 |
2.3. Анализ причин нарушения надежности работы
|
|
|
|
2. 3. Анализ причин нарушения надежности работы
и совершенствование техники восстановления закрытых
трубопроводов
Надежность систем водоснабжения характеризуется безотказностью, ремонтопригодностью и долговечностью.
Надежность систем водоснабжения закладывается при проектировании, реализуется при строительстве и поддерживается при эксплуатации. Опыт свидетельствует, что нарушение строительных норм и правил и отступление от проектов при строительстве трубопроводов прямо ведет к снижению надежности систем при их эксплуатации.
Надежность закрытой оросительной сети определяется вероятностью безотказного выполнения программы, в течение заданного времени, при сохранении значений основных эксплуатационных показателей в установленных пределах. Потеря надежности всей системы связана с появлением отказов. Основными видами отказов элементов закрытой оросительной сети, влияющих на ее работоспособность, являются внезапные и постепенные.
Внезапные отказы в основном возникают в начальный период эксплуатации системы и характеризуются наличием дефектных комплектующих элементов (производственные отказы) и конструктивными недоработками (конструктивные отказы), а также недостаточным качеством строительно-монтажных работ (технологические отказы).
Постепенные отказы возникают при нормальной эксплуатации системы и связаны в основном с разрывами труб, нарушением герметичности трубопроводов, повышением фактических запросов потребителей в воде над возможностями системы. Большое число отказов мелиоративных трубопроводов на закрытой сети обусловлено сложными условиями их работы, которые характеризуются рядом специфических особенностей:
|
|
|
1. Невысокое суточное потребление и значительный коэффициент неравномерности водопотребления по сезонам;
2. Недостаточность квалифицированного обслуживающего персонала;
3. Необходимость проведения сложных специальных строительно-монтажных работ при ремонте;
4. Перебои в подаче электроэнергии;
5. Отсутствие на локальных водопроводах капитальных помещений для размещения оборудования;
6. Неисправности внутрихозяйственной сети;
7. Отсутствие воды в водоисточнике;
8. Отсутствие планировки;
9. Достаточное естественное увлажнение;
10. Неисправности межхозяйственной сети;
11. Не использование в связи с поздним вводом, пар;
12. Сезонность и прерывистость работы закрытой оросительной сети;
13. Периодическим полным или частичным опорожнением;
14. Частыми включениями – отключениями дождевальной техники.
В свою очередь, перечисленные факторы, характеризующие работу трубопроводов, приводят к понижению коррозионной стойкости в оросительной сети и, вследствие чего, появлению отказов. В связи с этим для нормальной работы закрытой оросительной сети важную роль играет защита ее от коррозии.
Надежность работы оросительной сети (ОС) можно оценить на основании опыта ее эксплуатации, используя методы математической статистики и теории вероятности.
Методы Ц. Е. Мирцхулавы применительно к трубопроводам позволяют предварительно проанализировать отдельные показатели надежности работы ОС:
- вероятность безотказной работы как отношение длины исправно работающего трубопровода к общей длине;
- коэффициент готовности как отношение среднего времени между двумя порывами к суммарному времени восстановления трубопровода.
Анализ многолетних наблюдений за работой ОС позволил выявить некоторые причины частых повреждений трубопроводов. В основном это связано с недостаточно высоким качеством напорных труб, применение не эффективных противокоррозионных покрытий, что в свою очередь снижает эффективность работы средств электрохимической защиты, а также с тем, что трубопроводы могут надежно работать лишь при условии гарантированного ограничения давления при гидравлических ударах.
|
|
|
Аварии на трубопроводах показывают, что для цельно натянутых, бесшовных труб основной причиной повреждений является коррозия металла, а для витых, одно - и двухшовных труб, еще и нарушение сварных швов. При этом количество порывов на оросительных трубопроводах ежегодно увеличивается в арифметической прогрессии.
Коррозия металлов определяется составом сплава или состоянием его структуры, т. е. внутренними факторами, но сильно зависит также и от внешних: состава коррозионной среды, скорости его движения, температуры и т. д. В водопроводных системах, при обследовании аварийных участков трубопроводов оросительных систем, установлено, что все вышеперечисленные факторы, вызывают коррозию металла в полной мере. По некоторым данным, обычно применяемая в системах водоснабжения нелегированная (углеродистая) сталь в кислотосодержащих водах всегда подвержена коррозии. Если положить в основу предельный ток восстановления кислорода около 0, 5 мА/кв. см. в интенсивно перемешиваемом растворе, получится скорость коррозии до 5 мм / год. Это справедливо для металлов со свежей поверхностью. Однако в практических условиях, благодаря процессу коррозии, на поверхности стали образуется слой гидроокиси железа, обеспечивающий снижение скорости коррозии. С целью сравнения коррозионной стойкости различных металлов можно использовать десятибалльную шкалу коррозионной стойкости по ГОСТ 13819 - 68.
Коррозионную стойкость металлов при скорости коррозии 5 мм /год и выше оценивают по группам стойкости, а при скорости коррозии ниже 0, 5 мм / год - по баллам.
Скорость коррозии металла мелиоративных трубопроводов без внутренней изоляции составляет от 0, 02 до 0, 5 мм / год и более. По данным К. К Никольского эти трубы имеют пониженную стойкость металла, оцениваемую 6 - 7 баллами при общей десятибалльной шкале.
Обследование закрытых трубопроводов показывает, что после проведения сварных работ, уменьшается коррозионная стойкость металла, что приводит к порывам в нижней части труб из-за точечной коррозии. Размеры кратеров сквозных отверстий достигают от 1 до 10 мм и более.
|
|
|
Коррозионные повреждения металла на трубопроводах приводят к значительному понижению их надежности, к частичному или полному отказам в работе. Существующий опыт эксплуатации закрытых трубопроводов показывает, что одной из главных причин их низкой надежности и долговечности является отсутствие или низкое качество изоляции на внутренней поверхности, так как во время строительства основной массы современных трубопроводов, она по действовавшим в этот период нормативным документам не регламентировалась. По этой причине, в основном все системы водоснабжения построены без защитного внутреннего покрытия.
Длительный контакт внутренней поверхности стальных труб с различными средствами их эксплуатации, приводят к образованию на ней отложений из продуктов коррозии, в результате этого возрастает гидравлическое сопротивление трубопроводов и, как следствие, уменьшается их пропускная способность. С другой стороны, поскольку вода представляет собой нейтральную или близкую к ней среду, контакт ее со сталью обуславливает развитие процесса язвенной коррозии.
Язвенная коррозия представляет собой наиболее опасный вид разрушения металла труб. По целому ряду причин язвенное углубление обнаружить на внутренней поверхности не представляется возможным. Обнаруживаются они только в момент образования сквозных отверстий в стенках трубопроводов. Известно, что стальные трубопроводы в хозяйственно-питьевом водоснабжении прекращают свои технологические функции не по причине потери прочности как таковой, а по причине большого числа сквозных коррозионных повреждений. Выборочный анализ сквозных коррозионных повреждений стенок трубопроводов показывает, что в подавляющем большинстве случаев форма коррозионного отверстия приближается к окружности, чем к другим геометрическим фигурам, при этом минимальные размеры язвенных отверстий имеют самую низкую частоту встречаемости.
Ухудшение технического состояния магистральных трубопроводов вследствие накопления повреждений приводят к значительным потерям воды, росту расходов на устранение повреждений, перебоями в водообеспечении потребителей, нанесению ущерба сельскохозяйственным угодьям.
|
|
|
