4.8 Средства борьбы с коррозией и обрастанием элементов гидротехнических сооружений

Борьба с коррозией. Коррозия — это самопроизвольное разрушение металлов и сплавов при взаимодействии их с внешней средой (водяной, воздушной, воздушно-водяной и т. д. ). При этом металл превращается в окислы или соли, в результате этого снижается его прочность. Коррозия повышает шероховатость, что приводит к дополнительным гидравлическим сопротивлениям в металлических водоводах и на других обтекаемых плоскостях. Различают два основных вида коррозии — химическую и микрохимическую.

Химическая коррозия на контакте с внешней средой вызывается чаще жидкими веществами, не проводящими электрический ток, нефтепродуктами, сернистыми соединениями, спиртами, а также газами в виде окислов азота, сероводорода, сернистого газа, хлористого водорода.

Рисунок 6 – Виды коррозии:

а – равномерная; б — неравномерная; в — структурно-избирательная; г — пятнами; д — язвами; е — точками; ж — межкристаллическая; з — внутрикристаллическая; и — подповерхностная.

Электрохимическая коррозия сопровождается протеканием

электрического тока и химических реакций. Она возникает при появлении на металле незначительной пленки атмосферной влаги или электролитов: растворов кислот, солей, щелочей, также газообразных продуктов щелочного или кислотного характера.

Интенсивность и характер коррозии (рисунок 6) зависят от состава

металла, влажности и температуры среды, насыщенности ее химическими соединениями, скорости воды, электрических влияний, абразивного воздействия взвешенных или перекатывающихся частей грунта и т. д. Поэтому на процесс образования коррозии в значительной мере влияют также такие факторы, как сбросы в водохранилища или водотоки промышленных сточных вод, содержащих различные химические соединении сульфаты, хлориды, соединения кислот, щелочей и т. д. В этом

случае интенсивность коррозии увеличивается в несколько paз. Наблюдения показали, что с изменением скорости обтекании поверхности, выполненной из металла, от 0 до 1 м/с интенсивность коррозии возрастает примерно пропорционально скорости воды. По данным, полученным на р. Даугаве, интенсивности коррозии стали при скорости воды около 2 м/с почти в 2 раза

выше, чем в стоячей воде. Вместе с тем замечено, что в oтдельных случаях интенсивность коррозии в движущейся жидкости, наоборот, уменьшается. Этот вопрос в настоящее время мало изучен. Исследования, проведенные во ВНИИГе , свидетельствуют о том, что существует равномерная (практически

неопасная)— 0,01...0,02 мм в год— и резко выраженная коррозия|, достигающая 1 мм в год в начале эксплуатации, а затем стабилизирующаяся до 0,3...0,4 мм в год.

Кроме химической и электрохимической, возникает также биологическая коррозия, которую вызывают содержащиеся в воде микроорганизмы. Коррозионно-опасные бактерии делятся на аэробные и анаэробные. Первые развиваются в присутствии кислорода, а вторые — без него. Существуют также другие виды корозионно-опасных бактерий.

Противокоррозионная защита сохраняет и продляет срок службы элементов сооружений, снижает гидравлические потери и обеспечивает хорошее эстетическое восприятие сооружения. Различают три группы способов увеличения срока службы металлоконструкций: изоляция поверхности металла от агрессивной среды; обработка агрессивной среды; создание энергетического состояния металла, при котором его окисление, а следовательно, и коррозия прекращаются полностью или сильно замедляются. Первая группа состоит из четырех способов: покрытие металла слоем, химически инертным к самому металлу и к окружающей среде (краски, лаки, эмали и т. д.), который должен иметь хорошее сцепление с металлом (способ широко применяется и в гидротехнике); покрытие металла слоем малорастворимых продуктов (фосфатирование, анодирование и др.), имеющих хорошее сцепление, но их защитные свойства невелики, так как

обладают пористостью; нанесение на защищаемую поверхность тончайшего плотного слоя металла, стойкого в коррозионном отношении к данной среде (слой цинка, никеля, хрома, алюминий и др.); легирование металла другим более пассивным в данной среде, в результате чего образуется сплав, обладающий свойствами легирующего металла. Таким образом получают,

например, нержавеющую сталь.

Вторая группа включает в себя два способа: специальную обработку воды, снижающую концентрацию окислителя (применяется в тепловой энергетике); добавление в агрессивную среду ингибиторов (замедлителей) коррозии (используют в замкнутых объемах).

Третья группа состоит из трех способов: повышение коррозийной устойчивости металла при помощи катодной поляризации, или, как называют на практике, с помощью катодной защиты (широко применяют в гидротехническом строительстве); защита, осуществляемая путем контакта защищаемого металла с металлом, обладающим в рассматриваемой среде большим отрицательным электродным потенциалом; анодная защита с помощью создания потенциала с положительным знаком (наиболее приме ним в химическом производстве).

Надежность лакокрасочной защиты от коррозии в значительной мере зависит от качества подготовки поверхности под окраску, окраски с соблюдением технологии нанесения краски и сушки. Плохая очистка поверхности от органических загрязнений, остатки ржавчины и окалины, плохо зачищенные швы и угловые соединения, заусенцы, острые кромки, царапины способствуют развитию коррозии, поэтому их не допускают при обработке металлических конструкций под окраску

Термический способ основан на использовании специальных горелок различной формы. При незначительном нагревании окалина и ржавчина растрескиваются и отслаиваются. Его нельзя применять при очистке малолегированных сталей, для конструкций, изготовленных из тонколистового металла, так как он оказывает влияние на механические свойства металла. После прогрева ржавчину удаляют проволочными щетками.

Химическая очистка осуществляется путем удаления окалины и ржавчины кислотами, пастами или щелочами. В практике такой способ называют травлением. Для этой цели на обезжиренные части металлоконструкций наносят травящие растворы на время, зависящее от характера коррозии и состава химического вещества. Затем это место хорошо промывают, очищают щеткой от рыхлой ржавчины, наносят нейтрализующий состав.

Катодная защита осуществляется посредством соединения металлической защищаемой поверхности с отрицательным полюсом источника постоянного тока (катода) и положительного полюса со специально установленным анодом. Основная задача проектирования катодной защиты — правильное создание и размещение анода. Обычно их размещают в местах, позволяющих стационарно закрепить устройства.

Борьба с биологическим обрастанием. Среди растительных и животных организмов, живущих в воде, имеется такая группа, которая предпочитает закрепляться на искусственно созданных предметах, например элементах гидротехнических сооружений. Это явление называют биологическим обрастанием. Обычно оно представляет собой комплекс видов микроорганизмов, прочно прикрепляющихся к решеткам, затворам, водоводам, спиральным камерам и т. д. Плотность биомассы в отдельных случаях достигает 20...30 кг/м². Обрастание характерно особенно для водоемов европейской части СССР, где, видимо, условия для ее развития наиболее благоприятны.

Различают следующие способы защиты от обрастания: механические, химические, термические, физические, физико- химичекие и биологические. Основные из них приведены ниже.

К механическим способам относят удаление дрейссены из водоводов большого диаметра (1- 2 раза в год).

К химическим способам относят периодическое хлорирование воды, применение противообрастающих лакокрасочных покрытий и др.

Термические способы уничтожения моллюсков дрейссены применяют чаще в системах технического водоснабжения ГЭС и

Физическими и физико-химическими способами являются катодная защита, воздействие постоянным электрическим током, обработка воды ультразвуком и др.

Биологический способ широко используют при защите подводных сооружений от обрастания дрейссеной. Он заключается в том, что такие рыбы, как тарань, плотва, язь, леи сазан, а также рак поедают за сутки около 100 экземпляр, дрейссены длиной 1.. 5 мм.