Подземные сооружения

Подземной коррозии подвержены главным образом металлические трубопроводы, кабели, подземные резервуары, сваи, опоры, шпунты и др.

Особенности конструкции и расчета подземных резервуаров. Подземные резервуары устанавливают на сплошную специально спланированную подушку с углом охвата резервуара не менее 90°.

Подземные резервуары устанавливают выше уровня грунтовых вод на 40-50 см с максимальной засыпкой над верхней образующей грунта слоем 1,2м (без учета временных нагрузок на поверхности).

Подземные резервуары обычно имеют ту же толщину оболочки, что и надземные и поэтому расчет на прочность можно не производить, так как давление грунта оказывает разгружающее воздействие по сравнению с теми нагрузками, на которые рассчитываются надземные резервуары на прочность, например, избыточное давление или давление от жидкости.

Время затухания электрохимической поляризации (см. рис. 3.7) зависит не только от продолжительности предварительной поляризации, но и от качества покрытия. Вновь уложенные трубопроводы и только что смонтированные подземные резервуары обычно достаточно поляризовать при опытном включении защиты в течение нескольких часов.

Типичными примерами толстослойных покрытий являются полимерные покрытия и покрытия на основе битумных мастик. Толщина таких покрытий превышает 1 мм. Битумные материалы наносят в расплавленном виде. Покрытие труб полиэтиленом (ПЭ) осуществляется экструзией или с применением клея, обеспечивающего сцепление полиэтилена со сталью, или путем наплавления порошкового полиэтилена [И, 3]. В последнее время находит применение еще одна система толстослойного покрытия полиуретан — каменноугольный пек; это покрытие обычно наносят распылением в виде двухкомпонентной смеси [4]. Основной областью применения толстослойных покрытий являются подземные и морские трубопроводы и подземные резервуары-хранилища. Все покрытия имеют общее назначение — разъединить защищаемую поверхность и коррозионную среду. Полностью разъединить компоненты, участвующие в реакции в среде, в принципе невозможно, поскольку все органические материалы покрытий, хотя и в различной степени, поглощают воду и пропускают водяной пар и кислород. Кроме того, нельзя исключить и возможность механического повреждения покрытий. Основные требования к покрытиям, которые должны обеспечивать длительную защиту от коррозии, сводятся к следующему [5, 6]:

Вводы трубопроводов в здания, шахты (колодцы) и другие аналогичные сооружения должны выполняться так, чтобы надежно предотвращался случайный металлический контакт между трубами и проводками. Часто обнаруживаемые на надземных вентиляционных трубах случайные контакты с заземленными металлическими деталями можно сравнительно просто предотвратить, если все конструктивные элементы, предназначенные для крепления и упора, монтировать при помощи механически прочных изолирующих прокладок на вентиляционных трубах. Если в грунте нельзя избежать пересечения катодно защищаемых резервуаров-хранилищ и других сооружений, например кабелей, заземлений для молниеотводов и т. п., то необходимо предусмотреть достаточные расстояния и позаботиться о том, чтобы при уплотнении или последующем проседании грунта между этими сооружениями не возникло контакта. Все дополнительные устройства, получающие соединение с резервуарами-хранилищами, например устройства для предотвращения утечек, указатели уровня и т. п. должны быть смонтированы так, чтобы из-за них не возникали никакие соединения с кабелями подвода защитного тока, заземлителями, металлическими конструкциями и т. д., ограничивающие эффективность катодной защиты. По тем же причинам в тех случаях, когда подземные резервуары-хранилища должны быть предохранены от всплывания в грунтовых водах, бетонные плиты или фундаменты не должны иметь никаких контактов с самими резервуарами, а если предусматриваются натяжные ленты, то они должны быть снабжены механически прочными изолирующими подкладками достаточно большой площади.

Подземные резервуары-хранилища поблизости от железнодорожных путей часто располагаются в грунте, содержащем большое количество шлака; такой грунт обычно бывает весьма агрессивным (см. раздел 4). Поэтому катодная защита от коррозии имеет здесь особо важное значение.

расположения шурфов и скважин (фиг. 42), 3) геологические разрезы по скважинам, с характеристикой грунтов, их напластования, мощности слоев и глубины залегания грунтовых вод (фиг. 43). Последнюю особенно не-.обходимо учитывать, когда решается вопрос о размещении зданий и сооружений, имеющих подземные резервуары, тоннели, каналы, колодцы и т. п.

Подземные резервуары. Хранение огнеопасных жидкостей в подземных резервуарах безопаснее, чем в надземных: уменьшается испарение жидкости и устраняется

Из ж.-д. или автоцистерн в подземные резервуары жидкости можно сливать самотёком по сифонному трубопроводу. Для этой цели сливные пункты располагают так, чтобы было возможно одновременно сливать жидкость различных сортов из нескольких цистерн. При этом коммуникация сливных трубопроводов должна обеспечивать слив жидкости в любой резервуар из любой цистерны без необходимости перемещать её вдоль сливного фронта. На фиг. 39 изображён подземный резервуар с бензинораздаточной колонкой.

Металл, помещённый в электролит, всегда имеет естественный электродной потенциал. На основании экспериментальных данных оило установлено, что естественный потенциал многих стальных подземных трубопроводов леьшт в пределах от минус 0,35 В до минус 0,65 В» Поэтому при расчёте катодной защиты, если нет заверенных данных, естественный потенциал стали принимают равным минус 0,55 И но отношению к медносульфатному электроду сравнения (Ы.С.Э) Потенциал защищаемой конструкции, при котором ток коррозии практически равен нулю, называется защитным потенциалом. Практически стальные подземные сооружения становятся защищёнными на 80... 90 %, если потенциал равен минус 0,85 В. Эти величина принята в нашей стране как критерий минимального защитного потенциала. Однако указанный минимальный потенциал достаточен только в случае, если отсутствует анаэробная биокоррозия. При наличии последней защитный потенциал должен бьть более отрицательным, ~ равным минус 0,95В.

и других деталей. Подземная (почвенная) коррозия является результатом воздействия почвы на металл. Коррозионное действие почвы повышается, если в ней содержатся соли, сообщающие среде электропроводность. Наиболее активна почва на уровне фунтовых вод: а!ажный фунт ифает роль неподвижного электролита. В большинстве случаев почвенная коррозия происходит при аэрации (т. е. постоянном поступлении кислорода) и носит местный характер, что объясняется неравномерностью аэрации. Особенно существенно возрастает интенсивность подземной коррозии при наличии блуждающих токов (токов, ответвляющихся от .различных электрических источников и проникающих в фунт и подземные сооружения). Наиболее опасны постоянные блуждающие токи. Коррозия под действием переменных блуждающих токов менее сильна. Такой коррозии подвержены подземные стальные коммуникации, проходящие вблизи трамвайных путей, сварочных площадок и цехов электролиза. Разновидностью почвенной коррозии является биокоррозия (микробиологическая коррозия), вызываемая микроорганизмами. Чаще всего она появляется в земляном фунте, в канавах, в морском и речном иле. Наружные поверхности оборудования, трубопроводов, металлоконструкций подвержены атмосферной коррозии, т. е. коррозии, протекающей в атмосферных условиях в присутствии избыточного количества кислорода при попеременном действии на металл влаги и сухого воздуха. Атмосферная коррозия усиливается в тех районах, где окружающий воздух содержит такие газы, как сернистый ангидрид, серный ангидрид и сероводород. Эти газы в присутствии влаги образуют кислоты, которые разрушают имеющиеся на металлах естественные защитные пленки и облегчают дальнейшее коррозионное разрушение. В нефтехимической аппаратуре возможна так называемая контактная коррозия. Она возникает на участке контакта двух различных или одинаковых ме-laiuiOB, находящихся в разных состояниях. Для возникновения такой коррозии достаточно, например, наличие в одном из металлов легирующих добавок.

Потенциал защищаемой конструкции при котором ток коррозии практически равен нулю, называют защитным потенциалом (Езащ.). Практически стальные подземные сооружения становятся защищёнными, если потенциал равен минус 0,55В по водородному электроду сравнения, или минус 0,85В по МСЭ. Эта величина принята как критерий минимального защитного потенциала (Ез.гшп). Однако указанный минимальный потенциал достаточен только в случае если отсутствует микробиологическая коррозия. При наличии в грунте СВБ (сульфатвосстанавливаюших бактерий) потенциал должен быть более отрицательным, равным минус 0,95В.

