Pôdne podmienky zohrávajú kľúčovú úlohu vo výkone a životnosti podzemných potrubí. Ako dodávateľ potrubných potrubí som bol svedkom toho, ako môžu rôzne charakteristiky pôdy významne ovplyvniť integritu týchto základných komponentov infraštruktúry. V tomto blogu sa budem ponoriť do rôznych spôsobov, ako pôdne podmienky ovplyvňujú zakopané potrubné potrubia a diskutovať o dôsledkoch pre dodávateľov a koncových používateľov.
Fyzikálne účinky pôdy na potrubia
Zhutnenie pôdy
Jedným z najbezprostrednejších fyzikálnych účinkov pôdy na podzemné potrubia je zhutnenie. Keď sú potrubia inštalované pod zemou, váha nadložnej pôdy na ne môže vyvíjať značný tlak. V oblastiach s vysokou hustotou alebo zhutnenými pôdami, ako sú ílovité pôdy, môže byť tento tlak obzvlášť intenzívny.
Zhutnené zeminy môžu spôsobiť deformáciu potrubí. Ak tlak prekročí konštrukčnú kapacitu potrubia, môže to viesť k preliačinám, oválizácii alebo dokonca prasklinám. Napríklad v projekte, kde sme dodávaliBezšvíkové potrubiev prípade potrubia v oblasti s ťažkou hlinitou pôdou, rúry zaznamenali určitý stupeň ovalizácie kvôli vysokým silám zhutňovania. To ovplyvnilo nielen prietokovú kapacitu potrubia, ale tiež zvýšilo riziko korózie na deformovaných miestach.
Pohyb pôdy
Pohyb pôdy je ďalším dôležitým faktorom. Môže k tomu dôjsť z rôznych dôvodov, ako je seizmická aktivita, usadzovanie pôdy alebo mrazové zdvíhanie. V seizmických oblastiach môže otrasy pôdy spôsobiť posunutie pôdy, čo zase môže spôsobiť tlak na zakopané potrubia.
Častým problémom v chladných oblastiach je nával mrazov. Keď voda v pôde zamrzne, roztiahne sa, čo spôsobí, že sa pôda nadvihne. Tento pohyb nahor môže zdvihnúť potrubia, čo vedie ku koncentrácii napätia a potenciálnemu poškodeniu. Napríklad v severnom projekte, kde sme poskytovaliPotrubie LASW, boli potrubia počas zimných mesiacov postihnuté mrazivými výkyvmi. Opakovaný pohyb rúr nahor a nadol v dôsledku cyklov zmrazovania a rozmrazovania viedol v niektorých častiach k únavovým trhlinám.
Chemické účinky pôdy na potrubia
pH pôdy
Úroveň pH pôdy je kľúčovým chemickým faktorom, ktorý ovplyvňuje rýchlosť korózie podzemných potrubí. Pôdy s nízkym pH (kyslé) alebo vysokým pH (zásadité) sú korozívnejšie ako neutrálne pôdy.
Kyslé pôdy, ktoré sa často nachádzajú v oblastiach s vysokou úrovňou organických látok alebo priemyselného znečistenia, môžu urýchliť koróziu oceľových rúr. Kyslé prostredie poskytuje vhodné prostredie pre elektrochemické reakcie, ktoré vedú ku korózii. Napríklad v priemyselnom areáli, kde sme dodávaliPotrubie ERW, kyslá pôda spôsobila rýchlu koróziu rúr. Produkty korózie oslabili steny rúr, znížili ich štrukturálnu integritu a zvýšili riziko netesností.
Na druhej strane, alkalické pôdy môžu tiež spôsobiť koróziu, hoci mechanizmus je odlišný. V alkalických podmienkach sa na povrchu potrubia môže vytvoriť pasívny film, ale ak sa tento film poškodí, proces korózie môže prebiehať zrýchleným tempom.
Vlhkosť pôdy a obsah kyslíka
Pre koróziu je dôležitý aj obsah vlhkosti a dostupnosť kyslíka v pôde. Vlhkosť je nevyhnutným médiom pre elektrochemické reakcie spojené s koróziou. Vo vlhkých pôdach prítomnosť vody umožňuje voľný pohyb iónov, čo uľahčuje proces korózie.
Pri väčšine foriem korózie je potrebný aj kyslík. V dobre prevzdušnených pôdach, ako sú piesčité pôdy, je relatívne vysoký obsah kyslíka, čo môže zvýšiť rýchlosť korózie. Avšak vo vodnatých pôdach môže byť obsah kyslíka obmedzený, čo vedie k rôznym typom korózie, ako je anaeróbna korózia. Anaeróbna korózia je často spojená s prítomnosťou sulfátových redukujúcich baktérií, ktoré môžu produkovať sírovodík, vysoko korozívnu látku.
