75

6.3. Обработка коррозионной среды

Обработка коррозионной среды может проводиться в двух направлениях:

1) удаление наиболее активного в коррозионном отношении компонента (ов)

из коррозионной среды; 2) введение в коррозионную среду ингибиторов коррозии.

Возможности этого направления защиты от коррозии в строительной практи-

ке довольно ограничены. Тем не менее, такую обработку применяют все же дос-

таточно часто.

Наиболее активными компонентами коррозионных сред являются: Н2О, Н+,

О2, Сl-, SO4-2, SO2, SO3.

Количество воды, попадающей на корродирующий металл, уменьшают пре-

жде всего в условиях атмосферной коррозии. Например, при хранении транспорта необходимо использовать навесы, существенно снижающие увлажнение металла фазовой пленкой влаги. Атмосфера промышленных цехов, гаражей, лабораторий будет значительно менее агрессивна, если в ней снизить влажность и концентра-

цию активных компонентов за счет организации хорошей вытяжной и приточной вентиляции. Использование дренажных канав снижает частоту подъема и опуска-

ния грунтовых вод и делает подземную коррозию по отношению к бетону менее опасной.

Концентрация ионов водорода Н+, т.е кислотность коррозионной среды, сни-

жается, например, при нейтрализации известью, содой или щелочью кислых грун-

тов, кислых шахтных вод, кислых сточных вод.

Ионы Сl-, SO4-2, существенно повышающие коррозию металлов, удаляются,

например, при замене загрязненных грунтов городов и промышленных предпри-

ятий при прокладке трубопроводов или на отдельных строительных площадках на менее опасный песок.

Ингибиторы коррозии, широко использующиеся в машиностроении, в строи-

тельной практике применяются редко только в качестве добавок в железобетон

(табл.6.10.) и иногда при хранении и транспортировке инструмента.

76

6.4. Изменение условий коррозии

Под изменением условий коррозии понимают электрохимическую защиту металлов, связанную с изменением потенциала защищаемого металла и рацио-

нальное конструирование.

В настоящее время в строительной практике для предотвращения коррозии магистральных трубопроводов, подземных металлических резервуаров для хране-

ния топлива широко используются два вида электрохимической защиты металлов от коррозии: катодная, протекторная.

Катодная защита заключается в смещении потенциала металла корроди-

рующей конструкции в отрицательную сторону за счёт присоединения его к -от рицательному полюсу источника тока.

Например, железная конструкция корродирует в грунте при потенциале Ест со скоростью Iкор Если конструкцию присоединить к отрицательному полюсу источ-

ника тока и сместить её потенциал в отрицательную сторону, то скорость анодно-

го процесса на защищаемой конструкции уменьшается, т.е. уменьшается и ско-

рость коррозии.

Принципиальная схема катодной защиты приведена на рис. 6.6.

Рис. 6.6. Принципиальная схема катодной защиты

В случае, если потенциал защищаемой конструкции сместить до потенциалов Езащ < Емеравн, то коррозия её полностью прекратится. При этом во внешней цепи

77

(рис.6.6) пройдёт ток защитыIзащ , а на поверхности защищаемой конструкции будут протекать только катодные реакции:

1)O2 + H2O + 4e → 4OH−

2)2H2O + 2e → H2 + 2OH−

Величина тока Iзащ зависит прежде всего от агрессивности коррозионной сре-

ды и, кроме того, от значения потенциала, которое будет задано конструкции. При

потенциалах защиты Езащ значительно более отрицательных, чем

Емеравн, ток защиты Iзащ будет велик, на защищаемой конструкции в этом случае выделяется большое количество водорода, такая ситуация называется перезащи-

той. Небольшая перезащита всегда нужна, так как распределение потенциала по поверхности конструкции происходит неравномерно. Большая перезащита снижа-

ет экономичность катодной защиты, способствует наводороживанию защищаемо-

го металла и разрушению на нём защитных покрытий за счёт интенсивного выде-

ления водорода. В связи с этим при катодной защите потенциал защищаемых кон-

струкций поддерживается в строго определённых пределах. Так, при защите

стальных сооружений Е = –0,55 + –0,80 В (н.в.э.). Равномерность распределе-

защ

ния потенциала по поверхности защищаемой конструкции в очень большой сте-

пени зависит от наличия на ней пассивной защиты(защитных покрытий, напри-

мер битумных), поэтому катодная (активная) защита всегда используется в ком-

бинации с пассивной защитой с помощью защитных покрытий.

В качестве вспомогательного электрода при катодной защите используются

растворимые аноды (железный лом, отработанные чугунные водопроводные тру-

бы), но более часто нерастворимые аноды (графитовые трубы, кремнистый чугун,

свинец, легированный серебром). В зависимости от вида анода на нём будут про-

Аноды устанавливают вертикально, горизонтально, смешанно на разную глубину (вплоть до 80 м); расстояние от конструкции до анода от нескольких сан-

78

тиметров до 400 м. Для уменьшения сопротивления рассеяния при стекании тока с анода они часто помещаются в искусственную среду, например в скважину, ря-

дом с анодом засыпается и утрамбовывается коксовая мелочь.

При организации катодной защиты используются специальные устройства,

например ПАСК (полуавтоматическая станция катодная), обеспечивающие авто-

матическое поддержание потенциала с точностью до +10 мВ.

Основным преимуществом катодной защиты является её высокая надёжность и рентабельность при защите дорогостоящих сооружений. К её недостаткам отно-

сят ограниченность применения, большие затраты на организацию, расход элек-

троэнергии и вредное воздействие на соседние незащищённые металлические конструкции.

Протекторная защита, которую часто называют разновидностью катодной защиты, также заключается в смещении потенциала защищаемой конструкции в отрицательном направлении за счет присоединения ее к более отрицательному металлу. При защите стальных конструкций в качестве протектора применяют обычно цинк и сплавы алюминия и магния с цинком. Также как и катодную про-

текторную защиты часто называют активной защитой металла, и всегда исполь-

зуют в комбинации с«пассивной» защитой с помощью покрытий. Протекторная защита более проста по конструкции и не требует наличия источников электро-

энергии.

Теория и основные понятия протекторной защиты подробно описаны в раз-

деле 4.

Рациональное конструирование предполагает создание и проектирование любой конструкции с учетом ее коррозии. Опыт показывает, что при прочих рав-

ных условиях, только за счет более рационального конструирования срок службы конструкции может быть повышен в несколько раз. Приемы рационального кон-

струирования чрезвычайно разнообразны и специфичны для отдельных отраслей промышленности. Однако некоторые положения рационального конструирования можно все-таки выделить.

79

Металл

1) При проектировании любой конструкции, состоящей из разных металлов,

необходимо учитывать и предотвращать контактную коррозию, в том числе при сварке и пайке металлов;

2) В условиях атмосферной коррозии предусматривать лучшее стекание дож-

девой и конденсационной воды

3)Уменьшать количество застойных зон и зазоров;

4)Применять правильную технологию сварки, обеспечивающую меньшее количество внутренних напряжений, щелей и застойных зон;

5)По возможности проводить отжиг сварных швов;

6)Предусматривать методы защиты создаваемой конструкции и их возоб-

новление на всех стадиях ее изготовления и эксплуатации.

Бетон и железобетон

-регламентация толщины защитного слоя над арматурой и водопроницае-

мости бетона в зависимости от агрессивности среды (табл.6.11);

Таблица 6.11

Толщина защитного слоя над арматурой и водопроницаемость бетона в зависимости от агрессивности коррозионной среды

- предусматривать методы защиты создаваемой конструкции и их возобнов-

ление на всех стадиях ее изготовления и эксплуатации.