpo 2–3 reizes ilgāk bez galvaniskajām pāriem. Kompozītiekārtas sastāvdaļas var pacelt divi strādnieki bez celtniecības krāna, samazinot ik gadu apkopju darba stundas par 40–60 stundām uz vienu noturētāju.
Uzstādīšanas un pārbūves praktiskums
Svara samazināšana, modulārā montāža un savietojamība ar esošajām tvertnēm
Pārbūve ārslāpekļa apstrādes iekārta pāreja no nerūsējošā tērauda uz kompozītajām skrāpju sastāvdaļām nepieprasa strukturālas pārveidojumus. Kompozītās sastāvdaļas ir modulāras — ķēdes saites, lidojuma sekcijas un skrāpju asmens savienojas ar spraudiņu un drošinājuma gredzena savienojumiem, izmantojot vienkāršus rokas rīkus. 40 metrus garu sedimentācijas tvertni, kuras nerūsējošā tērauda montāžai bija nepieciešama 50 tonnu mobila celtniece, var apkalpot, izmantojot apmetuma konstrukciju un manuālo pacelšanu. Kompozītu sistēmas ir pielāgotas individuāli tvertnes garumam, platumam un ūdens dziļumam, atbilstot esošajam zobrata centru attālumam, tādējādi pārbūve var izmantot esošo piedziņas sistēmu, veicot tikai dzinēja jaudas samazināšanu.
Bieži uzdotie jautājumi
Cik daudz ietaupījumu sniedz kompozītajiem skrāpjiem pāreja notekūdeņu attīrīšanas stacijā?
A ārslāpekļa apstrādes iekārta pāreja no nerūsējošā tērauda 304 uz kompozītajām skrāpju sastāvdaļām ietaupa 15% līdz 30% sākotnējās sastāvdaļu izmaksās, 30% līdz 40% piedziņas dzinēja enerģijas patēriņā un novērš nomaiņas ciklus, kas notiek katros 2–4 gados ar nerūsējošo tēraudu agresīvā notekūdeņu vidē. HSHUAKE ir piegādājis nemetāliskas skrāpju sistēmas stacijām vairāk nekā 100 valstīs.
Cik ilgi kompozītās skrāpēja sastāvdaļas ilgst notekūdeņos?
Kompozītās skrāpēja sastāvdaļas ārslāpekļa apstrādes iekārta ilgst 10–15 gadus — 3–5 reizes ilgāk nekā nerūsējošais tērauds 304 agresīvās hlorīdu un H₂S vidē. HSHUAKE nodrošina paplašinātu garantiju savām nemetāliskajām skrāpēja sistēmām.
Vai kompozītās skrāpējas ir tikpat izturīgas kā nerūsējošais tērauds?
Jā. Stiklšķiedru pastiprinātas inženierijas plastmasas, ko izmanto ārslāpekļa apstrādes iekārta skrāpēja sistēmās, ir stiepes izturība 150–220 MPa — salīdzināma vai pat pārsniedz nerūsējošā tērauda 304 izturību līdz plūstam (205 MPa), bet sver aptuveni par 75 % mazāk.
Kas izraisa nerūsējošā tērauda koroziju notekūdeņu attīrīšanas iekārtās?
Hlorīdu rūsas veidošanās pie koncentrācijas virs 100 mg/L, ūdeņraža sulfīda pārvēršanās sērskābē ar Thiobacillus baktēriju palīdzību un galvaniskā korozija vietās, kur nerūsējošais tērauds ir savienots ar oglekļa tēraudu, izraisa nerūsējošā skrāpēja bojāšanos ārslāpekļa apstrādes iekārta 2–4 gadu laikā.
Vai kompozītās skrāpējas var uzstādīt esošās atstaigātājās?
Jā. Kompozītā skrāpja komponenti ārslāpekļa apstrādes iekārta ir pielāgoti izmēri atbilstoši esošajam tvertnes izmēram, nodrošinot zobrata ass attāluma un skrāpja soli atbilstību. Uzstādīšanai nepieciešami tikai vienkārši rokas rīki, un nav nepieciešama krānu piekļuve.
Kāda apkope nepieciešama kompozītā skrāpja sistēmām?
Kompozītā skrāpja sistēmas ārslāpekļa apstrādes iekārta prasa katru gadu vizuāli pārbaudīt ķēdes spriegumu, zobratu zobiem notikušo nodilumu un skrāpju stāvokli. Nav nepieciešama korozijas aizsardzība, krāsošana vai katodiskā aizsardzība — materiāls ir dabiski inerts pret notekūdeņu ķīmiju.