Załóż konto na portalu i bezpłatnie pobierz wydanie Rynku Instalacyjnego 7-8/2018

Jakość przewodów z żeliwa sferoidalnego i ich warstw ochronnych

Rzadzizny w żeliwie, wyprawa cementowa
Jakość przewodów z żeliwa sferoidalnego i ich warstw ochronnych
Jakość przewodów z żeliwa sferoidalnego i ich warstw ochronnych
Fot. inzynieria.com
Ciąg dalszy artykułu...

Rzadzizny w żeliwie

W przyszłości planowana jest analiza zależności pomiędzy wielkością i liczbą zaobserwowanych rzadzizn w przekroju przewodu żeliwnego a wynikami badań wytrzymałościowych pobranych prób materiału. Rzadzizny tworzą się w procesie wirowego wytopu przewodów żeliwnych, w czasie gdy siła odśrodkowa wciska roztopione żeliwo w kierunku zewnętrznej ściany. Wówczas od strony ścianki wewnętrznej mogą wystąpić drobniutkie pustki nazywane rzadziznami (rys. 6).

Rzadzizna jest wadą materiału, z którego wykonano przewód. Pomimo tego, że wszystkie obserwowane przez autorów rzadzizny miały małe powierzchnie przekroju w stosunku do powierzchni przekroju pobranych prób materiału, nie spodziewano się ich mierzalnie istotnego wpływu na parametry wytrzymałościowe w nielicznych badaniach, które dotychczas autorzy przeprowadzili – zależność niszczącego naprężenia rozciągającego od zaobserwowania rzadzizny wydawała się być wyraźnie widoczna.

Niemniej mała liczba doświadczeń nie pozwoliła znaleźć statystycznie istotnych zależności pomiędzy parametrami fizycznymi tych rzadzizn i strukturą przekroju żeliwa a wartością rozciągających naprężeń niszczących.

Zatem nie wiadomo obecnie, czy obserwowany wpływ wystąpienia małych i nielicznych rzadzizn na parametry wytrzymałościowe pobranych z przewodów prób żeliwa sferoidalnego nie był jedynie kwestą przypadku. Tym bardziej, że prawidłowość struktury grafitu jest, jak wiadomo, ważnym czynnikiem kształtującym wytrzymałość na rozciąganie.

Ponadto obserwacja występowania rzadzizn w przekroju próby dotyczy wyłącznie płaszczyzny, a próby mają określone normami wymiary długości, szerokości i wysokości. Należałoby więc podjąć szersze badania co najmniej nad tym, czy ocena struktury żeliwa w pobranej do badania próbie materiału oraz stwierdzenie, czy występują tam rzadzizny, może z istotnym statystycznie prawdopodobieństwem umożliwić ocenę, czy wymagane normowo parametry wytrzymałościowe materiału będą spełnione, czy też nie.

Uzyskanie pozytywnego wyniku pozwoliłoby na obniżenie kosztów badań, tym bardziej że badanie struktury żeliwa i zabezpieczeń przeciwkorozyjnych powinno być i tak przeprowadzone.

Wyprawa cementowa

Obecnie nowe przewody żeliwne są sprzedawane wyłącznie z zabezpieczeniem wewnętrzną wyprawą cementową, a w wyjątkowych przypadkach powłoką z żywicy epoksydowej lub poliuretanów. Te odstępstwa od wyprawy cementowej dotyczą wyłącznie przewodów o małych średnicach przewidzianych do stosowania w wodach o wyjątkowo małej pojemności buforowej [2, 4, 5, 9].

Badania wewnętrznej wyprawy cementowej również zostaną przeprowadzone z zastosowaniem mikroskopii elektronowej. Strukturę przekroju tej wyprawy można obserwować pod lupą o dużym powiększeniu [10]. Natomiast mikroskop elektronowy będzie używany do dwóch celów: stwierdzenia ilości glinu i chromu w tej wyprawie. Jest to istotna informacja, gdyż z wyprawy cementowej rozpuszcza się wapń, powodując, szczególnie dla wód miękkich, podniesienie wartości pH i przez to zwiększenie rozpuszczalności glinu [1, 7].

Pomiary można przeprowadzać metodą fluorescencji rentgenowskiej za pomocą przystawki EDS do mikroskopu elektronowego. Metoda ta ma jednak pewne ograniczenia, o których należy pamiętać – nie nadaje się do pomiaru stężenia pierwszych pięciu pierwiastków o najmniejszej liczbie atomowej i zawyża wartości stężenia węgla z uwagi na porywanie z rozrzedzonych w wysokiej próżni molekuł par olejów stosowanych do pomp próżniowych i kierowanie ich na małą powierzchnię analizowanej próby materiału. Bardzo małe stężenia oparów oraz niewielka powierzchnia, na którą są transportowane, mogą w mierzalny sposób zawyżyć zmierzone stężenie węgla.

