ВИЗНАЧЕННЯ КОРОЗІЇ МЕТАЛІВ БЛУКАЮЧИМ СТРУМОМ

Корозія металів та блукаючих струмів є приватним, але мають велике практичне значення випадком впливу електричного поля в електроліті на процес електрохімічної корозії металів.

Електричний струм в грунті, відгалужується від свого основного шляху, називають блукаючим. Джерелом блукаючого струму можуть бути електричні залізниці, електролізери, зварювальні апарати, катодні установки, лінії електропередач і ін. Грунт є паралельним провідником, наприклад, рейок, і в залежності від величини електроопору рейок і грунту ток іноді вельми значної величини (сотні ампер) проходить по землі. Блукаючі струми мають радіус дії до десятків кілометрів убік від струмопровідних конструкцій.

Розглянемо вплив блукаючих струмів від електрифікованого рейкового транспорту на корозію підземних споруд (рис. 7.6). При протіканні тягового струму по рейках уздовж них відбувається падіння напруги і рейки отримують деякий позитивний потенціал щодо землі, а недосконала ізоляція рейок від землі викликає витік струму в навколишній грунт. І чим більше поздовжнє опір і менше перехідний електроопір, тим більше сумарний струм витоку в землю. Поблизу підстанцій і пунктів приєднання кабелів токоотводов до рейок існують ділянки постійної негативної полярності рейок, а на значній відстані від них - постійної позитивної полярності. Протікають в землі блукаючі струми, зустрічаючи на своєму шляху металеві споруди, проникають в них і течуть по ним на деякому протязі, створюючи анодні і катодні зони.

Корозія трубопроводу від блукаючих струмів електрифікованих

Мал. 7.6. Корозія трубопроводу від блукаючих струмів електрифікованих

залізниць [77]

Особливість процесу корозії металу в поле блукаючих струмів полягає в тому, що це електролітичний процес, який протікає за законами електролізу. На катодних ділянках споруди буде протікати реакція відновлення водню, на анодних ділянках - реакція окислення металу.

Наявність катодних і анодних ділянок на спорудженні визначається напрямом струму. Ділянка споруди входу струму або виходу електронів є катодом, ділянку споруди виходу струму або входу електронів є анодом.

Якщо електричний струм постійний, то ділянки металу, з яких позитивні іони надходять в електроліт, є анодами і піддаються електрокорозії; ділянки, на яких позитивні іони переходять з електроліту в метал, є катодами, на яких протікає процес відновлення. Швидкість корозії пропорційна протікає току.

Змінний блукаючий струм також корозійно-небезпечний, але в меншій мірі, ніж постійний. Інтенсивність процесу корозії металу в поле блукаючих струмів, як правило, набагато більше, ніж інтенсивність ґрунтової корозії. Ці два процеси накладаються один на одного. При цьому збіг анодних зон корозійних елементів і блукаючих струмів призводить до посилення корозії. При досить великих потенціалах блукаючих струмів останні пригнічують ток катодного мікроелемента, що виникає в процесі корозії, поширюючи руйнування на все мікроділянки споруди в анодної зоні блукаючих струмів.

Під дією блукаючих струмів величина поляризаційного потенціалу споруди зміщується в анодних зонах в позитивну сторону щодо стаціонарного потенціалу, в катодних - в негативну. Величина швидкості корозії визначається щільністю струму витоку [78].

Визначення наявності блукаючих струмів в землі [45]. Необхідне обладнання для визначення блукаючих струмів включає: вольтметри з внутрішнім опором не менше 1 МОм з межами вимірювань: 0,5 ... 0 ... 0,5 В; 1,0 0 ... 1,0 В; 5,0 ... 0 ... 5,0 В або

іншими, близькими до вказаних меж, два мідно-сульфатних електрода порівняння. Мідно-сульфатні електроди розташовують паралельно майбутньої трасі споруди, а потім перпендикулярно до осі траси.

Різниця потенціалів на трасі проектованого споруди вимірюють між двома точками землі через кожні 1000 м по двох взаємно перпендикулярним напрямам при розносі вимірювальних електродів на 1 (Ю м для виявлення блукаючих струмів. Показання вольтметра знімають в кожній точці через 10 с протягом 10 хв. Якщо вимірюваний значення перевищує (по абсолютній величині) 0,040 в або найбільший розмах коливань вимірюваної величини (різницю найбільшого і найменшого значень) в часі перевищує 0,040 в (в обох випадках з урахуванням відмінності потенціал в між застосовуваними електродами порівняння), то в даному пункті вимірювання реєструють наявність блукаючих струмів.

Визначення небезпечного впливу блукаючого постійного струму [45]. Зразками для визначення небезпечного впливу блукаючого постійного струму є ділянки підземних споруд. Застосовується наступне обладнання: вольтметр з внутрішнім опором не менше нiж 1 МОм, електрод порівняння мідно-сульфатний, електрод у вигляді сталевого стрижня.

