Коррозия металлов: причины и способы защиты

Коррозия обусловлена объективными законами природы, действие которых остановить невозможно. Недостаточное внимание к проблеме коррозии может стать причиной не только значительного ущерба, но зачастую – и большого несчастья, поэтому следует уделять особое внимание трубопроводам, теплотрассам, газопроводам и электролиниям.

 

Коррозия металлов обусловлена объективными причинами

Коррозия металлов – самопроизвольное разрушение металлов в результате химического или электрохимического взаимодействия с окружающей средой. Применение включенных в международные стандарты методов защиты от коррозии позволяет контролировать убытки от коррозии на 10−15 %, еще на 10 % можно снизить убытки путем привлечения в процессе эксплуатации опыта квалифицированных экспертов по коррозии.

В строительном секторе проблемы создает электрохимическая коррозия: это электрохимический процесс, в ходе которого образуются макрогальванические и микрогальванические элементы. На поверхности металла формируются анодные и катодные участки, возникает электрический ток, а продукты коррозии могут появиться вдалеке от места его возникновения. В научной литературе такая коррозия делится на атмосферную, коррозию подземных металлоконструкций, микробную и коррозию, возникающую от механического воздействия.

Чаше всего указываются следующие способы защиты от атмосферной коррозии: надлежаще пообобранные покрытия металла и легирование металла. Для защиты от коррозии подземных металлоконструкций очень важно правильно подобрать средства с учетом коррозионной активности почвы и подземных вод. Обычно металлоконструкции покрываются изоляционными материалами.

Для уменьшения микробной (или железобактериальной) коррозии специальных методов нет. Специалисты рекомендуют просто не допускать создания анаэробных условий. Вокруг трубопроводов предлагается засыпать гравий и известь с более высоким значением рН, применять надлежаще подобранные покрытия конструкций.

Строители и монтеры инженерных систем сталкиваются с коррозией, которую формируют так зазываемые блуждающие электротоки. Их распределение в земле или в строении, интенсивность и время воздействия зависят от множества факторов, которые с течением времени сильно изменяются. На подземные металлоконструкции, трубопроводы строений влияние оказывают такие источники тока, которые обуславливают интенсивный процесс коррозии, поэтому строители уделяют внимание только заземляющему оборудованию постоянного и переменного тока.

Под воздействием установки катодной защиты ток, стекающий с анодного заземления, распространяется в земле и попадает в защищаемое оборудование. Для защиты трубопроводов большого протяжения анодное заземление нередко оборудуется на расстоянии в несколько километров. Такое удаление анодных заземлений обеспечивает наибольшую плотность блуждающих токов в месте анодного заземления. Действующие катодные устройства также могут быть источником блуждающих токов большого значения.

В случае катодной защиты плохо изолированных трубопроводов или общей защиты нескольких устройств значение тока в земле может достигать нескольких десятков или даже сотен ампер. Блуждающие токи, протекающие через землю и сталкивающиеся с подземными конструкциями, распространяются в них, потому что сопротивление конструкций намного меньше. В анодной зоне металл коррозирует.

Часто стальные и чугунные трубы герметически изолируются друг от друга резиновыми прокладками. Однако если снижение потенциала в трубе значительное, блуждающие токи могут преодолеть изоляционный материал и распространяться дальше, а в анодной зоне трубопровода будет происходить интенсивная коррозия. Основная цель защиты от блуждающих токов – избегать их стекания с металла и таким образом исключить анодное разрушение металла.

 

На стадии проектирования – больше внимания коррозии

Многие вопросы, связанные с коррозией, могут быть решены еще на стадии проектирования, ведь долговечность конструкции зависит от правильности конструкционного решения. Если решение выбрано неправильно или система будет смонтирована ненадлежащим образом, могут создаться благоприятные условия для процесса коррозии.

В ходе проектирования следует обдумать, как выдержать надлежащие расстояния между сетями, содержащими трубы и электрический ток, решить также вопрос стекания тока с неисправных источников электричества через бетонные или другие конструкции. Важно предусмотреть, как избежать образования мощных магнитных полей рядом с трубопроводами, потому что это может возбудить индукционный ток. Большое значение имеет и надлежащая эксплуатация системы. Бывают случаи, когда небрежно подключаются электрические приборы с использованием труб в качестве заземления. Некоторые жители для заземления стиральной машины используют водопроводные трубы.

 

Условия коррозии в водных сооружениях

Основные формы коррозии в системах водных трубопроводов, как уже упоминалось, − внутренняя и внешняя коррозия. Наиболее распространена внутренняя коррозия, которая может воздействовать на металлические трубы всех видов. Для процесса коррозии необходимо несколько факторов: металлическая система трубопровода, в которой циркулирует вода, и наличие в системе кислорода. Взаимодействие металла, кислорода и воды приводит к явлению коррозии, состоящему из анодных и катодных процессов на поверхности металла в местах соединения металлов двух или более видов. Анодная реакция представляет собой обыкновенное разрушение метала, когда металл расщепляется на ионы металла. Катодный процесс – реакция между кислородом, водой и электронами, высвободившимися в ходе анодного процесса. Анодные и катодные реакции происходят по различным причинам: из-за царапин, трещин, незначительных различий в сплавах металлов и т. п.

 

Коррозия в трубопроводах различных типов

Коррозии подвержены металлические трубы всех типов. Коррозия в трубах из гальванизированной стали возникает из-за качества воды, содержащейся в воде меди, грязи (анаэробных бактерий) и температуры воды выше 70 оС. Трубы из горячо гальванизированной стали могут использоваться, если жесткость воды не превышает 4 оdH или если в воде нет кислот, образующих агрессивный известковый осадок. Если вода не соответствует этим условиям, сначала расщепится цинк, затем начнет разрушаться сталь, об этом процессе свидетельствует коричневый цвет воды. Правда, пока сформируется полная коррозия – появятся каверны – пройдет четыре года, однако если труба имеет дефект, в ней есть царапины, процесс коррозии может быть очень быстрым – не пройдет и года. Замечено, что коррозия такого типа в 3−4 раза чаще наблюдается в трубах горячей воды.

Влияние меди на способствование процессу коррозии тоже очень важно. Хотя в поставляемой водопроводными сетями воде медь не содержится, небольшое ее количество может попасть из медных емкостей, труб и баков. Все-таки вода, которая до того текла по медным трубам или побывала в медных емкостях, по трубам из горячо гальванизированной стали течь не должна.

Осадок из твердых частиц и их скопления также могут вызвать коррозию, особенно на дне горизонтально смонтированных труб и соединений. Медь в охлаждающие смеси может попасть, напр., при растворении медных трубок вентиляторных конвекторов – в результате этого формируется осадок, приводящий к образованию локальных очагов коррозии в местах оседания меди. Эти частицы обычно выглядят как ржавчина или грязь, примеси из других частей системы, соединения кальция, магния, кремния, напр., при замене определенного отрезка в старой системе труб. Такую проблему можно решить путем монтажа фильтров специального назначения.

Стальные трубы покрываются цинком, чтобы цинк изолировал металл механически, т. е. защитил от агрессивной среды, и электромеханически – в случае повреждения покрытия. В таком случае коррозии подвергается более активный метал в составе покрытия. Цинковые покрытия устойчивы в жесткой воде, в ней образуется нерастворимый карбонат цинка, делающей цинковую поверхность пассивной. Следует отметить, что цинк защищает сталь только в том случае, если температура не превышает 50 оС. Следовательно, возникает проблема выбора надлежащих труб, потому что самые благоприятные условия для размножения бактерий легионеллы – температура воды от 20 до 45 оС. Температура горячей воды должна достигать 50−60 оС, а температура холодной воды должна быть ниже 25 оС.

Медные трубы считаются особо устойчивыми к коррозии, однако в этом случае коррозия может начаться по другим причинам, напр., из-за турбулентности, износа, царапин, применения флюса. Связанная с турбулентностью коррозия обычно начинается из-за слишком большой скорости течения в трубах, так что эта проблема более характерна для циркулярных трубопроводов горячей воды. Рекомендуется не превышать скорости течения 0,5 метра в секунду. При особо неблагоприятных условиях турбулентная коррозия может начаться из-за коричневой воды, рядом с соединениями ненадлежащей формы, у вентилей, спаянных соединений, из-за скопившегося воздуха.

Связанная с износом коррозия из-за деформаций при расширении труб часто сопровождается внутренней коррозией. Чтобы избежать этого, при проектировании и монтаже трубы необходимо направить ее расширение в нужном направлении. Расширение труб может компенсироваться правильным расположением управляющих рычагов и фиксированных держателей.

Излишек флюса в трубе может вызвать точечную коррозию. При пайке с флюсом рекомендуется смазать только конец трубы, а не внутренность соединения. Излишек флюса следует вымыть еще до начала эксплуатации системы.

Трубы из нержавеющей стали очень устойчивы к внутренней коррозии, однако для их соединения не рекомендуется пайка или сварка, которые могут вызвать внутреннюю коррозию. Для таких труб рекомендуется использовать механические соединения. Для коррозии сточных труб важными факторами являются кислород, влажность, температура, кислоты, базы, разрушающие агрессивные жидкости и способ соединения.

Добавить комментарий