ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Подземные и подводные металлические сооружения из "Коррозия и окисление металлов (перевод с англ)" Разрушение блуждающими токами труб. В последней главе было рассмотрено три случая полезного применения анодного тока — анодирование, электрополировка и производство пигментов. Очень часто встречается и противоположный случай, когда действие анодного тока вызывает разрушение. Одним из таких случаев, — к счастью, становящихся все менее распространенными в связи с сокращением трамвайного транспорта, — является коррозия, вызываемая блуждающими токами. [c.246] идущий от подвешенного проводника, поступает в трамвайные моторы и возвращается в рельсы. Подвешенный проводник, по которому поступает от выпрямительной станции постоянный ток, соединен с положительным фидером, рельсы —с отрицательным. При хорошем электрическом контакте в стыках между отдельными рельсами утечка тока мала. Однако если контакт плрхой, полотно недостаточно хорошо вымощено, а земля сырая и частично засолена (для предупреждения замерзания стрелок), часть тока проходит в землю, достигает закопанной трубы или кабеля (расположенных ниже рельсового пути), идет по ним и вновь поступает в рельсы поблизости от соединения их с отрицательным фидером иногда, если трубы или кабели не идут параллельно трамвайному пути, блуждающие токи, идущие по трубам, могут в конечном счете поступать в рельсы трамвайных путей, проложенных вдоль разных улиц. [c.246] Работа элемента I вызывает только коррозию рельсового пути, который периодически обновляется протекающая здесь коррозия не является катастрофичной. Работа элемента П может вызвать утечку продуктов из трубопровода или разрушение серии телефонных линий, что повлечет за собой дорогие земляные работы с соответствующей остановкой движения на улице. В прошлом определение места пробоя часто вызывало затруднения. В одном случае было замечено, что среди группы одинаковых ответвлений трубопровода, подходящих к ряду домов, труба, идущая к одному дому, периодически разрушалась, тогда как другие оставались неповрежденными последнее вызывалось тем, что мороженщик в конце своего рабочего дня неизменно сливал солевой охлаждающий раствор в канавку, проходившую около дома. [c.246] Таким образом, меж-кристаллитный характер коррозии, когда ее находят на оболочке кабеля, свидетельствует о действии блуждающих токов. Подобным образом присутствие более 5% хлорида свинца в продуктах коррозии является доказательством того, что разрушение оболочки связано с блуждающими токами — если только сами почвы не являются солеными движение хлор-ионов к анодным участкам приводит к накоплению их в прианодном пространстве даже тогда, когда концентрация ионов в почве совсем низкая. В отсутствии блуждающих токов накопление хлор-ионов обычно не встречается, так же, как и межкристаллитная коррозия при обычной коррозии образующиеся очень близко друг от друга анодные и катодные продукты взаимодействуют между собой с образованием основного карбоната свинца, который предупреждает дальнейшую коррозию вдоль границ кристаллитов. При коррозии же блуждающими токами анодные и катодные участки могут быть разделены между собой на сотни метров и поэтому торможение коррозии не может иметь места. Нужно, однако, признать, что токи, текущие на довольно большое расстояние по трубе, проходящей в разных почвах, могут приводить к накоплению хлоридов свинца на анодном участке [2]. Присутствие красно-коричневой двуокиси свинца (РЬОа) на прокорро-дировавших оболочках часто рассматривается как свидетельство разрушительного действия блуждающих токов наличие же больших количеств РЬОа является точным доказательством, так как такой сильный окислитель может образовываться только под действием высокой электродвижущей силы. Однако большинство химических методик, применяемых для определения двуокиси свинца, начинается обычно с подкисления навески продуктов коррозии. В этом случае положительная реакция не является доказательством коррозии, вызванной блуждающими токами, по крайней мере там, где свинец контактировал с известью или другим щелочным материалом. Взаимодействие извести и кислорода со свинцом может привести к образованию красного сурика (РЬзО ) даже в отсутствии внешней электродвижущей силы, и окисление его даст двуокись и соль свинца. [c.247] Коррозия, обусловленная переменным током. Имеется несколько различных мнений по поводу