Введение 3
Глава 1. Основные сведения о коррозии 4
1.1 Причины и процесс коррозии металлов 4
1.2 Катодная защита подземных металлических сооружений от коррозии 8
Глава 2. Электроповерхностные явления в глинистых грунтах 13
2.1 Двойной электрический слой 14
2.2 Электрокинетические явления 16
Глава 3. Описание объекта исследования 22
3.1 Основные сведения 22
3.2 Распространение, залегание и стратиграфия нижнекембрийских глин сиверской
свиты 23
Глава 4. Основные результаты исследования 27
Заключение 40
Список литературы 41
Эксплуатация подземных металлических сооружений (нефтепроводы, газопроводы, магистральные водопроводы, стальные конструкции опор мостов и др.) сопряжена с рисками возникновения повреждений вследствие возникновения коррозии. В целях предотвращения коррозионных отказов применяется комплексная защита от электрохимической коррозии, включающая активную катодную. Длительная эксплуатация подземных металлических сооружений приводит к старению и разрушению защитных покрытий. Вследствие этого подавление электрохимической коррозии требует значительного 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 (Бурлуцкий и др., 2020), что может способствовать изменению свойств дисперсных грунтов, вмещающие металлические сооружения, которые в свою очередь могут располагаться в условиях сложной инженерно-геодинамической обстановки, например, на оползневых склонах, а также под различными зданиями и сооружениями. Изменение физикомеханических свойств грунтов в результате катодной поляризации может негативным образом сказаться на устойчивости склонов и осадке зданий и сооружений, а также повысить коррозионную активность грунта, что в свою очередь приведет к повышению рисков возникновения аварий при эксплуатации инженерных сооружений. Таким образом, необходимо провести подробный анализ изменения прочностных и деформационных свойств грунтов, подвергшихся катодной поляризации.
Целью работы является анализ изменения физико-механических свойств глинистых грунтов под действием катодной поляризации подземных металлических сооружений.
Автор выражает благодарность Бурлуцкому Станиславу Борисовичу, Лаздовской Марине Артуровне, Евенковой Татьяне Дмитриевне, Кропотовой Ксении Сергеевне и Орловскому Александру Андреевичу за содействие и помощь в проведении требуемых исследований и написании работы.
Подземные металлические сооружения, такие как газопроводы, нефтепроводы, мосты, фундаменты зданий и сооружений и другие объекты во время своей эксплуатации подвергаются электрохимической коррозии, от которой в основном используют пассивную и активную защиту, основным методом которой является катодная защита.
В результате взаимодействия глинистых грунтов и электрического поля протекают такие электрокинетические явления как электроосмос и электрофорез, а также электрокоагуляция глинистых частиц. Вследствие чего происходит изменение физических, физико-химических и физико-механических свойств. В результате выполненных исследований выявлено увеличение показателей прочностных свойств кембрийской глины в результате катодной поляризации. В то же время наблюдается уменьшение значений деформационных свойств.
В результате катодной поляризации в тонкодисперсных породах происходит образование слоев техногенного глинистого грунта, расположенных в непосредственной близости к поверхности катодно-защищаемого подземного металлического сооружения. В зависимости от удаления от поверхности сооружения (зона 1 или зона 2) изменения свойств сильно варьируют, что в свою очередь влияет на прочность и деформируемость грунта.
Мощность слоя техногенного грунта, образованного в результате физического моделирования, составляет порядка 9-11 см, однако в реальных условиях работы электрохимической защиты подземных металлических сооружений, эксплуатируемых длительное время (десятки лет), она может быть иной. Это стоит исследовать в дальнейшем.
Техногенно-измененные глинистые грунты также могут изменить качество оснований для различных зданий и сооружений, конструкций, мостов, дорог и др., что в свою очередь может привести к непредвиденным осадкам и деформациям.
В рамках будущих исследований планируется комплексное изучение изменений свойств и структуры грунтов, с целью полного объяснения и интерпретации полученных результатов.
