Коррозионные свойства грунтов.

Близким по сути к электроосмосу является очень важный с практической точки зрения процесс коррозии, характеризуемый коррозионной активностью.

Коррозионные свойства грунтов.

Коррозия – это процесс разрушения материалов при их химическом или электрохимическом взаимодействии с окружающей средой.

Для нас особый интерес представляет коррозия металлов, железа (сталь, чугун), свинца и алюминия, проявляющаяся при взаимодействии металлических сооружений, арматуры, покрытия кабеля с грунтом.

Преимущественно металлы разрушаются за счет электрохимической коррозии.

При соприкосновении металла с поровым раствором, который является электролитом, на поверхности металла возникает множество коррозионных (аналог гальванических) элементов из-за разности электрических потенциалов отдельных участков поверхности металла.

Т.к. оба участка погружены в один электролит и соединены между собой, возникает электрическая цепь. Рисунок……

В результате на аноде ионы из металла вырываются и переходят в р-р. На катоде металл получает вторую защиту.

Интенсивность этого процесса определяется коррозионной активностью грунта: это время, за которое на новом трубопроводе появится 1-ый сквозной питтинг (каверна).Диапозон колебаний коррозионной активности (данные для трубопровода Ф” с толщиной стенок 8-9.....)

Низкая – более 25лет

Нормальная – 10-25лет

Повышенная – 5-10лет

Высокая – 3-5лет

Очень высокая 1-3года

В лаборатории коррозионная активность грунтов к углеродной стали оценивается по потере массы стандартного образца-трубки, длиной 100мм и внутренним диаметром 19мм, заткнутой снизу резиновой пробкой, помещенного в стеклянную банку с увлажненным грунтом, являющимся анодом (положительным полюсом) в цепи: банка – отрицательный полюс. Если после 24-х часов нахождения под постоянным током, напряжением в 6В потеря массы трубки не превышает 1г, то грунты обладают низкой коррозионной активностью; если 1-2г – средней (нормальной); 2-3г- повышенной; 3-4г – высокой; более 4г-весьма (очень) высокой.

Оценка коррозионной активности выполняется также по отношению к свинцу и алюминию. При этом учитывается рН порового р-ра, содержание органических в-в, нитрат-иона (табл. )для свинца и рН, Сl^-, Fe (2+ или 3+-?).

Коррозионная активность грунтов по отношению к свинцовой оболочке кабеля (по ГОСТ 9.015-84)

Таблицы…

Исследования показали, что во всех случаях как для свинца, так и для алюминия коррозионная активность является производной многих факторов (сложное, комплексное). Она зависит от:

1) химического состава грунтов, в частности от наличия воднорастворимых соединений. Т.к. благодаря их растворению образуется электролит.

Трудно выделить влияние отдельных ионов, но замечено, что кроме этого Са2+ и Na+ имеют большое значение, т.к. изменяют пористость глинистых грунтов, скорость фильтрации, воздухопроницаемость.

2) рН. Известно, что коррозия проходит при больших значениях кислотности (рН=2-3) и щелочности (рН=13-14). При нейтральных значениях рН коррозионную активность определяют другие факторы.

3) rH.Окислительно-восстановительный потенциал. (окисление – это отдача электронов Fe^2-→Fe^3-; восстановление – обратно.)

Учитывает опасность биокоррозии, т.к. между rH и количеством органического вещества имеется связь.

При низких значениях rH степень ожидаемой коррозии высокая.

4) W – огромное влияние. В сухих грунтах не наблюдается коррозия ввиду отсутствия электролита, необходимого для образования коррозионных элементов. Интересна зависимость скорости коррозии от W. При прочих равных условиях, сначала растет, потом = соnst, потом убывает.

График…..

5)Очевидно, что воздух будет работать обратно W. Свободный доступ воздуха к коррозионным элементам активизирует их работу. Связь сложная. Играет роль состав газов. Кислород повышает скорость коррозии. Сероводород Н₂S, соединяясь с железом, образует сернистое железо – представляет также серьезную опасность.

6) Текстурно-структурные особенности: пористость→ влажность→ газоводопроницаемость. Сейчас для характеристики коррозионной активности пород используют также величину удельного электрическрго сопротивления ρ (омхм). Сама по себе ρ не является причиной, вызывающей коррозию, но при малом ρ сила тока в коррозионных элементах может достигать размеров, угрожающих сооружению.

Особенно достается трубопроводам, металлическим частям оснований сооружений. Поэтому коррозионная активность должна правильно и обязательно учитаваться.