коррозии свинца и железа под действием переменного тока. Кажется вероятным, что переменный ток может усиливать природную коррозию в таких условиях, в которых без него она будет тормозиться за счет образования защитного слоя. Возможно, что пористость таких слоев при перёменном окислении и восстановлении под действием переменного тока сохраняется, обеспечивая, таким образом, протекание коррозионного процесса. [c.248] Систематических исследований по этому вопросу нет. Скарпа, однако, нашел, что переменный ток способствует развитию коррОзии стали в цементе, содержащем хлориды (стр. 279). [c.248] Удивительного тут ничего нет. Рассмотрим два сложных образца, каждый из которых сделан из железа и алюминия, находящихся в контакте, и зарытых в землю. К образцам подведено переменное напряжение (фиг. 63). Во время первого полупериода, когда левый образец является анодом, растворяться будет главным образом железо, алюминий же функционировать в качестве анода будет неохотно в течение второго полупериода алюминий будет значительно более эффективно действовать как катод по сравнению с его ролью в качестве анода в первом полупериоде. Следовательно, в процессе катодной реакции высадится не такое количество железа, какое было растворено в результате первого полупериода. Таким образом, даже при отсутствии переменного тока алюминий и железо не должны использоваться вместе, если они контактируются друг с другом, при наличии же переменного тока скорость коррозии, по-видимому, значительно возрастет. Аналогичную картину можно наблюдать в конечном итоге и тогда, когда алюминий не контактируется умышленно с куском железа, поскольку растворение и вторичное осаждение железа, присутствующего в алюминии в качестве примеси, может со временем привести к образованию пары алюминий — железо. [c.248] Подробного исследования поэтому вопросу еще не имеется, хотя некоторая полезная информация содержится в работах [3]. [c.248] Борьба с блуждающими токами в трубопроводах и кабелях. Хотя в связи с сокращением трамвайных линий и имело место уменьшение разрушений от блуждающих токов, тем не менее меры борьбы с блуждающими токами, разработанные несколько десятилетий назад, заслуживают внимания. [c.248] Применять больший дрена)й, чем это реально необходимо, нежелательно, так как, например, дренируемая водопроводная труба может становиться сильно катодной, например, по отношению к газовым трубам, не присоединенным к рельсам в результате газовые трубы будут подвергаться анодному разрушению. Целесообразно при планировке дренажных систем учитывать весь комплекс подземных коммуникаций —водоснабжение, газоснабжение, телефонные линии, электроснабжение и тяговая сеть — создавая такую схему, которая обеспечила бы максимальную заш иту. Пример такого комплексного решения проблемы защиты в одном американском городе описан Лейуоллом [4]. [c.249] Опасность слишком высокого дренирования может быть устранена при помощи автоматизации. Пайк описывает аппаратуру, позволяющую уменьшить разрушение кабелей, вызываемое блуждающими токами от трамвайных линий. Эта аппаратура автоматически подключает дренажную систему к кабелю тогда, когда проходящие по нему блуждающие токи достаточны, чтобы кабель стал анодным, и отключают дренажную систему, когда она становится ненужной [5]. [c.249] Как способ борьбы с коррозией, вызываемой блуждающими токами, дренаж, кажется, дает удовлетворительные результаты в ряде мест земного шара, но, возможно, является не совсем подходящим для сложных подземных условий, существующих в больших английских городах (стр. -271). [c.249] Коррозия блуждающими токами судов и зданий описывается на стр. 279, 275. [c.250] что в случае прохождения трубы по границе раздела двух горизонтальных пластов, когда верхняя часть трубы контактирует с почвой А, а нижняя с почвой В, результат может быть катастрофичным, так как сопротивление в этом случае будет намного ниже, чем для случая протяженных трубопроводов. [c.250] Дифференциальная аэрация. Электродвижущая сила в трубопроводе может возникнуть и в случае нахождения его в однородной почве, если в некоторых местах он залегает близко от поверхности земли или же выходит на ее поверхность такие участки трубопровода будут являться катодами, а глубоко зарытые участки — анодами. Шепард (см. выше) отмечает, что между сухим участком трубопровода и участком, подвергающимся смачиванию, в одной и той же почве возникает разность потенциалов