Коррозия

Чем ближе проложен кабель к источнику блуждающих токов, больше удельное сопротивление грунта и ниже сопротивление изоляции оснований рельсов, тем активнее происходит коррозионный процесс.

Как известно, каждый металл обладает нормальным электродным потенциалом, и при соединении двух разных металлов создается гальваническая пара с разностью потенциалов, вызывающей электрический ток.

Для измерения  электродных потенциалов применяются  неполяризующиеся электроды сравнения: водородный, медносульфатный или  свинцовый. В технике электрической  защиты преимущественно пользуются медносульфатным электродом сравнения. По отношению к нему металлы имеют потенциалы: сталь —0,76 В, свинец —0,45 В и алюминий —1,99 В. Алюминиевая оболочка и стальная броня кабеля ААБ образуют гальваническую пару, что приводит к его повреждению во влажных грунтах.

Если в  земле лежит стальная труба, то ее чистая поверхность имеет отрицательный потенциал — 0,76 В. При попадании в верхний слой металла постороннего вещества (шлак и др.) образуется элемент с более высоким потенциалом. В результате возникает гальваническая пара с разностью потенциалов; при влажной почве, являющейся электролитом, появится ток, идущий от высшего потенциала (анод) к низшему (катод). Анодом будет служить место примеси, а катодом — вся чистая поверхность металла. Выход тока из металла через электролит по закону Фарадея сопровождается переносом в электролит (разрушением) металла. При электрохимическом эквиваленте железа 1,04 г/А-ч за год при токе 1 А будет потеряно 1,04-8 760 = 9110,2 г, или 9,1 кг железа.

При коррозии подземных сооружений блуждающими  токами, вызванными внешними источниками (рельсовые электрические дороги постоянного тока внутризаводского транспорта, трамваев, метрополитена, магистральных и пригородных сообщений), количественно эффект разрушения металла намного превосходит эффект разрушения его почвенной электрокоррозией в сопоставимых условиях.

 

2.3. Биокоррозия

Биокоррозия (биологическая коррозия) -  тип коррозионного разрушения в условиях воздействия микроорганизмов.  Продукты жизнедеятельности различных микроорганизмов, которые присутствуют в воде, грунте, интенсифицируют процесс коррозии.

Биокоррозию можно рассматривать, как самостоятельный вид разрушения, но чаще всего процессы биологической  коррозии протекают параллельно  с другими, например, почвенной (грунтовой), морской, атмосферной, коррозией в неэлектролитах, водных растворах.

Повреждениям от биокоррозии  подвергаются различные подземные  конструкции (трубопроводы, резервуары,  и т.п.), сооружения и трубопроводы, находящиеся в воде.

Первые догадки о  влиянии на процесс коррозионного  разрушения биологических организмов появились только в конце ХIХ века.

В результате протекания биокоррозии на поверхности металла  появляются небольшие углубления (блестящие  либо шероховатые), раковины,  неровности, которые могут быть заполнены продуктами коррозии. Биокоррозия в большинстве случаев носит язвенный либо питтинговый характер. Чаще всего биокоррозия является локальным разрушением.

Виды биологической  коррозии (биокоррозии)

Биокоррозия подразделяется на бактериальную, микологическую. Иногда разрушение может быть вызвано присутствием в коррозионной среде дрожжей, других микроорганизмов. Все микроорганизмы делятся на аэробные и анаэробные. Аэробные существуют и размножаются только  при наличии кислорода. Анаэробным же для нормальной жизнедеятельности кислород не требуется. Среди аэробных микроорганизмов наиболее опасными являются серобактерии и железобактерии (обитают в почве). В природных средах аэробные и анаэробные микроорганизмы существуют совместно.

Чаще всего протекает  бактериальная биокоррозия. Она же и наиболее разрушительна.  Данный вид встречается в воде, почве, топливе при наличии бактерий. Бактерии очень быстро размножаются и легко приспосабливаются к всевозможным условиям окружающей среды.  Бактериальная биокоррозия может протекать при рН среды от 1 до 10,5 и температуре (чаще всего) 6 – 40 °С при наличии различных органических и неорганических веществ, содержащих кислород, углерод, водород, железо, азот, калий, серу и т.д.

Классификация биоповреждений

Все виды биоповреждений протекают по довольно сложным механизмам. Микроорганизмы чаще всего только стимулируют коррозионный процесс, но могут и непосредственно разрушать материалы.

