Защита от коррозии в метрополитене

Содержание

1. Введение……………………………………………………………………………..3
2. Основная часть…………………………………………………………………….4
3. Заключение…………………………………………………………………………10
4. Список литературы………………………………………………………11

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Коррозия - это разрушение твердых  тел, вызванное химическими и  электрохимическими процессами, развивающимися на поверхности тела при его взаимодействии с внешней средой. Даже само слово  коррозия произошло от позднелатинского corrosio - разъедание. Особенный ущерб приносит коррозия металлов. Распространенный и наиболее знакомый всем нам вид коррозии - ржавление железа.   Термин «коррозия» применим к металлам, бетону, некоторым пластмассам и другим материалам. Кроме коррозии, металлические (в частности, строительные) конструкции подвергаются действию эрозии - разрушению поверхности материала под влиянием механического воздействия. Эрозию провоцируют дожди, ветры, песчаная пыль и прочие природные факторы. Поэтому арки мостов, строительные фермы и другие сооружения надо защищать комплексно.   Таким образом, коррозия - это физико-химическое взаимодействие металла со средой,  ведущее к разрушению металла. В результате коррозии металлы переходят в устойчивые соединения -  оксиды или соли, в виде которых они находятся в природе. По данным Института физической химии РАН, каждая шестая домна в России  работает "впустую": коррозия съедает до 10 процентов производимого в стране металла

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                          Основная часть

Под коррозией металлов понимают разрушение (разъедание) их вследствие

химического или электрохимического взаимодействия с коррозионной средой.

Различают химическую и электрохимическую  коррозии. При химической коррозии

окисление металла и восстановление окислительной компоненты коррозионной

среды протекают одновременно. В  отличие от химической электрохимическая

коррозия сопровождается протеканием  электрического тока, и восстановление

окислительной компоненты коррозионной среды протекает не одновременно;

скорость зависит от электродного потенциала. При электрохимической  коррозии

происходит ионизация атомов металла, т. е. переход ионов металла от узлов

решетки кристаллов в коррозионную среду.

Подземные металлические сооружения (кабели с металлическими оболочками,

трубопроводы, арматура железобетонных подземных конструкций и фундаментов  и

т.д.), расположенные на территориях  промышленных предприятий, подвергаются

почвенной (подземной) коррозии, обусловленной  воздействием почвенных

химических реагентов, и электрокоррозии блуждающими токами.

Схема процесса почвенной кор­розии  представлена на рис. 1. Как известно,

каждый металл об­ладает нормальным электродным потенциалом, и при  соединении

двух разных металлов создается  гальваническая пара с разностью  потенциалов,

вызывающей элек­трический ток.

Для измерения электродных потенциалов  применяются неполяризующиеся электроды

сравнения: водородный, медносульфатный или свинцовый. В технике электрической

защиты преимущественно пользуются медносульфатным электродом сравнения. По

отношению к нему металлы имеют  потенциалы: сталь —0,76 В, свинец —0,45 В и

алюминий —1,99 В. Алюминиевая оболочка и стальная броня кабеля ААБ образуют

гальваническую пару, что приводит к его повреждению во влажных  грунтах.

Если в земле лежит стальная труба, то ее чистая по­верхность имеет

отрицательный потенциал — 0,76 В. При  попадании в верхний слой металла

постороннего вещества (шлак и др.) образуется элемент с более высоким

потенциалом. В результате возникает  гальваническая пара с разностью

потенциалов; при влажной почве, являю­щейся электролитом, появится ток,

идущий от высшего потенциала (анод) к низшему (катод). Анодом будет слу­жить

место примеси, а катодом  —  вся чистая поверхность металла. Выход тока из

металла через электролит по за­кону  Фарадея сопровождается переносом  в

электролит (разрушением) металла. При  электрохимическом экви­валенте железа

1,04 г/А-ч за год при токе 1 А  будет поте­ряно 1,04-8 760 = 9110,2 г,  или 9,1

кг железа.

При коррозии подземных сооружений блуждающими токами, вызванными внешними

источниками (рельсовые электрические  дороги постоянного тока внутризаводского

транспорта, трамваев, метрополитена, магистральных и пригородных  сообщений),

количественно эффект разрушения металла  намного превосходит эффект разрушения

его почвенной электрокоррозией в сопоставимых условиях.

Система подвода тока к электропоезду   

состоит из контактного провода  и рельсов. Поскольку рельсы не изолированы  от

земли, часть тока ответвляется из них в землю и затем возвращается в рельсы в

зоне отсасывающего пункта. Эту  часть тяговых токов (токи утечки из рельсов) и

называют блуждающими токами.

При прохождении через грунт  блуждающие токи частично заходят в  металлические

подземные сооружения. В зонах входа  блуждающих токов подземные сооружения

имеют отрицательный потенциал  относительно грунта. Эти зоны называют

катодными. Зоны, в которых блуждающие токи покидают подземное сооружение,

называют анодными. С анодных  зон токи возвращаются в рельсы. В этих зонах,

как и при почвенной электрокоррозии, происходит коррозионное разрушение

металла подземных сооружений блуждающими  токами. Количество металла,

выносимого из сооружения в грунт, пропорционально значению блуждающих токов,

проходящих через металлические  части сооружений, и времени их действия.