Kolejnym zagadnieniem badanym mikroskopią elektronową w starych wyprawach cementowych jest mierzenie, jak w funkcji głębokości wyprawy doszło do rozpuszczenia i wymywania z niej wapnia. Posłużyć do tego mogą bardzo dobrze obrazy uzyskane w wiązce elektronów wstecznie odbitych. Są one utworzone przez detektor zbierający elektrony odbite nie przez powłoki elektronowe, a przez jądra atomów. Elektrony te są odbijane wstecznie jak piłka od ściany – większą liczbę odbić mają jądra o większym ładunku, a więc większej liczbie protonów.

Po zamianie na obraz widzialny ciemniejsze pola odpowiadają tym fragmentom wyprawy cementowej, które zbudowane są z pierwiastków o mniejszej liczbie atomowej, a jaśniejsze o większej. Obserwując próbę starej wyprawy cementowej rurociągu, rejestruje się kolory ciemniejsze z wypłukanym wapniem i jaśniejsze tam, gdzie do wypłukania nie doszło.

Intensywność czerni informuje o stopniu wypłukania. Ten wstępny obraz uzupełniony zostanie o analizę składu pierwiastków przystawką EDS do mikroskopu. Badana powierzchnia pola jest tak mała, że analiza dotyczy wybranego fragmentu przekroju, a więc na przykład samych produktów wiązania cementu bez udziału przekroju ziaren piasku. Przykładowy obraz natężenia promieniowania X z produktów wiązania cementu z wodą pokazano na rys. 7.

Zewnętrzne warstwy ochronne dobierane są w zależności od lokalnych warunków wodno-gruntowych, a więc korozyjności gruntu, jego nawilgocenia albo wręcz położenia zwierciadła wody gruntowej. Korozyjność gruntu według norm IWA zależy od oporności właściwej, pH, potencjału redukcyjnego i obecności śladów siarczków, ale oporność właściwa jest parametrem podstawowym [6, 18, 19, 20]. Mikroskopia elektronowa umożliwia dokładny pomiar grubości tych warstw i sprawdzenie ich składu atomowego.

Wnioski końcowe

Mikroskopia elektronowa wraz z przystawką EDS jest właściwym narzędziem do wstępnego sprawdzenia jakości przewodów z żeliwa sferoidalnego oraz ich warstw ochronnych. Nieprzeprowadzanie w Polsce jakichkolwiek badań sprawdzających strukturę przewodów, skład i grubość warstw ochronnych, występowanie rzadzizn i wytrzymałość materiału powoduje, że w wielu przypadkach stosowane przewody żeliwne nie spełniają ani wymagań międzynarodowych norm, ani też warunków określonych w Specyfikacji Istotnych Warunków Zamówienia do organizowanych przetargów.

Bardzo ciekawym zadaniem badawczym jest stwierdzenie, czy cynkowanie przewodów z żeliwa sferoidalnego pokrytych warstwą produktów korozji pozwala na wykorzystanie cynku jako anody, a więc pełni funkcję biernej ochrony katodowej, czy też produkty korozji poprzez stworzenie dodatkowego oporu elektrycznego nie pozwalają na pełne wykorzystanie ustawienia cynku w stosunku do żelaza w szeregu elektrooporowym, w wyniku czego ochrona powłoki cynkowej jest w dużej części zredukowana do roli mechanicznej przegrody.

Przedstawione w artykule przypadki wad w strukturze żeliwa sferoidalnego oraz przykłady uchybień dotyczących nakładania warstw ochronnych na przewody żeliwne nie powinny być wykorzystywane przez producentów innych rodzajów rur do dyskryminowania żeliwa sferoidalnego, które jest sprawdzonym materiałem na przewody i ma wiele zalet związanych z jego właściwościami mechanicznymi.

Przewody z tego materiału charakteryzują się niezwykle wysoką nośnością, a uszczelki elastomerowe dają możliwość utrzymania szczelności w warunkach ruchów zamrażanego powyżej i odmrażanego ośrodka gruntowego. Stosowanie przewodów żeliwnych nie powoduje w długim okresie zagrożeń jakości transportowanej wody.

Rury z żeliwa sferoidalnego są więc godne polecenia, szczególnie dla większych średnic. Natomiast wyrywkowe badania jakości wyrobów w odniesieniu do międzynarodowych unormowań pozwalają wybrać właściwego dostawcę, co niewątpliwie przyczynia się do wydłużenia okresu eksploatacji przewodów.

Literatura

1. Besend K., Criminal prosecution for the death of patients, „The Netherlands Journal of Medicine”, Special Report, June 2009, Vol. 67, No. 6.
2. Bonds R.W., Cement – mortar linings for ductile iron pipe, Ductile Iron Pipe Research Association report, 2005.
3. Corrosion guidelines, California Department of Transportation, Division of Engineering Services, Corrosion Technology Branch, Sacramento, CA, USA, September 2003.
4. Dąbrowski W., Cementyzacja na tle innych metod renowacji – zastosowanie, koszty, zalety i wadyczęść I, „BMP Ochrona Środowiska” nr 3/2008.
5. Dąbrowski W., Żuchowski D., Powłoki cementowe jako wewnętrzne zabezpieczenie rurociągów przed korozją, „Gaz, Woda i Technika Sanitarna” nr 9/2013.
6. DIN 50930:1993 Korozja metali. Korozja materiałów metalicznych przewodów i urządzeń pod wpływem wody.
7. ISO 6600-1980 Ductile Iron Pipes. Centrifugal cement mortar lining. Composition controls of freshly applied mortar.
8. Kuliczkowski A., Kuliczkowska E., Technologie bezwykopowej renowacji i rekonstrukcji z wyjątkiem technologii utwardzanych powłok żywicznych [w:] Kuliczkowski A. red., „Technologie bezwykopowe w inżynierii środowiska”, Wyd. Seidel-Przywecki, 2010.
9. Meland I.S., Durability of mortar linings in ductile iron pipes, 8th International Conference on Durability of Building Materials and Components, Vancouver 1999.
10. Cement Mortar Lining (nonreinforced), North American Society for Trenchless Technology, March 1999.
11. PN-EN 545:2010 Rury, kształtki i wyposażenie z żeliwa sferoidalnego oraz ich złącza do rurociągów wodnych. Wymagania i metody badań.
12. Pont a Mousson, Ductile Iron Pipe Compendium, Nancy 1986.
13. Roberge P.R., Handbook of Corrosion Engineering, McGraw-Hill, 2000.
14. Vinidex, Systems & Solutions, Ductile Iron Pipe & Fittings Systems, Vinidex – Saint Gobain PAM Ductile Iron Pipe, Vinidex Pty Limited Corporate Head Office.
15. Wassilkowska A., Dąbrowski W., Zastosowanie mikroskopii elektronowej do badania rur żeliwnych. Część I  Struktura wykładziny z zaprawy cementowej, „Gaz, Woda i Technika Sanitarna” nr 4/2012.
16. Wassilkowska A., Dąbrowski W., Mikroskop elektronowy – narzędzie do oceny jakości rur żeliwnych i powłok ochronnych, „Instal” nr 7–8/2012.
17. Wassilkowska A., Dąbrowski W., Zastosowanie mikroskopii elektronowej do badania rur żeliwnych. Część I Zabezpieczenia zewnętrzne oparte na cynkowaniu, „Gaz, Woda i Technika Sanitarna” nr 5/2012.
18. Water Industry Technical Standards – specification No. 95-048.1, Mortar lining of steel pipe fittings and steel pipe field joints, Yarra Valey Water Ltd., 1995.
19. http://corrosion-doctors.org/SoilCorrosion.
20. http://www.aemc.com/techinfo/appnotes/Ground_Resistance_Testers/App-Ground-SoilResistivity.pdf.

Chcesz być na bieżąco? Zamów nasz newsletter!
   08.01.2015
W artykule opisano postęp w produkcji przewodów żeliwnych, który miał miejsce w XX i XXI wieku. Zwrócono uwagę na różnice w metodach zewnętrznej ochrony przewodów żeliwnych przed korozją elektrochemiczną... więcej »

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie

 


Zdradzamy sposób na projektowanie instalacji najwyższej jakości »

projektowanie

 



Z jakiego powodu tworzywa sztuczne zdominowały rynek wod-kan » Jak bez problemowo przeprowadzić iniekcję mikropali, kotew i gwoździ gruntowych »
bezpieczeństwo instalatora pomoc w projektowaniu
czytam więcej » poznaj go dziś »

 


Czy można dobrze odseparować wodę kanalizacyjną od gruntowej »

innowacyjne projektowanie

 



Poznaj bezpieczne systemy do dezynfekcji wody pitnej i basenowej » Jak zabezpieczyć wentylatory dachowe »
czysta woda wentylator dachowy
wiem więcej » spróbuj już dziś »

 


Przedłuż certyfikat HVAC bez wychodzenia z firmy »

szkolenia hvac

 



Czy łatwo zainstalować podwieszaną toaletę » Z jakego powodu ta pompa wyprzedza przyszłość »
podwieszana toaleta pompy ciepła
wiem więcej » wiem więcej »

 


Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników naszego portalu... dowiedz się więcej »

Co Szperacz wyszperał ;-)

źle wykonana instalacja

Sztywniactwo i niechlujstwo - zobacz i skomentuj »

Dla tych, którzy szukają bardziej elektryzujących wrażeń Szperacz ma dziś coś specjalnego - rozdzielnia w toalecie.

zaślepka


TV Rynek Instalacyjny


 tv rynek instalacyjny
9/2019

Aktualny numer:

Rynek Instalacyjny 9/2019
W miesięczniku m.in.:
  • - Dofinansowanie ogrzewania i fotowoltaiki
  • - Eksploatacja gruntowych pomp ciepła
Zobacz szczegóły
Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright © 2011 - 2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl