Ինչպե՞ս ընտրել ցինկապատ խողովակներ ջրմուղի համակարգերի համար

Ինչ են ցինկապատ խողովակները. կառուցվածքի և ցինկապատման գործընթացի մասին

Սահմանում և արտադրություն. ինչպես են ցինկով ցինկապատում պողպատե խողովակները

Ցինկապատ խողովակները, իր էությամբ, պողպատե խողովակներ են, որոնք ծածկված են ցինկի պաշտպանիչ շերտով՝ ստացված տաք ցինկապատման կամ էլեկտրոլիտային ցինկապատման միջոցով: Երբ արտադրողները օգտագործում են տաք ցինկապատման մեթոդը, նախ հիմնականում մաքրում են պողպատե խողովակները, ապա այս խողովակները լցնում են մոտ 450 աստիճան Ցելսիուսով (կամ մոտ 842 Ֆարենհայտ) տաքացված հալված ցինկի մեջ: Սա առաջացնում է մետաղների միջև ամուր կապ, որի արդյունքում ստացվում է ցինկ-երկաթ համաձուլվածքի շերտ՝ մոտ 0,002 դյույմ հաստությամբ: Այն դեպքերում, երբ անհրաժեշտ է ավելի ճշգրիտ վերահսկողություն, կիրառվում է էլեկտրոլիտային ցինկապատումը, որտեղ էլեկտրական հոսանքի միջոցով նստեցվում են ավելի բարակ՝ 0,0002-ից մինչև 0,0005 դյույմ հաստությամբ ցինկի շերտեր: Չնայած երկու մեթոդներն էլ ունեն պողպատը կոռոզիայից և ժանգից պաշտպանելու նույն հիմնական նպատակը, ինժեներները հաճախ ընտրում են մեկ մեթոդ մյուսի փոխարեն՝ կախված կոնկրետ նախագծի պահանջներից և բյուջետային սահմանափակումներից:

Ցինկապատ խողովակի հիմնական ֆիզիկական և քիմիական հատկություններ

Ցինկապատ խողովակները, որպես կանոն, ունեն 30,000-ից 50,000 psi սահմանային ձգման դիմադրություն, իսկ ջերմային ընդարձակման արագությունը մոտ 11,7 x 10-6 է Ֆարենհայթի աստիճանով: Ցինկի շերտը օգնում է պահպանել ջրային համակարգերում pH-ի կայուն մակարդակը, երբ այն մնում է 6,5-ից մինչև 12,5 սահմաններում: Սակայն հետևեք այն փոփոխություններին, որոնք տեղի են ունենում, երբ պայմանները փոխվում են: Կոռոզիան արագանում է չորս անգամ ավելի արագ՝ թթվային միջավայրում, երբ pH-ն 6-ից ցածր է, կամ երբ քլորիդների պարունակությունը գերազանցում է 500 մասը միլիոնից: Ինքնին պողպատի ստանդարտ խտությունը 7,85 գ/սմ³ է, սակայն ցինկապատման ժամանակ մակերևույթի կարծրությունը կազմում է մոտ 179 համակարգավոր հարթակի կարծրության միավոր: Սա նյութին տալիս է լավ դիմադրություն՝ առանց այն այնքան դժվար դարձնելու աշխատանքի ընթացքում:

Ինչպես է ցինկի ծածկույթը կանխում կոռոզիան ջրամատակարարման համակարգերում

Ցինկային ծածկույթները աշխատում են հիմնականում երկու ձևով. դրանք զիջում են իրենց նյութը կոռոզիայի սկզբում, և ստեղծում են պաշտպանական խորշ հետագա վնասվածքներից պաշտպանվելու համար: Երբ գործ ունենք pH-ից ցածր թթվային ջրով, ցինկը սովորաբար շատ ավելի դանդաղ է մաշվում, քան պողպատը: Պողպատը սովորաբար տարեկան կորցնում է մոտ 0,12 մմ, իսկ ցինկը՝ մոտ 0,02 մմ տարեկան նման պայմաններում: Այս պաշտպանական ազդեցությունը պահպանվում է մինչև ցինկային ծածկույթի մոտ 70%-ի սպառման պահը: Բայց ալկալիական միջավայրում իրավիճակը փոխվում է՝ այստեղ տեղի է ունենում մի հետաքրքիր երևույթ: Ցինկը փոխազդում է օդում առկա ածխաթթվի հետ՝ առաջացնելով ցինկի կարբոնատ (ZnCO3), որը մակերևույթին առաջացնում է այն, ինչը մենք անվանում ենք պատինա: Այս շերտը հիմնականում ջրակայուն է և կանխում է թթվածնի ներթափանցումը ներքևի մետաղին: Իրական պայմաններում փորձարկումները ցույց են տվել, որ այս համատեղված պաշտպանական ազդեցությունը խողովակներին թույլ է տալիս աշխատել 40-ից 60 տարի սովորական կլիմայական գոտիներում: Սակայն ափամերձ տարածքներում, որտեղ ներգրավված է ծովային ջուրը, նույն պաշտպանությունը տևում է մոտավորապես կես այդքան ժամանակ, քանի որ աղը զգալիորեն արագացնում է քայքայման գործընթացը:

