Содержание 2
Введение 3
Глава 1. Основы защиты от коррозии и подземной коррозии 4
Глава 2. Коллоидно-химические свойства дисперсных грунтах 13
2.1. Двойной электрический слой 14
2.2. Электрокинетические явления в дисперсных грунтах 19
2.3. Электроосмос в дисперсных грунтах 21
2.4. Факторы, влияющие на электроосмос в грунтах 24
2.5. Электрофорез в дисперсных грунтах 29
2.6. Электрокоагуляция и преобразование структуры грунтов 30
2.7. Опыт на образце кембрийских глин 32
Глава 3. Основные результаты исследования 37
3.1. Основные результаты исследования на четвертичных песках 37
3.2. Основные расчёты трубопровода «Южный поток» 42
Заключение 56
Список литературы 57
Приложение 1. Инженерно-геологический разрез на участке работ 59
Приложение 2. Инженерно-геологический разрез на участке работ
Катодная защита применяется для защиты от коррозии повсеместно, от обычного водопровода до нефте- и газопроводов, длина которых в России составляет сотни тысяч километров. Соответственно объем грунтов вблизи зоны катодной защиты огромный.
Под действием катодной защиты происходит изменение физико-механических свойств грунтов: увеличивается влажность, понижаются прочностные и деформационные свойства грунтов, которые не учитываются при строительстве и эксплуатации объектов, которым применяется катодная защита, но самое главное, не учитываются изменения удельное сопротивления грунтов, которые, исходя из исследований, изменяются уже спустя полгода. Данные изменения удельного сопротивления, необходимо учитывать, так как они непосредственно участвуют в расчётах напряжений установки катодной защиты (УКЗ).
Таким образом, изучение зоны формирования техногенно-измененных дисперсных грунтов различных генетических типов под влиянием токов катодной защиты необходимо для проектирования, строительства и предотвращения разрушений различных объектов и других зданий, сооружений, которые находятся в зоне влияния катодной защиты.
Целью работы является изучение влияния техногенного изменения свойств дисперсных грунтов на параметры катодной защиты подземных металлических сооружений.
Для выполнения работы были определенны следующие задачи:
1) изучение литературы и ГОСТов на тему электрохимической коррозии и электрокинетических явлений в грунтах
2) Проведение полевых испытаний в четвертичных песках и дальнейший анализ изменений физико-механических свойств исследуемых грунтов.
3) Выявление электрических параметров трубопровода «Южный поток» в глинистых грунтах, а также определение влияния изменения физико-механических свойств грунта на удельное сопротивление грунта, и дальнейшее изменение параметров УКЗ.
Глава 1. Основы защиты от коррозии и подземной коррозии
Коррозия металлов - это самопроизвольное разрушение металлических материалов вследствие химического или электрохимического взаимодействия их с окружающей средой. Коррозионный процесс протекает на границе двух фаз металл - окружающая среда. По механизму протекания, коррозионные процессы разделяют два основных типа: химический и электрохимический. (Жук, 1976)
По характеру коррозионных разрушений различают сплошную и местную коррозию. Сплошная коррозия охватывает всю поверхность сооружения или конструкции. Местная коррозия поражает отдельные участки металлических сооружений и конструкций в виде пятен ржавчины, каверн, точечных и других повреждений различной глубины вплоть до сквозных.
Различают два механизма коррозии металлов: химический и электрохимический.
Химическая коррозия является результатом непосредственной реакции металлов с неэлектролитами, при которой окисление металла и восстановление окислительной компоненты коррозионной среды происходит в одном акте. В свою очередь химическую коррозию по условиям протекания разделяют на газовую коррозию (окисление металла в сухих газах при высокой температуре) и коррозию в жидких агрессивных средах, не обладающих электропроводностью (нефть, нефтепродукты и другие органические соединения).
Электрохимическая коррозия подчиняется законам электрохимической кинетики и представляет собой окисление металла в электропроводных средах, сопровождающееся образованием и протеканием электрического тока. При этом принято говорить о дифференцировании корродирующей поверхности на катодные и анодные зоны, несмотря на разрушение корродирующего металла происходит в основном на анодных участках металлических сооружений. (Бурлуцкий,2020) По условиям протекания электрохимической коррозии различают ее основные виды: подземную (в грунтах, в т.ч. в морских грунтах); с блуждающими токами; микробиологическую (под воздействием микроорганизмов); контактную (при контактах металлов, имеющих различные стационарные потенциалы в данной коррозионной среде); атмосферную (в воздухе или во влажных газах); внутреннюю (трубопроводов и емкостей).
По результатам проведенных исследований можно сделать следующие выводы:
1. Для предотвращения подземной коррозии применяют УКЗ (установки катодной защиты), которые используют постоянный электрический ток большой плотности.
2. При действии постоянного электрического тока происходят электрокинетические процессы, такие как электроосмос и электрофорез, которые возникают из-за наличия ДЭС (двойного электрического слоя).
3. Под действием постоянного тока УКЗ происходят различные изменения грунта,
такие как: изменение структуры и изменения физико-механических свойств,
особенно ярко данные процессы проявляются в глинистых грунтах.
4. После поляризации свойства глинистых грунтов резко изменились, в противовес этому, в песчаных грунтах изменения были незначительны, это связанно непосредственно со структурой грунта. В глинистых грунтах произошли изменения во влажности, удельном электрическом сопротивление, плотности, пористости и водородном показатели pH, который увеличивает коррозионную агрессивность грунта.
5. При расчётах электрических показателей газопровода «Южный поток» при разных
удельных сопротивлениях, наблюдается смещение поляризационного потенциала к наименьшей границе. Данные показатели поляризационного потенциала вписываются в рамки ГОСТа P 51164-98, но произошло смещение поляризационного потенциала, не выходящие за рамки -0,85 В - -1,15 В, но данное смещение говорит о том, что если удельное сопротивление грунта уменьшится еще больше, то это может привести к коррозионному разрушению трубопровода.
6. Таким образом, с течением времени под действием постоянного тока установки катодной защиты, происходит изменение физико-механических свойств глинистых грунтов, а также изменения в удельном сопротивлении, что приводит к увеличению коррозионной агрессивности. Подобные изменения стоит учитывать при дальнейшей эксплуатации подземных сооружений, так как данные изменения значительно отличаются от исходного грунта.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