Вимірювання проводять в контрольно-вимірювальних пунктах, колодязях, шурфах або з поверхні землі на мінімально можливій відстані (в плані) від трубопроводу. Позитивну клему вольтметра приєднують до спорудження, негативну - до електрода порівняння. Тривалість і режим вимірювань, а також крок між точками вимірювання по трасі встановлюють відповідно до нормативних документів. При вимірах в зонах дії блукаючих струмів, де амплітуда коливань вимірюваної різниці потенціалів перевищує 0,5 В, можуть бути використані сталеві електроди замість мідно-сульфатних електродів порівняння, за винятком вимірювань на спорудах зв'язку.

Стаціонарний потенціал підземної споруди визначають при вимкнених засобах електрохімічного захисту шляхом безперервного вимірювання і реєстрації різниці потенціалів між спорудою і мідно-сульфатним електродом порівняння протягом досить тривалого часу - аж до виявлення практично не змінюється в часі значення потенціалу (в межах 0,04 В). Як правило, це відноситься до періоду перерви в русі електрифікованого транспорту, наприклад в містах в нічний час доби, коли блукаючий струм відсутній. За стаціонарний потенціал споруди приймають середнє значення потенціалу при різниці виміряних значень не більше 0,04 В.

Якщо виміряти стаціонарний потенціал неможливо, його значення щодо мідно-сульфатного електрода порівняння приймають рівним:

  • • мінус 0,70 В - для сталі;
  • • мінус 0,4 В - для свинцю;
  • • мінус 0,70 В - для алюмінію.

Різниця Д (/, В, між виміряним потенціалом споруди і стаціонарним потенціалом обчислюють за формулою

де С / вим ~ найбільш негативна або найбільш позитивна миттєва різниця потенціалів між спорудою і мідно-сульфатним електродом порівняння. В; U CT - стаціонарний потенціал споруди, В.

Якщо найбільший розмах коливань потенціалу споруди, вимірюваного щодо мідно-сульфатного електрода порівняння (абсолютна різниця потенціалів між найбільшим і найменшим значеннями), не перевищує 0,04 В, зміщення потенціалу не характеризує небезпечного діяння блукаючих струмів.

ВИЗНАЧЕННЯ ОЗНАК БІОХІМІЧНОЇ КОРОЗІЇ

Біохімічна корозія викликається в основному бактеріями, що знаходяться в грунтах, водоймах, грунтових водах. Біокоррозія металів можуть також викликати різні пологи мікроскопічних грибів. Біохімічна корозія носить сезонний характер і найбільш інтенсивна в весняний період, коли створюються найкращі умови для розвитку і існування бактерій. Бактерії, що викликають корозію, підрозділяються на аеробні та анаеробні. Аеробні бактерії існують і розвиваються тільки за умови наявності кисню, анаеробні бактерії - при його відсутності.

Аеробні бактерії , що сприяють корозії, підрозділяються на бактерії-окислювачі сірки і железобактерии, облягати залізо. Перші найкраще розвиваються в кислому середовищі (pH = 0 ... 6). Сутність їх дії полягає в тому, що вони можуть окисляти сірку до сірчаної кислоти, місцева концентрація якої може доходити до 10%. Залізобактерій добре розвиваються в інтервалі pH = 4 ... 10. Вони поглинають залізо в іонному стані і виділяють його в вигляді нерозчинних сполук. Ці сполуки нерівномірно розподілені по поверхні металу і мають відмінний від основного металу електродний потенціал. Виникає електрохімічна гетерогенність поверхні підсилює корозію.

Анаеробні бактерії в основному бувають сульфатвосстанавлівающімі і відновлюють сульфат-іони в сульфід-іони. Ці бакгеріі розвиваються при pH = 5 ... 9, активно поглинають водень, що виділяється при катодному процесі. Присутність в корозійної середовищі сульфідів і сірководню прискорює корозію. Знаходяться в розчині іони двовалентного заліза пов'язують виділяється сірководень, на поверхні металу утворюється наліт сульфіду заліза, який полегшує протікання реакції катодного деполяризації. Корозія має виразковий характер [78].

Біокоррозіонную агресивність грунту [45] на глибині укладання підземної споруди визначають наступні якісні ознаки:

  • • забарвлення грунту (сіруваті, зеленуваті і сизі тону вказують на анаеробну обстановку при надмірному зволоженні і переважання відновлених форм заліза, алюмінію, марганцю);
  • • наявність в грунті відновлених з'єднань сірки, що є продуктами життєдіяльності сульфатвосстанавлівающіх бактерій.

Визначення наявності відновлених з'єднанні сірки [45]. На пробу грунту, продуктів корозії або відкладень об'ємом 1 см 3 за допомогою піпетки наносять 2-3 краплі соляної кислоти, розведеної дистильованою водою у співвідношенні 1: 3 (щільність вихідної кислоти 1,47 г / см 3 ) - За характерним запахом виділяється сірководню роблять висновок про наявність відновлених з'єднань сірки (гідросульфідів, сульфідів заліза, деяких органічних сполук сірки).

 
< Попер   ЗМІСТ   Наст >