Ծծաղեկված պողպրծների առավելությունները ջրմուղային համակարգերում

Բարձր տևողականություն և դիմադրություն մեխանիկական լարվածությանը և ճնշմանը

Ծծաղեկված խողովակները առանձնանում են կառուցվածքային հարմարվողականությամբ՝ շնորհիսի իրենց ցինկով պատված պողպրծների կառուցվածքին: Դրանք դիմակայում են մինչև 150 ֆունտ/ք.դյույմ ճնշմանը, ինչը դրանք հարմար է դարձնում բարձր լարվածության ենթարկվող ջրմուղային համակարգերի համար: Ճիշտ տեղադրված համակարգերը պահպանում են իրենց ամբողջականությունը 40-70 տարի, ավելի լավ արդյունքներ ցուցադրելով, քան շատ ոչ մետաղական այլընտրանքները, հատկապես այն միջավայրերում, որտեղ տեղի են ունենում ջերմաստիճանի փոփոխություններ կամ հողի շարժում:

Տնտեսական արդյունավետություն՝ ցածր սկզբնական արժեք ընդդեմ երկարաժամկետ արժեքի

Նյութի արժեքը տատանվում է 2-5 դոլար մեկ մեկ ֆուտի համար, ինչը ծծաղեկված խողովակներին դարձնում է բյուջեին հարմար տարբերակ պղնձի համեմատությամբ (8-12 դոլար/ֆուտ): Չնայած հանքային նստվածքները կարող են պահանջել սպասարկում 15-20 տարի անց, սկզբնական մատչելիությունը և 50 տարվա կոռոզիայի դիմադրությունը՝ ցինկային շերտի ամբողջականության պարագայում, հիմնավորում է դրանց օգտագործումը ցածր ռիսկային բնակելի կամ գյուղատնտեսական ջրամատակարարման համակարգերում:

Կոշտ ջրի շրջաններում արդյունավետությունը՝ առեղծված է, թե՞ իրական առավելություն

Ցինկապատ խողովակները չեն կարող լուծել կոշտ ջրի հետ կապված խնդիրները, սակայն դրանց հաստ պատերը լավ դիմադրում են այն սանդղակին, որը հանգեցնում է ճնշման կորստի, հատկապես հանքային բաղադրությամբ ջրի դեպքում, համեմատած պղնձի հետ: Որոշ անկախ փորձարկումներ ցույց են տվել, որ հին ցինկապատ խողովակների համակարգերը դեռևս պահպանում են իրենց սկզբնական հոսքային հզորության մոտ 85%-ը, մինչդեռ պղնձյա խողովակների գործառույթը նվազում է մոտ 8% -ի, երբ տասը տարի կոշտ ջրում են գտնվում: Դրանք բավականաչափ լավ են աշխատում ժամանակավոր վերանորոգումների համար և իրոք որոշ առավելություններ են ցուցադրում: Այնուամենայնիվ, եթե երկարաժամկետ տարբերակներ եք դիտարկում, ապա նյութերը, ինչպիսին է PVC-ն, ընդհանուր առմամբ ավելի լավ են աշխատում հանքային նյութերի հետ աշխատելիս:

Ցինկապատ խողովակների երկարաժամկետ օգտագործման թերություններն ու ռիսկերը

Ներքին հանքային կուտակում և ավարտված համակարգերում ջրի հոսքի նվազում

Երբ պաշտպանիչ ցինկային շերտը սկսում է մաշվել, ներքևում գտնվող պողպատը սկսում է կոռոզիայի ենթարկվել և ժամանակի ընթացքում փոխազդել ջրում եղած հանքանյութերի հետ: Լրիվ 15-ից 30 տարի ընդմիջումով խողովակների ներսում կուտակվում են ժանգ (երկաթի օքսիդ) և կրային նստվածքներ (կալցիումի կարբոնատ), որոնք հատկապես ծայրահեղ դեպքերում երբեմն խողովակի ներքին տրամագիծը կրճատում են կեսի չափով: Գազատար համակարգերի վերաբերյալ նախորդ տարի հրապարակված հետազոտությունների համաձայն՝ մոտ 40 տարեկան հին ցինկապատ խողովակները ցույց են տվել մոտ 34%-ի անկում ջրի հոսքում: Այդպիսի հին խողովակներ ունեցող տներում ապրող մարդիկ սովորաբար նկատում են ջրի ցածր ճնշում ծորակներում, տան տարբեր սարքերի վրա ջրի անհամաչափ բաշխում և նույնիսկ կարող են լսել մանր մասնիկների շարժման ձայնը, երբ բացում են ծորակը:

Առողջական և ջրի որակի հետ կապված հարցեր՝ Ժանգ, առաջնային և նստվածքների աղտոտում

Կոռոզված ցինկապատ խողովակները ներմուծում են երեք հիմնական աղտոտիչ.

• Երկաթի օքսիդներ ՝ Առաջացնում են կարմրավուն-շագանակագույն ներկում և մետաղական համ ունեցող ջուր
• Առաջնային մասնիկներ : Ցինկի քայքայման հետևանքով արձակվում է, հատկապես 1986 թվականից շուրջ կառուցված տներում, որտեղ օգտագործվել է ազդանշանային ամրակալ (CDC-ն նշում է, որ ԱՄՆ-ի 10–20% տներում ցինկապատ խողովակների դեպքում առաջացած աղբյուրները գերազանցում են EPA-ի առաջարկած առավելագույն թույլատրելի աղբյուրի մակարդակը)
• Բիոֆիլմի կոլոնիաներ : Կազմավորվում են խողովակների խոտոր, հանքային նյութերով լի ներսում, որը նպաստում է բակտերիաների աճին

Ցինկապատ համակարգերը կարող են հանդես գալ որպես «աղբյուրի սուզիչ», կլանելով աղբյուր պարունակող միացումներից կամ համայնքային գծերից և այն արձակելով հոսքի փոփոխությունների ժամանակ: Ջրի փորձարկումները 1970 թվականից առաջ կառուցված տներում ցույց են տվել, որ այդ խողովակների աշխատանքի դեպքում աղբյուրի պարունակությունը 3–8 անգամ ավելի բարձր է:

Պահպանման դժվարություններ և փոխարինման մարտահրավերներ՝ կոռոզիայի և խողովակների խողովակային մասերի պատճառով

Ցինկապատ խողովակաշարերի վերակառուցումը հաճախ պահանջում է ամբողջական համակարգի փոխարինում՝ ոչ թե միայն տեղային վերանորոգումներ: Հիմնական բարդությունները ներառում են.

Կոմունալ զննողները ավելի ու ավելի են նշում ցինկապատ համակարգերը՝ պահանջելով դրանց լրիվ հեռացում, իսկ 2025 թ. Միջազգային կանոնակարգի թարմացումը սահմանափակում է դրանց օգտագործումը խմելու ջրի մաքուր գծերի նորոգման ժամանակ

Ցինկապատ խողովակներ ընդդեմ պղնձի, PEX-ի և PVC-ի՝ գործնական համեմատություն

Արդյունավետության համեմատություն՝ կոռոզիայի դիմադրություն, ճկունություն և ջերմային կայունություն

Ցինկապատ խողովակները բավականին ամուր են, սակայն ժամանակի ընթացքում վատ են պահպանվում: Ցինկային ծածկույթը սկզբում պաշտպանում է դրանք, սակայն այն դեպքերում, երբ խոսքը հարուրդի դիմադրության մասին է, հատկապես թթվային ջուր ունեցող շրջաններում, PVC-ն և PEX-ը պարզապես ավելի լավ են աշխատում: Պղինձը կարող է դիմանալ 200 ֆահրենհեյթի (Ֆ) վերև ջերմաստիճաններին՝ առանց խնդիրների, մինչդեռ ցինկապատ պողպատը սկսում է կորցնել իր պաշտպանիչ ցինկային շերտը, երբ ջերմաստիճանը հասնում է մոտ 140 աստիճանի: Ինչ վերաբերում է երկրաշարժերին, PEX խողովակները հայտնի են դարձել, քանի որ դրանց ճկունությունը միացումների ձախողումները կրճատում է մոտ երեք քառորդով՝ համեմատած հին կոշտ ցինկապատ խողովակների հետ: Սա նշվել էր նաև անցյալ տարվա «Ջրամատակարարման անվտանգության ստանդարտներ» զեկույցում:

