Որքան է կարող է տևել ցինկապատ խողովակների ծառայողական ընդմիջումը հողի տակ օգտագործման դեպքում:

Ցինկապատ խողովակների հողի տակ ծառայողական տևողության հասկացությունը

Ինչ է որոշում ցինկապատ պողպատե խողովակների կյանքի տևողությունը

Ցինկապատված պողպրենե խողովակների հողի մեջ թաղելուց հետո դրանց ծառայողական ժամկետը հիմնականում կախված է երեք գործոններից՝ ցինկային ծածկույթի որակից, հողի տեսակից և ճիշտ տեղադրումից: Ցինկը պողպրեն ներքին շերտի համար պաշտպանիչ էկրան է հանդիսանում, սակայն այս պաշտպանությունը կորցնում է իր արդյունավետությունը բարդ պայմաններում: Շատ թթվային հողերը (pH-ն 5-ից ցածր) ցինկային ծածկույթը ավելի արագ են քայքայում, քան սովորական հողերը: Որոշ ուսումնասիրություններ այս թթվային պայմանները կարող են առաջացնել ցինկի կորուստ մոտ 40%-ով ավելի շատ: Նշանակալի է նաև ճիշտ տեղադրումը: Երբ խողովակները ճիշտ են տեղադրված և միացումները լավ են կնքված, ֆիզիկական վնասվածքների և կոռոզիայի հավանականությունը նվազում է, ինչը նշանակում է, որ ամբողջ համակարգը ավելի երկար է ծառայում և խնդիրներ չի առաջանում:

Թաղված ցինկապատված խողովակների միջին ծառայողական ժամկետ

Ամենատարածված գալվանացված խողովակները սովորական պայմաններում տևում են 30-ից 50 տարի (TopTubes 2024): Սակայն բարձր թթվայնությամբ հողերում (pH < 5) դրանց կյանքի տևողությունը նվազում է մինչև 15–20 տարի: Չնայած գալվանացված պողպատը գերազանցում է սև պողպատը 400%-ով հողի մեջ տեղադրման դեպքում, այն զիջում է ժամանակակից պոլիէթիլենային համակարգերին, որոնք շահագործման ընթացքում տևում են 70–100 տարի՝ ըստ նյութի մաշվածության զեկուցումների:

Երկրի մակերևույթին տեղադրված և հողի մեջ թաղված խողովակներ. ինչու է կարևոր տեղադրման տեղը

Հողի մեջ թաղված գալվանացված խողովակները քայքայվում են 2,7 անգամ ավելի արագ, քան երկրի մակերևույթին տեղադրվածները, քանի որ հողում առկա է հաստատուն խոնավություն և էլեկտրոքիմիական ակտիվություն: Երկրի մեջ գտնվող միջավայրերը նպաստում են միկրոգալվանական էլեմենտների առաջացմանը, որտեղ հողի միներալային տարբերությունները նպաստում են տեղային քայքայմանը: Ճիշտ ջրահեռացման համակարգի և կոռոզիան դիմադրող փաթաթումների շնորհիվ այս տարբերությունը կարող է 55%-ով նվազեցվել՝ երկարաձգելով գործառույթային կյանքը:

Թաղված գալվանացված խողովակների համակարգերում կոռոզիայի մեխանիզմներ

Ինչպես է ցինկապատումը քայքայվում ժամանակի ընթացքում հողային միջավայրում

Ցինկը պողպրծման անոդի դեր է կատարում՝ պողպրծությունից պաշտպանելով պողպրծը, սակայն նրա մաշվածության արագությունը կախված է հողում առկա նյութերից: Թթվային պայմաններում, երբ pH-ն իջնում է 5-ից ներքև, ցինկի կորուստը տարեկան կազմում է 1,5-ից 4 միկրոմետր, որը գրեթե երկու անգամ ավելի արագ է, քան 0,7 միկրոմետր տարեկան կորուստը չեզոք հողերում՝ համաձայն 2017 թվականին Persson-ի և նրա գործընկերների հետազոտության: Երբ հողում քլորիդների պարունակությունը բարձր է, կոռոզիան ձգտում է առաջացնել փոսեր, որոնք ժամանակի ընթացքում վատանում են: Եվ երբ հողի դիմադրությունը իջնում է 1000 օհմ-սմ-ից ներքև, սա հաղորդակից միջավայր է ստեղծում՝ արագացնելով էլեկտրոնների շարժը, ինչը վերջնականապես նվազեցնում է խողովակի կյանքի տևողությունը մոտ մեկ երրորդով՝ ինչպես նշված է 2023 թվականի վերջերս կատարված հետազոտության մեջ:

