Как коррозия угрожает водоснабжению жилых домов и что мы можем с этим сделать

Существует более 2,2 миллиона миль подземной водной инфраструктуры в США, большая часть которой уже давно отслужила свой срок. По мере роста населения и воздействия на эти системы климатических катаклизмов, таких как наводнения, ураганы и экстремальные температуры, риск коррозии становится все выше.

Слишком легко забыть о таком риске, когда эти трубопроводы зарыты в землю. Менталитет "с глаз долой, из сердца вон" повышает риск перебоев в обслуживании и ухудшения здоровья населения. Муниципалитеты должны предпринять ряд шагов, чтобы водоснабжение жилых домов оставалось надежным, безопасным и доступным для всех, кто в нем нуждается.

Коррозия и инфраструктура питьевой воды

Когда металл подвергается коррозии, она подвергается постепенному разрушению. В системах питьевого водоснабжения это может происходить как внутри, когда вода вступает в реакцию со стенками труб, так и снаружи под воздействием влажности почвы, солености и загрязняющих веществ. Коррозия разрушает металл, вымывая свинец, медь, железо и марганец в питьевую воду. Ржавчина накапливается и сужает поток, вызывая разрушение стенок труб и увеличивая риск их поломки.

По прогнозам EPA (Агентство по охране окружающей среды), нашим системам питьевой воды потребуется более $470 млрд. в ремонт к 2037 году, чтобы избежать повышенного риска для здоровья. Коррозия - главная причина столь высокой цены.

Наводнения, соленая вода и растущая угроза коррозии

Никто не хочет повторения сценария Флинта, штат Мичиган. Муниципалитеты сталкиваются с трудными решениями, и Флинт ничем не отличался от других. Перевод водоснабжения из Детройта в реку Флинт в 2014 году привел к тому, что местное население столкнулось с серьезными проблемами со здоровьем, что в конечном итоге стало поводом для освещения в национальных новостях и судебных исков, что привело к гораздо большим затратам, чем предполагалось.

Некоторые варианты, связанные с управлением водоснабжением, выходят за рамки процессов принятия решений отдельными советами или городскими управлениями. Нестабильность климата усиливается, подвергая системы большему риску коррозии, особенно в прибрежных, низколежащих или подверженных наводнениям районах. Это требует повышенного внимания, чтобы этого избежать:

• Насыщение почвы и экранирование анода: Повышение уровня грунтовых вод приведет к увеличению проводимости среды, окружающей заглубленную инфраструктуру. Движение блуждающих токов усиливается, и насыщающие защитные покрытия перестают эффективно функционировать. В результате образуются зоны с недостатком кислорода, что способствует развитию коррозии под воздействием микроорганизмов (MIC).
• Проникновение соленой воды: Прибрежные регионы от Мэна до Флориды уже наблюдают штормовые нагоны и повышение уровня моря. Соленая вода попадает в системы, которые изначально были предназначены для использования пресной воды. Соль (особенно хлорид-ионы) очень агрессивна по отношению к металлам, таким как сталь и медь. Паводковые воды, насыщенные солью, проникают в клапанные коробки, гидранты и механические помещения. Просто посмотрите на Ураган Катрина 2005 года для выявления признаков такого повреждения.  
• Температурные экстремумы и сдвиги грунта: Смена циклов резкого замораживания-оттаивания приведет к растрескиванию и смещению защитных покрытий или целых заглубленных трубопроводных систем и резервуаров. В тот момент, когда защитный барьер нарушен, начинает действовать коррозия. Сдвиг грунта, вызванный теми же процессами, приведет к физическому напряжению стыков, что приведет к утечкам и усилению коррозии.

Дело в том, что изменение климата приводит к повышению риска коррозионных элементов. Есть причина, по которой Инженерный корпус армии США выпускает обновленные планы по адаптации к изменению климата. Это больше не является теоретической проблемой.

Почему домовладельцы должны беспокоиться

Чем больше муниципальные объекты и инфраструктура подвержены коррозии, тем выше риск для женщин, мужчин и детей, которые получают воду в своих домах. Свинец будет просачиваться в воду, и давление будет снижаться. Даже такая простая вещь, как неустраненная утечка, может привести к большим ежемесячным счетам за коммунальные услуги.

Ваш дом может быть в опасности, если:

• Он был построен до 1986 года
• Вы чувствуете металлический привкус в воде, или она обесцвечена
• Вы живете в прибрежных районах или районах, подверженных наводнениям
• Ваша сантехника включает в себя оцинкованную сталь

Коррозия ставит под угрозу внутреннюю сантехнику. Это приведет к дорогостоящему ремонту, ухудшению качества воды, снижению стоимости недвижимости и повышению риска для здоровья (особенно для маленьких детей и беременных женщин).

Как инженеры борются с коррозией водной инфраструктуры

Хорошая новость заключается в том, что Вам помогут. Коррозия может быть неизбежной, но при наличии правильных инструментов с ней можно справиться. Профессионалы с непосредственным опытом в области науки о коррозии, катодной защиты и экологического инжиниринга имеют решающее значение для обеспечения безопасности и долговечности муниципальных систем водоснабжения.

Использование систем катодной защиты обеспечивает передовую и контролируемую защиту, которая перенаправляет коррозионную активность в сторону от критически важных трубопроводов, резервуаров и других объектов (например, водоочистных станций). При правильном проектировании и обслуживании это может продлить срок службы ресурсов на десятилетия, особенно в сочетании с датчиками IoT (Интернета вещей), облачными вычислениями и интеграцией ML (машинного обучения).

Опытные инженеры также порекомендуют и установят материалы, устойчивые к коррозии. Вместо медных, оцинкованных стальных и свинцовых труб из старых систем можно использовать новые материалы, такие как полиэтилен высокой плотности или ПВХ. Покрытие из ковкого чугуна с эпоксидной прокладкой или покрытие с плавкой связью обеспечивают надежную защиту подземных трубопроводов. Даже такая простая вещь, как фитинги из нержавеющей стали, снижает воздействие соленой воды.

Особое внимание следует уделить защитным покрытиям и футеровке, например, эпоксидным покрытиям на стальных трубах или футеровке из цементного раствора внутри водопроводных сетей. Однако все они требуют регулярного обслуживания и контроля в режиме реального времени.

Вот почему работа с такими командами, как наша, в Dreiym Engineering, так важна. Вам нужны передовые исследования коррозии и тестирование удельного сопротивления почвы, чтобы убедиться, что окружающая среда не приведет к будущим повреждениям. Как минимум, Вы наняли бы такую команду, как наша, для составления отчетов о будущем или сметы при рассмотрении вопроса о том, какую катодную защиту использовать для водной инфраструктуры.

Что могут сделать муниципалитеты

Ответственность за обеспечение чистой, безопасной и полезной питьевой водой часто ложится на плечи муниципалитетов и управляющих советов. Это может стать настоящей проблемой, когда бюджеты сокращаются, а изменение климата влияет на то, где лучше всего использовать имеющиеся ресурсы. Конец В результате коррозия Управление часто откладывается в пользу другой, "более критической" ситуации.

Чтобы предотвратить подобные ситуации, дальновидный муниципалитет должен:

• Планируйте и проводите регулярные оценки рисков для наиболее уязвимых объектов инфраструктуры
• Внедряйте интеллектуальные устройства мониторинга, такие как ML, IoT, и системы катодной защиты
• Планируйте "климатоустойчивую" инфраструктуру, в которой будут перепроектированы системы, способные противостоять наводнениям, воздействию соли и температурным сдвигам
• Сотрудничайте со специалистами, которые могут предложить долгосрочное планирование коррозии

Очень важно, чтобы муниципалитеты признали долгосрочную экономию средств и снижение рисков для здоровья, связанных с этими мерами, а не концентрировались исключительно на предварительных затратах. Принятие этих мер сейчас, скорее всего, будет гораздо более экономически эффективным, чем откладывание голосования на годы или десятилетия вперед, когда будет уже слишком поздно.

Что могут сделать домовладельцы

Хотя муниципалитеты контролируют большую часть инфраструктуры водоснабжения, домовладельцы могут предпринять несколько шагов, чтобы снизить риск возникновения проблем с водой, связанных с коррозией. Во многих сельских населенных пунктах используются колодцы или устаревшие системы, которые нуждаются в замене. Ответственный домовладелец должен принять во внимание следующее:

• Проводите ежегодные анализы воды для выявления минералов, металлов и уровня pH/жесткости на предмет угрозы коррозии
• Проверьте тип уже установленной в доме сантехники, чтобы убедиться, что она не содержит рискованной меди, свинца или оцинкованной стали.
• Установите усовершенствованную фильтрацию для воды в местах потребления, особенно в домах, где есть маленькие дети
• Промывайте холодной водой в течение 30-60 секунд перед употреблением, чтобы смыть возможные загрязнения

Небольшое просвещение общественности поможет снизить риск для здоровья населения. Просвещение должно исходить от муниципальных властей и организаций здравоохранения, но должно подкрепляться знаниями и опытом уважаемых инженерных фирм, таких как Dreiym Engineering.

Здоровье инфраструктуры - это общественное здоровье

Риск коррозии может быть не таким интригующим, как политический скандал или масштабный пожар, наносящий ущерб центру города. Проблема в том, что эта тихая, постоянная угроза влияет на питьевую воду в миллионах домов. Если система повреждена или загрязняющие вещества просачиваются в инфраструктуру, риск возрастает в геометрической прогрессии.

Смягчение угрозы событий, связанных с изменением климата, таких как наводнения, воздействие соленой воды, ураганы и другие бедствия, должно занять центральное место. Умный дизайн, материаловедение и проактивный мониторинг имеют решающее значение для профилактического обслуживания.

Работая с нашей командой в Dreiym Engineering гарантирует, что у Вас есть опытный партнер, который может предложить консультации и разработку систем катодной защиты и передовых решений для мониторинга. Мы готовы поддержать следующее поколение устойчивых систем водоснабжения.