Почва как коррозионная среда - ТЕПЛОИЗОЛЯЦИЯ И ПОЧВА КАК КОРРОЗИОННАЯ СРЕДА - ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ И КОНСТРУКЦИИ - Защита подземных теплопроводов от коррозии
Пятница, 11.06.2010, 08:05
Защита подземных теплопроводов от коррозии
Главная | Регистрация | Вход Приветствую Вас Гость | RSS
Категории раздела
ТЕПЛОИЗОЛЯЦИЯ И ПОЧВА КАК КОРРОЗИОННАЯ СРЕДА [7]
Поиск
В избранное

Наш опрос
Оцените мой сайт
Всего ответов: 2
Главная » Файлы » ТЕПЛОИЗОЛЯЦИЯ И ПОЧВА КАК КОРРОЗИОННАЯ СРЕДА

Почва как коррозионная среда
[ ] 10.07.2009, 16:41
Наружная поверхность трубопроводов тепловых сетей, как правило, находится в контакте с теплоизоляционными материалами, физико-механические и физико-химические свойства которых в зависимости от способа прокладки теплопроводов в меньшей или большей степени определяют кинетику коррозионных' процессов на поверхности трубопроводов. В большей степени это относится к канальным прокладкам теплопроводов, где между теплоизоляционной конструкцией и стенками канала предусмотрен воздушный зазор. При бесканальной прокладке теплопроводов теплоизоляционная конструкция непосредственно контактирует с почвой. В этом случае свойства почвы, характеризуемые ее структурой и гранулометрическим составом, влагосодержанием и минерализацией грунтовых вод, воздухопроницаемостью, значением рН и биогенностью, могут оказывать превалирующее воздействие на кинетику коррозионных процессов. Структура и гранулометрический состав почв и грунтов. В литературе, освещающей вопросы подземной коррозии, окружающую металлические сооружения среду принято называть почвой. Однако собственно почва является лишь верхним слоем горных пород, представляющим особое природное образование, отличающееся от горных пород сочетанием неорганического вещества с органическим. Основные признаки почвы обычно теряются на глубине около 1 м от поверхности. Горные породы, расположенные ниже зоны жизнедеятельности микроорганизмов и растений и не подвергаемые выветриванию, называют грунтами. Вместе с тем между почвой и грунтом нет четкой границы. Подземные металлические сооружения могут быть проложены как в пределах слоя почвы, так, и в подпочвенном слое (грунте). Почва и грунт в общем случае представляют собой многофазную дисперсную систему, в которой составляющие их вещества находятся в твердом, жидком и газообразном состояниях. Основу почвы и грунтов составляет твердая фаза зличной степени дисперсности: от нескольких сантиметров (гравий, галька) до долей микрона (коллоидные фракции). На физико-химические и физико-механические свойства почв и грунтов оказывает влияние природа твердых частиц. Причем это влияние сказывается тем больше, чем меньше размер частиц, т. е. чем больше суммарная поверхность частиц, содержащихся в единице объема или массы, что обусловлено увеличивающейся ролью поверхностных сил. Для глинистой почвы удельная поверхность, полученная расчетным путем, составляет более 2,2-105 см2/г, а для песчаной 1,8—15,0 см2/г. Наибольшее влияние на свойства почв оказывают коллоидные, илистые и пылевые частицы. Почвы и грунты обычно представляют комплекс пород, вследствие чего их названия обусловлены количественным соотношением соответствующих фракций. Так, почвы и грунты с содержанием глинистых частиц более 50% относят к глинам, суглинки содержат 20—50% глинистых частиц, супеси 10—20%. При меньших количествах глинистых частиц основную часть грунтов составляют пески с частицами различных размеров. Гранулометрический состав почв и грунтов обусловливает их пористость, подразделенную на микро- и макропористость, при этом размер пор соответственно менее или более 1 мм. Пористость (сумма всех пор, отнесенная к объему всего грунта, %) большинства песков составляет 30—50, глины — более 50 (уплотненной глины — около 30%), торфа-до 80-90%. Почвы и грунты представляют собой капиллярно-пористую, часто капиллярно-пористо-коллоидную систему. Наличие отдельных микроструктурных составляющих обусловливает их гетерогенность в микромасштабе. Чередование почв и грунтов с различными свойствами обусловливает их гетерогенность в макромасштабе. Твердая структура почвы и грунта практически может быть принята неподвижной по отношению к подземным трубопроводам. Влажность почв и грунтов. С влажностью почв и грунтов функционально связаны совершающиеся в них биологические и физические процессы, а также процессы, протекающие в теплоизоляционном слое и на поверхности трубопроводов тепловых сетей. Уже отмечалось, что количественное содержание влаги в грунте во многом обусловливает процессы переноса влаги в системе грунт — теплоизоляция. Влагосодержанием грунта определяется также и механизм транспорта кислорода к теплопроводу. Вода, содержащаяся в почве и грунте, может находиться во всех трех агрегатных состояниях: твердом (лед), жидком и парообразном. Поглощение влаги почвенно-грунтовой системой происходит под действием сорбционных, осмотических, капиллярных и гравитационных сил. Следствием наличия достаточно развитой поверхности и связанной с этим большой свободной энергии