Новости

Климат-контроль для комфорта и здоровья

10:45 25.04.2018

Климат-контроль для комфорта и здоровья

На российском рынке появились серии инверторных бытовых кондиционеров IONIZER и MEGA от LG Electronics. Особенностью инверторных кондиционеров является повышенная энергоэффективность, точное поддержание необходимой температуры воздуха в помещении, надежность и долговечность. 

все новости →


Коррозия металлических конструкций



Коррозия металла Коррозия металла – это  разрушение вследствие химического или электрохимического взаимодействия с окружающей средой. По характеру разрушения различают общую и местную коррозию металла. Если на поверхности конструкции образуется равномерная коррозионная пленка, то поверхность становится микроскопически шероховатой, но макроскопически ровной с небольшими углублениями. Более опасна коррозия, поражающая отдельные участки поверхности, в результате которой образуются язвенные углубления, а также коррозия небольших по размеру участков, проникающая в глубь материала. Такой тип коррозии наблюдается на металлических элементах, эксплуатируемых в сильно загрязненной примесями воздушной среде города (стальная кровля, открытые металлоконструкции зданий, балконные балки и др.). Именно поэтому в строительстве, например, особое внимание должно уделяться несущим металлическим конструкциям и в частности местам соединения. Для усиления надежности в этих местах используются специальны заклепки, болты, гайки шлицевые.
Образующаяся при неполном сгорании углерода копоть и частицы пыли адсорбируются на поверхности конструкции и вызывают усиленную конденсацию водяных паров, которые формируются в виде капель электролита. Возникающий в результате процесс электрохимической коррозии сопровождается образованием местных очагов – язв. То же самое происходит на поверхности конструкции, соприкасающейся с электролитом, в котором растворено разное количество кислорода.
Значительную опасность вызывает коррозия на границах блоков кристаллов, так как конструкция может разрушиться без видимых изменений. 


Химическая коррозия металла. 

Примерами такого типа коррозии являются реакции, протекающие при соприкосновении металлоконструкций с кислородом или другими окисляющими газами при высокой температуре (свыше 100°С): 2 Fe + O2 = FeO; 4FeO + + 3O2 = 2Fe2O3. Металлы менее активны по отношению к кислороду при высоких температурах, чем при низких. При нагревании оксида металла до соответствующей температуры происходит его разложение (диссоциация). Оксид образуется на поверхности металлоконструкций, если давление диссоциации меньше, чем давление кислорода в окружающей среде. У оксида железа FeO давление диссоциации очень мало даже при температуре 2000°С, поэтому окисление конструкций из стали происходит и при более высоких температурах. Так же ведут себя алюминиевые, медные, никелевые конструкции.
Если в результате химической коррозии образуется сплошная оксидная пленка, имеющая достаточно прочную адгезию с поверхностью металлоконструкции, то доступ кислорода к металлу затрудняется, коррозия замедляется, а затем прекращается. Пористая, плохо сцепленная с поверхностью конструкции оксидная пленка не защищает металл от коррозии. Когда объем оксида больше объема вступившего в реакцию окисления металла и оксид имеет достаточную адгезию с поверхностью металлоконструкции, такая пленка хорошо защищает металл от дальнейшего разрушения. Толщина защитной пленки оксида колеблется от нескольких молекулярных слоев (5-10)х10–5 мм до нескольких микронов. Толщина оксидной пленки увеличивается только в том случае, если через нее диффундирует кислород. Если ионы металла и принадлежащие им электроны диффундируют из металла через оксидную пленку намного быстрее, чем кислород, то ее толщина увеличивается над границей газа и оксида.
Обычно в условиях эксплуатации наблюдается такой механизм роста оксидной пленки металла, так как размер ионов самого металла меньше молекул кислорода. Окисление материала металлоконструкций, соприкасающихся с газовой средой, происходит в котлах, дымовых трубах котельных, водонагревателях, работающих на газовом топливе, теплообменниках, работающих на жидком и твердом топливе. Если бы газообразная среда не содержала диоксида серы или других агрессивных примесей, а взаимодействие металлоконструкций со средой происходило при постоянной температуре по всей плоскости конструкции, то относительно толстая оксидная пленка служила бы достаточно надежной защитой от дальнейшей коррозии. В действительности, распределение температуры по поверхности и объему металла неодинаково, особенно в чугунных котлах, работающих на газовом топливе. Но в связи с тем, что тепловое расширение металла и оксида различно, оксидная пленка отслаивается местами, что создает условия для дальнейшей коррозии. При взаимодействии со стальной конструкцией диоксида серы, содержащегося в продуктах горения топлива, образуется сульфид железа, который при высокой температуре разлагается и окисляет металл. Вторичный оксид железа, сопровождающий этот процесс, более пористый и не защищает металл от дальнейшей коррозии. Коррозия металла ускоряется диоксидом углерода.
Интенсивность газовой коррозии зависит от свойств и скорости движения газов или воздушной среды, их температуры, равномерности нагрева материала конструкции и др. Для сплавов решающее влияние на скорость коррозии оказывает разница в интенсивности окисления различных компонентов. При нагревании стальных конструкций в результате их контакта с газообразной средой, содержащей кислород, диоксид углерода или водяные пары, окисление происходит по одной из нижеприведенных реакций: 2Fe3OC + O2 = 6Fe + 2CO2; Fe3OC + CO2 = 3Fe + + 2CO2; Fe3OC + H2O = 3Fe + CO + H2.
Содержание углерода в поверхностном слое конструкции уменьшается, и сталь превращается в мягкое железо – обезуглероживается. Так как углерод в стали диффундирует быстрее, чем ионы металла, из сплава на поверхность выходят все новые и новые атомы углерода, которые окисляются до оксида углерода. Вследствие обезуглероживания сталь приобретает свойство текучести, и конструкция сильно деформируется, а затем разрушается.
Газовая коррозия стальных конструкций может протекать вследствие не только окислительных, но и восстановительных процессов. При сильном нагреве стальных конструкций под высоким давлением в среде, содержащей водород, последний диффундирует в объем стали и разрушает материал по двойному механизму – обезуглероживания вследствие взаимодействия водорода с углеродом Fe3OC + 2H2 = 3Fe + CH4O и придания стали свойств хрупкости вследствие растворения в ней водорода – «водородная хрупкость».

