Новые стандарты повышают защиту от коррозии для стальных труб

В электротехнике выбор подходящего способа прокладки проводки имеет решающее значение, при этом срок службы часто является основным фактором. Коррозионная стойкость материалов напрямую влияет на надежность и долговечность всей системы в различных условиях установки. Хотя ни один материал не является полностью невосприимчивым к коррозии, этот процесс поддается контролю. Стальные кабельные системы очень популярны благодаря своей исключительной механической прочности и долгосрочной защите проводов и кабелей. Однако из-за разнообразия условий установки практически невозможно точно предсказать срок службы стальных кабельных систем. Поэтому тщательное понимание требований к антикоррозионной защите в стандартах на стальные кабельные изделия, соблюдение Национального электротехнического кодекса® (NEC®) и разумное применение дополнительных мер антикоррозионной защиты являются ключом к выбору оптимальной системы для конкретных условий.

Американские производители стальных кабелей, в том числе члены секции 5RN Национальной ассоциации производителей электрооборудования (NEMA) и Американского комитета по кабелям Института стальных труб Северной Америки (STINA), производят стальные кабельные изделия, соответствующие самым высоким стандартам. Эти изделия включают жесткие стальные кабели (RSC), промежуточные металлические кабели (IMC), электрические металлические трубы (EMT) и соответствующие колена, соединители и муфты. Для обеспечения соответствия требованиям NEC все кабельные каналы должны быть сертифицированы. Продукция членов NEMA/STI сертифицирована в соответствии со стандартами Underwriters Laboratories (UL): UL 6 для RSC и связанных компонентов, UL 1242 для IMC и UL 797 для EMT.

Хотя стандарты UL не включают явного тестирования срока службы, они устанавливают строгие требования к тестированию и эксплуатационным характеристикам защитных покрытий стальных кабелей, EMT и связанных компонентов. Как правило, наружное покрытие (OD) представляет собой цинк, а внутреннее покрытие (ID) может быть цинковым или органическим. UL использует тест с сульфатом меди (известный как тест Приса) для оценки качества цинкового покрытия, обеспечивая адекватную защиту от коррозии. Образец считается прошедшим испытание, если после четырех 60-секундных погружений в раствор сульфата меди не появляется яркий, прочно прилипший медный налет.

Процесс нанесения цинка на стальные поверхности, известный как оцинковка, защищает сталь от ржавчины уже более 200 лет. Уникальные свойства цинка делают его идеальным для защиты стали от коррозии. Во-первых, он создает физический барьер между сталью и окружающей средой. Во-вторых, он обеспечивает жертвенную (гальваническую) защиту. Поскольку сталь имеет более положительный потенциал, чем цинк (притягивая электроны от цинка), поток тока от цинка к стали снижает скорость коррозии стали. Таким образом, цинковое покрытие «жертвует» собой для защиты стали. Даже при локальных повреждениях оцинковка продолжает защищать сталь. Белый порошок на поверхности кабеля или EMT указывает на активную цинковую защиту (оксид цинка), а красный — на ржавчину стали (оксид железа). UL допускает нанесение дополнительных покрытий поверх первичной антикоррозионной защиты (например, цинка), которые большинство американских производителей наносят для дополнительной защиты.

Для RSC и IMC UL требует защитных покрытий на резьбе кабеля до установки. Эти изделия поставляются с соединителем на одном конце и протектором резьбы на другом, часто с цветовой кодировкой по размеру: синий для четных размеров, черный для 1/2 и красный для 1/4 дюйма RSC; оранжевый для четных размеров, желтый для 1/2 и зеленый для 1/4 дюйма IMC.

В 1965 году в NEC было добавлено требование о том, что «кабельные каналы должны соответствовать коррозионной среде, в которой они находятся». Не имея четкого способа продемонстрировать пригодность, UL провела исследования, полевые испытания и лабораторные испытания, в результате чего были опубликованы рекомендации по дополнительной защите от коррозии в Общей информации для электрооборудования (Белая книга) и Справочнике по электромонтажному оборудованию (Зеленая книга).

Бетонная среда: И бетон, и почва представляют собой высокий риск коррозии. В руководстве UL указано, что оцинкованный жесткий стальной кабель (GRC) или IMC в бетоне обычно не требуют дополнительной защиты. Для EMT в надземных бетонных плитах дополнительная защита обычно не требуется, но для подземных установок в плитах она может потребоваться.

Почвенная среда: UL отмечает, что GRC в контакте с почвой обычно не нуждается в дополнительной защите, если удельное сопротивление почвы не падает ниже 2000 Ом-см (измеряется местными коммунальными службами). Орган, имеющий юрисдикцию (AHJ), определяет, требуется ли дополнительная защита. EMT в контакте с почвой обычно требует дополнительной защиты.

Переходы бетон-почва: Сильная коррозия может возникнуть там, где стальной кабель или EMT переходит от бетона к почве. Производители NEMA/STI рекомендуют не менее 4 дюймов дополнительной защиты с обеих сторон точки перехода. В прибрежных районах тот же подход защищает EMT, переходящий от бетона к соленому воздуху.

Понимание правил NEC необходимо для определения дополнительных требований к антикоррозионной защите. Статья 344 NEC охватывает жесткие металлические кабели (включая сталь, алюминий, красную латунь и нержавеющую сталь), статья 342 касается IMC (только сталь), а статья 358 охватывает EMT. Статья 300.6 (Защита от коррозии и разрушения) также содержит важную информацию.

Жесткие стальные и нержавеющие стальные кабели разрешены во «всех атмосферных условиях и помещениях», включая бетон, прямое захоронение и сильно коррозионные зоны, если «обеспечены антикоррозионной защитой и одобрены для данных условий». Стальной кабель, внесенный в список UL, соответствует этому требованию благодаря цинковому покрытию (типичному), при этом AHJ одобряет установку. Алюминиевый жесткий кабель требует одобренной AHJ дополнительной защиты в бетоне или при прямом захоронении.

Требования IMC отражают требования к жесткому стальному кабелю. EMT разрешен в бетоне, почве или сильно коррозионных зонах при надлежащей защите и одобрении. Гальваническое действие между алюминием и сталью незначительно, что позволяет использовать их вместе, если они не подвергаются сильной коррозии.

Статья 300.6 NEC включает требования к резьбе, нарезанной в полевых условиях: там, где требуется антикоррозионная защита, резьба должна быть покрыта одобренным токопроводящим, коррозионностойким составом (обычно краской, обогащенной цинком, или альтернативами, внесенными в список UL).

Хотя покрытия стальных кабелей и EMT обеспечивают отличную защиту, сильно коррозионные среды могут потребовать дополнительных мер, таких как краска, ленточные обмотки, термоусадочные обмотки (все требуют одобрения AHJ) или заводские покрытия из ПВХ поверх основного покрытия.

Краска: Приемлемые варианты включают асфальтовые покрытия, краски, обогащенные цинком, или акриловые, полиуретановые или атмосферостойкие эпоксидные краски (избегайте красок на масляной основе или алкидных красок). Подготовка поверхности имеет решающее значение — очистка, промывка и сушка без истирания, которое может повредить цинковый слой. Совместимые грунтовки или двухслойные системы повышают защиту.

Ленточные обмотки и термоусадочные обмотки: Специальные ленты с высокой адгезией должны перекрываться, чтобы полностью покрывать кабели и фитинги. Термоусадочные обмотки не требуют источника тепла. Производители предоставляют инструкции по установке.

Кабель с покрытием из ПВХ: Стандарты UL (UL 6, UL 1242, UL 797) касаются дополнительных покрытий, которые не должны соответствовать требованиям к первичной антикоррозионной защите. Неметаллические покрытия оцениваются на предмет распространения пламени, воздействия на первичную защиту, подгонки муфт и электрической непрерывности. Если ПВХ указан в качестве основного метода наряду с оцинковкой, он также должен пройти испытания соляным туманом, влажным CO ₂ -SO ₂ -воздух и испытания УФ/воды. NEMA RN-1 предоставляет спецификации покрытия из ПВХ для помощи в выборе.

Резьба, нарезанная в полевых условиях, на кабеле с покрытием из ПВХ требует того же предписанного NEC токопроводящего, коррозионностойкого покрытия, которое можно приобрести у производителей или в виде продуктов, внесенных в список UL.

Коррозия — сложный процесс, на который влияют такие факторы, как гальванический потенциал/сопротивление (между анодными/катодными областями), пыль, химические вещества, pH, температура и влажность. Правильный выбор продукта, техническое обслуживание и контроль окружающей среды могут замедлить коррозию.

Помимо бетона и почвы, пыль может быть очень коррозионной (например, кабель с покрытием из ПВХ не подходит для мест класса II из-за статических зарядов). Химические вещества влияют как на металлические, так и на неметаллические кабели — производители могут предоставить данные о химической стойкости, но местный опыт остается лучшим показателем применимости.

В средах с жидкими химическими веществами pH влияет на коррозию. По данным Американской ассоциации гальванизаторов, оцинковка хорошо работает в растворах с pH выше 4,0 и ниже 12,5, а алюминий подходит для pH 4–9.

Оцинкованные стальные кабели и EMT имеют отличные антикоррозионные покрытия, которые обеспечивают длительный срок службы. В сильно коррозионных средах дополнительная защита может еще больше продлить срок службы системы.