15) Коррозия кабелей и их защита

Коррозией называется разрушение поверхностей металлов вследствие электрохимических и химических процессов. В зависимости от условий протекания таких процессов коррозия может быть электрической, почвенной, межкристаллитной и атмосферной.

Электрическая коррозия возникает от прохождения по металлическим оболочкам кабелей блуждающих электрических токов, источниками которых могут быть рельсовые пути трамвайных и электрифицированных железных дорог, установки дистанционного питания и т.п. В электрических цепях трамвая и электрифицированных железных дорог в качестве обратного провода используются рельсовые пути и из-за значительного сопротивления рельсовых стыков, плохой изоляции их от земли, изменения направлений линий (путей) часть тока ответвляется в землю. При совпадении направления тока с проложенными в земле кабелями ток проникает в металлическую оболочку и проходит по ней до места ответвления к источникам (тяговым подстанциям). Место входа блуждающего тока в кабель называется катодной зоной, а место выхода — анодной. В анодной зоне ток уносит в землю мельчайшие частицы металла, разъедая оболочку.

Почвенная коррозия возникает при взаимодействии металла с окружающей средой (грунтом) и представляет собой электрохимическое разрушение металлических сооружений, вызванное действием почвы, грунта, почвенных и грунтовых вод и т.п. Содержание в грунте или почве минеральных солей, органических веществ, газов и влаги определяет их коррозионную активность. С повышением температуры скорость коррозии металла увеличивается.

Межкристаллитная коррозия возникает при вибрации кабелей на мостах и проездах с интенсивным движением, при длительной перевозке, в отдельных местах подвески и т.п. Разрушение оболочек кабелей в этом случае происходит преимущественно по границам кристаллов (зерен) металла и вызвано действием окружающей среды при переменных механических нагрузках или без них.

Атмосферная газовая коррозия, как правило, носит электрохимический характер и возникает при окислении металла, например, кислородом воздуха, при повышенной температуре.

Сооружения связи могут подвергаться всем видам коррозии, однако наибольшее распространение получила электрическая коррозия. Свинцовые оболочки кабелей подвержены разрушениям в анодных зонах, однако может наблюдаться и «катодная коррозия». Алюминиевые оболочки кабелей подвержены коррозии в равной степени в анодных, катодных и знакопеременных зонах. Стальные оболочки кабелей обычно разрушаются в вершинах гофр.

Для определения степени опасности коррозии и выбора средств защиты сооружений проводят исследования и электрические измерения. При защите кабелей от электрической коррозии проводят две группы мероприятий. Первая группа — мероприятия, способствующие уменьшению блуждающих токов в земле за счет увеличения переходного сопротивления между рельсами и землей, проводимости рельсовых путей, количества тяговых подстанций, количества и проводимости отсасывающих линий. Вторая группа — мероприятия, способствующие уменьшению блуждающих "токов в оболочках кабелей, их вредного влияния.

Наибольшее распространение получили способы защиты кабелей посредством электрических дренажей, катодных станций и протекторов. Электрические дренажи, действие которых заключаются в отводе блуждающих токов из защищаемых кабелей к источнику этих токов, могут быть прямыми, поляризованными и усиленными. В состав оборудования дренажей входят реле, реостаты, рубильники, трансформаторы, измерительные приборы, смонтированные в металлических шкафах. Выводные концы дренажей подключаются к кабелям и рельсам. Катодную защиту применяют тогда, когда невозможно или нецелесообразно использовать электрические дренажи. Принцип действия катодной защиты заключается в создании отрицательного потенциала на защищаемых кабелях за счет токов катодной станции. Катодная станция представляет собой встроенный выпрямитель, смонтированный в металлическом шкафу. Выводные концы ее подключаются к кабелям и к анодному заземлению, и защитный ток проходит от положительного полюса станции через анодное заземление на землю, затем на оболочку кабелей и на отрицательный полюс станции.

Для защиты кабелей от почвенной коррозии и (в определенных условиях) от электрокоррозии применяются протекторы — анодные электроды. Протектор представляет собой стержень из магниевого сплава, подключаемый к кабелю. Принцип действия протекторной защиты заключается в том, что при соединении протектора, имеющего более низкий потенциал по отношению к свинцу, со свинцовой оболочкой кабеля он окажется анодом, с которого ток будет стекать в землю. Свинцовая оболочка окажется под отрицательным потенциалом. Протекторы устанавливают непосредственно в грунт с любой стороны защищаемого кабеля, а в колодцах кабельной канализации — в днище или за стенкой.

Для повышения продольного электрического сопротивления металлических оболочек кабелей их секционируют изолирующими муфтами типа МИ, МИС или ГМСИ. Муфты устанавливают в местах пересечения линий электрифицированных железных дорог, входа в тоннели метрополитена, пересечения с другими металлическими сооружениями, где наблюдается вход или выход блуждающего тока в кабель.

Существуют и другие способы защиты кабелей, но они менее распространены. Защита кабелей может осуществляться комплексно с одновременным использованием дренажей, катодных станций и протекторов совместно с другими металлическими сооружениями (газопровод, водопровод, электрокабели и др).

Для измерения блуждающих токов на подземных междугородных линиях оборудуют контрольно-измерительные пункты (КИП), представляющие собой железобетонные столбики длиной 1200 мм, зарываемые в грунт на глубину 700 мм, на определенных расстояниях от трассы кабеля. В городских условиях измерение потенциала металлических оболочек кабелей производят в кабельных колодцах.

С целью выравнивания потенциала между оболочками проложенных в одном направлении кабелей их перепаивают поперечными отрезками свинцовой ленты в кабельных шахтах, шкафных и разветвительных колодцах, в колодцах при пересечении с рельсами электрифицированных дорог и через два-три колодца на прямолинейных участках трассы. Подземные кабели перепаивают отрезками кабеля ПРППМ 1X2X1,2, присоединяемыми к стальной броне.

Металлические цистерны НУП защищают в заводских условиях при их изготовлении и в процессе установки. Наружная стенка цистерны покрывается 3 — 4 слоями расплавленного битума, стеклотканью, битумом и крафт-бумагой или мелом.