Նյութեր և կյանքի տևողության ծախսեր՝ ցինկապատ խողովակները և ժամանակակից այլընտրանքները

Չնայած սկզբնական նյութերի ցածր արժեքին՝ ցինկապատ խողովակները պահանջում են ավելի բարձր սպասարկման ծախսեր և ավելի շուտ փոխարինում, ինչը 30 տարվա ընթացքում սեփականության ընդհանուր արժեքն ավելացնում է 15-20% -ով ՊԵ-X-ի համեմատ:

Ցինկապատ և պղնձե խողովակները միացնելիս գալվանական կոռոզիայի ռիսկ

Այս նյութերի միավորումը միացման կետերում կոռոզիան արագացնում է էլեկտրոքիմիական անհամատեղելիության պատճառով: 2022 թվականի տեղագրական հարցման արդյունքում պարզվեց, որ 63% խառը նյութերից բաղկացած համակարգերում 8 տարվա ընթացքում առաջացել էին կոտրվածքներ, իսկ միատեսակ ՊԵ-Խ տեղադրումների դեպքում այդ ցուցանիշը կազմում էր 12%: Դիէլեկտրիկ միակցումները կարող են կասկածել, սակայն չեն կարող վերացնել այս ռիսկը, ինչը հիբրիդ համակարգերում երկկողմնակի ստուգումներ է պահանջում:

Իրական օրինակ՝ հին տներում ցինկապատ խողովակների փոխարինումը ՊԵ-Խ-ով

1950-ականներին Սիեթլում կատարված վերակառուցումը ցույց տվեց ՊԵ-Խ-ի առավելությունները.

• Ջրի ճնշումը փոխարինումից հետո ավելացավ 35 psi-ից մինչև 62 psi
• Միացման արագ ֆիտինգների օգտագործմամբ տեղադրման ժամանակը նվազեց 60%-ով
• Տարեկան խողովակների հետ կապված վերանորոգումները նվազեցին $870-ից մինչև $40

Սա արտացոլում է արդյունաբերության միտումները, ըստ որոնց՝ խողովակների 81%-ը հիմա խորհուրդ են տալիս PEX-ը ցինկապատ խողովակների փոխարինման համար (2023 թ. Խողովակների նյութերի զեկուցում):

Ինչպես ընտրել ճիշտ խողովակի նյութը՝ կոդի, շրջակա միջավայրի և օգտագործման դեպքի հիման վրա

Ջրի կոշտության, կլիմայի և տնային պահանջարկի գնահատումը օպտիմալ արդյունքների համար

Ցինկապատ խողովակները շատ gut են աշխատում այն տարածքներում, որտեղ եղանակը բարեհաճ է, իսկ ջուրը՝ փափուկ, քանի որ նրանց ցինկային ծածկույթը դիմադրում է ժանգոտմանը: Սակայն այն տարածքներում, որտեղ ջրի կոշտությունը գերազանցում է մոտ 180 մգ/լ կալցիումի կարբոնատի սահմանը, իրավիճակը շատ արագ վատանում է: Խողովակների ներսում հանքային նյութերը շատ ավելի արագ են կուտակվում, ինչը նշանակում է, որ մոտ տասը տարի անց ջրի հոսքը զգալիորեն սահմանափակվում է՝ իրականում 25%-ից մինչև 40% պակաս: Եթե ձմռանը ջերմաստիճանը սովորաբար իջնում է սառչելու կետից ներքև, ապա PEX խողովակները ավելի խելամիտ ընտրություն են, քանի որ դրանք ավելի լավ են դիմադրում այդպիսի բարդ ջերմաստիճանային փոփոխություններին, քան հին ձևավոր ցինկապատ պողպատը: Իսկ տների համար, որտեղ օրական օգտագործվում է շատ ջուր, հատկապես այն տների համար, որտեղ կա երեք կամ ավելի լոգարաններ, իմաստ ունի օգտագործել այնպիսի խողովակներ, որոնք նախատեսված են 80 ֆունտ/քառ. դյույմ և ավելի բարձր ճնշումների համար: Հակառակ դեպքում այդ բոլոր միացումները վերջաբանապես կհորդեն, ինչը ապագայում կառաջացնի խնդիրներ:

Տեղական ջրատար ցանցի կոդերի և ցինկապատ խողովակների օգտագործման սահմանափակումների հասկացություն

Երկրի շատ նահանգներ արգելել են ցինկապատ խողովակների օգտագործումը նոր խմելու ջրի տեղադրումներում, քանի որ դրանք կարող են ժանգոտել և առաջացնել կապարի արտահոսք ջրամատակարարման մեջ: Վերցրեք Կալիֆոռնիան՝ որպես օրինակ, որտեղ 2023 թվականին թարմացվել է ջրատար ցանցի կանոնակարգը՝ պահանջելով պղնձե կամ PEX խողովակներ տնային վերակառուցումների համար, թեև ցինկապատ պողպատը все още թույլատրվում է, բայց միայն բնական գազի կիրառման դեպքում: Հին ջրատար համակարգերը հանելուց առաջ խելամիտ է ստուգել, թե ինչ է ասում տեղական իշխանությունը փոխարինման վերաբերյալ: Որոշ տարածքներ իրականում թույլատրում են ցինկապատ խողովակների սահմանափակ օգտագործում, երբ մնացած ցինկային ծածկույթի հաստությունը կազմում է առնվազն 85 միկրոմետր, ինչը օգնում է պահպանել կառուցվածքային ամրությունը՝ առանց խաթարելու ջրի որակը:

Խողովակի նյութի համապատասխանեցում համակարգի տարիքին, ճնշման պահանջներին և վերակառուցման կարիքներին

Սովորաբար պետք է լիովին փոխարինվեն մինչև 1970 թվականը կառուցված շենքերի ցինկապատ ջրատարները, քանի որ ժանգոտման հետևանքով դրանց ներքին տրամագիծը ժամանակի ընթացքում փոքրանում է: Վերակառուցման ժամանակ ՊԵ-խ խողովակները առանձնանում են իրենց ճկունությամբ, ինչը հնարավորություն է տալիս այն անցկացնել արդեն առկա պատերով՝ առանց կառույցներ քանդելու կամ մեծ անցքեր անելու: Սա իրական առավելություն է համեմատած հին պինդ նյութերի հետ, ինչպիսիք են ցինկապատ կամ պղնձե խողովակները, որոնց հետ աշխատելը կարող է դժվար լինել: Այն դեպքերում, երբ ճնշումը գերազանցում է սովորական մակարդակը, 80 գրաֆիկի PVC-ն ավելի լավ է դիմանում պայթյուններին, քան հին ցինկապատ պողպատե խողովակները: Այնուամենայնիվ, արժե ստուգել տեղական կանոնները, քանի որ պահանջները տարբեր շրջաններում կարող են զգալիորեն տարբերվել:

Հաճախակի տրվող հարցեր (FAQ)

Ինչի՞ց են պատրաստված ցինկապատ խողովակները:

Ցինկապատ խողովակները պողպատե խողովակներ են, որոնք պատված են ցինկի պաշտպանիչ շերտով՝ ժանգոտումից խուսափելու նպատակով:

Որքա՞ն է ցինկապատ խողովակների կյանքի տևողությունը:

Ցինկապատ խողովակները սովորական կլիմայական գոտիներում կարող են տևել 40-ից մինչև 60 տարի, թեև այս ժամկետը կարող է կրճատվել ծովափնյա շրջաններում:

Ինչո՞ւ ցինկապատ խողովակները այլևս չեն խորհուրդ տրվում խմելու ջրի համար:

Ցինկապատ խողովակները կարող են ժանգոտել և առաջացնել աղարկանի արտահոսք ջրի մեջ, ինչը հանգեցնում է առողջական խնդիրների և նոր խմելու ջրի համակարգերում դրանց օգտագործման արգելման:

Ինչպե՞ս է ցինկի ծածկույթը պաշտպանում ցինկապատ խողովակները:

Ցինկի ծածկույթը հանդես է գալիս որպես զիջման շերտ, որը դանդաղ կոռոզվում է՝ կազմելով պաշտպանիչ միջանցք, որը կանխում է պողպատի կոռոզիան:

Ո՞ր այլընտրանքներն են խորհուրդ տրվում ցինկապատ խողովակների փոխարեն:

Պղինձը, PEX-ը և PVC-ն հաճախ խորհուրդ են տրվում որպես այլընտրանք՝ իրենց լավ աշխատանքի, կոռոզիայի դիմադրության և ճկունության շնորհիվ: