Укажите особенности коррозии под действием почв, грунтов и блуждающих токов. Биокоррозия

Магистральные трубопроводы, как правило, являются заглубленными системами. Основной средой, окружающей их, являются почвы и грунты. Почва – это самый поверхностный слой суши земного шара, возникший в результате изменения горных пород под воздействием живых и мертвых организмов (растительности, животных, микроорганизмов), солнечного тепла и атмосферных осадков. Важнейшим свойством почвы является ее плодородие, т.е. способность обеспечивать рост и развитие растений. Под словом «грунт» (от немецкого grund − основа, почва) понимают горные породы (включая почвы), техногенные образования, представляющие собой многокомпонентную и многообразную геологическую систему и являющиеся объектом инженерно-хозяйственной деятельности человека. Коррозия под действием почв и грунтов имеет ряд характерных особенностей. Почвы и грунты содержат в своем составе влагу − почвенный или грунтовый электролит. Соответственно коррозия магистральных трубопроводов по своему механизму относится к электрохимической коррозии. Грунтовый электролит «пропитывает» грунт, содержится в его порах. Поэтому на коррозию трубопроводов большое влияние оказывает влажность грунта. Грунт может, в большей и меньшей степени обеспечивать перенос зарядов по внутренней цепи. Поэтому на коррозию трубопроводов существенно влияет проводимость или удельное сопротивление грунтов. Весьма существенное влияние на коррозионную ситуацию оказывают химический состав грунтового воздуха, грунтового электролита и температура стенки трубопровода. Основными катодным деполяризатором при коррозии трубопроводов является кислород. Поэтому содержание его в грунте, возможность подвода к поверхности металла является весьма существенным фактором коррозионного процесса. Аварии по причине почвенной коррозии наблюдаются на поздних этапах эксплуатации трубопроводов и становятся тем более вероятными и опасными, чем дольше эксплуатируется трубопровод. Весьма важным фактором, влияющим на коррозию трубопроводов под действием почв и грунтов, является присутствие в них микроорганизмов, деятельность которых может весьма существенно сказываться на кинетике коррозионного процесса.

Классификация грунтов по коррозионной активности:

- высококоррозионные грунты (тяжелые глинистые, которые длительное время удерживают влагу);

- среднекоррозионные грунты;

- практически инертные грунты в коррозионном отношении (песчаные почвы)

Особенности почвенной коррозии металлов:

- значительное влияние омического сопротивления грунта;

- возникновение коррозионных микро и макропар;

- язвенный характер разрушения.

Блуждающие токи, появляющиеся вблизи железнодорожных путей, токи наводки от линий электропередач пересекающих воздушное пространство непосредственно над трубопроводом, также вызывают сильное коррозионное поражение трубопроводов. Исследования состояния магистральных трубопроводов, выполненные ВНИИСТ в 60−70-х годах прошлого столетия, показали, что интенсивность коррозии внешней поверхности трубопроводов зависит как от физического состояния и химического состава грунта, так и от климатических условий, которые существенно влияют на температуру, влажность, химические и микробиологические процессы. Представляется целесообразным рассмотреть роль отдельных факторов в процессе коррозии под действием почв и грунтов. Помимо факторов, непосредственно связанных с характеристиками почв и грунтов, существенное влияние на коррозию магистральных трубопроводов оказывают блуждающие токи и токи наводки, которые попадают в трубопровод или любую другую заземленную металлоконструкцию из грунта (блуждающие токи) или наводятся от высоковольтных линий электропередач (токи наводки). 98 Блуждающими токами называют токи утечки из электрических цепей и любые токи, попадающие в землю от внешних источников. Основным источником блуждающих токов являются железнодорожные магистрали, работающие на постоянном токе. Для биокоррозии характерны следующие особенности: − она может протекать там, где нельзя ожидать существенных коррозионных поражений; − она характеризуется очень высокой скоростью; − до сих пор не идентифицированы все микроорганизмы, способные вызывать биокоррозию. Способы борьбы с биокоррозией весьма разнообразны и отличаются от способов борьбы с другими видами коррозионных поражений введением в среду бактерицидов и созданием на поверхности металла пленок, препятствующих прилипанию бактерий к поверхности металла. Микроорганизмы, поселившиеся на поверхности металла, могут вызывать не только коррозию. Они могут повышать концентрацию сероводорода в среде, увеличивать количество осадков в резервуарах, подкислять подтоварную воду, способствовать отложению сульфидов, затруднять разделение водонефтяной эмульсии. Биокоррозия по механизму протекания относится к электрохимической, и для ее протекания необходимо присутствие электролита. Магистральные трубопроводы, в отличие от внутрипромысловых, корродируют под действием микроорганизмов главным образом снаружи: негативное воздействие на коррозионную ситуацию оказывают микроорганизмы, попавшие под отслоившуюся или разрушенную изоляцию из почвы. Считается, что до 50% коррозионных потерь на подземных сооружениях связано с биокоррозией. В резервуарах биокоррозии подвержены и днища, и нижние пояса, корродирующие под действием подтоварной воды, содержащей микроорганизмы. Колонии микроорганизмов могут создавать на поверхности металлов наросты и слизи, под которыми развивается язвенное поражение (рис. 4.8). Эти микроорганизмы, чаще всего бактерии, являются наиболее древними живыми существами на Земле и прекрасно приспосабливаются к любым условиям. Поэтому борьба с ними весьма затруднена. При классификации бактерий, вызывающих коррозию, используют самые разные принципы. Так, все бактерии часто делят на аэробные, для жизнедеятельности которых необходим кислород, и анаэробные, которым кислород не нужен. Бактерии влияют на процесс коррозии металла, во-первых, выделяя вещества, вызывающие коррозию, и, во-вторых, оказывая воздействие на кинетику коррозионного процесса. Из всего множества микроорганизмов, встречающихся в грунтах и подтоварных водах, наибольший вред состоянию металла трубопроводов и резервуаров наносят сероокисляющие и сульфатвосстанавливающие бактерии.

