Почвенная коррозия металлов
Почвенной коррозии подвергаются различные металлические крупногабаритные стальные конструкции (трубопроводы, гидросооружения, сваи, опоры, шпунты и др.).
Коррозия металлов в почве протекает по электрохимическому механизму, в основном с кислородной деполяризацией.
Почвенная коррозия металлов имеет свои особенности, которые характерны только для этого вида коррозии: скорость коррозии определяется не только составом почвы, но и составом грунтовых вод, структурными составляющими почвы, микропористостью, температурой, воздухопроницаемостью, омическим сопротивлением среды и др.
Блуждающие токи в условиях почвенной коррозии оказывают большое влияние на протекающий коррозионный процесс металлических конструкций и вызывают усиление коррозии.
Коррозионный процесс разрушения металла в почве ускоряется также под влиянием жиднедеятельности микроорганизмов — бактерий.
Коррозия в почвенных условиях протекает обычно с образованием местных глубоких поражений или разрушения носят точечный характер.
Коррозионный процесс разрушения металла в почве
Скорость коррозии углеродистой стали в почве иногда очень велика и достигает в отдельных случаях 7—8 мм в год. Это объясняется возникновением микропор вследствие аэрационной неоднородности почв.
Органические кислоты, образующиеся в почве в результате бактериальных процессов, также усиливают коррозию, но особенно большую опасность представляют так называемые сульфатредицирующие бактерии, жизнедеятельность которых связана с процессом восстановления сульфатных солей, содержащихся обычно в почвах. При этом процессе выделяется свободный кислород, который может быть использован как деполяризатор катодных участков металлических конструкций.
При оценке опасности коррозии имеет значение кислотность почвы. Встречаются почвы (торфяные, болотистые), у которых значение рН меньше 3.
Обычные стали подвержены коррозии почти во всех почвах.
В некоторых почвах чугун (богатый графитом) подвержен особой форме коррозии (графитизации), в результате которой чугун становится губчатым. Механическая прочность такого чугуна незначительная; чугунную трубу, например, можно сломать руками.
Средняя скорость коррозии углеродистых сталей, определенная за длительный промежуток времени, находится в пределах 0,2— 0,4 мм/год, максимальная же проницаемость может достигать 1—2 мм в год.
Способы защиты металлов от коррозии
В строительстве используют различные способы защиты металлов от коррозии. Помимо атмосферной и почвенной коррозии строительные углеродистые стали подвергаются часто коррозии в железобетоне в случае изготовления из них арматуры и закладных деталей.
Уменьшение коррозии легированных сталей в агрессивных почвах может быть достигнуто и даже доведено до нуля только при содержании в таких сталях никеля и хрома больше, чем в стали 1Х18Н9Т. Коррозия свинца и его сплавов в почвах зависит в основном от рН среды, причем оказываются опасными как низкие, так и высокие значения рН, т. е. как кислые, так и щелочные почвы.
С повышением кислотности и щелочности резко увеличивается и коррозия свинца. Сульфаты не опасны для свинца, так как сернокислый свинец, образующийся на поверхности свинца, мало растворим в воде. Увеличивает коррозию свинца углекислый таз, который разрушает карбонатную пленку на свинце с образованием растворимого в воде бикарбоната свинца, но все же свинец примерно в 4—5 раз более устойчив в почвах, чем углеродистая сталь, за исключением почв, богатых органическими веществами, в которых сталь более устойчива.
Очень сильное действие на свинец оказывают некоторые органические кислоты: муравьиная, уксусная и др., образующиеся при бактериологическом разложении джутовых обмоток конструкции.
Цинк сравнительно быстро подвержен коррозии в большинстве почв. В грунтах с кислой реакцией цинк в особенности не пригоден. Однако цинковое покрытие по стали по сравнению с другими металлическими покрытиями является более эффективным в почвенных условиях, так как помимо механической защиты оно электрохимически защищает конструкцию. Стойкость алюминия и его сплавов довольно высока главным образом в -сухих песчаных почвах.
Известно, что щелочная среда является опасной для алюминия и его сплавов, так как разрушает защитные пленки, образующиеся на их поверхности. Однако уже при рН, равном 10—11, скорость коррозии резко уменьшается. Затем в широкой области от рН = 10+11 до рН = 4+3 скорость коррозии алюминия почти не меняется.
При нейтральных значениях рН отмечаются случая появления местной коррозии. Различные примеси в сплавах алюминия большей частью увеличивают коррозию алюминиевых сплавов. Все алюминиевые сплавы, даже так называемые коррозионностойкие, только приближаются по стойкости к чистому алюминию.
Из существующих способов защиты от подземной коррозии сооружений и конструкций из углеродистой стали, металлов заслуживают внимание следующие: различные покрытия (металлические, силикатные, лакокрасочные, битумные, и т. п.), обработка почвы замедлителями коррозии, засыпка траншей инертными веществами и электрохимическая защита.