Электрохимическая коррозия металла. 

При контакте с воздухом на поверхности конструкции появляется тонкая пленка влаги, в которой растворяются примеси, находящиеся в воздухе, например диоксид углерода. При этом образуются растворы, способствующие электрохимической коррозии. Электрохимическая коррозия – явление сложное, состоящее из нескольких элементарных процессов. На анодных участках протекает анодный процесс – в раствор переходят ионы металла (Ме), а избыточные электроны (е), оставаясь в металле, движутся к катодному участку. 

На катодных участках поверхности металла избыточные электроны поглощаются ионами, атомами или молекулами электролита (деполяризаторами), которые восстанавливаются: е + Д → [Де], где Д – деполяризатор; е – электрон.
Интенсивность коррозионного электрохимического процесса зависит от скорости анодной реакции, при которой ион металла переходит из кристаллической решетки в раствор электролита, и катодной, заключающейся в ассимиляции освобождающихся при анодной реакции электронов. Возможность перехода иона металла в электролит определяется силой связи с электронами в междоузлиях кристаллической решетки. Чем сильнее связь между электронами и атомами, тем труднее переход иона металла в электролит.
В электролитах имеются положительно заряженные частицы – катионы и отрицательно заряженные – анионы. Анионы и катионы присоединяют к себе молекулы воды. Структура молекул воды обусловливает ее полярность. Между заряженными ионами и полярными молекулами воды возникает электростатическое взаимодействие, вследствие которого полярные молекулы воды определенным образом ориентируются вокруг анионов и катионов.
При переходе ионов металлов из кристаллической решетки в раствор электролита освобождается эквивалентное число электронов. Таким образом на границе «металл – электролит» образуется двойной электрический слой, в котором металл заряжен отрицательно, электролит – положительно; возникает скачок потенциала.
Способность ионов металла переходить в раствор электролита характеризуется электродным потенциалом, который представляет собой энергетическую характеристику двойного электрического слоя. Когда этот слой достигает разности потенциалов, переход ионов в раствор прекращается (наступает равновесное состояние).
Для количественного определения потенциала часто используют стандартный (нормальный) водородный электрод, состоящий из платиновой пластинки, покрытой рыхлым слоем из черненной платины и погруженной в раствор серной кислоты с активностью ионов Н+, равной 1 г · ион/л; через раствор пропускают под давлением 1,013х105 Па ток чистого водорода, который, приходя в соприкосновение с платиной, в довольно большом количестве поглощается ею.
Насыщенная водородом платиновая пластинка ведет себя так, как если бы она была сделана из водорода. При соприкосновении ее с раствором серной кислоты возникает определенная разность потенциалов (потенциал водородного электрода), условно принимаемая при измерениях относительных потенциалов за нуль
Потенциалы металлов, находящиеся в растворе в равновесии с собственными ионами, называются равновесными. Величина равновесного электродного потенциала зависит от природы металла и раствора, температуры и активности ионов металла в электролите. Когда активность ионов металла в растворе равна единице, а температура электролита 25 °C, значение потенциала данного металла соответствует стандартному.