Mikrobiologické účinky pôdy na potrubia
Mikrobiálna aktivita
Mikroorganizmy v pôde môžu mať významný vplyv na zakopané potrubné vedenia. Baktérie redukujúce sírany (SRB) sú jednou z najznámejších skupín mikroorganizmov, ktoré spôsobujú koróziu. Týmto baktériám sa darí v anaeróbnych prostrediach, ako sú napríklad vodné pôdy.
SRB využívajú vo svojich metabolických procesoch síran ako akceptor elektrónov a ako vedľajší produkt produkujú sírovodík. Sírovodík reaguje so železom v oceľových rúrach za vzniku sírovodíka, ktorý je poréznym a korozívnym produktom. V projekte, kde sme dodávali potrubné potrubia pre potrubie v močaristej oblasti, viedla prítomnosť SRB k silnej korózii potrubí. Korózne jamy vytvorené činnosťou SRB oslabili steny potrubia a zvýšili pravdepodobnosť netesností.
Tvorba biofilmu
Mikroorganizmy môžu tiež vytvárať biofilmy na povrchu potrubia. Biofilmy sú komplexné spoločenstvá mikroorganizmov vložené do matrice extracelulárnych polymérnych látok. Tieto biofilmy môžu na povrchu potrubia vytvárať mikroprostredie, ktoré je odlišné od okolitej pôdy.
Biofilm môže pôsobiť ako bariéra pre difúziu kyslíka a iných látok, čo vedie k rozdielnemu prevzdušňovaniu buniek a lokalizovanej korózii. Okrem toho metabolické aktivity mikroorganizmov v biofilme môžu produkovať korozívne látky, čo ďalej urýchľuje proces korózie.
Dôsledky pre dodávateľov potrubí a koncových používateľov
Výber materiálu
Ako dodávateľ potrubných potrubí je pochopenie pôdnych podmienok rozhodujúce pre výber materiálu. Pre projekty v korozívnych pôdach môžeme odporučiť rúry s vyššou odolnosťou proti korózii, napríklad z nehrdzavejúcej ocele alebo so špeciálnymi nátermi. Napríklad v oblastiach s kyslou pôdou by sme mohli navrhnúť rúry s vysokokvalitným epoxidovým náterom na ochranu ocele pred koróziou.
Koncoví užívatelia si musia byť vedomí aj pôdnych podmienok pri plánovaní projektu potrubia. Mali by úzko spolupracovať s dodávateľmi pri výbere najvhodnejších potrubí pre ich špecifické pôdne prostredie. To môže pomôcť znížiť dlhodobé náklady na údržbu a zvýšiť spoľahlivosť potrubia.
Inštalácia a údržba
Správna inštalácia je nevyhnutná na zmiernenie vplyvov pôdnych podmienok. Napríklad v oblastiach s vysokým zhutnením pôdy môže byť potrebné inštalovať potrubia s vhodnými materiálmi na podstielku, aby sa zaťaženie rovnomerne rozložilo. Okrem toho je potrebná pravidelná údržba na sledovanie stavu rúr a včasné odhalenie akýchkoľvek známok korózie alebo poškodenia.
Koncoví používatelia by tiež mali zvážiť zavedenie opatrení na ochranu proti korózii, ako sú systémy katódovej ochrany. Tieto systémy môžu pomôcť znížiť rýchlosť korózie potrubí poskytovaním ochranného prúdu.
Záver
Záverom možno povedať, že pôdne podmienky majú hlboký vplyv na zakopané potrubia. Fyzikálne, chemické a mikrobiologické faktory v pôde môžu ovplyvniť výkon a životnosť týchto rúr. Ako dodávateľ potrubných potrubí chápem dôležitosť zohľadnenia pôdnych podmienok v každom projekte.
Úzkou spoluprácou s koncovými používateľmi môžeme zabezpečiť, aby sa správne vybrali a nainštalovali správne potrubia, aby odolali výzvam, ktoré predstavuje pôdne prostredie. Ak plánujete projekt potrubia a potrebujete poradiť s výberom potrubia na základe pôdnych podmienok, neváhajte nás kontaktovať pre podrobnú diskusiu. Zaviazali sme sa poskytovať vysokokvalitné potrubné potrubia a profesionálne riešenia, ktoré vyhovujú vašim špecifickým potrebám.
Referencie
- Fontana, MG (1986). Korózne inžinierstvo. McGraw - Hill.
- Melchers, RE (1999). Korózia ocele v pôde. Elsevier.
- Príručka ASM, zväzok 13A: Korózia: základy, testovanie a ochrana. ASM International.