Введение 3
Глава 1. Основные сведения о подземной коррозии и защите от коррозии 5
Глава 2. Электроповерхностные явления в глинистых грунтах 17
2.1. Теория двойного электрического слоя 18
2.2. Электрокинетические явления 24
Глава 3. Основные результаты исследования 38
3.1. Геологическое строение участка отбора образцов 38
3.1.1. Стратиграфия 41
3.2. Описание методики, установки физического моделирования и электрометрического
мониторинга 52
3.3. Анализ результатов электрометрического мониторинга 59
3.4. Анализ изменения физического состояния и механических свойств грунта 61
Заключение 67
Список литературы 68
В настоящее время в нашей стране и в мире строится и эксплуатируется большое количество подземных металлических сооружений, в том числе газопроводов, нефтепродуктопроводов, водопроводов, кабелей, компрессорных и насосных станций, и др. Эксплуатация этих производственных объектов несёт достаточно большие риски по причине коррозионных отказов. Поэтому, согласно действующей нормативно-технической документации, данные подземные металлические сооружения подлежат комплексной защите от коррозии. Для подавления процесса электрохимической коррозии подземных металлических сооружений применяют изоляционные покрытия (пассивная защита) и катодную поляризацию подземных коммуникаций (активная защита), создаваемую средствами электрохимической защиты от коррозии. Длительная эксплуатация подземных сооружений приводит к старению и разрушению защитных покрытий. Вследствие этого, подавление электрохимической коррозии требует увеличения величины защитного тока катодной защиты. На трубопроводах, эксплуатируемых более 50 лет выходная сила тока на станциях катодной защиты может достигать до сотни ампер, а плотность защитного тока достигать десятков А/м2. Ранее выполненные исследования показали, что в результате катодной поляризации подземных металлических сооружений, расположенных в глинистых грунтах, происходит значительное увеличение pH грунтового электролита и уменьшение удельного электрического сопротивления грунтов, что в значительной степени повышает их коррозионную агрессивность (Яблучанский, 2014, Lars Nielsen, 2006). Кроме того, катодная поляризация способствует изменению физико-механических свойств дисперсных грунтов, слагающих пространство около катодно-защищаемых сооружений.
Целью работы является оценка влияния катодной поляризации на изменение свойств глинистых грунтов, слагающих пространство вблизи подземных катодно-защищаемых инженерных сооружений.
Для выполнения работы были обозначены следующие задачи:
1) изучение литературы по тематике электрохимической коррозии и электрокинетических явлений в грунтах
2) проведение физическое моделирование работы установки катодной защиты на монолите глинистого грунта
3) проведение электрометрического мониторинга на исследуемом грунте во время работы установки физического моделирования
4) лабораторное изучение физико-механических свойств исследуемого грунта до и после проведения физического моделирования
5) анализ изменений физико-механических свойств исследуемого грунта и постановка выводов
Автор выражает благодарность Бурлуцкому Станиславу Борисовичу, Лаздовской Марине Артуровне, Татарскому Антону Юрьевичу, Брянцевой Марианне Георгиевне и Ильину Юрию Тимофеевичу за огромную помощь в проведении всех требуемых лабораторных исследований и написании настоящей работы.
По результатам проведенных исследований можно сделать следующие выводы:
1. Для подавления процесса подземной электрохимической коррозии используют установки катодной защиты, которые обеспечивают протекание электрического тока в грунте большой плотности.
2. Под действием электрического тока в грунте возникает ряд электроповерхностных процессов и явлений, в т.ч. такие электрокинетические явления как электроосмос и электрофорез, которые обусловлены наличием двойного электрического слоя (ДЭС) на границе раздела твердой и жидкой фаз в глинистом грунте.
3. В результате влияния электрокинетических явлений и обусловленного ими процесса электрокоагуляции происходит изменение структуры и физико-механических свойств глинистых грунтов.
4. С целью оценки изменения физико-механических свойств дисперсных грунтов было выполнено физическое моделирование на образце нижнекембрийских «синих» глин, которое заключалось в поляризации образца постоянным электрическим током, сопровождаемой мониторинговыми измерениями удельного электрического сопротивления грунта.
5. После проведения поляризации свойства исследуемого грунта существенно изменились. Изменение таких характеристик как влажность, удельное электрическое сопротивление, плотность, пористость и водородный показатель pH увеличивает коррозионную агрессивность грунта.
6. Таким образом, долговременное воздействие на грунты постоянного тока, например в процессе работы систем защиты от коррозии, способствует формированию инженерно-геологического элемента техногенно-измененных грунтов, который обладает повышенной коррозионной агрессивностью, и значительно отличается по физико-механическим свойствам от исходных грунтов. Формирование подобных техногенно- измененных грунтов и их свойства необходимо учитывать как при расчете систем защиты от коррозии, так и при оценке инженерно-геологических условий территории.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
