Почвенная электрохимическая коррозия
Рисунок 2.1.1 Схема почвенной электрохимической коррозии
Ток в металле в виде избыточных электронов течет из анодной зоны в катодную. Ток в грунте представляет собой направленное движения ионов, которые появляются при разложении металла и электролита. Ионы металла перемещаются в грунте из анодной зоны в катодную и называются катионами, а ионы кислотных и щелочных остатков (SO4+, OH– и др.) перемещаются из катодной зоны в анодную и называются анионами.
Наиболее опасны анодные зоны, т.к. в них происходит вынос из газопровода ионов железа в грунт. Постепенно в анодных зонах образуются углубления в металле трубы (каверны), а впоследствии - сквозные повреждения газопровода. Как видно, в данном случае характер коррозии точечный, т.е. наиболее опасный. Скорость коррозии значительно выше, чем скорость химической коррозии. Однако естественная электрохимическая коррозия протекает сравнительно медленно, особенно в сухих неагрессивных грунтах, но она значительно возрастает при появлении в грунте блуждающих токов.
Электрическая коррозия под действием блуждающих токов
Она возникает на участках газопровода, проложенного вблизи рельсов электрифицированного транспорта (трамвай, электропоезд), работающего на постоянном электрическом токе.
При нормальной работе трамвая, электропоезда ток течет от плюсовой шины тяговой электроподстанции на контактный провод, затем по токосъемнику трамвая поступает на его электродвигатели, на колеса, а с них направляется в рельсы и по рельсовой сети ток возвращается к минусовой шине тяговой электроподстанции.
Рисунок 2.1.2. Схема коррозии газопровода под действием блуждающих токов
Для улучшения электрического контакта на стыках между рельсами имеются соединительные проводники, выполненные из медного или стального провода. При обрыве такого проводника электрическое сопротивление рельсовой сети значительно увеличивается и часть тока будет стекать в грунт. Электрический ток, попавший в грунт с рельсов, называется блуждающим. Блуждающий по грунту ток встречает металлические трубопроводы, в том числе и газопроводы, и перемещается по ним. Перемещаясь по газопроводу, электрический ток стремится выйти из него в местах, где наблюдается максимальная разность потенциалов между газопроводом и грунтом.
Вход и выход блуждающего тока происходит в местах, где повреждена изоляция газопровода. В местах входа тока в газопровод образуются катодные зоны, а в местах выхода тока – анодные зоны. Наиболее опасными являются анодные зоны, т.к. блуждающий ток, выходя из газопровода, выносит в грунт ионы железа.
В анодных зонах на наружной поверхности газопровода образуются каверны, а затем и сквозные повреждения трубы. Таким образом, электрическая коррозия наблюдается в анодных зонах; она является самой опасной, так как имеет точечный характер и большую скорость.
Например, при силе блуждающего тока в 1 ампер он способен вынести из газопровода до 10 кг стали в год, а линейная скорость коррозии вглубь металла может достигать 30 мм в год. Следовательно, газопровод с толщиной стенки 5-6-мм может получить сквозное повреждение за 2 – 3 месяца.
Скорость коррозии под действием блуждающих токов зависит от силы блуждающего тока, коррозионной активности грунта, состояния изоляции и других факторов.