^ГОСТ 9.015 - 74. ЕСКЗС. Подземные сооружения. Общие технологические требования. ГОСТ 9.056 - 75 . ЕСКЗС. Стальные корпуса кораблей и судов. Общие техни-

и других деталей. Подземная (почвенная) коррозия является результатом воздействия почвы на металл. Коррозионное действие почвы повышается, если в ней содержатся соли, сообщающие среде электропроводность. Наиболее активна почва на уровне фунтовых вод: влажный грунт играет роль неподвижного электролита. В большинстве случаев почвенная коррозия происходит при аэрации (т. е. постоянном поступлении кислорода) и носит местный характер, что объясняется неравномерностью аэрации. Особенно существенно возрастает интенсивность подземной коррозии при наличии блуждающих токов (токов, ответвляющихся от различных электрических источников и проникающих в грунт и подземные сооружения). Наиболее опасны постоянные блуждающие токи. Коррозия под действием переменных блуждающих токов менее сильна. Такой коррозии подвержены подземные стальные коммуникации, проходящие вблизи трамвайных путей, сварочных площадок и цехов электролиза. Разновидностью почвенной коррозии является биокоррозия (микробиологическая коррозия), вызываемая микроорганизмами. Чаще всего она появляется в земляном грунте, в канавах, в морском и речном иле. Наружные поверхности оборудования, 1рубопроводов, металлоконструкций подвержены атмосферной коррозии, т. е. коррозии, протекающей в атмосферных условиях в присутствии избыточного количества кислорода при попеременном действии на металл влаги и сухого воздуха. Атмосферная коррозия усиливается в тех районах, где окружающий воздух содержит такие газы, как сернистый ангидрид, серный ангидрид и сероводород. Эти газы в присутствии влаги образуют кислоты, которые разрушают имеющиеся на металлах естественные защитные пленки и облегчают дальнейшее коррозионное разрушение. В нефтехимической аппаратуре возможна так называемая контактная коррозия. Она возникаег на участке контакта двух различных или одинаковых металлов, находящихся в разных состояниях. Для возникновения такой коррозии достаточно, например, наличие в одном из металлов легирующих добавок.

При осушке фундаментов зданий по такой схеме отпадает необходимость устанавливать специальный заземлитель, т. к. в любом районе всегда можно найти подземные сооружения, которые требуют катодную защиту.

На рис. 9 приведены общая и эквивалентная схемы протекания блуждающих токов в зоне рельсового транспорта с питанием от постоянного тока. Подвижной состав рельсового транспорта работает за счет замыкания электрической цепи: плюс (-)-) ТПП— контактная сеть 1 (?к.с) — нагрузка (подвижной состав) 2 (RH) — рельсы 3 (Rp) — земля и подземные сооружения 4,5 (^3, Ят.з-, Rf.a) — отсасывающий кабель 6 (R0.K) — минус ТПП.

При расположении протяженных сооружений с плохой изоляцией в непосредственной близости (/ = lO-f-20 м) от рельсов, основная часть тока утечки (90—95 процентов) замыкается через землю и сооружения, шунтируя цепи протекания блуждающих токов через удаленные другие подземные сооружения. В результате

По уравнению (23) рассчитываются блуждающие токи в зоне рельсового транспорта на расстоянии до 500 м. При хорошей изоляции трубопроводов следует применить либо вентильные перемычки с рельсами, либо другие известные средства, уменьшающие входное (переходное) сопротивление магистрального трубопровода. Более удаленные от рельсов подземные сооружения (/>500 м), из-за малых значений блуждающих токов, практически не будут подвержены коррозии. Защиту их от почвенной коррозии целесообразно выполнять с помощью протекторов или катодных станций.

Как было отмечено выше, электрифицированный рель совый транспорт создает в земле огромные блуждающие ток», которые подвергают коррозии подземные сооружения, расположенные в зоне источника этих токов.

Установлено, что ежегодный рост количества и мощности катодных станций вызван не агрессивностью грунтов, а действием блуждающих токов развивающегося рельсового транспорта (трамвая). Катодные установки, в свою очередь, наводят огромные блуждающие токи на близлежащие сооружения, на которых также появляются опасные коррозионные участки. Таким образом, создается ситуация, при которой все подземные сооружения города требуют защиты либо от почвенной коррозии, либо от блуждающих токов. На защиту такой системы коммуникаций (цепочки) расходуется огромное количество металла, электроэнергии и других средств.