EN
Проблема нержавіючої сталі при корозії стічних вод
А станція очищення стічних вод управління 50 000 кубічних метрів комунальних стічних вод щоденно в хімічно агресивному середовищі. Ефлюєнт первинного осадника містить 150–400 мг/л іонів хлориду, що надходять із побутових систем м’якшення води, промислових зливів та стоків з доріг, посипаних соллю. У процесі вторинної очистки утворюється сірководень, який виникає внаслідок анаеробного збродження осаду; його концентрація в повітряному просторі над осадними резервуарами становить 5–50 ppm і перетворюється на сірчану кислоту за рахунок біологічного окиснення на будь-якій поверхні над рівнем води. Таке середовище руйнує нержавіючу сталь таким чином, що її назва — «нержавіюча» — вводить інженерів в оману, спонукаючи вважати, що вона не піддається корозії.
Пітингова корозія хлоридів, ураження сірководнем та гальванічна корозія в умовах осадників
Три механізми корозії призводять до деградації компонентів скребків із нержавіючої сталі в станція очищення стічних вод хлоридна корозія з утворенням пітінгу — іони хлориду проникають крізь пасивний шар оксиду хрому на сталі марки 304 при концентрації понад 100 мг/л, якщо температура води перевищує 30 °C, утворюючи пітинги, які перетворюються на сквозні отвори протягом 2–4 років. Сталь марки 316, що містить молібден, стійка до пітінгу при вищих концентраціях, але коштує на 40–60 % дорожче й піддається корозії в зонах зварних швів, де термозона втратила молібден. Вплив сірководню — H₂S перетворюється на сірчану кислоту за допомогою бактерій роду Thiobacillus на стінках резервуара над рівнем води, утворюючи рН у межах від 1,0 до 2,0. Ця кислота розчиняє залізну матрицю, залишаючи ослаблену структуру, яка руйнується під дією механічного навантаження. Гальванічна корозія на кожному з’єднанні нержавіючої сталі зі звичайною сталлю — штифт ланцюга скребка зі сталі 304, що контактує з зубчастим колесом із вуглецевої сталі, утворює гальванічну пару, що прискорює знос зубчастого колеса в 3–5 разів.
Реальний випадок — аварія ланцюга скребка на муніципальній станції через 18 місяців експлуатації
Муніципальна станція очищення стічних вод на очисній станції в прибережному регіоні Південно-Східної Азії у 2021 році замінили ланцюги первинного скребка-освітлювача на нержавіючу сталь марки 304. До середини 2023 року — через 18 місяців експлуатації — ланцюги на рівні води показали видиме точкове корозійне ушкодження, а три ланки зламалися, унаслідок чого скребкова лопать впала в освітлювач і для її підйому за допомогою крана знадобилося чотириденне простоювання станції. Аналіз води показав концентрацію хлоридів 280 мг/л та сірководню (H₂S) у повітряному просторі 12 ppm. На заміну цієї системи станція встановила композитні скребкові компоненти компанії HSHUAKE (Hengshui Huake Rubber & Plastic), виробника, який має 18-річний досвід у створенні неметалевих систем скребків для осаду й обслуговує понад 100 країн. Замінений ланцюг — інженерний пластик, армований скловолокном, з ультрафіолетовою стабілізацією — не проявив жодних ознак корозії, не втратив у вазі та не зазнав механічного старіння протягом 24 місяців. Згодом станція модернізувала ще два додаткові освітлювачі.
Композитні матеріали — вартість, термін служби та експлуатаційні характеристики
FRP та інженерні пластики порівняно з нержавіючою сталью марок 304 і 316 — порівняльний аналіз
А станція очищення стічних вод порівняння композитних скребкових елементів із нержавіючою сталлю охоплює чотири параметри. Стійкість до корозії — інженерні пластики (поліамід-6 із скловолокном, УВПЕ, ПОМ) та FRP є хімічно інертними щодо хлоридів, сірководню та сірчаної кислоти в усьому діапазоні стічних вод. Термін служби — правильно підібрані композитні скребкові ланцюги служать 10–15 років у муніципальних стічних водах, що в 3–5 разів довше терміну служби нержавіючої сталі марки 304 (2–4 роки) в агресивних умовах. Вага — композитні матеріали на 60–75 % легші. Композитна скребкова лопать вагою 8 кг замінює нержавіючу лопать вагою 25 кг. Початкова вартість — інженерні пластикові скребкові елементи коштують на 15–30 % менше, ніж елементи з нержавіючої сталі марки 304, і на 40–55 % менше, ніж елементи з нержавіючої сталі марки 316 за одиницю.
