3 Підземна корозія металів

Ґрунти містять різні хімічні реагенти і вологу та володіють іонною електропровідністю, що робить їх корозійно активними електролітами по відношенню до металевих конструкцій, які в них експлуатуються, що призводить до електрохімічної корозії конструкцій.

Механізм і класифікація підземної корозії металів: в переважній більшості випадків, за виключенням дуже сухих ґрунтів, підземна корозія металів проходить за електрохімічним механізмом.

Найбільш характерним катодним процесом в підземних умовах є киснева деполяризація з переважанням гальмування транспорту кисню до металу.

У дуже кислих ґрунтах може проходити і воднева деполяризація. Не виключена також можливість електрохімічного відновлення продуктів життєдіяльності різних ґрунтових мікроорганізмів.

Підземну корозію поділяють на:

1) ґрунтову, обумовлену електрохімічною взаємодією підземних металічних споруд з корозійноактивним ґрунтом;

2) корозію блукаючими струмами (електрокорозію).

Контролюючий (визначальний) фактор і особливості ґрунтової корозії металів:

– переважаюче катодний контроль – у вологих ґрунтах.

– переважаюче анодний контроль – більш ймовірний в рихлих і сухих ґрунтах.

У більшості випадків корозія протікає з переважаючим катодним контролем, обумовленим гальмуванням транспорту кисню до металу.

Вплив різних факторів на ґрунтову корозію металів:

1. Наявність вологи робить ґрунт електролітом і викликає електрохімічну корозію металів. Збільшення вологості ґрунту полегшує протікання анодного процесу (утруднюючи пасивацію металу), зменшує електричний опір ґрунту, але утруднює протікання катодного процесу при значному насиченні водою пор ґрунту – зменшуючи аерацію ґрунту і швидкість дифузії кисню. При великому надлишку води швидкість корозії металів падає внаслідок гальмування катодного процесу, що обумовлено сильним ростом товщини дифузійного шару.

2. Повітропроникність ґрунтів: підвищення повітропроникності прискорює корозійний процес, тому-що полегшується протікання катодного процесу. Нерівномірність аерації поверхні металу призводить до утворення аераційних гальванічних пар: на ділянках більш аерованих (пісок) локалізується катодний процес, а на менш аерованих (глина) – анодний процес.

3. Електропровідність ґрунтів – коливаєтья від декількох одиниць до сотень Ом/м, залежить від їх вологості, складу і кількості солей і структури. Збільшення засоленості полегшує протікання анодного процесу (в результаті депасивуючої дії особливо галоїдних солей), катодного процесу (наприклад, прискорення катодного процесу окисними солями заліза) і понижує електричний опір.

4. Кислотність ґрунту, яка характеризується коливаннями рН у межах від 9 до 3, прискорює корозію в результаті підвищення розчинності вторинних продуктів корозії і можливої додаткової катодної деполяризації водневими іонами.

5. Неоднорідність ґрунту по його структурі, густині, складу, вологості, кислотності призводить до виникнення макрокорозійних пар і підсиленню корозіїї і її нерівномірності.

6. Мікроорганізми: анаеробні сульфатредукуючі бактерії в процесі життєдіяльності відновлюють сульфати, які містяться в ґрунті, споживаючи водень, що утворюється при катодному процесі, до сульфід–іонів з виділенням кисню:

MgSO₄ + 4H+ = Mg(OH)₂ + H₂S + O₂

Кисень забезпечує протікання катодної деполяризаційної реакції. Сірководень зменшує перенапругу водню в кислих і слабокислих ґрунтах, полегшуючи протікання катодного процесу в таких умовах.

7. Температура ґрунту: з підвищенням температури швидкість корозії зростає. Швидкість корозії різко підвищується при розтаванні ґрунтів і різко понижується при замерзанні грунтової води. Різниця температур на окремих ділянках підземних споруд може призвести до виникнення термогальванічних корозійних макропар з відповідним місцевим підсиленням корозії.