Для чего высоковольтным кабелям резиновые «подушки», а кораблям - «жертвенные» металлы
С коррозией человечество знакомо чуть ли не с самых древних времен. Опыт наблюдения за этим коварным врагом накоплен колоссальный: мы знаем практически все о его повадках, особенностях и условиях развития. При этом для каждой категории металлоконструкций существует своя классификация коррозии и свой набор методов защиты от нее. В первую очередь это касается промышленных и энергетических объектов, где вездесущая «ржавчина», если ее вовремя не распознать и не ликвидировать, может привести к тяжелым авариям. Как защищают от коррозии особо сложные объекты - высоковольтные линии, нефтепроводы и корабельные корпуса, мы вам сегодня и расскажем.
Опоры ЛЭП: угроза под землей и в воздухе
Силовые кабели и опоры ЛЭП коррозии подвергаются особенно часто. Причем разных видов. Так, например, металлические части опор и крепежных систем, заглубленные в грунт, страдают от почвенной коррозии. Дело в том, что почвенная влага представляет собой, по сути, электролит. Она может содержать хлориды, различные виды сульфатов, нитриты и вообще чуть ли не всю таблицу Менделеева в зависимости от конкретного региона и объекта. Плюс блуждающие токи, которые могут образовываться в зонах, где расположены промышленные предприятия или крупные транспортные узлы. Отраслевые стандарты Минэнерго вообще предписывают избегать мест проявления высоких блуждающих токов при устройстве электрических линий. Если трассу изменить невозможно, следует использовать особое оборудование - кабели с повышенной устойчивостью к коррозии или устройства катодной защиты. Последние могут быть как простыми (например, дополнительный ряд заклепок из более активного металла, который примет удар коррозии на себя), так и сложными. Например, катодные станции, вес которых может превышать 230 килограммов.
Еще один фактор угрозы - вибрация, которой постоянно подвергаются высоковольтные кабели. Из-за вибрации может образовываться межкристаллитная коррозия. Чтобы уменьшить риск ее появления, в защитную оболочку кабеля добавляют присадки активных металлов, а сами кабели в зонах особо сильной вибрации (например, на мостах) стараются укладывать единым куском без соединений, где коррозия возникает особенно часто. Другой способ защиты - амортизационные прокладки из резины, которые гасят вибрацию и не дают кабелю разрушаться.
Нефтепроводы: от язв до трещин
Для коррозии трубопроводов, прежде всего нефтяных, ученые создали целую отдельную классификацию. Так, по характеру проявления она может быть общей (когда очаги возникают на всем протяжении конструкции), местной или локализованной, по скорости равномерной или неравномерной. Общая равномерная коррозия считается наименее опасной - ее легко распознать и ликвидировать, укрепив стенки трубопровода. Чуть более коварна язвенная коррозия, когда зоны поражения мелкие и рассеянные. Дефектоскопист может легко их пропустить. Однако устраняются выявленные очаги сравнительно легко.
А вот самая опасная - это коррозия, приводящая к растрескиванию. Металл, в котором происходят коррозионные процессы, становится хрупким, легко выкрошивается. В местах, где это происходит, под действием растягивающих нагрузок он может в буквальном смысле слова рваться. Проблема в том, что скорость развития таких повреждений, поначалу, как правило, небольшая, возрастает очень быстро и если вовремя не заметить очаг, маленькая трещина может разрастись и привести к серьезной аварии.
Из-за чего появляется коррозия на нефтепроводах? В основном из-за воздействия воды, которая всегда присутствует в перекачиваемой нефти. Рано или поздно вода отслаивается и превращается в отдельную фракцию. Причем это не просто вода: она может содержать сероводород, диоксид углерода, кислород и еще множество других агрессивных химических примесей, плюс механические нагрузки, которым трубы подвергаются как изнутри, по время движения жидкости, так и снаружи. А магистральные трубопроводы, которые в основном прокладываются под землей, еще и испытывают на себе все последствия контакта с растворенными в ней соединениями и блуждающими токами, о которых мы рассказывали в главе выше.
Методов защиты от коррозии человечество придумало немало. Все они классические, и нам с вами плюс-минус знакомы. Например, при прокладке подземных трубопроводов обязательно предусматривается изоляция, исключающая прямой контакт металла с почвой, а на самих трубопроводах обустраивается активная электрохимическая защита или включение металлов-протекторов. Другой обширный спектр методов касается непосредственно очистки и переработки нефти. Так, в нее могут добавляться специальные вещества-катализаторы, связывающие посторонние химические соединения (прежде всего сероводород) и не дающие им вступать в реакцию с металлом трубопроводов. Или, как вариант, перед подачей в трубы нефть проходит более тщательную очистку от пластовой воды.
Корабельные корпуса: жертва ради стойкости
Особый тип коррозии - морская. Вода с растворенными в ней солями магния, кальция, калия и натрия отличный электролит. Вдобавок за счет присутствия хлоридов она способна разрушать защитные пленки на поверхности металла и препятствовать образованию новых. Поэтому в зоне особого риска находятся все морские конструкции - от корпусов судов до портовых построек, береговых электростанций, опреснительных установок и так далее.
На морскую коррозию влияет множество факторов: это и скорость потока, и обрастание металлоконструкций водорослями, которые препятствуют доступу кислорода к металлу, и химический состав среды. В дополнение к ней могут также работать механические процессы: например, кавитация, образование вследствие завихрений потока пузырьков, заполненных перегретым газом, или эрозия, когда соленая вода во время движения судна с большой скоростью буквально стирает металл как наждачная бумага. Кроме того, специалисты выделяют в отдельную категорию коррозию в области сменных ватерлиний, где корпус судна периодически то погружается под воду, то из-под нее показывается. На этих участках усиливается влияние брызг (высыхая, они оставляют после себя кристаллики соли, на месте которых образуются язвы-повреждения), которое в сочетании с повышенной аэрацией и прогреванием металла солнечными лучами существенно ускоряет развитие коррозии.
Чаще всего для корабельных корпусов используются специальные системы электрохимической защиты, состоящие из электродов сравнения и импульсных катодных преобразователей. Электроды сравнения, чаще всего серебряные, используются для считывания потенциалов. Преобразователи - для подачи постоянного тока. В итоге корпус судна превращается в один большой катод с одинаковым электрическим потенциалом на всем его протяжении. Дополнительно вдоль корпуса располагают жертвенные аноды - круглые бляшки из активного металла, который будет принимать на себя воздействие коррозии и постепенно разрушаться.
Конечно, это далеко не все возможные виды коррозии сложных объектов, как и не все способы от них защититься. Этот разговор мы обязательно продолжим в следующих публикациях. Даем гарантию - будет интересно.
