2.2.4. Корозійні властивості грунтів

Корозією називається процес руйнування матеріалів унаслідок їх хімічної або електрохімічної взаємодії з довкіллям (газами, рідким і твердим компонентами). Виділяють декілька видів корозії. Один з них - підземна корозія яка виражається у руйнуванні металевих і неметалічних конст­рукцій при взаємодії їх з ґрунтом.

Корозія металів у ґрунтах в основному є електрохімічною. Згідно теорії електрохімічної корозії при взаємодії металу з електролітом (рідка складова ґрунтів) на по­верхні металу виникає велика кількість корозійних елементів. Їх природа аналогічна природі гальванічних елементів, які виникають через різницю електричних потенціалів окремих ділянок поверхні металу, контактуючого з електролітом.

Підземна корозія металів належить до найскладніших видів. Її причини: 1) дія ґрунтової вологи на ме­талеві конструкції, внаслідок чого виникають корозійні елементи; 2) явища електролізу, що відбуваються у ґрунтах унаслідок дії блукаючих струмів за наявності навкруги трубопроводів електроліту; 3) дія мікроорганізмів, що знаходяться у ґрунті (що викликають явища біокорозії).

Швидкість її визначається корозійною активністю ґрунту, яку прийнято оцінювати тим терміном, після закінчення якого на новому трубопроводі виникає перший крізний піттинг (каверна). Термін його появи у сталевому трубопроводі діаметром 300 мм з товщиною стінки 8 - 9 мм при низькій корозійній активності перевищує 25 років; при підвищеній корозійній активності 5 - 10 років, а при вельми високій 1 - 3 роки.

Для характеристики корозійної активності ґрунтів по відношенню до сталі використовують величину їх питомого електричного опору. Корозійна активність ґрунтів до вуглецевої сталі може бути також оціненою по величині втрати маси стандартного зразка (трубка завдовжки 100 мм і внутрішнім діаметром 19 мм, заткнута знизу гумовою пробкою) поміщеного у скляну банку з вологим ґрунтом і анодом (позитивним полюсом); банка - негативний полюс. Ґрунти мають низьку корозійну активність, якщо після 24 год. знаходження під постійним струмом напругою 6 В, втрата маси зразка не перевищує 1 г. При середній корозійній активності вона складає 1 - 2, при підвищеній - 2 - 3, при високій 3 - 4 і вельми високій - перевищує 4 г.

Корозійна активність залежить від хімічного складу ґрунтів і від наявності і складу водорозчинних з'єднань. Не дивлячись на те, що їх вміст в ґрунтах звичайно невеликий, вони грають важ­ну роль в утворенні порового електроліту, формуванні його питомого електричного опору і впливають тим самим на про­тікання всього процесу корозії.

Кислотність ґрунтів в більшості випадків не робить впливу на швидкість корозії. Достатньо інтенсивна корозія може відбуватися і в кислих ґрунтах (з рН приблизно 3 - 4), і в лужних (з рН до 14), і в нейтральних (рН 7). Проте при високих значеннях кислотності (рН 2 - 3) і лужності (рН 11 - 14) ґрунтів завжди спостерігається найінтенсивніша корозія. При кислотності, близької до нейтральної, інтенсивність корозії залежить від інших чинників.

Вплив на корозійну активність ґрунтів має вологість. В сухих ґрунтах корозія не спостерігається зважаючи на відсутність електроліт, необхідних для створення корозійних елемен­тів. При невеликій вологості, коли в ґрунтах існує тільки міцнозв’язана вода, корозійні процеси починають виявлятися, хоча швидкість корозії буде незначною. Подаль­ше збільшення вологості ґрунту викликає збільшення швидкості кор­озії унаслідок збільшення інтенсивності роботи корозійних елементів і зменшення опору. Гранична вологість, забезпечуючи зростання швидкості корозії до максимальної, у зв'язних ґрунтах 10 - 12%, у пісках нижче. При подальшому зростанні вологості максимальна швидкість корозії залишається практи­чно постійною до деякої межі вологості 20 - 25%. При цій вологості пори ґрунту ще не повністю заповнені водою, яка перешкоджала б проникненню к поверхні металу повітря, необхідного для протікання процесу електрохімічної корозії.

При повному насиченні пір водою або вологості, близької до повної вологоємності, утворюється суцільний шар води блокують повітря до металу, і швидкість корозії різко падає.

Корозійна активність ґрунтів залежить також від насиченості газами. Зокрема з неоднаковим ступенем насиченості ґрунтів газами на різній глибині зв'язані скупчення глибоких раковин на нижній поверхні труб старих трубопроводів при порівняно доброму стані їх верхньої частини. Це явище пояснюється утворенням аераційних пір з появою анодних зон на нижніх час­тинах труб у ділянках, до яких доступ кисню обмежений. Доступ повітря до таких корозійних елементів активізує їх роботу у зв'язку з чим повітропроникні ґрунти в більшості випадків корозійно більш небезпечні. Зі всіх форм газів найбільше значення має вільне повітря, вміст якого залежить від структурно-текстурних особливостей ґрунтів і їх вологості. Адсорбовані і розчинені гази мають значення лише при «повітряному голодуванні». Склад ґрунтових газів також грає роль. Наприклад, кисень робить особливий вплив при корозії з кисневою деполяризацією, яка звичайно підвищує швидкість корозії. Помітну небезпеку також представляє сірководень, що зв'язується із залізом і дає сірчисте залізо. Істотний вплив на перебіг підземної корозії надає життєдіяльність мікроорганізмів. Вони обумовлюють розвиток біокорозії.