более 0,5 б. В других случаях анодное разрушение может локализоваться в значительной степени около солевых залежей в почве или в местах выхода подземных вод. Даже если предполагать отсутствие этих факторов, коррозионные элементы могут возникать и тогда, когда имеются воздушные карманы во влажной почве металл в таких карл нах будет становиться катодом, коррозионное разрушение же будет концентрироваться в местах с недостаточным кислородным снабжением. Такие коррозионные очаги, являющиеся результатом различного распределения кислорода, могут встречаться там, где характер почвы и ее в лагосодержание благоприятствуют образованию воздушных карманов. Даже в почвах, которые должны быть свободными от воздушных карманов, последние могут возникнуть при отвердении, если почва, примененная в качестве подстила, содержит воздух, захватываемый в процессе засыпки трубопровода. [c.250] На других металлах коррозия часто протекает в щелях с затрудненным подводом воздуха. На свинце скорость коррозии зависит от размера- частичек почвы, как показали Бэрнс и Саллей, которые закапывали свинцовые образцы на 5 месяцев во влажные инертные пески и поддерживали температуру 40°. Они нашли, что в определенном интервале скорость коррозии увеличивается с увеличением размера песчинок. Коррозионное разрушение они связывали с действием кислородных концентрационных элементов , возникающих в результате частичного или полного отсутствия кислорода в местах контакта металла и почвы. Мнение же автора настоящей монографии таково, что слабый доступ двуокиси углерода к щелям, возможно, играет большую роль, так как пленка основного карбоната свинца является более защитной, чем пленка окиси свинца. Как бы то ни было, эта статья заслуживает изучения [10]. [c.251] Марш и Шашл утверждают, что для стальной трубы пары дифференциальной аэрации являются значительными вблизи водоносного слоя, однако в почвах, насыщенных стоячей водой, эти пары не дают никакого эффекта, даже когда концентрация кислорода в воде в различных точках различна [11]. [c.251] Этот вопрос требует внимания. Возможно, что скорость диффузии растворенного кислорода через воду между частичками почвы (где молекулы, вероятно, могут быть ориентированы и образовывать значительный барьер для диффузии) слишком мала, чтобы вызвать разрушение, и имеются отдельные участки, которые только по временам приходят в контакт с газообразным кислородом, действуя, таким образом, как катоды по отношению к нижележащим участкам. [c.251] Окалина и коррозия. Вне всяких сомнений, что даже при отсутствии бактерий на развитие коррозионных процессов могут влиять многочисл ен-ные факторы. Если труба покрыта окалиной, то коррозионный процесс на ранней стадии может локализоваться в трещине окалины, но Шепард утверждает, что эта тенденция со временем ослабляется, уступая путь новому процессу образования питтингов, вследствие дифференциальной аэрации. Возможно, влияние прокатной окалины на процесс локализации коррозии в трещинах проявляется в большей степени на внутренней поверхности трубы (стр. 193), нежели на наружной. Бесспорно, этот процесс имеет большое значение для емкостей с водой и для корпусов кораблей. Много зависит от природы окалины слой окалины на стали часто бывает разрушенным, позволяя, таким образом, беспрепятственно разрастаться коррозии во всех направлениях. Кан нашел, что прочная пленка окалины на чугуне приводит к образованию питтингов коррозия развивается в трещинах окалины, которая покрывает до 92% всей поверхности. Маловероятно, чтобы такая пленка действовала бы как эффективный катод, однако на анодных участках трубопровода, подвергающегося воздействию блуждающих токов, локализация коррозионного разрушения в трещинах может быть достаточно серьезной [12]. [c.251] Концентрационные элементы, возникающие за счет различной концентрации ионов металла. Местные концентрационные изменения могут играть некоторую роль в развитии питтинговой коррозии на ряде металлов. Действие таких элементов имеет большее значение на свинце, чем на железе. Интенсивная коррозия, встречающаяся иногда на свинцовых трубах, закопанных в известковые почвы, может быть связана с удалением ионов свинца при образовании основного карбоната в тех местах, где куски извести соприкасаются со свинцом эти места будут становиться анодными по отношению к остальным в связи с возникновением концентрационного элемента. [c.252] Вернуться к основной статье