7.2 Подземная коррозия
Различные трубопроводы, силовые кабели и кабели связи, опоры, емкости и другие металлические конструкции эксплуатируются в подземных условиях. В США общая протяженность подземных нефтяных, водных и газовых трубопроводов достигает 2 млн. км. Ежегодные затраты на текущий ремонт и замену вышедших из строя труб составляют несколько сот миллионов долларов.
К характеристикам почвы, как коррозионной среды, следует отнести влажность, воздухопроницаемость (пористость), солевой состав, кислотность (щелочность), электропроводность, наличие в почве микроорганизмов.
Почва представляет собой неперемешиваемый электролит, отличающийся высоким электрическим сопротивлением. Оценка агрессивности почвы может быть осуществлена по величине электросопротивления, которое обусловлено влажностью, солевым составом и пористостью.
Увеличение содержания влаги в почве повышает ее агрессивность. Однако чрезмерное увлажнение (более 15-18%) приводит к снижению агрессивности почвы в связи с возникающими затруднениями доставки кислорода к поверхности металла. Песчаные, более пористые почвы агрессивнее глинистых. рН большинства почв близок к нейтральному (5-8), однако встречаются кислые (рН = 3¸4) и щелочные (рН = 10¸12) почвы, которые отличаются повышенной агрессивностью.
Как правило, скорость коррозии возрастает с увеличением глубины залегания металлических конструкций. Однако, это возрастание скорости распространяется не на неограниченную глубину. На протекание коррозионного процесса в почве оказывает также влияние присутствие микроорганизмов и температура, определяемая соответствующими климатическими условиями данного района.
Коррозия в почве, как правило, протекает с кислородной деполяризацией. Лишь в сильно кислых почвах возможен процесс с во-
дородной деполяризацией.
Неоднородная структура почвы может вызвать возникновение коррозионных пар, обусловленных различием доступа кислорода к различным участкам поверхности металла (неравномерная аэрация). На рисунке представлены два возможных случая возникновения таких пар: при неравномерном залегании и на границе раздела более пористой (песок) и менее пористой (глина) почвы. Разрушение металла протекает на тех участках, к которым затруднен доступ кислорода.
Рис. 7.2 – Возникновение коррозионных пар из-за неравномерной аэрации в
почве
а — неравномерное залегание, б — различная пористость почвы
Анодные и катодные участки могут быть значительно удалены друг от друга. Расстояние между ними может составлять несколько сотен метров и даже несколько километров.
Для подземной коррозии характерно местное разрушение металла в виде точек (питтинга, язв и раковин, которые образуются преимущественно в нижней части трубопроводов).
Борьбу с подземной коррозией осуществляют двумя основными методами:
нанесением защитных и изолирующих неметаллических (битумных, полимерных и др.) многослойных и комбинированных покрытий;
электрохимической защитой (протекторной, катодной)
обычно наиболее рациональное решение достигается при правильном сочетании обоих методов.