По значениям стандартных электродных потенциалов различных металлов можно определить электродвижущую силу элемента, составленного из двух разноименных металлов. Например, для элемента, составленного из медного и цинкового электродов, погруженных в растворы собственных ионов с активностью 1 г • ион/л, электродвижущая сила U = ЕCu + EZn = 0,337 + 0,762 = 1,099 B.
При электрохимической коррозии на одних участках металлоконструкции протекают анодные, на других – катодные процессы. При этом на катодных участках вода и растворенный в ней кислород присоединяют свободные электроны, образуя гидроксильную группу.
2О + О2 + 4е+ ↔ 4 ОН2O.
Если в электролите много гидроксильных групп или раствора кислот, возможен также катодный процесс нейтрализации ионов водорода: 2Н+ + 2е- → Н2.
Этот процесс вследствие накопления молекул водорода сильно тормозится и практически останавливается в случае прекращения окисления водорода. Процессы окисления водорода протекают в присутствии кислорода воздуха, который под влиянием металлического катализатора вступает в реакцию с водородом, образуя воду: 2Н2 + О-2 → 2Н2О.
По особому механизму протекает коррозия металлических конструкций, изготовленных из разных металлов. При эксплуатации систем отопления и водоснабжения бывают случаи, когда с водой (электролитом) соприкасаются одновременно сталь и сплавы меди. Два металла и раствор (в отопительной и питьевой воде всегда имеется незначительное количество растворенных веществ) создают гальванический элемент, один электрод которого – железо, другой – медь. При образовании локального элемента атомы железа, становясь ионами Fe2+, переходят в раствор под действием притяжения молекул воды – диполей, при этом образовавшийся на поверхности медных элементов гидроксил отбирает свободные электроны.
2Fe → 2Fe2+ + 4e; 2H2O + O2 + 4e → 4OH.
Коэффициент коррозийной стойкости СК вычисляют по формуле
СК = [1 ( ε0 – εn )/(ε0]/(1 – an/N) =εnN/ε0(N – an),
где (0 – величина динамического модуля упругости контрольных образцов после хранения N месяцев в питьевой воде (не считая срока предварительного твердения); εn – величина динамического модуля упругости испытанных образцов после N месяцев нахождения их в агрессивной среде; a – допустимое относительное снижение динамического модуля упругости испытанных образцов (в долях единицы) после нахождения их в агрессивной воде в течение N месяцев; N – срок нахождения образцов в агрессивной среде, принятый за базу, к которому относятся допустимое снижение модуля на величину a.
При значении коэффициента СК < 1 образцы следует считать менее стойкими, чем обусловлено допустимым снижением модуля (величин а и N), а при СК > 1 – более стойкими.
Величина допустимого относительного снижения модуля упругости «a» устанавливается в зависимости от поперечных размеров конструкции. Для тонкостенных конструкций (поперечные размеры менее 0,5 м) «а» назначают равным 0,10, для конструкций средней массивности (0,5-2,5 м) – 0,15.
Сущность метода определения коррозийной стойкости цементов заключается в установлении и сопоставлении величин пределов прочности при изгибе образцов из исследуемого цемента, находившихся в агрессивной среде и питьевой воде.


Коррозия арматуры в бетоне


Защитный слой бетона затрудняет доступ к арматуре влаги, кислорода, воздуха или кислотообразующих газов, однако с увеличением пористости бетона и разрушений в нем, происходящих под действием агрессивных сред, его защитные свойства резко снижаются.
Практически важными разновидностями катодного процесса являются реакции восстановления иона водорода в газообразный водород и кислород в ион гидроксила (кислородная деполяризация).
Большое число коррозионных процессов связано с поглощением кислорода. В растворе происходит направленное перемещение ионов, возникает электрохимический ток, называемый током коррозии. При этом разрушаются только анодные участки металла. Продукты коррозии образуются в результате вторичных реакций в электролите: Fe2+ + 2OH- → Fe (OH)2; 4Fe (OH)2 + 2H2O + O2 → 4Fe (OH)3.
Описанные процессы взаимосвязаны и протекают в несколько стадий. Скорость коррозии зависит от скорости того процесса, который в данных условиях протекает более медленно.
Скорость процесса коррозии выражается в потере массы металла на единицу поверхности в единицу времени. Она зависит от величины тока коррозии, т.е. от разности потенциалов анодных и катодных участков и омического сопротивления внутренней цепи коррозийного элемента.
Наличие ряда веществ в среде, окружающей металл, влияет на скорость коррозии. Вещества, повышающие ее скорость, называют стимуляторами, а снижающие – ингибиторами.
Кислород является одновременно стимулятором и ингибитором. Он способствует образованию защитной окисной пленки, т.е. уменьшает коррозию и в то же время повышает скорость коррозии в начавших корродировать точках – коррозионных центрах. Ионы хлора действуют разрушающе на защитные окисные пленки. Соли щелочных и щелочноземельных металлов в нейтральных и щелочных средах тормозят коррозионный процесс, но они опасны в случае недостаточной концентрации.
Коррозия арматуры в бетоне является электрохимическим процессом. Поскольку арматурная сталь неоднородна по структуре, как и контактирующая с ней среда, создаются все условия для протекания электрохимической коррозии.
Коррозия арматуры в бетоне может возникнуть: а) при уменьшении щелочности окружающего арматуру электролита до рН, равной или меньше 12 при карбонизации или коррозии бетона; б) при активирующем действии хлорид- и сульфатионов, которые могут проникнуть к арматуре через трещины в бетоне.
Для большинства конструкций, соприкасающихся с воздухом, карбонизация является характерным процессом, который ослабляет защитные свойства бетона.
Ее может вызвать не только углекислый газ, имеющийся в воздухе, но и другие кислые газы, содержащиеся в промышленной атмосфере. В процессе карбонизации углекислый газ воздуха проникает в поры и капилляры бетона, растворяется в поровой жидкости и вступает в реакцию с гидроалюминатом окиси кальция, образуя слаборастворимый карбонат кальция: Са (ОН)2O + СО2O = СаСО3O + Н2О.
Этот процесс может продолжаться до полного связывания Са(ОН)2O в карбонизированном слое и разложения гидросиликатов и гидроалюминатов кальция.
Связывание СО2O происходит в основном в тонком слое бетона (толщиной в несколько миллиметров) с постепенным перемещением в глубь бетона. Утолщающийся со временем карбонизированный слой продолжает связывать углекислоту, но уж в значительно меньшем количестве; по мере утолщения такого слоя растет сопротивление прониканию СО2O и его продвижение в бетон замедляется.
Способ защиты стальной арматуры в бетоне основан на так называемом пассивирующем (защитном) действии щелочных сред. В щелочных растворах коррозия уменьшается вследствие образования защитной пленки из гидрата окиси железа. При гидратации портландцемента образуется в значительном количестве гидрат окиси кальция, растворенный во влаге, содержащейся в порах цементного камня, что обеспечивает полную пассивацию поверхности стали.
В плотном бетоне арматура может находиться в полной сохранности на протяжении длительного срока эксплуатации конструкций.
Карбонизация снижает щелочность содержащейся в бетоне влаги. Скорость распространения процесса карбонизации в глубь бетона зависит от его проницаемости и концентрации углекислоты в воздухе. Чем плотнее бетон, тем медленнее он карбонизируется.
Содержащиеся в атмосфере цехов целого ряда производств газы (сернистый, хлористый водород, хлор) также поглощаются бетоном и, взаимодействуя с гидратом окиси кальция, резко понижают щелочность бетона. Бетон, лишенный естественной щелочности, перестает оказывать защитное действие на стальную арматуру. При определенном влажностном состоянии бетона арматура начинает корродировать, причем скорость коррозии будет зависеть от воздухопроницаемости бетона. Следовательно, процесс коррозии арматуры зависит от состояния бетона и активизируется с увеличением его пористости и степени разрушения.
Технологические мероприятия по защите арматуры и железобетона от коррозии заключаются в обеспечении высокой плотности, однородности и, как следствие, непроницаемости бетона. Эти же цели преследуют при создании у арматуры бетона защитного слоя достаточной толщины. Увеличить непроницаемость бетона можно введением поверхностно-активных добавок, позволяющих снизить водоцементное отношение. Снижение же В/Ц дает возможность повысить прочность, долговечность, морозостойкость и водонепроницаемость бетонных изделий и конструкций.
Разрушение арматуры в бетоне может иметь характер язвенного поражения отдельных ее участков либо равномерного уменьшения сечения по всей поверхности. Последнее более типично и возникает вследствие перехода слоев металла в продукты коррозии в результате образования микропар, имеющих катодные участки меньшей площади, чем анодные. Такое явление наблюдается в карбонизированном или другом непассивирующем бетоне. В тех случаях, когда площадь катодных участков превышает площадь анодных, на арматуре появляются отдельные пятна – язвы. Язвенная коррозия образуется при неравномерном проникновении в бетон хлоридов, которые разрушают пассивирующую пленку на поверхности арматуры. Она более опасна, так как при ней местное уменьшение сечения арматуры происходит значительно быстрее, чем при равномерной коррозии. Кроме того, местное уменьшение сечения не вызывает внешнего разрушения бетона из-за небольшого количества образовавшихся продуктов коррозии, и его нельзя обнаружить своевременно.
Особенно опасна язвенная коррозия в предварительно напряженных конструкциях, где для армирования бетона используют высокопрочную проволоку. Вследствие малого поперечного сечения и высокой степени напряжения проволоки от язвенных поражений могут происходить ее обрывы.
Аварийное состояние конструкций в результате язвенной коррозии часто возникает при введении в бетонную смесь больших добавок хлористых солей, особенно при малой толщине защитного слоя. Введение хлористых солей в бетон при использовании в качестве арматуры высокопрочной проволоки строго ограничено.
В предварительно напряженных железобетонных конструкциях был выявлен особый вид коррозии арматуры – «коррозия под напряжением». Этот вид коррозии проявляется в виде трещин, развивающихся перпендикулярно направлению главных растягивающих напряжений, т. е. поперек элемента. Возникает он при незначительных поверхностных поражениях бетона и даже без них.
Вид коррозии стали под напряжением наблюдается не только в бетоне, но и до бетонирования при воздействии на напряженную сталь агрессивной атмосферной коррозии. Более характерен этот вид коррозии для термически упрочненной арматуры.
Статические напряжения в арматуре ускоряют процесс коррозии. Выявлена линейная зависимость скорости коррозии от величины напряжения арматуры, когда в кислых средах идет эдектрохимическая коррозия с выделением водорода. В щелочных и нейтральных средах напряжения влияют на скорость коррозии весьма незначительно.
Коррозийное растрескивание представляет собой сложный процесс, происходящий в условиях одновременного воздействия на металл статических растягивающих напряжений и электрохимическиого коррозийного процесса. В этом случае коррозионная среда и механические напряжения действуют одновременно, вызывая значительно большую потерю прочности металла, чем при раздельном действии.
Отмечаются случаи обрушения конструкций, вызванные внезапным обрывом напряженной арматурной стали. Детальное их расследование свидетельствует о том, что коррозионное разрушение происходит обычно в виде надрывов и трещин вследствие механических дефектов стали. В результате ослабления сечения в вершинах трещин возникают значительные концентрации напряжений, которые приводят к хрупкому разрушению проволоки.
Помимо коррозионного растрескивания, арматурные стали разрушаются вследствие так называемого водородного охрупчивания. Внешние признаки разрушения у этих двух видов коррозии идентичны, но природа их возникновения различна. При водородном охрупчивании образуются поперечные трещины и происходят хрупкие обрывы напряженных элементов.
Охрупчивание стали объясняется образованием при коррозионных процессах атомарного водорода, который, диффундируя в сталь и комбинируясь в молекулы, теряет способность растворяться в стали. Вследствие этого в ней создается большое внутреннее давление. Водородное охрупчивание металлов возможно также вследствие выделения водорода на катоде при работе гальванических пар и при катодной защите. Возникающие при этом значительные местные напряжения вызывают быстрое развитие трещин, заканчивающихся хрупким обрывом.
Опасность снижения прочности высокопрочной арматуры возникает в конструкциях тех промышленных зданий, где в процессе производства выделяется сероводород или используются растворы радонистого аммония. Поскольку эффективных мер защиты арматуры в бетоне от охрупчивания пока не создано, в условиях этих агрессивных сред применение железобетона с предварительно напряженной арматурой недопустимо.