Факторами, определяющими характер и размеры коррозии блуждающими  токами,

являются значение и направление  блуждающих токов; переходное сопротивление

между грунтом и сооружением; продольное сопротивление сооружения; взаимное

расположение источников блуждающих токов и трасс подземных сооружений;

состояние защитных покровов на сооружениях. Значение блуждающих токов в

грунте зависит от силы тока в  рельсах электрической дороги, протяженности

различных участков схемы рельсовой  сети, продольного сопротивления  рельсов и

переходного сопротивления между  рельсами и грунтом. Сопутствующим

показателем, косвенно характеризующим  блуждающие токи, является потенциал

рельсов относительно земли. Его графическое  представление в виде

потенциальных диаграмм наглядно показывает размещение анодных зон на

сооружении и дает первое приближенное представление о возможной интенсивности

коррозионных процессов.

Ограничить выход блуждающих токов  из рельсов в землю можно следующими путями.

Уменьшением сопротивления рельсовых  путей достигают путем электрически

надежного соединения рельсовых стыков с помощью сварки. Повышения переходного

сопротивления рельсы — грунт достигают  применением щебеночного балласта

вместо песчаного с устройством  достаточного количества водоотводных дренажей.

Надо уменьшать длину участков рельсовой сети, отходящих в одну сторону от

отсасывающего пункта, и снижать  токовую нагрузку каждого такого участка.

При нескольких отсасывающих пунктах  на рельсовой сети в зоне одной  подстанции

применяют уравнивание потенциалов  всех отсасывающих пунктов, включая

добавочные сопротивления в  цепи более коротких отсасывающих линий. На самих

подземных сооружениях проводят соответствующие  защитные мероприятия.

Большое значение имеет зазор между  подошвой рельса и балластом, который  на

железных дорогах и метрополитене  должен быть не менее 30 мм.

На промышленных предприятиях, потребляющих постоянный ток в технологических

процессах, основным источником блуждающих токов в земле являются шинопроводы

постоянного тока, электролизеры и  металлические трубопроводы, присоединенные

к ним. Для ограничения блуждающих токов от этих источников используют

электрическую изоляцию токов от металлических  сооружений. В качестве

изоляторов используют обычно базальт, фарфор, диабаз, стекло, пластические

массы и другие материалы с удельным объемным сопротивлением не менее 10 Ом-

см.

Кроме описанных видов коррозии, в странах с тропи­ческим климатом существует

вызываемая микробами био­коррозия, которая требует специальной защиты

ядохими­катами (для изделий в  тропическом исполнении).

Для защиты от почвенной коррозии и электрокоррозии применяются следующие

мероприятия.

Защитные покрытия. Для металлических  трубопро­водов — противокоррозионная

изоляция — битумные по­крытия, полимерные покрытия (липкие пленки,

полиэтилено-песчаная изоляция); покрытие эмалью этиноль; цементные и

цементно-битумные покрытия; для силовых  кабелей — поливинилхлоридные оболочки.

Электрическая защита. Принцип электрической  защиты состоит в том, чтобы

исключить выход тока из защищае­мого сооружения в электролит-почву и  дать ему

выход че­рез металлический проводник, что не сопровождается разрушением

металла. Существуют следующие виды электрической защиты;

а) катодная поляризация катодной защитой;

б) катодная поляризация протекторной защитой анод­ными электродами;

в) электрический дренаж блуждающих токов.

На рис. 3 изображена принципиальная схема катод­ной защиты проложенного в земле

трубопровода. Уста­навливаемая на земле  катодная станция 1 (источник

по­стоянного тока) соединяется  отрицательным полюсом (катодом) с  защищаемым

трубопроводом 2 металлическим проводником  и положительным со специально

уложенным в земле металлическим  электродом —— анодом (старые рельсы и т. п.).

Под действием напряжения ка­тодной  станции постоянный ток проходит через анод —

почву — трубопровод и возвращается по проводнику на катодную станцию. При  этом

анод разрушается, а трубопровод  сохраняется. Для преодоления собственного

потен­циала стали — 0,76 В необходимая  минимальная величина защитного

потенциала составляет — 0,87 В (для  свинца — 0,52 В и алюми­ния — 1,0В).

Величина максимального защитного  потен­циала во избежание. отслоения  защитного

покрытия не должна превышать для  стали с противокоррозионным  покрытием —1,22 В

и с частично-поврежденным покры­тием —1,52 В.

При наложении потенциала катодными  станциями на трубопровод распределение  его

вдоль последнего происхо­дит по кривым,

Катодные станции выпускаются  в виде комплектных шкафов с трансформаторами и

полупроводниковыми вы­прямителями на напряжения постоянного тока 3—60 В и

токи 6—120 А при напря­ жении питания 220 В пере­ менного тока.

Расчет числа и параметров катодных станций состоит из расчета сопротивлений

всех элементов сети постоянного тока, для чего предварительно проводят

изыскания по замеру удельного сопротивления грунта р через 100 м,

проводимости защитного покрытия и т.д.

Протектором (гальваническим анодом) называется ме­таллический электрод,

забиваемый в землю вблизи защи­щаемого сооружения с потенциалом ниже, чем  у

последнего. Протектор 1 соединяется через контакт­ную коробку