Комплексне забезпечення корозійнобезпечної експлуатації систем тепловодопостачання житлово-комунальної інфраструктури

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorВасильєв, Георгій Степанович
dc.date.accessioned2023-04-07T12:08:15Z
dc.date.available2023-04-07T12:08:15Z
dc.date.issued2023
dc.description.abstractВасильєв Г.С. Комплексне забезпечення корозійнобезпечної експлуатації систем тепловодопостачання житлово-комунальної інфраструктури. – Рукопис. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.17.14 «хімічний опір матеріалів та захист від корозії». – Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Київ, 2023. Робота направлена на вирішення науково-технічної проблеми надійної та ефективної експлуатації систем господарсько-питного водопостачання та комунального теплопостачання житлово-комунальної інфраструктури за рахунок зниження корозійного руйнування трубопроводів та зниження осадження накипу в теплообмінному обладнанні. Проблема вирішується за рахунок впровадження альтернативного підходу до водопідготовки у теплових мережах шляхом дозування реагентів комплексної дії на основі даних корозійного моніторингу, підвищення ефективності та надійності роботи пластинчатих теплообмінників теплових пунктів при накладанні ультразвукової вібрації та підвищення корозійної стійкості трубопроводів систем гарячого водопостачання шляхом впровадження комплексу експлуатаційних заходів. Продемонстровано зв’язок між фазовим складом продуктів корозії, умовами експлуатації сталі та електрохімічною активністю. Визначено, що у холодній водогінній воді формуються електрохімічно активні продукти корозії, що призводить до отримання завищених даних швидкості корозії при використанні поляризаційних методів вимірювання. Показана можливість контролю за електрохімічною активністю продуктів корозії сталі та її впливом на визначення поляризаційного опору за величиною електродного потенціалу. Досліджено антискалантні та протикорозійні властивості рослинних екстрактів: ріпаку, кормової редьки та цукрового буряку. Встановлено, що всі три досліджувані екстракти здатні знижувати швидкість корозії, проте лише екстракт редьки знижує накипоутворення на 78,7% та процес корозії на 75%. Вперше показано, що прикладення ультразвукової вібрації частотою 28 кГц призводить до зсуву потенціалу пітингу в анодний бік та знижує швидкість розчинення сталі в області пітингу до 30 разів. Визначено механізм репасивації пітингів під дією ультразвукової вібрації, що полягає у вилученні продуктів корозії над зонами пітингу через погіршення їх адгезії до вібруючої поверхні. Рух електроліту, спричинений вібрацією, призводить до подальшого ослаблення адгезії продуктів корозії і сприяє проникненню свіжого насиченого киснем електроліту всередину пітингу, що призводить до швидкої репасивації активного металу. Основні результати роботи введено в нормативні документи, що регламентують будівництво та експлуатацію систем тепловодопостачання, зокрема в ДБН В.2.5-39:2008 «Інженерне обладнання будинків і споруд. Зовнішні мережі та споруди. Теплові мережі» (зміна №1 від 01.07.2018).uk
dc.description.abstractotherVasyliev G.S. Complex provision of corrosion-safe operation of heat and water supply systems of residential and utility infrastructure. – The manuscript. Thesis for the degree of the Doctor of Technical Sciences in the specialty 05.17.14 "chemical resistance of materials and protection against corrosion". - National Technical University of Ukraine " Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute", Kyiv, 2023. The work is aimed at solving the scientific and technical problem of reliable and efficient operation of drinking water supply and municipal heat supply of housing and communal infrastructure by reducing the corrosion destruction of pipelines and reducing scale deposition in heat exchange equipment. The problem is solved by introducing an alternative approach to water treatment in heating networks by dosing reagents of complex action based on corrosion monitoring data, increasing the efficiency and reliability of plate heat exchangers of heat points by applying ultrasonic vibration and increasing corrosion resistance of hot water supply systems. The relationship between the phase composition of corrosion products, steel operating conditions and electrochemical activity has been demonstrated. It is determined that electrochemically active corrosion products are formed in cold tap water, which leads to inflated corrosion rate data using polarization measurement methods. The share of electrochemically active corrosion products decreases with increasing water temperature and flow rate, due to the predominant formation of electrochemically inert precipitates of calcium carbonate. The possibility of control over the electrochemical activity of steel corrosion products and its influence on the determination of polarization resistance by the magnitude of the electrode potential is shown. Antiscalant and anticorrosive properties of plant extracts: rapeseed, fodder radish and sugar beet have been studied. The component composition of the extracts was analyzed by the method of gas-chromatography mass-spectroscopy. The antiscaling efficiency was investigated by the methods of electrochemical shift of the carbon balance during cathodic reduction of oxygen and during thermal crystallization. It was established that the alcohol extract