Почвенная (грунтовая) коррозия

При укладке трубопроводов по подземиой или наземной (в насыпи) схемам грунт является средой, в которой коррозионное разрушение происходит в основном по электрохимическому типу. Это обусловлено следующими факторами: грунт практическн всегда содержит в порах скелета воду, а также различные химические реагенты, что делает грунт средой, обладающей ионной проводимостью. Таким образом, система металлическая труба—злектролит представляет свособразный гальванический элемент.

При грунтовой коррозии происходит сплошное неравномерное (в однородных грунтах), язвенное, точечное и даже сквозное разруіпение металла. В формировании этих разрушений большое значение имеют степень насыщенности пор грунта влагой, пористость грунта и его газопроницаемость, так называемое омическое сопротивление грунта. Так как газопроницаемость грунта в различных его точках неодинакова, то к разным участкам поверхности труб поступает разное количество кислорода, который, как отмечалось, является основным деполяризатором при почвенной коррозии. В результате на поверхности металла возникают микро- и макрокоррозионные пары, работа которых приводит к быстрому разрушению металла. Образование микропар характерно для катодного контроля (контролирующий процесс при любых влажных грунтах); для сухих и очень рыхлых грунтов (например, пески пустынь) характерно образование микропар с преимущественным анодным контролем. Образование макропар, особенно протяженных, характеризуется катодно-омическим или преимущественно омическим контролем. Рассмотрим кратко основные контролирующие процессы при грунтовой коррозии.

Катодный контроль с кислородной деполяризацией проходит в несколько последовательных стадий: поступление кисло-рода в электролит и перенос его движущимся электролитом, перенос кислорода конвективным путем, диффузия кислорода в слое продуктов коррозии, ионизация кислорода, диффузия ионов ОН~ в глубь электролита от катода. При этом возникают следующие виды контролирующих процессов: катодный контроль при основной роли ионизации кислорода, характеризующийся соотношением

Контроль (20.1) возникает при хорошей газопроницаемости грунта, что обеспечивает хороший доступ кислорода. Контроль (20.2) характерен для нейтральной электролитной составляю-щей грунта; (20.3)—для грунтов, содержащих неокисляющие кислоты; (20.5)—при образовании макропар большой протяженности. Перечисленные виды контроля встречаются при подземной прокладке трубопроводов. При решении вопроса о мето-дах защиты от коррозии должен быть установлен вид контро-лирующего процесса. Это позволит правильно назначить метод защиты трубопровода. Проведем некоторые сведения о других факторах, оказывающих влияние на скорость коррозии.

Влажность грунта может изменяться от 0 до 1 (весовая). Чем больше влажность, тем ближе грунт по свойствам приближается к чистому электролиту, тем меньше электрическое сопротивление грунта. Таким образом, можно сказать, что увеличение влажности способствует активизации анодного процесса, затрудняя одновременно протекание катодного процесса вследствие ухудшения воздухопроницаемости грунта. В соответствии с этим нельзя сказать, что любое увеличение влажности приводит к возрастанию скорости коррозии. На рис. 20.1 изображена кривая зависимости скорости коррозии от влажности.

Электрическая.проводимость грунтов характеризуется так называемым удельным электрическим сопротивленисм грунтов. Приведем характерис-тику коррозионной активности грунта в зависимости от его удельного электрического сопротивления.

Насыщенность грунта солями, особенно при значительной влажности, существенно снижает его сопротивление, увеличивает электрическую проводимость. При этом облегчается протекание как анодного, так и катодного процесса коррозии.

Кислотность грунтов ускоряет процесс коррозии за счет растворения продуктов коррозии и создания тем самым лучших условий для контакта агрессивной срсды с металлом, а также за счет катодной деполяризации водородными ионами. Кислотность грунтовой среды характеризуется так называемым водородным показателем рН, который равен отрицательному зна-чению логарифма активности водородных иоиов. На рис. 20.2 изображена шкала, иллюстрирующая кислотность электролита в зависимости от рН. Грунты характеризуются колебаниями рН от 3 до 9. Наличие в грунте анаэробных микроорганизмов приводит к восстановлению сульфатов по схеме Мд5О₄ + 4Н = = М(у(ОН)₂ + Н₂5 + О₂. Кислород и сероводород, образующиеся при этом, облегчают катодную деполяризацию как в анаэробных, так и в кислых грунтах. Хорошие условия для анаэробных бактерий имеются в болотных грунтах, где скорость коррозии за счет деятельности бактерий может многократно возрасти по сравнению с таким же грунтом, но без бактерий. Наряду с ана-эробными имеются и аэробные бактерии, например серобактерии, окисляющие сероводород, Н₂5+О2 = 2Н₂О+5₂. Далее сера окисляется и, соединяясь с водой, превращается в серную кислоту, которая и обусловливает увеличение коррозионной актив-ности грунта.

Температура грунта также способствует изменению скорости коррозии, которая увеличивается при повышении температуры и уменьшается при понижении. В связи с прокладкой трубопроводов в условиях вечномерзлых грунтов этот фактор приобретает большое значение, так как скорость коррозии сильно увеличивается именно при оттаивании мерзлого грунта. Важным фактором в изменении скорости коррозии является наличие в грунте так называемых блуждающих токов.