Классификация  биоповреждений по среде обитания микроорганизмов:

- в водных средах;

- в почве; 

- в космосе;

- в грунте;

- в органических средах (продукты  нефтепереработки и т.п.);

- в воздушной среде (наземной).

Биоповреждению подвергаются: стекло, камень, здания, сооружения, кожа, нефть, силикаты, полимеры, металл и металлоизделия, нефтепродукты, клеи, дорожные покрытия, одежда, краски, оборудование и т.д.

По биологическим факторам различают повреждения от:

- микроорганизмов: бактерий, простейших, лишайников, грибов;

- макроорганизмов: хордовые и  беспозвоночные животные, растения.

Классификация процессов биологических повреждений:

- химическое разрушение материалов;

- прямое разрушение микроорганизмами;

- коррозионное электрохимическое  разрушение;

- комплексное воздействие (одновременное  влияние микроорганизмов, продуктов  их жизнедеятельности и переменных климатических условий).

По тому, как протекает  процесс биокоррозии, его можно разделить на: биохимическое, физическое,  физико-биохимическое разрушение.

 

Защита от биологической  коррозии

Предотвратить возникновение биокоррозии  гораздо легче, чем потом бороться с ее последствиями. Поскольку биологическая коррозия развивается в условиях повышенной влажности, эффективным средством профилактики может быть надежная гидроизоляция строительных материалов с помощью специальных материалов (пропиток, красок, защитных штукатурок, облицовки плитами и оклеечными покрытиями).

На практике уже давно реализована  идея добавления в лакокрасочные  материалы специальных биоцидных  и ингибирующих добавок. Для предотвращения возникновения биологической коррозии при обработке строительных материалов используются фунгициды (защита от грибов) и бактерициды (защита от бактерий). Биоциды, используемые в качестве добавок для защиты от биокоррозии, должны быть не только эффективными, но и безопасными при применении, а также не оказывать вредного влияния на окружающую среду.

Для защиты строительных материалов от биокоррозии и биоповреждений Компания КрасКо предлагает защитные лакокрасочные материалы со специальными фунгицидными добавками, подавляющими рост и жизнедеятельность микроорганизмов-биодеструкторов.

Защита от биокоррозии  — пропитка Аквасол

Гидрофобизатор бетона Аквасол — это гидрофобизирующая пропитка для придания водоотталкивающих свойств различным минеральным изделиям. Представляет собой раствор смеси силанов и силоксанов в органических растворителях с функциональными добавками. 

Пропитка Аквасол предназначена для применения в качестве пропиточного состава для любых минеральных материалов — бетона, цемента, раствора, пенобетона, фиброцемента, кирпича, шифера, кровельной черепицы, фасадной плитки, штукатурки. Обработанные пропиткой минеральные основания приобретают высокие гидрофобные свойства, резко повышается водонепроницаемость и снижается водопоглощение защищаемого материала. Благодаря отличным гидрофобизирующим свойствам пропитку применяют в условиях повышенной влажности и в местах, где присутствует необходимость обеспечения специальных санитарно-гигиенических требований

Фасадная краска Фасад-Люкс представляет собой водную дисперсию на основе акриловых смол со специальными полимерными добавками.

Акриловая краска предназначена для  защитной окраски бетонных, кирпичных, асбоцементных, оштукатуренных и любых других минеральных оснований. Краска применяется для окраски фасадов, цоколей, фундаментов, стен в гаражах, подвалах, на лестницах, балконах.

Защитная краска Фасад-Люкс образует атмосферостойкое, прочное и долговечное покрытие. Акриловая краска предотвращает разрушение бетона, создает полимерную пленку, которая обеспечивает надежную защиту минеральной поверхности.

Краска Фасад-Люкс рекомендуется для защиты бетона от коррозии. Высокоэффективные фунгицидные добавки осуществляют дополнительную защиту поверхностей от грибка и микроорганизмов (защита от биоповреждений и биокоррозии).

 

 

 

 

 

 

 

 

2.4. Межкристаллитная коррозия И  СПОСОБЫ ЗАЩИТЫ

Межкристаллитная коррозия свинцовых оболочек кабеля возникает вследствие его длительной вибрации, вызываемой движущимся транспортом, если кабель проложен на железнодорожных или автодорожных мостах или вблизи от железнодорожных или трамвайных путей, и при длительной транспортировке кабеля, если барабаны с кабелем недостаточно амортизированы. Возникающие при вибрации кабеля знакопеременные нагрузки в оболочке приводят к усталости материала оболочки и ее растрескиванию, происходящему преимущественно по границам кристаллитов (зерен) свинца. В появившихся мелких трещинах происходит образование окиси свинца, что ускоряет процесс коррозии. Алюминиевые оболочки кабелей практически не подвержены межкристаллитной коррозии.

Факторы межкристаллитной коррозии

  Основными факторами межкристаллитной коррозии свинцовых оболочек являются:

химический состав свинцового сплава;

наличие и характер механических нагрузок (постоянные, знакопеременные);

наличие контакта оболочки с грунтовым  электролитом;

химический состав грунтового электролита;

наличие блуждающих токов. Вибростойкость свинцовых оболочек зависит от химического состава свинцового сплава. При применении кабелей в свинцовых оболочках на участках с наличием значительных вибраций для оболочек следует использовать специальные свинцовые сплавы с повышенной вибростойкостью. Знакопеременные нагрузки, вызывающие вибрацию кабеля, могут возникать при прокладке его по мостам, вблизи железных и шоссейных дорог, а также промышленных и других установок, вызывающих вибрацию грунта и т.д.. Наличие контакта свинцовой оболочки с грунтовым электролитом приводит к ускорению процесса ее разрушения, который еще более усиливается в тех случаях, когда эти электролиты являются коррозионно-активными. Процесс межкристаллитной коррозии свинцовой оболочки значительно ускоряется при действии блуждающих токов.

 

Защита от межкристаллитной коррозии. Такую защиту предусматривают только для кабелей со свинцовой оболочкой. Если кабель предназначен для прокладки на участках, подверженных сильной вибрации (например, на железнодорожных и автодорожных мостах), то для повышения стойкости свинцовой оболочки к межкристаллитной коррозии и вибронагрузкам при изготовлении кабельной оболочки в свинец добавляют присадки других металлов (сурьму и др.). Кабель прокладывают по мосту целым куском, так как в местах установки соединительных муфт межкристаллитная коррозия проявляется сильнее. Для снижения вибрации кабеля его прокладывают в коробах, наполненных песком, делают амортизационные прокладки из резины и т. п. 

 

 

Под накладками устанавливают  пружинные амортизаторы (рис. а, б), которые смягчают вибрацию кабелей, создаваемую проходящим транспортом. Применяют также крепление труб с помощью деревянных накладок, прикрепляемых к балкам моста стальными хомутами.  
      
     

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.5. Способы  защиты от почвенной коррозии

Защиту от почвенной коррозии можно  разделить на активную (электрохимическую) и пассивную (изоляция изделия от воздействия окружающей среды, специальные способы укладки и т.д.).

Для защиты металлоизделий от почвенной  коррозии применяются самые разнообразные  методы. Очень часто, особенно в высококоррозионых  грунтах, применяют комплексную защиту от подземной коррозии.

Основные методы защиты металлоконструкций от почвенной коррозии: нанесение  защитных покрытий и изоляция изделий, создание искусственной среды, электрохимическая  защита, применение специальных методов укладки.

Нанесение защитных покрытий. Изоляция

Для защиты от почвенной (грунтовой) коррозии наиболее эффективным и широко используемым является нанесение защитных изоляционных покрытий. К таким покрытиям предъявляются  следующие требования: оно должно быть сплошным, без трещин, царапин; иметь хорошую адгезию с металлоподложкой; быть химически стойким; отличаться высокими диэлектрическими свойствами; сохранять свои защитные свойства при воздействии положительных и отрицательных температур (от -50 до +50 °С); не содержать коррозионно-активных по отношению к основному металлу агентов; обладать высокой биостойкостью, механической прочностью.

Защитные покрытия могут быть полимерными и мастичные. К мастичным относятся каменноугольное, битумное. К полимерным – покрытия из липких изоляционных лент, расплавы, накатываемые эмали и т.д.

Покрытие, применяемое для защиты от почвенной коррозии,  должно полностью изолировать готовую конструкцию от воздействия окружающей среды. Для  изоляции подземных трубопроводов очень часто используют битумные покрытия различной толщины (6 мм – усиленное, 3 мм – обычное, 9 мм – очень усиленное). Широкое распространение получили петролатумные, цементные, каменноугольно-пековые, полиэтиленовые, поливинилхлоридные защитные покрытия. Последние отличаются отличными защитными и изолирующими способностями, долгим сроком службы, но не из самых дешевых. Самыми слабыми защитными свойствами обладает цементное покрытие.