of radish cake has an anti-scale effect, the scale inhibition efficiency is 75%. At the same time, limited modification of the corrosive environment with environmentally friendly, safe compounds leads to a decrease in the rate of corrosion due to the formation of a protective film on the surface of the metal. It has been shown for the first time that the application of ultrasonic vibration with a frequency of 28 kHz and 1.2 W to the end face of a steel plate made of AISI 304, 316 steel 0.4 mm thick shifts the pitting potential by at least 120 mV anode and reduces the dissolution rate pitting area up to 30 times. It is proposed to replace the introduction of ultrasound into the environment with the application of ultrasonic vibration to the metal. The speed of sound propagation in metal is 3.8 times greater than in water, due to this, the area of influence of vibration increases, and the power of ultrasound decreases. This simultaneously allows for surface treatment in the precavitation mode and leads to energy savings. The mechanism of repassivation of pitting under the action of ultrasonic vibration is determined, which consists in removal of corrosion products over pitting zones due to deterioration of their adhesion to the vibrating surface. Detachment of corrosion products occurs when the force of inertia, which appeared under the action of vibration, exceeds the force of adhesion. The movement of the electrolyte caused by vibration leads to a further weakening of the adhesion of corrosion products and promotes the penetration of fresh oxygen-saturated electrolyte into the pit, which leads to rapid repassivation of the active metal. The mode of operation of the hot water supply system to minimize corrosion processes is determined. To reduce the corrosion rate of low-carbon steel in hot water supply systems, the water velocity should be maintained above 0.3 m/s, and the volume of water collection of the hot water supply system should be at least 30% of the system volume per hour. A higher flow rate reduces the thickness of the diffusion layer and allows oxygen to reach the metal surface faster. Increasing the supply of oxygen accelerates corrosion and alkalizing in the cathodic zones. In addition, a higher flow rate increases the supply of HCO3 – ions, forming a protective carbonate layer. Thus, the surface is completely covered with a layer of small calcite crystals, which acts as a barrier to oxygen, and the rate of corrosion is reduced. A higher flow rate also improves the blocking properties of the surface layer in the anodic zones. A thinner diffusion layer and a larger supply of oxygen move the site of the reaction from the volume of the solution to the pore. This supports the oxidation of Fe2+ ions in the pores and prevents their penetration into the solution volume, thereby blocking the pores with Fe(OH)3 dehydration products. The formed layer is dense, firmly attached to the surface and can self-heal. The influence of flow distribution at pipe connection on the occurrence and localization of differential aeration pairs is theoretically substantiated and experimentally confirmed. It was found that the smallest influence of differential aeration pairs is observed at a flow rate of 0.3 m/s, and the coefficient of water distribution between the main and side channel at the pipe connection is 1 : 1 and above. It is shown that the area of cathodic protection in the anodic dissolution of the magnesium electrode in the pipelines of hot water supply systems extends 10-15 cm from the anode. The rest of the surface of the pipelines is protected from corrosion by raising the pH of the solution and the formation on the corroding surface of the metal stable layers of carbonate sediments that prevent access of oxygen to the surface. The main results of the work are introduced in the normative documents: Change №.1 from 01.01.2018 in DBN B.2.5-39: 2008 "Engineering equipment of buildings and structures. External networks and structures. Heating networks".uk
dc.format.extent43 с.uk
dc.identifier.citationВасильєв, Г. С. Комплексне забезпечення корозійнобезпечної експлуатації систем тепловодопостачання житлово-комунальної інфраструктури : автореф. дис. … д-ра техніч. наук : 05.17.14 – хімічний опір матеріалів та захист від корозії / Васильєв Георгій Степанович. – Київ, 2023. – 43 с.uk
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/54387
dc.language.isoukuk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорськогоuk
dc.publisher.placeКиївuk
dc.subjectкорозіяuk
dc.subjectстальuk
dc.subjectнакипuk
dc.subjectтеплова мережаuk
dc.subjectгаряче водопостачанняuk
dc.subjectультразвукuk
dc.subjectмагнійuk
dc.subjectполяризаційний опірuk
dc.subjectcorrosionuk
dc.subjectsteeluk
dc.subjectscaleuk
dc.subjectheat networkuk
dc.subjecthot water supplyuk
dc.subjectultrasounduk
dc.subjectmagnesiumuk
dc.subjectpolarization resistanceuk
dc.subject.udc620.193, 620.197uk
dc.titleКомплексне забезпечення корозійнобезпечної експлуатації систем тепловодопостачання житлово-комунальної інфраструктуриuk
dc.typeThesisuk

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
Vasyliev_aref.pdf
Розмір:
1.46 MB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Опис:
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
9.1 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Автореферати (ТЕХВ)
Автореферати (вільний доступ)