Ներքին կոռոզիայում խոնավության և խցանված ջրի դերը

Երբ ջուրը կանգ է առնում, առաջանում են փոքրիկ հատվածներ նստվածքների տակ, որտեղ թթվածինը կուտակվում է տարբեր ձևով՝ առաջացնելով մետաղի վրա ավելի արագ քայքայման գոտիներ, քան սովորական մաշվածությունը: Որոշ ուսումնասիրություններ վերլուծել են 45 արդեն ձախողված համակարգ, և հետազոտողները հետաքրքիր բան են հայտնաբերել. երբ ջրում առկա է ածխաթթու գազ կամ սուլֆատներ, ներքին կոռոզիան տեղի է ունենում մոտավորապես երեք անգամ ավելի արագ, քան պարզ պատերի հաստության նվազումը ժամանակի ընթացքում (Liu et al., 2012): 2018 թվականին ոռոգման խողովակների վերաբերյալ հետազոտություններն էլ ցույց տվեցին նմանատիպ խնդիրներ: Տասը արտահոսքից ութը սկսվել էր հենց այն թելային միացումների մոտ, որտեղ ջուրը միշտ կուտակվում է: Այդտեղ ժանգոտումն էլ շատ ծանր էր՝ հասնելով մոտ 2,8 միլիմետր տարեկան Della Rovere-ի և նրա գործընկերների 2013 թվականվա տվյալներով:

Դեպքի ուսումնասիրություն. Ստորգետնյա ցինկապատ խողովակի прежդևремեննայա անցանկալի անսարքությունը կոռոզիայի պատճառով

Մի համայնքային ջրամատակարարման համակարգ փոխարինեց 12 մղոն ցինկապատ խողովակների մասին՝ 30-ամյա համարչի ընթացքում 5 տարվա ընթացքում 18 կաթիլ փորձելուց հետո։ Դատական հետազոտությունը հայտնաբերեց հիմնական պատճառները.

• Գրունտի pH՝ 4,2, որը 7 տարվա ընթացքում ցինկի 92%-ը լուծեց
• Ստորգետնյա ջրերի քլորիդները գերազանցում էին 500 մգ/լ
• Վատ կնքված հերմետիկաներ, որոնք ենթարկում էին պողպատը բաց վիճակի

Չափված կոռոզիայի արագությունը 0,25 մմ/տարի —չորս անգամ ավելի շատ, քան սպասված 0,06 մմ/տարին,—որը ցույց է տալիս, թե ինչպես է շրջակա միջավայրի չափազանցությունները կտրուկ կրճատում ծառայողական կյանքը (Colombo et al., 2018)։

Գրունտի և շրջակա միջավայրի գործոնները, որոնք ազդում են ցինկապատ խողովակների տևողականության վրա

Ինչպես գրունտի pH-ն ու քիմիական կազմը արագացնում են ցինկի կորուստը

Երբ հողի pH-ն իջնում է 6,5-ից ներքև, ցինկային ծածկույթները քայքայվում են գրեթե երեք անգամ ավելի արագ, քան չեզոք pH ունեցող հողերում: Քլորիդների և սուլֆատների առկայությունը, որոնք հաճախ հանդիպում են ծովափերի մոտ կամ այն ճանապարհների վրա, որտեղ աղը օգտագործվում է սառույցը հալեցնելու համար, քիմիական ռեակցիաներ է առաջացնում, որոնք շատ արագ քայքայում են ցինկային ծածկույթները՝ երբեմն մինչև 1,2 միլ տարեկան: Դիտարկենք մեկ իրական իրավիճակ. եթե մենք ունենանք մոտ 2,8 միլ հաստությամբ սովորական ցինկային ծածկույթ, այն թաղված լինելով 4,5 pH թթվային հողում, կարող է պահպանվել մոտ 12 տարի: Սակայն նույն ծածկույթը 7,0 pH չեզոք հողում կարող է հեշտությամբ պահպանվել 35 տարիից ավելի:

Ջրի որակը և դրա ազդեցությունը կոռոզիայի արագության վրա

Ջրի հանքային պարունակությունը շատ կարևոր է խողովակների ամրության տեսանկյունից: Կոշտ ջուրը՝ 180 միլիոնում մեկ մասից ավելի, ստեղծում է փոքր, աղտոտված կոռոզիոն հատվածներ սանդղակի կուտակման տակ, մինչդեռ 60 ppm-ից ցածր փափուկ ջուրը շարունակ քայքայում է ցինկային ծածկույթները: 2023 թվականին հետազոտողները ուսումնասիրել էին այս երևույթը և հայտնաբերել էին մի բան, որը շատ ցուցչական էր. քլորիդով հարուստ ստորերկրյա ջուրը (առնվազն 500 ppm) խողովակներում անցքեր է առաջացնում մոտ 40 տոկոսով ավելի արագ, քան այն տարածքներում, որտեղ ջուրը ընդհանրապես քիչ հանքային պարունակություն ունի: Լավ ջրահեռացման համակարգերը իսկապես օգնում են այս բոլոր խնդիրների դեմ պայքարում, քանի որ դրանք կանխում են ջրի երկար ժամանակ մնալը խողովակների վրա տեղադրման հետո: Այդ իսկ պատճառով շատ ինժեներներ շենքերի կառուցման ընթացքում շատ կարևորում են ճիշտ թեքության հաշվարկները:

