СУТЬ ПРОБЛЕМЫ
В процессе эксплуатации радиаторов отопления эксплуатирующей организацией выявлены многочисленные повреждения различного рода. С целью установления причин деградации радиаторов было инициировано проведение независимой теплотехнической экспертизы.
В процессе эксплуатации радиаторов отопления эксплуатирующей организацией выявлены многочисленные повреждения различного рода. С целью установления причин деградации радиаторов было инициировано проведение независимой теплотехнической экспертизы.
ПОСТАВЛЕННЫЕ НА ЭКСПЕРТИЗУ ВОПРОСЫ
- Определить причины дефектов представленных алюминиевых радиаторов Revolution 50, Hawas A52, Royal thermos, Valfex optima al, Youmay 19: заводской брак/некачественный монтаж/нарушение условий эксплуатации/действия непреодолимых сил/иное?
- Установить и указать на ответственных лиц в результате действия или бездействия которых образованы и/или не устранены установленные дефекты.?
ТЕОРИЯ
Система отопления – это комплекс элементов, предназначенных для получения, переноса и передачи необходимого количества теплоты в обогреваемые помещения [1]. Каждая система отопления, в соответствии с рисунком 1, включает в себя три основных элемента: теплогенератор 1, служащий для получения теплоты и передачи ее теплоносителю, систему теплопроводов 2 для транспортировки по ним теплоносителя и отопительный прибор 3, передающий теплоту от теплоносителя воздуху и ограждениям помещения.
В качестве теплогенератора для системы отопления может служить отопительный котельный агрегат или любой другой теплообменный аппарат, использующий иной, чем в системе отопления, теплоноситель.
Согласно ГОСТ 31311 – 2005 [2] отопительный прибор это устройство для обогрева помещения путем передачи теплоты от теплоносителя (вода), поступающего от источника теплоты, в окружающую среду, а радиатор это – отопительный прибор, отдающий теплоту путем конвекции и радиации.
Типы радиаторов:
- алюминиевые;
- биметаллические;
- стальные панельные;
- чугунные литые.
Алюминиевые радиаторы считаются самыми эффективными по причине высокой теплопроводности алюминия и большой площади поверхности радиатора.
Согласно ГОСТ 31311 – 2005 [2] отопительный прибор это устройство для обогрева помещения путем передачи теплоты от теплоносителя (вода), поступающего от источника теплоты, в окружающую среду, а радиатор это – отопительный прибор, отдающий теплоту путем конвекции и радиации.
Типы радиаторов:
- алюминиевые;
- биметаллические;
- стальные панельные;
- чугунные литые.
Алюминиевые радиаторы считаются самыми эффективными по причине высокой теплопроводности алюминия и большой площади поверхности радиатора.
Практически все радиаторы, имеют рабочее давление более 12 атм, опрессовочное – более 18 атм. К достоинствам алюминиевых радиаторов относится легкость, небольшие размеры, высокое рабочее давление, максимальный уровень теплоотдачи.
Существенным недостатком алюминиевых радиаторов является коррозия алюминия в водной среде, содержащей хлорид-ионы или имеющий рН > 9.
Биметаллические радиаторы (рисунок 3) отличаются от алюминиевых стальными внутренними элементами. Конструкция этих радиаторов такова, что рабочее давление в таких радиаторах, как правило, превышает возможные давления в системе отопления, контакт теплоносителя с алюминиевым отсутствует.
Существенным недостатком алюминиевых радиаторов является коррозия алюминия в водной среде, содержащей хлорид-ионы или имеющий рН > 9.
Биметаллические радиаторы (рисунок 3) отличаются от алюминиевых стальными внутренними элементами. Конструкция этих радиаторов такова, что рабочее давление в таких радиаторах, как правило, превышает возможные давления в системе отопления, контакт теплоносителя с алюминиевым отсутствует.
ИССЛЕДОВАНИЕ ПО ПОСТАВЛЕННЫМ ВОПРОСАМ
Общие сведения об условиях эксплуатации радиаторов.
Проектная документация на исследуемый объект, выполнена на основании:
- Технологического здания заказчика.
- СП 60.13330.2012 «Отопление, вентиляция и кондиционирование»;
- СП 131.13330.2012 «Строительная климатология» Актуализированная редакция СНиП 23-01-99.
Система отопления запроектирована зависимая двухтрубная с вертикальными стояками. Параметры теплоносителя в системе теплопотребления здания: 95 – 70 °С.
Магистральные трубопроводы в цоколе выполнены из стальных водогазопроводных труб ГОСТ 3262-75, стояки – из труб медных холоднодеформированных ГОСТ 617-2006. В качестве отопительных приборов приняты алюминиевые секционные радиаторы марок, представленных в таблице 1. Каждый радиатор снабжен термостатическим клапаном и запорно-регулирующим клапаном.
Стальные трубопроводы системы отопления окрашены краской ПФ-115 в два слоя по грунту ГФ-021 в два слоя.
Трубопроводы системы отопления проложены в изоляции из вспененного полиэтилена.
На рисунке 4 представлена принципиальная схема индивидуального теплового пункта эксплуатирующей организации.
Трубопроводы системы отопления проложены в изоляции из вспененного полиэтилена.
На рисунке 4 представлена принципиальная схема индивидуального теплового пункта эксплуатирующей организации.
Сотрудниками эксплуатирующей организации выполнен внешний осмотр радиаторов отопления алюминиевых.
Фотографии, сделанные при осмотре, представлены на рисунках 5 – 9.
Фотографии, сделанные при осмотре, представлены на рисунках 5 – 9.
После окончания осмотра радиаторы (далее алюминиевые радиаторы), установленные на объекте эксплуатирующей организации, были демонтированы и представлены на экспертизу.
Возможными причинами повреждения алюминиевых радиаторов отопления являются [3]:
1. Внешнее механическое воздействие.
2. Превышение рабочего давления в системе отопления.
3. Брак, допущенный в изготовлении.
4. Нарушение технологии заводской сборки радиатора.
5. Химической коррозии металла.
Рассмотрим основные причины повреждений на примере представленных радиаторов.
При рассмотрении первой причины повреждения радиаторов (внешнее механическое воздействие) следует отметить следующее.
В результате осмотра алюминиевых радиаторов отопления, представленных на исследование следов деформации от внешнего механического воздействия (удара) на поверхностях радиаторов отсутствуют (рисунок 10).
ИССЛЕДОВАНИЕ
Возможными причинами повреждения алюминиевых радиаторов отопления являются [3]:
1. Внешнее механическое воздействие.
2. Превышение рабочего давления в системе отопления.
3. Брак, допущенный в изготовлении.
4. Нарушение технологии заводской сборки радиатора.
5. Химической коррозии металла.
Рассмотрим основные причины повреждений на примере представленных радиаторов.
При рассмотрении первой причины повреждения радиаторов (внешнее механическое воздействие) следует отметить следующее.
В результате осмотра алюминиевых радиаторов отопления, представленных на исследование следов деформации от внешнего механического воздействия (удара) на поверхностях радиаторов отсутствуют (рисунок 10).
Особенность расположения радиаторов затрудняет какое бы то ни было умышленное или случайное механическое воздействие (удар).
Исходя из вышеуказанного, эксперт делает вывод, что первая вероятная причина выхода из строя радиаторов, а именно внешнее механическое воздействие на изделие, не может рассматриваться как возможная причина выхода его из строя.
При рассмотрении второй вероятной причины повреждения радиаторов (превышение рабочего давления в системе отопления) следует выполнить анализ отчета о суточных параметрах теплоснабжения (рисунок 11).
Исходя из вышеуказанного, эксперт делает вывод, что первая вероятная причина выхода из строя радиаторов, а именно внешнее механическое воздействие на изделие, не может рассматриваться как возможная причина выхода его из строя.
При рассмотрении второй вероятной причины повреждения радиаторов (превышение рабочего давления в системе отопления) следует выполнить анализ отчета о суточных параметрах теплоснабжения (рисунок 11).
Согласно отчету о суточных параметрах теплоснабжения данного объекта давление в подающем трубопроводе составляет 0,9 МПа.
Представленные на экспертизу алюминиевые радиаторы отопления входили в общую систему отопления и согласно техническим паспортам [4] изделий рабочее давление составляет до 2 МПа.Исходя из вышеуказанного, можно сделать вывод, что превышение рабочего давления в системе отопления не может рассматриваться как возможная причина выхода из строя радиаторов.При рассмотрении третьей вероятной причины повреждения радиаторов (брак, допущенный в изготовлении) следует отметить, что изделия, в данном случае алюминиевые радиаторы, выпускаемые серийно, не подвергаются сплошному контролю качества, а контролируются выборочно [5], следовательно, возможно попадание изделий с наличием брака (микротрещины в металлических изделиях, раковины и т. п).
Важным обстоятельством является то, что были повреждены изделия различных производителей. Представляется практически невозможным совпадение в наличии производственного брака в изделиях, выпущенных в разное время на различных предприятиях.
Таким образом, возможность повреждения радиаторов вследствие наличия в них производственного брака следует считать крайне маловероятной.Рассмотрим четвертую возможную причину повреждения – нарушение технологии заводской сборки радиатора.
Алюминиевые радиаторы отопления, смонтированные в системе отопления эксплуатирующей организации, поставлялись в собранном виде заводом-изготовителем в исполнении 4, 6, 8 и 10-ти секций.
Поэтому такая причина как нарушение технологии сборки алюминиевых радиаторов отопления со стороны монтажной организации отсутствует.
Для подтверждения надёжности радиаторов в рамках экспертизы выполнены испытания представленных на исследование радиаторов отопления на базе одного из заводов-изготовителей.
В современной практике используются два основных способа опрессовки – это гидростатические и пневматические испытания [5].
Гидростатические испытания позволяют проверить радиаторы на плотность. Это необходимо для проверки швов, ниппельных соединений, позволяющих определить наличие протечек.
Представленные на исследования алюминиевые радиаторы отопления без следов повреждений подвергались гидростатическим испытаниям.
В качестве рабочей среды для испытаний использовалась вода.
Во время проверки на исследуемые алюминиевые радиаторы отопления нагнетается давление.
На рисунке 12 представлены показания манометров и исследуемые радиаторы.
Представленные на экспертизу алюминиевые радиаторы отопления входили в общую систему отопления и согласно техническим паспортам [4] изделий рабочее давление составляет до 2 МПа.Исходя из вышеуказанного, можно сделать вывод, что превышение рабочего давления в системе отопления не может рассматриваться как возможная причина выхода из строя радиаторов.При рассмотрении третьей вероятной причины повреждения радиаторов (брак, допущенный в изготовлении) следует отметить, что изделия, в данном случае алюминиевые радиаторы, выпускаемые серийно, не подвергаются сплошному контролю качества, а контролируются выборочно [5], следовательно, возможно попадание изделий с наличием брака (микротрещины в металлических изделиях, раковины и т. п).
Важным обстоятельством является то, что были повреждены изделия различных производителей. Представляется практически невозможным совпадение в наличии производственного брака в изделиях, выпущенных в разное время на различных предприятиях.
Таким образом, возможность повреждения радиаторов вследствие наличия в них производственного брака следует считать крайне маловероятной.Рассмотрим четвертую возможную причину повреждения – нарушение технологии заводской сборки радиатора.
Алюминиевые радиаторы отопления, смонтированные в системе отопления эксплуатирующей организации, поставлялись в собранном виде заводом-изготовителем в исполнении 4, 6, 8 и 10-ти секций.
Поэтому такая причина как нарушение технологии сборки алюминиевых радиаторов отопления со стороны монтажной организации отсутствует.
Для подтверждения надёжности радиаторов в рамках экспертизы выполнены испытания представленных на исследование радиаторов отопления на базе одного из заводов-изготовителей.
В современной практике используются два основных способа опрессовки – это гидростатические и пневматические испытания [5].
Гидростатические испытания позволяют проверить радиаторы на плотность. Это необходимо для проверки швов, ниппельных соединений, позволяющих определить наличие протечек.
Представленные на исследования алюминиевые радиаторы отопления без следов повреждений подвергались гидростатическим испытаниям.
В качестве рабочей среды для испытаний использовалась вода.
Во время проверки на исследуемые алюминиевые радиаторы отопления нагнетается давление.
На рисунке 12 представлены показания манометров и исследуемые радиаторы.
В результате проведения испытаний, не выявлены нарушения в местах соединения элементов-секций алюминиевых радиаторов, что свидетельствует об отсутствии брака в соединении секции. Однако на радиаторах HAWAS A 52 и HUANDI 19 одного из помещений образовались свищи на вертикальной трубке секции радиатора (рисунок 13).
Пятая причина – химическая коррозия металла радиаторов отопления.
Коррозия радиаторов отопления – это разрушение внутренних стенок, связанное с постоянным воздействием химически активных веществ на металл. В результате коррозии радиаторов значительно сокращается срок их службы и могут образовываться свищи самих радиаторов, стояков или происходит уменьшение толщины стенки радиатора.
При обследовании внутренней полости алюминиевых радиаторов обнаружены следы коррозии. Внутренняя коррозия радиаторов часто наблюдается в системах отопления открытого типа. В основном это связано с использованием воды, которая содержит большое количество газообразных примесей и солей.
Представленные на исследование радиаторы изготовлены из алюминия. Алюминий является очень активным металлом, который вступает в самые разнообразные химические реакции с кислотами, и с щелочными основаниями. В результате такой активности алюминия наблюдается довольно быстрое разрушение тонких алюминиевых стенок радиаторов – в условиях агрессивной среды это может произойти за довольно короткое время.
На рисунке 14 представлены фрагменты исследуемых алюминиевых радиаторов.
Коррозия радиаторов отопления – это разрушение внутренних стенок, связанное с постоянным воздействием химически активных веществ на металл. В результате коррозии радиаторов значительно сокращается срок их службы и могут образовываться свищи самих радиаторов, стояков или происходит уменьшение толщины стенки радиатора.
При обследовании внутренней полости алюминиевых радиаторов обнаружены следы коррозии. Внутренняя коррозия радиаторов часто наблюдается в системах отопления открытого типа. В основном это связано с использованием воды, которая содержит большое количество газообразных примесей и солей.
Представленные на исследование радиаторы изготовлены из алюминия. Алюминий является очень активным металлом, который вступает в самые разнообразные химические реакции с кислотами, и с щелочными основаниями. В результате такой активности алюминия наблюдается довольно быстрое разрушение тонких алюминиевых стенок радиаторов – в условиях агрессивной среды это может произойти за довольно короткое время.
На рисунке 14 представлены фрагменты исследуемых алюминиевых радиаторов.
В результате осмотра представленных алюминиевых радиаторов обнаружены следы общей коррозии (сплошной). При детальном обследовании обнаружено большое количество небольших очагов точечной коррозии.
Также в ходе обследования предоставленных алюминиевых радиаторов выявлено вздутие и разрушения лакокрасочного покрытия (рисунок 15).
Также в ходе обследования предоставленных алюминиевых радиаторов выявлено вздутие и разрушения лакокрасочного покрытия (рисунок 15).
В результате коррозии внутренней полости алюминиевого радиатора образовались микроскопические отверстия. Теплоноситель маленькими каплями подмывал краску через лопнувший радиатор, в результате чего образовалось вздутие лакокрасочного покрытия с внешней стороны радиатора.
После изучения представленных материалов и образцов алюминиевых радиаторов эксперт предполагает, что причиной возникновения дефектов может являться воздействие воды с высоким содержанием кислот и щелочей.
В рамках экспертизы на базе Лабораторного центра АО "Омскводоканал" выполнено исследование образцов воды из системы отопления Заказчика.
Согласно протоколам исследования в воде обнаружено наличие хлорид-ионов и значение рН-показателя воды более 8, что соответствует щелочной реакции среды.
Коррозия алюминия наступает, когда разрушается слой оксида алюминия, выступающего в качестве вещества, изолирующего алюминий от воздействия со стороны других веществ. В обычных условиях оксид алюминия устойчив к действию водяной среды. Но в присутствии хлорид-ионов (хлориды различных оснований) оксид алюминия разрушается и открывается доступ к чистому кристаллическому алюминию с последующим образованием хлорида алюминия, не обладающего пассивирующим свойством.
Также при щелочной реакции среды (воды) может происходить реакция замещения в оксиде алюминия на более активный щелочной металл, ввиду амфотерных свойств алюминия (способность проявлять как основные, так и кислотные свойства в реакциях) с разрушением плёнки оксида алюминия. Водородный показатель в исследуемой воде приближается к 9, что приводит к ускорению разрушения пассивирующей оксидной плёнки на поверхности алюминия. Совместное действие хлоридов и щёлочи ускоряет процесс коррозии.
Все представленные на исследование алюминиевые радиаторы имеют повреждения и не подлежат восстановлению.
После изучения представленных материалов и образцов алюминиевых радиаторов эксперт предполагает, что причиной возникновения дефектов может являться воздействие воды с высоким содержанием кислот и щелочей.
В рамках экспертизы на базе Лабораторного центра АО "Омскводоканал" выполнено исследование образцов воды из системы отопления Заказчика.
Согласно протоколам исследования в воде обнаружено наличие хлорид-ионов и значение рН-показателя воды более 8, что соответствует щелочной реакции среды.
Коррозия алюминия наступает, когда разрушается слой оксида алюминия, выступающего в качестве вещества, изолирующего алюминий от воздействия со стороны других веществ. В обычных условиях оксид алюминия устойчив к действию водяной среды. Но в присутствии хлорид-ионов (хлориды различных оснований) оксид алюминия разрушается и открывается доступ к чистому кристаллическому алюминию с последующим образованием хлорида алюминия, не обладающего пассивирующим свойством.
Также при щелочной реакции среды (воды) может происходить реакция замещения в оксиде алюминия на более активный щелочной металл, ввиду амфотерных свойств алюминия (способность проявлять как основные, так и кислотные свойства в реакциях) с разрушением плёнки оксида алюминия. Водородный показатель в исследуемой воде приближается к 9, что приводит к ускорению разрушения пассивирующей оксидной плёнки на поверхности алюминия. Совместное действие хлоридов и щёлочи ускоряет процесс коррозии.
Все представленные на исследование алюминиевые радиаторы имеют повреждения и не подлежат восстановлению.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ЭКСПЕРТИЗЫ
- На исследование представлены радиаторы алюминиевые фирм NAWAS A52, HUANDI 19, REVOLUTION 350 ROYAL THERMO, VALFEX OPTIMA AL с различным количеством секций.
- При обследовании представленных радиаторов обнаружены следы сплошной коррозии металла, а также вздутие лакокрасочного покрытия.
- В ходе исследования представленных радиаторов отопления методом гидростатических испытаний не выявлены нарушения в местах соединения элементов-секций радиаторов.
- При гидростатических испытаниях выявлены свищи на стенках радиаторов из помещения спортивно-игрового и группы почемучки фирм HAWAS A 52 и HUANDI 19, что указывает на утонения металла в стенках радиаторов.
- Наличие микроскопических отверстий, образовавшихся в результате коррозии, привело к вздутию лакокрасочного покрытия.
- По результатам исследования выявлены следы коррозии, свищи, вздутие лакокрасочного покрытия.
- Результатами химического анализа образцов воды из системы отопления эксплуатирующей организации подтверждено, что причинами коррозионного процесса являются щелочная среда и агрессивные химические элементы - хлорид-ионы.
ОТВЕТЫ НА ПОСТАВЛЕННЫЕ ВОПРОСЫ ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКОЙ ДОСУДЕБНОЙ ЭКСПЕРТИЗЫ
Вопрос №1: "Определить причины дефектов представленных алюминиевых радиаторов Revolution 50, Hawas A52, Royal thermos, Valfex optima al, Youmay 19: заводской брак/некачественный монтаж/нарушение условий эксплуатации/действия непреодолимых сил/иное?"
Ответ на вопрос №1: "Основной причиной выхода из строя представленных на экспертизу радиаторов отопления является образование коррозии в результате химической реакции алюминия с хлорид-ионами, и с щелочными основаниями. Наличие хлорид-ионов в сетевой воде не нормируется, рН представленного на экспертизу образца воды соответствует требованиям к сетевой воде, используемой в системах теплопотребления. Данные повреждения представленных радиаторов возникли в результате ошибки проектирования системы отопления. Проектировщик не учел, что система отопления здания зависимая, а тепловая сеть с преимущественно отрытым потреблением горячей воды (разбор воды на нужды горячего водоснабжения потребителей непосредственно из тепловой сети), что приводит к большому расходу подпитки тепловых сетей водой из системы холодного водоснабжения (ХВС) на источнике теплоснабжения. Вода в системах ХВС по санитарным требованиям хлорируется. А так как система отопления здания открытая, то в систему отопления здания поступала вода из тепловой сети с содержанием хлорид-ионов, что пагубно для алюминия."
Вопрос №2: "Установить и указать на ответственных лиц в результате действия или бездействия которых образованы и/или не устранены установленные дефекты"
Ответ на вопрос №2: "Ответственным лицом в данном случае является организация, осуществлявшая проектирование системы теплопотребления здания."