Факторы, способствующие коррозии металлоконструкций

PDF Печать E-mail

Основные факторы, способствующие развитию электрохимической коррозии, следующие: тип грунтов (глина, песок, лёсс), их влажность и наличие в них солей, воздухопроницаемость, удельное омическое сопротивление и др. Эти факторы можно разделить на внутренние, зависящие от однородности и других параметров металла, и внешние, зависящие от характеристики грунтов и воды, окружающих сооружение: пористости, кислотности или щелочности, электропроводности и др.

В процессе эксплуатации сооружений нет возможности влиять на характеристики металла, использованного в их конструкциях, и поэтому главное внимание эксплуатационники должны обращать на внешние факторы, регулирование влажности, снижение воздухопроницаемости и другие факторы, которые можно сравнительно легко изменить с целью повышения коррозионной стойкости сооружений. Рассмотрим подробнее влияние на коррозию наиболее важных факторов.

Развитие коррозии во времени. Коррозия — процесс необратимый, т. е. зависимость ее во времени имеет восходящий характер, без максимумов и минимумов (рис. 8.3, а). Коррозия железа, цинка, сплавов алюминия в нейтральных растворах и в атмосфере, чаще всего вследствие образования защитной пленки продуктов коррозии, с течением времени затухает.

Влияние характера грунтов на коррозию. Коррозионную активность грунтов определяет пористость и степень аэрации, т. е. проницаемость влаги и воздуха (кислорода) в почву. Поэтому грунты делят на обладающие окислительными свойствами, т. е. грунты с большой аэрацией, в которых интенсивность коррозии изменяется во времени от больших значений до малых, и грунты со слабой аэрацией, в которых интенсивность коррозии примерно пропорциональна времени. К первым относятся лёссы, пески, ко вторым — глины. В глинах скорость коррозии металлоконструкций в пять-семь раз меньше, чем в песках, из-за сильного торможения катодного процесса.

img-233

Рис. 8.4. Методы защиты металлических конструкций

В глинах коррозия металлоконструкций протекает более равномерно, чем в песках, так как анодные участки малы, а влажность и аэрация среды равномерны.

В песках воздухообмен интенсивнее, чем в глинах, поэтому к верхним частям заглубленных конструкций поступает воды и воздуха больше, чем к более заглубленным, часть поверхности, получающая больше кислорода, становится катодом, сам кислород — деполяризатором, а менее доступная для кислорода часть металла — анодом, который разрушается. Разность потенциалов на отдельных участках конструкции делит их на гальванические пары, в которых развивается коррозия.

Влияние влаги, солей и температуры грунтов на коррозию. Интенсивность коррозии в зависимости от влажности грунта и концентрации солей в них показана на рис. 8.3, б. Слабая коррозия при незначительной влажности почвы объясняется малой скоростью диффузии ионов у анода — поляризацией. При избыточной влажности снижается концентрация почвенного раствора, прекращается доступ кислорода к металлу и коррозия затухает.

Разные темпертуры грунта и сооружения на различных глубинах способствуют движению в грунте влаги: насыщенный парами почвенный воздух перемещается в зоне аэрации из более нагретого слоя к менее нагретому, где влага конденсируется на поверхности сооружения. Различия в температуре отдельных частей сооружения благоприятствуют возникновению термогальванических пар с катодными и анодными участками, а колебания влажности и доступ кислорода еще больше усиливают коррозию металла. Замерзание влаги в грунте замедляет коррозию.

Концентрация солей влияет на электропроводность раствора, и с увеличением количества солей возрастает интенсивность коррозии. Правда, при этом следует учитывать роль и других факторов в развитии коррозии. Так, на участках с повышенной засоленностью иногда на коррозию оказывает влияние не состав солей, а способность их удерживать влагу, которая не допускает к конструкции кислород воздуха, что замедляет коррозию.

Влияние кислотности и щелочности грунтов на коррозию.

Электропроводность грунтов и коррозия. Выше было показано, что на почвенную коррозию влияет много факторов, причем взаимосвязь между ними настолько сложна, что влияние каждого из них оценить очень трудно, и поэтому нельзя выбирать методы защиты новых конструкций по аналогии с существующими, так как в каждом конкретном случае сочетание этих факторов может быть иным и определяющим может оказаться другой, что, однако, не исключает необходимости на турных исследований почвенной коррозии и'Диализа аналогичных условий защиты от нее.

По электропроводности грунта или по обратной ее величине— электросопротивлению можно с достаточной достоверностью судить о его коррозионной активности. При этом соединяются воедино такие важнейшие в почвенной коррозии факторы, как влажность, наличие солей, величина pH.

Электропроводность грунта является важным показателем почвенной коррозии: при низкой электропроводности коррозия замедляется, а при разрыве электрической цепи совсем прекращается, и, наоборот, при высокой электропроводности грунтов коррозия усиливается. В СНиПе все грунты по коррозионной активности разделены на пять групп (табл. 8.1).

img-234

Определение коррозионной активности грунтов сводится к измерению их электросопротивления приборами МС-07 и МС-08. Такой метод достаточно оперативен, достоверен, экономичен и поэтому широко используется на практике.

Оценка коррозионной опасности грунтовых вод начинается с визуального обследования площадки или трассы; это не дает количественных показателей, но позволяет составить представление о характере строительной площадки в коррозионом отношении: особенностях грунтов и грунтовых вод, их загрязненности, агрессивности и т. п.

Коррозионная стойкость металлов в грунтах оценивается также по специальной шкале (табл. 8.2) в зависимости от глубинного показателя скорости коррозии.

img-235

Для приближенной оценки коррозионной стойкости металлоконструкций в данной среде пользуются группами стойкости, а для более точной — баллами. Имеются формулы для пересчета глубинного показателя в весовой.

Прогнозирование развития коррозии в атмосферных условиях построено исходя из продолжительности воздействия влаги на металл за год в часах, удельной интенсивности коррозии за 100 ч и коэффициента торможения коррозии ее продуктами. Аналогично может быть оценена интенсивность коррозии и в помещениях при высокой влажности воздуха. Данные для расчетов могут быть заимствованы из работы.