Влияние блуждающих электрических токов

 

Существенно усиливают коррозию так называемые «блуждающие» токи. Блуждающие токи это токи, возникающие в земле при её использовании в качестве токопроводящей среды. По-другому эти токи называют  токами утечки. Токи утечки могут возникнуть при работе различных заземлённых электрических устройств (рельсов электрифицированного транспорта: железных дорог электропоездов и трамваев, работающих на постоянном токе, рабочих заземлениях установок электросвязи, систем электроснабжения и др.). Блуждающие токи вызывают коррозию (электрокоррозию) металлических предметов в земле: трубопроводов, строительных конструкций и т.д.

Если вблизи полотна железной дороги проложены подземные металлические сооружения (например, трубопроводы, кабели), тяговые токи проходят по этим сооружениям и затем около тяговых подстанций, там, где к рельсам присоединены «отсасывающие» провода, вновь возвращаются в рельсы. Те участки (зоны), где блуждающие токи переходят из земли   в металлические подземные сооружения, называют катодными зонами, а те участки, где они стекают с сооружений в землю,— анодными.

Переход тока из металлических подземных сооружений в землю        в анодных зонах вызывает разрушение металла — электрокоррозию. Электрокоррозия может быть очень интенсивной. Например, наблюдались случаи, когда стальные трубопроводы вследствие электрокоррозии становились неработоспособными через 3 года. Еще быстрее повреждаются кабели связи. Разрушаются также рельсы и рельсовые скрепления на мостах.

Блуждающие токи могут вызываться не только внешними, но и внутренними источниками — коротким замыканием в электросети работающего оборудования, плохой изоляцией проводки, подмокшим контактом или неправильным подключением какого-либо элемента электрооборудования.

Переменный блуждающий ток также коррозионно опасен, но в меньшей степени, чем постоянный. Это объясняется тем, что переменный ток частотой 50 Гц меняет свое направление 100 раз в 1 с. Соответственно в 100 раз уменьшается опасность электрокоррозии при равной плотности переменного и постоянного тока.

Борьбу с коррозией металлических конструкций, вызванной блуждающими токами, ведут различными способами: уменьшением или полным устранением блуждающих токов, нанесением на металлические сооружения защитных изолирующих покрытий (битумных, полиэтиленовых), электрохимической (катодной) защитой и др.

 

Биологическая коррозия

 

Коррозия металлов, вызванная или усиленная воздействием микроорганизмов, носит название биологической или биохимической. Этому виду коррозии подвергается металлическое оборудование, эксплуатируемое в почвах, водоемах, грунтовых водах. Биологическая коррозия носит сезонный характер и наиболее интенсивна во влажный период (в основном, весной), когда создаются наилучшие условия для развития и существования бактерий.

Существуют два вида микроорганизмов: аэробные, жизнедеятельность которых протекает при наличии кислорода, и анаэробные бактерии, развивающиеся при отсутствии кислорода. На процесс коррозии оказывают влияние как аэробные, так и анаэробные бактерии.

Аэробные бактерии могут окислять серу и осаждать железо (железобактерии). Первые лучше развиваются в кислой среде (pH = 3÷6). Сущность их действия состоит в том, что они могут окислять серу до серной кислоты, местная концентрация которой может доходить до 10 %.

Аэробные бактерии, перерабатывающие железо развиваются, в средах с pH, равной от 4 до 10. Они поглощают железо в ионном состоянии и выделяют его в виде малорастворимых соединений, неравномерно располагающихся на различных участках поверхности металла. Это приводит к тому, что потенциалы различных участков будут неодинаковыми, возникает электрохимическая гетерогенность поверхности металла, которая усиливает его коррозию.

Анаэробные бактерии в основном восстанавливают серу из сульфатов, находящихся в почве. Наиболее благоприятной для их жизнедеятельности является среда с pH, равной от 5.5 до 8 (оптимально – 6,0-7,5). В результате их жизнедеятельности ионы SO₄^2- восстанавливаются до S^2- с выделением О₂. Кислород начинает принимать активное участие в катодном процессе.

Присутствие в коррозионной среде сульфидов и сероводорода ускоряет коррозию. Также ускоряет коррозию присутствие в сероводородной среде ионов двухвалентного железа. Если этих ионов оказывается достаточно для связывания всего выделяющегося сероводорода, то на поверхности металла образуется рыхлый налет сульфида железа, способствующего облегчению протекания реакции катодной деполяризации. Коррозия имеет питтинговый характер. Анаэробные бактерии также могут поглощать водород, выделяющейся при протекании катодного процесса, и ускорять процесс коррозии металла.

ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

 

1. Причиной коррозии металлов и сплавов является:

Выберите один ответ.

    пассивация металлов  

    образование электрических сплавов     

    термодинамическая неустойчивость      

    сопряженность реакций       

 

2. Для протекания коррозии металлов нужно:

Выберите один ответ.

    затрачивать определенную энергию     

    покрывать металл органическими покрытиями      

    покрывать металл неорганическими покрытиями   

    не нужно создавать специальных условий     

 

3. Оценить возможность протекания процесса коррозии металлов можно по:

Выберите один ответ.

    упругости паров металлов  

    теплоемкости металлов        

    теплоте фазового перехода

    изменению энергии Гиббса

 

3. Коррозионный процесс имеет характер:

Выберите один ответ.

    гомогенный       

    гетерогенный     

    ступенчатый      

    сопряженный     

 

4.Начальной стадией окисления металла является:

Выберите один ответ.

    адсорбция азота         

    адсорбция водорода  

    адсорбция кислорода

    адсорбция метана       

 

5.К толстым пленкам относятся пленки толщиной:

Выберите один ответ.

    более 40 нм        

    от 40 до 100 нм

    более 500 нм      

    только толщиной более 700 нм

        

6. Чтобы пленка на металле была сплошной Vок/Vме должно быть:

Выберите один ответ.

    > 1   

    = 1   

    > 3   

    2,5 > Vок/Vме > 1       

 

7. Скорость газовой коррозии, если она лимитируется химической стадией, описывается уравнением:

Выберите один ответ.

    X = k τ2    

    X = k τ      

    X = k / τ    

    X = k τ3    

 

8. При легировании скорость газовой коррозии металла будет ниже, когда:

Выберите один ответ.

радиусы атомов легирующего и основного металлов будут равны

радиус атома легирующего элемента больше радиуса атома основного металла         

радиус атома легирующего металла меньше радиуса атома основного металла

радиусы атомов основного и легирующего металлов не оказывают влияния на скорость газовой коррозии металлов         

 

9. Коррозионная стойкость Fe, Co, Ni, Cr в атмосфере CO₂, O₂, SO₂ увеличивается в следующей последовательности:

Выберите один ответ.

    Fe → Co → Ni → Cr   

    Co → Fe → Cr → Ni   

    Cr → Fo → Ni → Co   

    Cr → Ni → Co → Fe   

 

10. По величине стандартного электродного потенциала оценку термодинамической устойчивости металла …

Выберите один ответ.

    сделать нельзя   

    сделать можно   

    нельзя, т.к. требуется знание величины потенциала анодных участков

    нельзя, т.к. требуется знание потенциала катодных участков металла        

11. Коррозия металлов протекает по электрохимическому механизму при...

Выберите один ответ.

    наличии углекислого газа в коррозионной среде   

    наличии влаги в коррозионной среде   

    наличии оксида серы в коррозионной среде  

    наличии оксидов азота в коррозионной среде        

12. Установившийся со временем в реальных условиях потенциал металла называется...

Выберите один ответ.

    равновесным     

    обратимым        

    стационарным   

    необратимым     

 

13. На величину равновесного потенциала металла влияет...

Выберите один ответ.

    состояние поверхности металла   

    адсорбция атомов и молекул        

    химическая природа металла       

    механические напряжения

        

14. Растворение металла будет происходить...

Выберите один ответ.

    при смещении потенциала металла в отрицательном направлении от равновесного потенциала        

    когда потенциал металла равен равновесному потенциалу      

    при смещении потенциала металла в положительном направлении от равновесного потенциала        

    когда потенциал металла равен обратимому потенциалу         

 

15. При сообщении металлу положительного потенциала скорость растворения металла …

Выберите один ответ.

    уменьшится       

    не изменится      

    увеличится         

    затормозится     

 

16. Реакция растворения металла является …

Выберите один ответ.

    одностадийной  

    многостадийной          

    параллельной    

    сопряженной     

 

17. Продукты коррозии металла …

Выберите один ответ.

    тормозят скорость растворения металла        

    ускоряют процесс коррозии         

    не мешают растворению металла

    в одних условиях тормозят растворение металла, в других ускоряют       

18. Коррозия металлов протекает с водородной деполяризацией...

Выберите один ответ.

    в щелочных средах    

    в неводных средах      

    в кислых средах          

    в растворах, содержащих комплексоны         

 

19. Металл может пассивироваться анионом …

Выберите один ответ.

    Cl-    

    I -     

    CrO42-      

    Br-   

 

20. Активатором является:

Выберите один ответ.

    повышение температуры     

    бензол       

    HBr  

    уксусная кислота        

 

21. Катионами – ингибиторами могут быть:

Выберите один ответ.

    Na+  

    K+   

    Ca2+         

    H+   

 

22. Повышение температуры на структуру пассивирующих пленок:

Выберите один ответ.

    не оказывает влияния

    делает их более рыхлыми   

    делает их более плотными   

    делает их пластичными       

 

23. При коррозии металлов в нейтральных средах повышение давления:

Выберите один ответ.

    не изменяет скорость коррозии    

    уменьшает скорость коррозии     

    повышает скорость коррозии       

    сначала повышает скорость коррозии, а затем уменьшает       

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Основная литература

 

1. Семёнова Н.В., Хорошилов А.В., Флорианович Г.М. Коррозия и защита от коррозии / Под ред. И.В.Семёновой. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2006. – 376 с.

2. Шлугер М.А., Ажогин Ф.Ф., Ефимов Е.А. Коррозия и защита металлов. – М.: Металлургия, 1981. – 216 с.

3. Жук Н.П. Курс коррозии и защиты металлов. – М.: Металлургия, 1976. – 472 с.

 

Дополнительная литература

 

4. Кеше Г. Коррозия металлов. – М.: Металлургия, 1984. – 400 с.

5. Маттссон Э. Электрохимическая коррозия. / Пер. со шведского; Под ред. Я.Н. Колотыркина. – М.: Металлургия, 1991. – 158 с.

6. Скорчеллетти В.В. Теоретические основы коррозии металлов. – Л.: Химия, 1973. – 264 с.

7. Кузуб В.С. Анодная защита металлов от коррозии. – М.: Химия, 1983. – 182 с.

8. Защита химического оборудования неметаллическими покрытиями / Л.Г. Богатков, А.С. Булатов, В.Б. Моисеев и др. – М.: Химия, 1989. – 288 с.

9. Розенфельд И.Л., Рубинштейн Ф.И., Жигалова К.А. Защита металлов от коррозии лакокрасочными покрытиями. – М.: Химия, 1987. – 224 с.

10. Королев Ю.В., Путилов Е.В. Защита оборудования от коррозии. – Л.: Машиностроение, 1973. – 136 с.

11. Техника борьбы с коррозией / Р. Юхневич, В. Богданович,                Е. Валашковский и др. Пер. с польского; Под ред. А.М. Сухотина. – Л.: Химия, 1980. – 224 с.

 

У чебное издание

 

 

Г у нц о в Александр Владимирович