является возможность протекания в почвах и грунтах процессов сорбции. Чем выше дисперсность почвы, тем больше ее удельная поверхность, следовательно, и максимальная массовая гигроскопическая влажность, значения которой могут достигать в глинистых почвах 20—30%. Почвы и грунты за счет капиллярных сил обладают водоподъемной способностью, возрастающей по мере уменьшения размеров фракций твердой фазы. При среднем диаметре частиц 0,75 мм высота поднятия влаги достигает 13, а при диаметре 0,075 мм — соответственно 105 см. Причем время достижения максимальной высоты в первом случае составляет 4, во втором 7 сут. Следует отметить, что высокое содержание частиц менее 0,001 мм значительно замедляет во времени капиллярное перемещение влаги. Вода в порах размером 10~4— 10~5 см почти полностью связана поверхностными силами частиц и практически неподвижна [12]. В результате поступления в почву осадков и талых вод, испарения, возникновения в почве градиентов температур, влажности, колебания уровня грунтовых вод и других' причин вода в почвах и грунтах непрерывно перемещается, причем максимальная скорость движения наблюдается у воды, стекающей вниз под воздействием силы тяжести (гравитационная вода) по наиболее крупным порам. По мере перемещения гравитационной воды вниз идет процесс заполнения влагой свободных пор, причем от скорости движения гравитационной воды в значительной степени зависит количество удерживаемой почвой и грунтом влаги. После стекания гравитационной воды в почве остается значительное количество влаги, которая в отсутствие градиентов влажности и температур и других факторов, обусловливающих ее передвижение, может удерживаться длительное время. Как отмечалось, влага, в почвах и грунтах может находиться в трех агрегатных состояниях. Важными являются температурные условия перехода воды в твердое состояние. По данным И. Б. Ревута [12], при температурах от —1 до —2 °С в почве замерзает лишь вода, находящаяся в наиболее крупных порах. При этих температурах в почвах с повышенным солесодержанием (солончаки и их аналоги) вода не замерзает. В плотных почвах вода не замерзает при температурах от -4 до —5 °С. Наличие влаги в почвах и грунтахобусловливает воз-можность протекания процессов подземной коррозии, однако интенсивность этих процессов во многом определяется влагосодержанием. Так, с ростом содержания влаги уменьшается доступ кислорода к поверхности корродирующего металла. Установлено, что катодный процесс на поверхности стали в почве заметно тормозится при достижении в тяжелых почвах влажности 30—40%, а рост влажности почвы от 10% приводит к заметному возрастанию скорости анодного процесса. Поскольку скорость коррозионного процесса определяется скоростями сопряженных катодных и анодных реакций, наблюдается некоторое критическое вла-госодержание почвы, при котором интенсивность коррозионного процесса максимальна. Значение критического влагосодержания зависит от типа, структуры и гранулометрического состава почвы. Солевой состав и рН. Находясь в контакте с твердой фазой почвы и грунта, вода насыщается .химическими соединениями, превращаясь в «почвенный электролит» со сложным комплексом ионов и молекул, содержащим микроорганизмы, растворенные газы и т. д. Одной из характерных особенностей почв и грунтов является значительная неравномерность их свойств по вертикали. Фильтрующаяся через почву вода перемещает из верхних слоев в нижние различные минеральные и органические соединения. Сумма веществ, растворенных в грунтовой воде, составляет ее общую минерализацию, имеющую широкий диапазон — от 10 мг/л до 350 г/л. Большая часть соединений находится в грунтовых водах в виде ионов. Ионы С1~ и S042~ способствуют ускорению процесса коррозии металлов, повышают проводимость среды, затрудняют образование защитного слоя на металле. Их активирующая способность повышается с уменьшением рН. В засоленных почвах концентрация хлоридов, сульфатов, карбонатов достигает значительных величин. На кинетику коррозионного процесса большое влияние оказывает концентрация водородных ионов, обусловленная общей минерализацией грунтовых вод и присутствием в них кислот, кислых и основных солей. По значению рН различают почвы: сильнокислые (3,0—4,5), кислые (4,5—5,5), слабокислые (5,5—6,5), нейтральные (6,5—7,0), слабощелочные (7,0—7,5), щелочные (7,5—8,0), сильнощелочные (8,5 и более). Чем больше в воздухе С02, тем выше его концентрация в воде. Это приводит к растворению СаСОз и образованию бикарбоната кальция Са(НСОзЬ, понижающего кислотность раствора. Если в почвах отсутствует СаСОз, то рН не может быть выше 7,6. От рН во многом зависит стойкость металлов к коррозионному воздействию среды. Минимальная агрессивность почв для некоторых металлов отмечается при следующих значениях рН: железо 10—14; цинк 11—11,5; свинец 7—8; алюминий 6—7.
Категория : ТЕПЛОИЗОЛЯЦИЯ И ПОЧВА КАК КОРРОЗИОННАЯ СРЕДА | Добавил : Аdmin
Просмотров : 430 | Загрузок : 0 | Рейтинг : 0.0 / 0 |
Всего комментариев : 0
Имя *:
Email:
Код *:
Copyright Защита подземных теплопроводов от коррозии © 2010