Подземная коррозия
Коррозияобусловлена неоднородностью окружающей среды и неравномерным доступом кислорода к различным участкам подземных конструкций. В большинстве случаев она приводит к разрушению отдельных участков конструкции в виде глубоких язв. Причинами неравномерного доступа кислорода к сравнительно малым участкам подземных конструкций могут быть разная плотность грунтов, нарушение на небольших участках сплошного изоляционного покрытия, неодинаковая влажность грунтов. Во влажных грунтах коррозия может возникнуть из-за различных условий аэрации. Поверхность конструкций, находящихся в сильноувлажненных грунтах, значительно хуже омывается кислородом, диффундирующим через грунтовый скелет, и этот участок становится анодом.
Вследствие неоднородности грунтовой среды часто создается разность потенциалов (0,3-0,9 В) между различными участками подземных металлоконструкций. Развитию коррозии подземных конструкций также способствует образование на их поверхности окалины или продуктов коррозии. В этих случаях разность потенциалов между участками, имеющими окалину или покрытыми продуктами коррозии и не имеющими дефектов, может достигать 0,5 В. Характер и количество водорастворимой части грунта определяют его коррозионную активность. Чем больше растворимых солей, тем выше электропроводность грунта и интенсивнее протекают коррозионные процессы на подземных металлоконструкциях.
Большое значение для коррозионной активности грунта имеет его кислотность. Кислые грунты (рН < 3) вызывают сильную коррозию подземных металлоконструкций. Электрохимический коррозионный процесс возможен только в том случае, если грунт имеет определенную влажность. Повышение влажности сопровождается увеличением интенсивности коррозионных разрушений металла. При влажности грунтов 15-25 % отмечается максимальная скорость коррозионных процессов. При дальнейшем ее повышении скорость коррозии замедляется. Наступает такое насыщение грунта водой, при котором она образует сплошной слой, затрудняющий доступ кислорода к металлу.
Процессы подземной коррозии металлов активизируются жизнедеятельностью микроорганизмов. Коррозия, вызываемая микроорганизмами, может проникать в аэробных и анаэробных условиях. Микроорганизмы влияют на катодные или анодные процессы, изменяют физико-химические свойства грунта, усиливая его агрессивность. При восстановлении сульфатов в сульфиды, связанном с жизнедеятельностью сульфатовосстанавливающих бактерий, выделяется свободный кислород, который является катодным деполяризатором коррозии стальных подземных конструкций. В анаэробных условиях бактерии могут образовывать метан.
Меньшую роль в биокоррозии металлов играют аэробные бактерии. Например, серобактерии развиваются только в присутствии в грунте сероводорода. В процессе жизнедеятельности они окисляют сероводород сначала в серу, а затем в серную кислоту. Трубопроводы, уплотненные в местах соединений вяжущими материалами, в состав которых входит сера (серные цементы), подвергаются коррозии вследствие микробиологического окисления. Кроме того, создание макрокоррозионных пар на подземных конструкциях может происходить из-за разрушения оберточных материалов, применяемых для гидроизоляционных покрытий конструкций. Некоторые гидроизоляционные материалы на текстильной или полимерной основе разрушаются в результате жизнедеятельности гнилостных и других бактерий.