Порівняння витрат енергії та витрат на технічне обслуговування
Підбір потужності приводного двигуна, заміна зношених компонентів та скорочення трудових витрат
Зниження ваги композитних скребкових елементів у станція очищення стічних вод забезпечує три види економії. Підбір двигуна для приводу — композитні матеріали дозволяють використовувати двигун на 30–40 % меншої потужності. Двигун потужністю 2,2 кВт замінює двигун потужністю 3,7 кВт, що дає економію 13 000 кВт·год на рік (приблизно 1600 євро). Зірочки, що приводять у рух композитні ланцюги, служать у 2–3 рази довше за рахунок відсутності гальванічних пар. Композитні компоненти можна піднімати двома робітниками без крана, що скорочує трудовитрати на технічне обслуговування на 40–60 людино-годин на рік на один осадовий резервуар.
Практичні аспекти монтажу та модернізації
Зниження ваги, модульна збірка та сумісність із існуючими конструкціями резервуарів
Модернізація станція очищення стічних вод заміна деталей скребків із нержавіючої сталі на композитні не вимагає структурних змін. Композитні деталі є модульними — ланки ланцюга, секції скребка та лопаті скребка збираються за допомогою штифтів і шплінгів за допомогою базових ручних інструментів. Для обслуговування 40-метрового осадового басейну, який під час монтажу деталей із нержавіючої сталі вимагав мобільного крана вантажопідйомністю 50 тонн, тепер достатньо будівельних лісів та ручного підйому. Композитні системи виготовляються за індивідуальними розмірами з урахуванням довжини, ширини та глибини води в резервуарі, а також відстані між центрами зірочок, що дозволяє використовувати існуючу привідну систему без змін, за винятком заміни двигуна на менш потужний.
Поширені запитання
На скільки зменшує витрати очисна споруда при переході на композитні скребки?
А станція очищення стічних вод перехід від нержавіючої сталі марки 304 до композитних деталей скребків дозволяє зекономити від 15 % до 30 % на початковій вартості деталей, від 30 % до 40 % на енергоспоживанні привідного двигуна та повністю усуває потребу в заміні деталей кожні 2–4 роки, яка виникає при використанні нержавіючої сталі в агресивних стічних водах. HSHUAKE постачає неметалеві системи скребків на очисні споруди понад 100 країн світу.
Як довго триває термін служби композитних скребкових елементів у стічних водах?
Композитних скребкових елементів у станція очищення стічних вод триває 10–15 років — у 3–5 разів довше, ніж у нержавіючої сталі марки 304 у агресивних умовах, що містять хлориди та сірководень. HSHUAKE надає розширену гарантію на свої неметалеві скребкові системи.
Чи мають композитні скребки таку саму міцність, як нержавіюча сталь?
Так. Інженерні пластики, армовані скловолокном, які використовуються у станція очищення стічних вод скребкових системах, мають межу міцності на розтяг 150–220 МПа — що порівняно з границею текучості нержавіючої сталі марки 304 (205 МПа) або перевищує її при вазі, що становить приблизно 75 % менше.
Що спричиняє корозію нержавіючої сталі на очисних спорудах?
Пітингову корозію, викликану хлоридами при концентрації понад 100 мг/л, перетворення сірководню на сірчану кислоту бактеріями роду Thiobacillus та гальванічну корозію в місцях з’єднання нержавіючої сталі з вуглецевою сталью — ці фактори призводять до виходу з ладу нержавіючих скребків у станція очищення стічних вод протягом 2–4 років.
Чи можна встановити композитні скребки в існуючі осадові резервуари?
Так. Композитні скребкові компоненти для станція очищення стічних вод виготовляються за індивідуальними розмірами під існуючу ємність з урахуванням відстані між центрами зірочок та відстані між лопатями. Монтаж виконується за допомогою базових ручних інструментів без потреби у вантажопідйомних кранах.
Яке технічне обслуговування потрібно композитним скребковим системам?
Композитні скребкові системи в станція очищення стічних вод вимагають щорічного візуального огляду натягу ланцюга, зносу зубців зірочок та стану лопатей. Захист від корозії, фарбування або катодний захист не потрібні — матеріал природно стійкий до хімічного середовища стічних вод.