Биокоррозия (биологическая коррозия) - тип коррозионного разрушения в условиях воздействия микроорганизмов. Продукты жизнедеятельности различных микроорганизмов, которые присутствуют в воде, грунте, интенсифицируют процесс коррозии. Микроорганизмы способны вырабатывать не только органические кислоты – муравьиную, уксусную, лимонную, щавелевую, но и сильные неорганические – серную, азотную.

Биокоррозию можно рассматривать, как самостоятельный вид разрушения, но чаще всего процессы биологической коррозии протекают параллельно с другими, например, почвенной (грунтовой), морской, атмосферной, коррозией в неэлектролитах, водных растворах.

Различают аэробные и анаэробные микроорганизмы, действие которых на металлы различно.

Аэробные развиваются только в присутствии кислорода. Они подразделяются на тионовые, нитрифицирующие и железобактерии.

Тионовые сначала окисляют соединения серы из почвы (сульфиды, например, FeS₂) до серной кислоты, а затем появляется еще ионы трехвалентного железа: FeS₂ +O₂ + Н₂О → Н₂SO₄ + FeSO₄+ O₂ → Fe₂(SO₄)₃.

И Н₂SO₄ и Fe₂(SO₄)₃ окисляют далее металлы. Известен пример влияния биокоррозии при строительстве Киевского метро. Грунтовые воды закислились серной кислотой и стальные конструкции при контакте с ними разрушились за четыре месяца на 40%.

Нитрифицирующие бактерии окисляют аммиак из воздуха и воды до агрессивной азотной кислоты: NH₃ +O₂ + Н₂О → НNO_3.

Железобактерии любят поселяться в трубах (в местах неровностей) с проточной водой. Образуя скопления они вызывают кислородную дифференциальную аэрацию при электрохимической коррозии с последующим до окислением двухвалентного железа до трехвалентного: Fe + O₂→ Fе²⁺+O₂→ Fе³⁺+Fe→ Fе²⁺ и т.д.

В глубине почвы при низкой концентрации кислорода или без него могут развиваться анаэробные бактерии. Они способны в слабокислой среде восстанавливать сульфат ионы: Fe + SО₄^2-+ H⁺ → Fе²⁺ + FeS +H ₂S + Н₂О.

К методам защиты от биокоррозии относятся следующие. Применение лакокрасочных покрытий с бактерицидными (биоцидными) добавками. Поддержание по возможности оптимальных внешних условий: влажности не более 80 %, температуры не более 20^оС. Наличие хорошей вентиляции. Удаление загрязнений (питательной среды) с поверхностей. При необходимости применение электрохимической защиты (протекторной или катодной).

 

⇐ Предыдущая14151617181920212223Следующая ⇒

Поделиться: