Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow География arrow Грунтоведение

Определение коррозии металлов блуждающим током

Коррозия металлов блуждающими токами является частным, но имеющим большое практическое значение случаем влияния электрического поля в электролите на процесс электрохимической коррозии металлов.

Электрический ток в грунте, ответвляющийся от своего основного пути, называют блуждающим. Источником блуждающего тока могут быть электрические железные дороги, электролизеры, сварочные аппараты, катодные установки, линии электропередач и др. Грунт является параллельным проводником, например, рельсов, и в зависимости от величины электросопротивления рельсов и грунта ток иногда весьма значительной величины (сотни ампер) проходит по земле. Блуждающие токи имеют радиус действия до десятков километров в сторону от токонесущих конструкций.

Рассмотрим влияние блуждающих токов от электрифицированного рельсового транспорта на коррозию подземных сооружений (рис. 7.6). При протекании тягового тока по рельсам вдоль них происходит падение напряжения и рельсы получают некоторый положительный потенциал относительно земли, а несовершенная изоляция рельсов от земли вызывает утечку тока в окружающий грунт. И чем больше продольное сопротивление и меньше переходное электросопротивление, тем больше суммарный ток утечки в землю. Вблизи подстанций и пунктов присоединения кабелей токоотводов к рельсам существуют участки постоянной отрицательной полярности рельсов, а на значительном удалении от них - постоянной положительной полярности. Протекающие в земле блуждающие токи, встречая на своем пути металлические сооружения, проникают в них и текут по ним на некотором протяжении, создавая анодные и катодные зоны.

Коррозия трубопровода от блуждающих токов электрифицированных

Рис. 7.6. Коррозия трубопровода от блуждающих токов электрифицированных

железных дорог [77]

Особенность процесса коррозии металла в поле блуждающих токов заключается в том, что это электролитический процесс, который протекает по законам электролиза. На катодных участках сооружения будет протекать реакция восстановления водорода, на анодных участках - реакция окисления металла.

Наличие катодных и анодных участков на сооружении определяется направлением тока. Участок сооружения входа тока или выхода электронов является катодом, участок сооружения выхода тока или входа электронов является анодом.

Если электрический ток постоянный, то участки металла, с которых положительные ионы поступают в электролит, являются анодами и подвергаются электрокоррозии; участки, на которых положительные ионы переходят из электролита в металл, являются катодами, на которых протекает процесс восстановления. Скорость коррозии пропорциональна протекающему току.

Переменный блуждающий ток также коррозионно-опасен, но в меньшей степени, чем постоянный. Интенсивность процесса коррозии металла в поле блуждающих токов, как правило, намного больше, чем интенсивность грунтовой коррозии. Эти два процесса накладываются друг на друга. При этом совпадение анодных зон коррозионных элементов и блуждающих токов приводит к усилению коррозии. При достаточно больших потенциалах блуждающих токов последние подавляют ток катодного микроэлемента, возникающего в процессе коррозии, распространяя разрушение на все микроучастки сооружения в анодной зоне блуждающих токов.

Под действием блуждающих токов величина поляризационного потенциала сооружения смещается в анодных зонах в положительную сторону относительно стационарного потенциала, в катодных - в отрицательную. Величина скорости коррозии определяется плотностью тока утечки [78].

Определение наличия блуждающих токов в земле [45]. Необходимое оборудование для определения блуждающих токов включает: вольтметры с внутренним сопротивлением не менее 1 МОм с пределами измерений: 0,5...0...0,5 В; 1,0 0... 1,0 В; 5,0...0...5,0 В или

другими, близкими к указанным пределам, два медно-сульфатных электрода сравнения. Медно-сульфатные электроды располагают параллельно будущей трассе сооружения, а затем перпендикулярно к оси трассы.

Разность потенциалов на трассе проектируемого сооружения измеряют между двумя точками земли через каждые 1000 м по двум взаимно перпендикулярным направлениям при разносе измерительных электродов на 1 (Ю м для обнаружения блуждающих токов. Показания вольтметра снимают в каждой точке через 10 с в течение 10 мин. Если измеряемое значение превышает (по абсолютной величине) 0,040 В или наибольший размах колебаний измеряемой величины (разность наибольшего и наименьшего значений) во времени превышает 0,040 В (в обоих случаях с учетом различия потенциалов между применяемыми электродами сравнения), то в данном пункте измерения регистрируют наличие блуждающих токов.

Определение опасного влияния блуждающего постоянного тока [45]. Образцами для определения опасного влияния блуждающего постоянного тока являются участки подземных сооружений. Применяется следующее оборудование: вольтметр с внутренним сопротивлением нс менее 1 МОм, электрод сравнения медно-сульфатный, электрод в виде стального стержня.

Измерения проводят в контрольно-измерительных пунктах, колодцах, шурфах или с поверхности земли на минимально возможном расстоянии (в плане) от трубопровода. Положительную клемму вольтметра присоединяют к сооружению, отрицательную - к электроду сравнения. Продолжительность и режим измерений, а также шаг между точками измерения по трассе устанавливают в соответствии с нормативными документам. При измерениях в зонах действия блуждающих токов, где амплитуда колебаний измеряемой разности потенциалов превышает 0,5 В, могут быть использованы стальные электроды вместо медно-сульфатных электродов сравнения, за исключением измерений на сооружениях связи.

Стационарный потенциал подземного сооружения определяют при выключенных средствах электрохимической защиты путем непрерывного измерения и регистрации разности потенциалов между сооружением и медно-сульфатным электродом сравнения в течение достаточно длительного времени - вплоть до выявления практически не изменяющегося во времени значения потенциала (в пределах 0,04 В). Как правило, это относится к периоду перерыва в движении электрифицированного транспорта, например в городах в ночное время суток, когда блуждающий ток отсутствует. За стационарный потенциал сооружения принимают среднее значение потенциала при разности измеренных значений не более 0,04 В.

Если измерить стационарный потенциал невозможно, его значение относительно медно-сульфатного электрода сравнения принимают равным:

  • • минус 0,70 В - для стали;
  • • минус 0,4 В - для свинца;
  • • минус 0,70 В - для алюминия.

Разность Д(/, В, между измеренным потенциалом сооружения и стационарным потенциалом вычисляют по формуле

где С/изм ~ наиболее отрицательная или наиболее положительная мгновенная разность потенциалов между сооружением и медно-сульфатным электродом сравнения. В; UCT - стационарный потенциал сооружения, В.

Если наибольший размах колебаний потенциала сооружения, измеряемого относительно медно-сульфатного электрода сравнения (абсолютная разность потенциалов между наибольшим и наименьшим значениями), не превышает 0,04 В, смещение потенциала не характеризует опасного действия блуждающих токов.

Определение признаков биохимической коррозии

Биохимическая коррозия вызывается в основном бактериями, находящимися в грунтах, водоемах, грунтовых водах. Биокоррозию металлов могут также вызвать различные роды микроскопических грибов. Биохимическая коррозия носит сезонный характер и наиболее интенсивна в весенний период, когда создаются наилучшие условия для развития и существования бактерий. Бактерии, вызывающие коррозию, подразделяются на аэробные и анаэробные. Аэробные бактерии существуют и развиваются только при условии наличия кислорода, анаэробные бактерии - при его отсутствии.

Аэробные бактерии, способствующие коррозии, подразделяются на бактерии-окислители серы и железобактерии, осаждающие железо. Первые лучше всего развиваются в кислой среде (pH = 0...6). Сущность их действия состоит в том, что они могут окислять серу до серной кислоты, местная концентрация которой может доходить до 10 %. Железобактерии хорошо развиваются в интервале pH = 4... 10. Они поглощают железо в ионном состоянии и выделяют его в виде нерастворимых соединений. Эти соединения неравномерно распределены по поверхности металла и имеют отличный от основного металла электродный потенциал. Возникающая электрохимическая гетерогенность поверхности усиливает коррозию.

Анаэробные бактерии в основном бывают сульфатвосстанавливающими и восстанавливают сульфат-ионы в сульфид-ионы. Эти бакгерии развиваются при pH = 5...9, активно поглощают водород, выделяющийся при катодном процессе. Присутствие в коррозионной среде сульфидов и сероводорода ускоряет коррозию. Находящиеся в растворе ионы двухвалентного железа связывают выделяющийся сероводород, на поверхности металла образуется налет сульфида железа, который облегчает протекание реакции катодной деполяризации. Коррозия имеет питтинговый характер [78].

Биокоррозионную агрессивность грунта [45] на глубине укладки подземного сооружения определяют следующие качественные признаки:

  • • окраска грунта (сероватые, зеленоватые и сизые тона указывают на анаэробную обстановку при избыточном увлажнении и преобладание восстановленных форм железа, алюминия, марганца);
  • • наличие в грунте восстановленных соединений серы, являющихся продуктами жизнедеятельности сульфатвосстанавливающих бактерий.

Определение наличия восстановленных соединении серы [45]. На пробу грунта, продуктов коррозии или отложений объемом 1 см3 с помощью пипетки наносят 2-3 капли соляной кислоты, разбавленной дистиллированной водой в соотношении 1:3 (плотность исходной кислоты 1,47 г/см3)- По характерному запаху выделяющегося сероводорода делают вывод о наличии восстановленных соединений серы (гидросульфидов, сульфидов железа, некоторых органических соединений серы).

 
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >
 

Популярные страницы