Электрохимическая коррозия

Огромное народно-хозяйственное значение имеет электрохимическая коррозия подземных сооружений электроэнергетики. Электрическое поле блуждающих токов в земле инициирует протекание уравнительных токов в подземных металлических устройствах (заземляющих устройствах электростанций, подстанций и опор линий электропередачи; оболочках подземных кабелей трубопроводов, железнодорожных рельсах и т. д.). Электрохимическое разрушение металла происходит в местах выхода ионов из металла в окружающую среду (местном – язвенная коррозия, или общем – сравнительно равномерный переход частиц металла в окружающую почву). При нормальном симметричном режиме работы трехфазной линии электропередачи в земле протекает лишь незначительный уравнительный ток промышленной частоты нулевой последовательности. В несимметричном режиме работы трехфазной линии в земле протекает переменный ток промышленной частоты. Вследствие влияния поверхностного эффекта, этот ток концентрируется вблизи поверхности земли и в основном под проводами линий в пределах полосы с шириной, приблизительно равной

, (4.1)

где – удельное сопротивление земли (Ом·м); f - частота (Гц).

Так, например, при =100 Ом·и f= 50 Гц, b =1000 м. Кроме того, переменный ток вызывает значительно меньшую электрохимическую коррозию, чем постоянный. Поэтому основным источником электрохимической коррозии является блуждающий постоянный ток, область протекания которого практически не ограничена. Блуждающий ток вызывается несимметричными линиями, работающими на постоянном токе (трамвай; электрифицированная железная дорога; линия электропередачи постоянного тока, если она работает в несимметричном режиме).

Наиболее интенсивной электрохимической коррозии подвергаются рабочие заземляющие устройства электропередач постоянного тока высокого напряжения. Особенно интенсивно коррозируют устройства, работающие в анодном режиме, когда ионы металла переходят из электрода в грунтовые воды и окружающую почву. Эти заземления устраивают на значительной глубине и вдали от других подземных сооружений, чтобы уменьшить коррозию последних. В качестве заземлителей используются массивные электроды.

Механизм электрохимической коррозии протяженных подземных оболочек кабелей, трубопроводов и т. п. вследствие воздействия блуждающих постоянных токов (и в значительно меньшей степени – переменных) заключается в следующем: блуждающий ток втекает в проводник на катодных участках, где их напряжение оказывается отрицательным по отношению к окружающему грунту. При этом избыточные электроны переходят из металла в электролит грунта. На анодном же участке проводник заряжен положительно, ток вытекает из проводника, ионы металла переходят в грунт, и проводник (оболочка кабеля, трубопровод или заземлитель) разрушается. Особую опасность представляет локальная "язвенная" коррозия. При этом происходит местное разрушение всей толщи оболочки кабеля или трубопровода, образуется сквозное отверстие, изоляция кабеля увлажняется и значительная длина кабеля выходит из строя. В случае трубопровода возможен взрыв выходящего из него через образовавшееся отверстие под давлением газа. Для этого достаточно возникающих от трения газа искр или повышенного блуждающего тока от проходящего в месте пересечения с трубопроводом электропоезда.

Чтобы уменьшить интенсивность коррозии, необходимо удалить подземный проводник от зоны блуждающих токов, устроить " дренаж" – отвод блуждающих токов на специальные электроды, применять " диодную" защиту – (т. е. принудительно сообщить задаваемому проводнику отрицательное напряжение, включив дополнительный источник постоянного напряжения между этим проводником, специально проложенным дополнительным заземлителем).

Под действием агрессивных включений в атмосфере (например, вблизи химических или цементных заводов и т. п.) возникает ускоренная коррозия висящих в воздухе многожильных стальных тросов и в значительно меньшей степени сталеалюминевых проводов линий электропередач. Для их защиты рекомендуется соответствующая смазка, которая должна покрывать каждую жилу многожильного провода или троса, а в особо угрожаемых случаях даже перейти на сталеалюминевые тросы.