Коррозия, вызываемая блуждающими токами. 
Утечка электрического тока из проводников происходит, если в электрической цепи имеются участки с электросопротивлением, значительно превышающим сопротивление протекания тока в грунте. В месте, где ток попадает из грунта на подземную конструкцию, образуется катодный участок; зона конструкции (трубопровода), с которой ток стекает обратно в грунт, является анодом. С анода металл в виде ионов уносится в грунт, и начинается процесс коррозии. Примером может служить коррозия, вызываемая токами, стекающими в грунт с трамвайных путей. Коррозия блуждающими токами сосредоточена на небольших участках, и поэтому конструкции разрушаются очень быстро. Ускоренное протекание процесса обусловлено еще и тем, что катод и анод находятся друг от друга на большом расстоянии, а продукты электродных процессов не могут создать защитной оксидной пленки. Блуждающие токи разрушают не только металлоконструкции, но и арматуру железобетонных элементов, контактирующих с грунтовой средой. Опасность разрушения металлоконструкций от действия блуждающих токов в процессе эксплуатации определяют измерением потенциалов «металлоконструкция – земля» и удельного электрического сопротивления грунта. Запрещается принимать в эксплуатацию конструкции в зоне блуждающих токов, если не приняты меры по их защите от коррозии.

Атмосферная коррозия металлоконструкций. 
Значительная часть коррозионных повреждений конструкций зданий вызвана конденсацией паров влаги из воздуха и атмосферными осадками. Выпадение конденсата на их поверхности обусловлено прежде всего суточными колебаниями температуры окружающего воздуха. Содержание водяных паров в воздухе при понижении температуры достигает полного насыщения, что соответствует точке росы. При незначительном охлаждении воздуха ниже этой точки пары начинают конденсироваться на поверхности конструкции. При относительной влажности воздуха 70 % для выпадения конденсата температура конструкции должна быть ниже температуры воздуха на 6°. В пленках электролита, образовавшихся из конденсата, много минеральных веществ. Туманы и роса, вызывающие увлажнение металлических конструкций зданий, обычно имеют кислую реакцию (рН = 3-4) в результате растворения в них хлористых, сернистых и других химических активных примесей. В определенных условиях влага на поверхности конструкции может конденсироваться из относительно сухой атмосферы. Это обусловлено явлениями капиллярной конденсации, когда поверхность загрязнена продуктами коррозии или другими веществами. Чистые и гладкие поверхности увлажняются только при адсорбции водяного пара влагой из нескольких молекулярных слоев. При заданном температурном перепаде и относительной влажности в зависимости от времени конденсации на поверхности конструкции может выпадать неодинаковое количество конденсата. В результате непродолжительной конденсации на ней появляются капельки влаги незначительного размера. Аналогичная картина наблюдается при длительной конденсации из относительно сухой воздушной среды.
На процессе коррозии металлических конструкций сказывается не только количество сконденсированной влаги, но и характер ее распределения по поверхности. Отличительной чертой коррозионных повреждений, вызванных конденсационной влагой, по сравнению с другими видами коррозии являются неравномерное распределение мест повреждений и язвенный характер. Значительно влияет на скорость коррозии толщина пленки влаги. Наибольшие местные разрушения конструкций из металла отмечены при конденсации влаги 2-3 г/дм2. При больших или меньших количествах влаги интенсивность коррозионного разрушения снижается. В толстых слоях электролита скорость коррозии обусловлена торможением катодных процессов из-за недостаточного доступа кислорода, в тонких – вследствие затруднения анодного растворения металла. Следует иметь в виду, что большие скорости конденсации или длительная ежесуточная конденсация влаги способствуют слиянию отдельных мелких капель в более крупные, а затем образованию сплошной пленки. Однако не всегда интенсивность коррозии однозначно зависит от толщины пленки. Растворение в электролите сернистых газов, присутствующих в атмосфере, или хлоридов значительно увеличивает скорость коррозии. Установлено, что наличие в атмосфере 0,1 % диоксида серы SО2 ускоряет процесс конденсационной коррозии в шесть раз по сравнению с коррозией в чистой атмосфере. При периодическом увлажнении конструкций атмосферным конденсатом, насыщенным парами раствора хлорида натрия, скорость коррозии больше в девять раз по сравнению с интенсивностью коррозионного разрушения в чистой атмосфере. При этом коррозионный процесс активизируется попеременным высушиванием и увлажнением конструкций во время эксплуатации.



Назад в раздел