Уникальные свойства чугуна

Почему чугунные трубы без подмены служат веками?

 

Казалось бы, мы знаем о чугуне все, или практически все. Всем известны чугунные батареи, сковороды, котелки, решетки, художественное литье. Данный металл воспринимается обыденно и не ассоциируется у нас с термином передовые или высочайшие технологии.

Но, как демонстрируют исследования современных ученых, чугун не так прост, как кажется. Это тот случай, когда за наружной «серостью» скрываются по-настоящему уникальные спец свойства. При этом потенциал чугуна, а точнее его модификаций воистину безграничен и разрешает решать большущее огромное количество технологических задач.

Так почему же чугунные трубы способны служить веками? Оказывается, причина кроется в высочайшей коррозионной стойкости.

Это качество материала (вещество или смесь веществ, из которых изготавливается продукция, которые способствуют процессу труда, либо придают изготовленной продукции определенные свойства) очень принципиально, когда речь идет о металлических трубах для водоснабжения. Фактически, по сущности, мы имеем дело с продуктом, коий не имеет аналогов по долговечности, надежности и экологичности.

Вообщем, чугун – это металл с тысячелетней эпопеей. Появление чугуна относят к VI веку до нашей эры, когда в Китае начали отливать разные изделия из чугуна. Европейские державы узнали о чугуне только лишь в ХIV-ХVI веках, а с конца ХVII века он стал обширно применяться.

Известную систему шикарных Версальских фонтанов обеспечивали водой, поступающей по металлическим трубам. Эти трубы были отлиты по специальному заказу в Нормандии в 1672 году и исправно прослужили более 330 лет.

А к фонтанам Петербурга вода до реального времени подается по уцелевшим участкам трубопровода из металлических труб, отлитых еще в 1755 году.

Исторически сложилось так, что за долгий срок собственного существования конкретно чугунные трубы проявили себя самыми надежными в использовании. И секрет данной надежности в высочайшей коррозионной стойкости чугуна и металлических труб.

Изучение и описание механизма коррозионного старения чугуна представили австралийские ученые Роберт Мельчерс – доктор кафедры штатского строительства в Ньюкасле и Роберт Петерсон – научный работник Центра исследования эффективности и надежности инфраструктуры материалов института Ньюкасле (статья «Коррозия старения литых металлических труб» в журнальчике «Corrosion&Prevention», 2012 год). Не вдаваясь в научные подробности, выводы ученых сводились к последующему. В процессе эксплуатации металлических труб после спец монтажа трубопровода на поверхности стены трубы происходит замещение железа на графитовую составляющую, формируется так именуемый «слой графитизации», коий не корродирует. В итоге практически сохраняется начальная толщина трубы, а нарастающий со временем слой графитизации защищает поверхность трубы от предстоящей коррозии.

На основании этих данных конечно можно с уверенностью сделать вывод, что срок (некий период времени) службы металлических труб, даже без дополнительной антикоррозионной защиты реально может достигать 100-150 лет.

Теоретические выводы о сроке службы металлических труб в 100 и более лет, естественно, вызывают почтение к этому материалу. Но вправду поражает то, что конечно можно узреть своими очами. В г. С-Петербурге было найдено убедительное доказательство теории австралийских ученых.

При раскопках на Исаакиевской площади г. С-Петербурга в 2016 году был найден участок металлического трубопровода поперечником 250 мм 1890 года укладки, коий безаварийно эксплуатировался по сей денек!

Труба имела механические повреждения разумеется в итоге наружного воздействия. Решено было провести изучение эталона трубы, пролежавшей под Исаакиевской площадью порядка 126 лет.

При наружном осмотре на внешней и внутренней поверхностях образцов следов коррозии найдено не было.

Изучение микроструктуры показало, что спец материал, из которого была отлита труба, — это сероватый чугун с содержанием углерода 3,25 %. Но, что любопытно, на наружной и внутренней поверхностях эталона имелись зоны с верно выраженной «зоной графитизации», показавшейся в процессе коррозии старения.

Таким образом, на основании проведенного лабораторного исследования петербургской трубы теория о том, что при эксплуатации труб из чугуна со временем на их поверхности появляется зона графитизации, защищающая трубу от коррозии, получила практическое доказательство.

Данный вывод научно подтверждает долговечность труб из сероватого чугуна (сплав железа с углеродом (и другими элементами), в котором содержание углерода не менее 2,14 % (точка предельной растворимости углерода в аустените на диаграмме состояний), а сплавы с содержанием), отношение к которым в современном мире не очень положительное. Как оказывается, совсем зря.

Все же ввиду недочетов механического спец свойства, таких как, к примеру, хрупкость, про-во труб из сероватого чугуна для питьевого водоснабжения на нынешний денек во все мире фактически прекращено.

На смену сероватому чугуну пришли трубы из прочного чугуна с шаровидным графитом (ВЧШГ), коий лишен фактически всех недочетов собственного правопредшественника и отличается высокой прочностью и коррозионной стойкостью, пластичностью и гибкостью. Эпопея производства труб из прочного чугуна насчитывает более 60 лет.  ВЧШГ уверенно завоевывает ведущее место в мировом промышленном производстве.

При этом современные трубы из ВЧШГ выполняются с нанесением защитных покрытий. Это обеспечивает дополнительную коррозионную оборону и в течение долгого времени защищает стены трубопроводов от наружного воздействия.

Согласно исследованиям, проводимым Союзом по газо- и водоснабжению (DVGW) Германии, продолжительность эксплуатации металлических труб из прочного чугуна также оценивается в срок от 100 и более лет и существенно превосходит срок эксплуатации трубопроводов из других материалов.

Таковой длительный срок службы, низкая аварийность труб ВЧШГ сберегает издержки на эксплуатацию трубопроводных систем водоснабжения.

Если обратиться к опыту прокладки трубопроводов в густонаселенных мегаполисах, то трубы из прочного чугуна являются очевидными фаворитами, конечно можно сказать, безальтернативными фаворитами.

Немалая часть трубопроводов в сетях больших городов мира построена из ВЧШГ (Токио — 97 %, Сингапур — 95 %, Венеция — 90 %, Гонконг — 90 %, Стамбул — 90 %, New-york — 85 %, Париж — 85 %, Дамаск — 80 %, Лондон — 80 %, Вильнюс — 80 %, Прага — 80 %, Алжир — 75 %, Торонто — 75 %, Будапешт — 75 %, Шанхай — 75 %, Берлин — 70 %).

При выборе материала трубопровода во всем прогрессивном мире руководствуются принципами «цена-качество» и, беря во внимание все аспекты и достоинства всякого материала, решающим доводом остается срок службы, надежность и экологичность трубопровода (инженерное сооружение, предназначенное для транспортировки газообразных и жидких веществ, пылевидных и разжиженных масс, а также твёрдого топлива и иных твёрдых веществ в виде раствора под).