Особенности работы коррозионных пар при почвенной коррозии

Условия возникновения электрохимической гетерогенности и образова­ния коррозионных пар на поверхности металла в жидких электролитах остают­ся действительными к развитию коррозии во влажной почве, поскольку процес­сы коррозии имеют также электрохимическую природу.

Необходимо отметить некоторые особенности функционирования корро­зионных пар в условиях почвы.

Помимо возникновения при почвенной коррозии микро-коррозионных пар, связанных со структурной неоднородностью металла, большое значение имеют макропары, образованные структурной неоднородностью почвы, а также макропары образуемые за счет неравномерности аэрации участков конструкций металла в почве. Возникновение макро-коррозионных пар обусловлено вслед­ствие неоднородной аэрации различных участков, но так же из-за неоднородно­сти грунта, отличия состава солевого раствора грунта.

Основными факторами создания на поверхности металла в почве корро­зионных пар неодинаковой аэрации, в соответствии с рисунком 13 {показано на фолии 40), будут наличие различной кислородной проницаемости на смежных участках грунта и сильное влияние кислорода на стационарный потенциал ряда металлов. Изменение кислородной проницаемости почвы зависит от многих причин: характера микроструктуры почвы; насыщенности почвы влагой; глу­бины заложения конструкций; условий дренирования почвы.

о,о₂о₂

дорога

-0.7 В

-0.8 В

-0.65 В

Рисунок 13 - Пример пары дифференциальной аэрации, функционирующей

по длине подземного трубопровода

Электропроводность почвы

Скорость коррозии железа в различных почвах может сильно различаться по величине в десятки и даже сотни раз. Поэтому очень важно еще до укладки протяженного магистрального трубопровода, трасса которого проходит через участки почв, необходимо знать количественную оценку коррозионной агрес­сивности грунтов по отношению трубопроводной стали по трассе.

Коррозионная активность грунтов по отношению трубопроводной стали определяется при проектных изысканиях, что позволяет рационально спроекти­ровать защитные мероприятия и добиться меньших затрат при оптимальной защите всего сооружения.

Влажность почвы

Почвенные участки по трассе весьма сильно различаются по степени влажности. Различная влажность зависит не только от абсолютного количества воды, попадающей на участки, а так же от способности почвы к удержанию влаги.

Коррозионная активность грунта изменяется с изменением его влажно­сти. Влияние степени увлажнения почвы на ее коррозионную активность объ­ясняется тем, что при малых влажностях велико омическое сопротивление поч­вы и не могут беспрепятственно протекать анодные и катодные процессы. При чрезмерной увлажненности уменьшается доступ кислорода, необходимого для процесса катодной поляризации. Однако коррозионная активность различных почв при одинаковой их влажности изменяется в широких пределах.

Кислотность, рН и солевой состав почвы

Значение рН для большинства почвенных водных вытяжек находится в границе 6-7,5, т.е. большинство почв имеют нейтральную реакцию. Встречают­ся почвы более щелочные, имеющие значения рН 7,5 - 9,5 (щелочные суглинки и солончаки), а также и почвы достаточно кислые, имеющие значения рН 3-6 (гумусовые болотистые почвы).

С понижением рН почвы, при значительной общей кислотности почвы, ее коррозионная активность возрастает, т.к. при этих условиях уже с заметной скоростью может происходить процесс водородной деполяризации, потому что уменьшается катодное торможение процесса, протекающего в основном с ка­тодным контролем.

Нейтральные почвы с близкими значениями рН могут, тем не менее, сильно различаться по своей коррозионной агрессивности. Установление соле­вого состава почвы и значения рН, оказывается недостаточным для определен­ного суждения о коррозионной активности почв.

Воздухопроницаемость почв

Часто признается, что плохая воздухопроницаемость (аэрация) есть при­знак большой коррозионной активности почвы. Особенно это характерно для длинномерных подземных сооружений при часто чередующихся грунтах. Необходимо отметить, что в тяжелых грунтах, не изменяющихся по удельному сопротивлению, и наличии низкой аэрируемости коррозионная активность поч­вы минимальная.

Температурный фактор

На протяженных сооружениях, заложенных в почву, неодинаковость тем­ператур на отдельных участках трассы вызывает местные ускорения коррози­онных процессов за счет образования термогальванических коррозионных пар (макропар).

Несомненно, можно ожидать резкого повышения скорости коррозионного процесса при оттаивании грунтов и наоборот, резко замедляется коррозионный процесс при замерзании почвенной влаги, это связано с изменением агрегатно­го состояния почвенной влаги (периодическое оттаивание и замерзание). Тем­пературный фактор, несмотря на всю его важность, нельзя рассматривать как основную характеристику коррозионной активности почв. Только в случае сравнения коррозионной активности почв Крайнего Севера, находящихся большей частью времени в промерзшем состоянии и почв средних и низких широт, для которых наиболее характерным является жидкое агрегатное состоя­ние почвенной влаги, можно считать температуру основным фактором корро­зии.

Влияние микроорганизмов на коррозию металлов в почве

Влияние живой природы на увеличение скорости коррозионного процесса подземных металлических сооружений, связано также со снижением устойчи­вости защитных покрытий на органической основе. Ускорение процесса корро­зии подземных металлических сооружений под влиянием жизнедеятельности бактерий относится к случаям коррозии в анаэробных условиях, т.е. при сильно затрудненном или вовсе исключенном доступе кислорода воздуха в зону корро­зии. Ускоряющие действия коррозионных процессов анаэробных бактерий обу­словлено электрохимическим механизмом влияния жизнедеятельности бакте­рий на электрохимические процессы подземных металлических сооружений.