Почвенная коррозия трубопровода

Большая часть трубопроводных систем проложена под землей. Это сокращает пересечение линий с транспортными и людскими потоками, другими инженерными коммуникациями, а среднегодовые перепады температур намного ниже, чем в атмосфере. Но почва является агрессивной средой, в ее составе всегда есть соли, кислоты, щелочи, органические и минеральные вещества, которые ускоряют химические реакции.

Почвенная коррозия металлов протекает преимущественно по электрохимическому механизму. Трубопровод пролегает последовательно на участках с разным составом:

• Глина: анодная зона. Грунт длительно удерживает влагу, при этом доступ кислорода осложняется, в ходе окислительно-восстановительных реакций формируется положительный электрический заряд.
• Песок: катодная зона. Проницаемая среда не впитывает воду, но хорошо пропускает кислород. В таких условиях создаются отрицательные заряды, защищающие металл.

При наличии в среде растворов солей ее электропроводность увеличивается, а следовательно возрастает поляризация, но если участки значительно удалены друг от друга, процессы разрушения тормозятся. Электрохимический тип базируется на двух механизмах:

• Гомогенный: растворение металла из-за миграций ионов с четким разделением процессов на катодный и анодный;
• Гетерогенный: на неоднородной поверхности, на которой присутствуют микроэлементы происходит хаотичный процесс формирования гальванических элементов.

Почвенная коррозия характеризуется питтинговыми, щелевыми и межкристаллическими повреждениями. Ионизация может ускоряться под действием иных воздействий: блуждающих токов, микроорганизмов.

Факторы развития почвенной коррозии

Специфика предотвращения разрушения металлоконструкций, работающих под землей, строится на анализе движущих сил, замедляющих и ускоряющих электрохимические процессы. Агрессивность грунта устанавливают по следующим параметрам:

• Влажность почвы. Чем выше влажность, тем активнее протекают электрохимические процессы коррозии. Вода является проводящей средой и средством переноса агрессивных ионов к металлу.
• Кислотность и щелочность (pH) почвы. Кислые почвы с pH ниже 5 и щелочные с pH выше 8,5 наиболее агрессивны, и ускоряют коррозию.
• Содержание солей и газов. Повышенное содержание хлоридов, сульфатов, нитратов, углекислого газа делает почву коррозионно-активной за счет образования растворов кислот при взаимодействии с водой.
• Аэрация почвы. Хорошая аэрация ускоряет коррозию из-за катодного процесса окисления металла. Плохо аэрируемые почвы менее активны.
• Электропроводность. Высокая электропроводность почвы обусловливает более интенсивное протекание электрохимических реакций.

Учёт и контроль этих факторов позволяет эффективно управлять процессами окисления стали в почве, продлить срок эксплуатации подземных металлических конструкций. Если окисление уже началось, стоит знать врага в лицо. В природе есть следующие виды коррозии:

• Гальваническая возникает при контакте в почве двух разнородных металлов, например, стали и меди. Происходит перетекание электронов с анодного металла на катодный, ускоряющее коррозию анода.
• Концентрационная связана с образованием локальных воздействий на металл. Образуется локальная коррозийная точка из-за растворенного в почвенной влаге кислорода.
• Щелевая развивается в узких щелях между плотно соприкасающимися поверхностями металлических конструкций. Затруднен подвод кислорода и отвод продуктов коррозии, что сильно ускоряет разрушение.
• Коррозионное растрескивание происходит под напряжением при сорбции водорода металлом из почвенного электролита. Образуются трещины по границам зерен кристаллической решётки.
• Коррозионная усталость. Разрушение металлических изделий при совместном воздействии среды и циклически изменяющихся механических напряжений.

Ниже поговорим об эффективных методах, которые продлят срок эксплуатации изделий из металла и магистралей.

Электрохимической почвенной коррозии противостоят с помощью дренажей и формирования катодных установок. Устройство дренажа предусматривает монтаж заземлителей и преобразователей, удерживающих электродный потенциал в заданном диапазоне значений. Катоды формируют из солей металлов с большим числом отрицательно заряженных ионов (магний. цинк, марганец и др.), пропуская через них ток из внешнего источника. В такой гальванопаре трубопровод является анодом.

Собрали основные методы защиты железа и сплавов от окисления:

Легирование - введение в состав сплава легирующих элементов (хром, никель, кремний, титан и др.), повышающих устойчивость к коррозии за счет защитной пленки оксидов на поверхности.
• Нанесение металлических покрытий (цинк, хром, никель, кадмий) на поверхность металла электролизом или химическим осаждением. Электроотрицательный металл при этом растворяется.
• Лакокрасочные покрытия - на металл наносят слои краски, эмали или лака, изолирующие поверхность от агрессивной среды. Защита при повреждении и нарушении целостности покрытия резко снижается.
• Электрохимическая защита - к защищаемому металлу подводят ток от внешнего источника, делая его катодом и резко замедляя скорость коррозии за счет смещения электродного потенциала в отрицательную область.

Эти методы помогут сохранить изделие на более длительный срок, защитят от коррозии. Чтобы максимизировать эксплуатацию, внимательно осматривайте металлические конструкции по возможности, чтобы вовремя обслуживать и ремонтировать узлы.