Տարածաշրջանային արդյունավետություն՝ ցինկապատված խողովակներ խոնավ և չոր կլիմայում

Խոնավ հողերում խողովակները 2,3 անգամ ավելի արագ են կոռոզիայի ենթարկվում՝ շնորհիս հավետական խոնավության, որն առաջացնում է թթվածնի դիֆերենցիալ խորհուրդներ: Տարեկան 40 դյույմից ավելի տեղումները սովորաբար կիսով չափ կրճատում են ցինկապատ խողովակների կյանքի տևողությունը համեմատած այն շրջանների հետ, որտեղ տեղումները 20 դյույմից պակաս են:

Ցինկապատ խողովակների կյանքի տևողությունն առավելագույնի հասցնելու լավագույն տեղադրման պրակտիկաներ

Երկրի ներքևում պաշտպանություն ապահովելու համար ճիշտ հիմքի և հետևանքային լցման տեխնիկաներ

Եթե խողովակները ճիշտ ձևով չեն տեղադրվել, դրանց ցինկապատման շերտը կարող է շատ ավելի արագ մաշվել, երբեմն կյանքի տևողությունը կրճատելով մոտ 40%-ով՝ հողում առկա սուր քարերի պատճառով (սա 2024 թվականին հայտնաբերել է ASCE-ն): Շատ մասնագետներ գիտեն, որ տեղադրելով առնվազն վեց դյույմ մանրացված քար, կստացվի պաշտպանիչ շերտ խողովակի և հողի միջև, որտեղ կարող են լինել տարբեր կոտրվածքներ: Եվ երբ խողովակի հետևում լցնում են հող, այն խտացնելով մինչև մոտ 90%՝ ըստ Պրոկտորի խտության, կարող է ապահովվել կառուցվածքի կայունությունը: Ամերիկյան ջրային աշխատանքների ասոցիացիան իրականում պահանջում է այս մեթոդները ցանկացած երկրի տակ տեղադրված պողպատե ջրատար խողովակների համար, հիմնականում այն պատճառով, որ պաշտպանիչ շերտերը ժամանակի ընթացքում պահպանվեն անվնաս: Իրականում տրամաբանական է, քանի որ ոչ ոք չի ցանկանա, որ խողովակները վաղաժամկետ ձախողվեն՝ պարզապես այն պատճառով, որ տեղադրման ընթացքում մեկը մի քայլ է բաց թողել:

Համատեղելի արմատուրների օգտագործում գալվանական կոռոզիայի կանխարգելման համար

Տարբեր մետաղների օգտագործումը հողում տեղադրված համակարգերում կոռոզիան արագացնում է մինչև 8 անգամ: Մալեաբլ պողպատե միացումները, որոնց գալվանական պոտենցիալը ցինկային ծածկույթից 0.15 վոլտի սահմաններում է, օգնում են պահպանել համատեղելիությունը: Դիէլեկտրիկ միացումները պետք է սահմանափակվեն հողից վերև օգտագործմամբ՝ հողի տակ տեղադրման դեպքում նրանք խոնավություն են կուտակում և կոռոզիայի արագությունը մեծացնում 22%-ով (NACE 2025 հարցում):

Նորագույն միտումներ՝ պաշտպանիչ շրջանակներ և կաթոդային պաշտպանություն

Պոլիէթիլենե շրջանակներ, 200 միլ հաստությամբ, ծառայում են 10–15 տարով ավելի երկար, քան ավանդական ասֆալտային ծածկույթները: Արտադրանքի փորձարկումներում ցուցադրվել է, որ անցկացված հոսանքի կաթոդային պաշտպանության համակարգերը 20 տարվա ընթացքում պահպանում են ցինկի 98,7%-ը, սակայն պահանջում են տարեկան լարման հսկում (Materials Performance 2023):

Ցինկապատ խողովակներ և այլընտրանքային նյութեր՝ ծառայողական ժամկետի համեմատություն

Ցինկապատ խողովակներ և PVC՝ արժեք, տևականություն և հողում տեղադրման համապատասխանություն

Ցինկապատված պողպրակը և PVC-ն գտնվում են կատարողական-արժեք սպեկտրի հակադիր ծայրերում: Ցինկապատված խողովակը 2–3 անգամ ավելի շատ ֆիզիկական լարվածություն է հաղթահարում, քան PVC-ն, ինչը այն դարձնում է իդեալական բարձր հաճախադարձության կամ ծանրոցներ կրող գոտիների համար: Այնուամենայնիվ, PVC-ի նյութի արժեքը 20–30% ցածր է, և այն ամբողջությամբ կոռոզիայի դիմադրում է, ինչը այն դարձնում է նախընտրելի ոչ կոնստրուկտիվ ջրահեռացման համար կայուն հողային պայմաններում:

Լցված կոռոզիայի դեմ դիմադրող պողպրակ և պղինձ բարձր կոռոզիայի պայմաններում

Շարժառույց միջավայրերում՝ օրինակ, հողերում, որտեղ pH < 5 կամ քլորիդի մակարդակը >500 ppm, ցինկապատված խողովակները կարող են ձախողվել 15 տարվա ընթացքում: Լցված կոռոզիայի դեմ դիմադրող պողպրակ 316L-ը առաջարկում է գերազանց դիմադրություն՝ տևելով 50 տարիից ավել, սակայն նրա արժեքը 4–6 անգամ ավելի բարձր է: Պղինձը նույնպես առաջարկում է նմանատիպ կոռոզիայի դիմադրություն, սակայն ունի բարձր գողության ռիսկ և 70% ավելի թանկ է, քան ցինկապատված տարբերակները:

Ինչու՞ են ցինկապատված խողովակները շարունակում օգտագործվել սահմանափակ կյանքի տևողության հակառակորդ

Ցինկապատված պողպրենը միջազգային ջրամատակարարման համակարգերում պահպանում է 28% բաժին՝ շնորհիվ երեք հիմնարար առավելությունների.

• Կցամասերի համատեղելիություն հնաոճ ենթակառուցվածքների հետ, ինչը կարևոր է քաղաքային վերանորոգման 63% նախագծերում
• Մեխանիկական ուժ որը գերազանցում է պլաստմասսաներին սառեցման-հալման ցիկլերի ընթացքում
• Պարզեցված փոխարինման տրանսպորտային տրամանցում համեմատած PVC ցանցերի հետ, որոնք պահանջում են ավելի շատ աշխատանք ավազաններում

2024 թվականի միջազգային հարցման ընթացքում ինժեներների 41%-ը դեռևս ցինկապատված խողովակներ են նշանակում մակերեսային (<3 ֆուտ) տեղադրման համար՝ նշելով դրանց օպտիմալ հարաբերակցությունը տևողականության և արժեքի միջև՝ 4,20 դոլար/ֆուտ տեղադրված՝ համեմատած կոռոզիան դիմադրող համաձուլվածքների 7,50 դոլար/ֆուտի հետ:

Հաճախ տրամադրվող հարցեր

Որքա՞ն է սովորաբար տևում ստորգետնյա ցինկապատված խողովակների կյանքը:

Ստորգետնյա ցինկապատված խողովակները սովորաբար տևում են 30-ից մինչև 50 տարի նորմալ պայմաններում: Այնուամենայնիվ, բարձր թթվայնությամբ հողերում դրանց կյանքի տևողությունը կարող է նվազել մինչև 15-20 տարի:

Որ հողային պայմաններն են ազդում ցինկապատված խողովակների տևողականության վրա:

Հողի թթվայնությունը (ցածր pH մակարդակ), քլորիդների և սուլֆատների առկայությունը զգալիորեն ազդում են ցինկապատ խողովակների տևողականության վրա՝ արագացնելով կոռոզիան ու ցինկի կորուստը:

Ինչպե՞ս կարող են տեղադրման պրակտիկաները ազդել խողովակների կյանքի տևողության վրա:

Ճիշտ տեղադրման պրակտիկան, ներառյալ ճիշտ հիմք, լցման տեխնիկա և համատեղելի միացումներ, կարող է երկարաձգել ցինկապատ խողովակների կյանքի տևողությունը՝ պաշտպանելով ցինկային ծածկույթը преждевремենն մաշվածությունից:

Ինչո՞ւ են ցինկապատ խողովակները դեռևս օգտագործվում՝ չնայած սահմանափակ կյանքի տևողությանը:

Ցինկապատ խողովակները շարունակում են համարվել հայտնի՝ դրանց համատեղելիության շնորհիվ արդեն գոյություն ունեցող համակարգերի հետ, մեխանիկական ամրության և ավելի ժամանակակից այլընտրանքների համեմատ փոխարինման պարզ տրանսպորտային տրամանցիկության պատճառով: