МОРСКАЯ КОРРOЗИЯ

Морская коррозия

МОРСКАЯ КОРРOЗИЯ

Особенности процесса морской коррозии

Факторы морской коррозии металлов

Защита от морской коррозии

Морская коррозия – один из видов электрохимической коррозии. Морская вода – отличный электролит.

Морская вода хорошо аэрирована (около 8 мг/л кислорода), имеет достаточно высокую электропроводность (может достигать 3•10-2 Ом-1 см-1), которая исключает появление омического торможения.

Среда – нейтральная (рН = 7,2 – 8,6). В морской воде присутствуют соли кальция, калия, магния, сульфаты натрия, хлориды.

Именно из-за наличия в морской воде растворенных хлоридов (ионов-активаторов Cl-) она обладает депассивирующим действием, по отношении к металлической поверхности (разрушает и предотвращает появление пассивных пленок на поверхности металла).

Морской коррозии подвергаются: металлическая обивка днищ судов, подводные трубопроводы, морская авиация, различные металлоконструкции, находящиеся в воде, металлические конструкции в портах, прокатные валки на блюминге, которые охлаждаются морской водой и т.п.

Наиболее часто выбирают для эксплуатации в условиях морской коррозии сталь. Для быстроходных морских судов и морской авиации используют более легкие сплавы.

Особенности процесса морской коррозии:

— высокая агрессивность среды (как самой воды, так и окружающей атмосферы);

— большое влияние контактной коррозии металлов;

— дополнительное влияние механического фактора (эрозия, кавитация);

— протекание биологической коррозии и большое влияние биологического фактора (обрастание днища морского суда микроорганизмами).

Морская коррозия протекает с кислородной деполяризацией и является электрохимическим процессом. Процесс проходит по смешанному дифузионно-кинетическому катодному контролю.

При интенсивной аэрации, быстром движении морского суда или самой воды (течение) может преобладать кинетический контроль.

В условиях неподвижной морской воды или при наличии на металлической поверхности толстого шара вторичных продуктов коррозии преобладает диффузионный катодный контроль.

В условиях морской коррозии защитная пленка (оксидная или шар продуктов коррозии) являются катодом, а металл в порах, трещинах и других дефектах – анодом.

При протекании морской коррозии кроме равномерного разрушения дополнительно образуются глубокие язвы.

Морская атмосфера менее агрессивна, чем промышленная.

При протекании морской атмосферной коррозии разрушения носят более равномерный характер, чем коррозия в морской воде.

Соленость воды

Соленость воды – влияет на скорость протекания морской коррозии незначительно. Соленость воды колеблется от 10‰ (Азовское море) до 35,6‰ (Тихий океан). Величина солености воды показывает количество твердых веществ в граммах, растворенных в 1000 г  морской воды.

Состав морской воды

Состав морской воды иногда может играть достаточно большую роль. Например, присутствие в воде сероводорода облегчает протекание как катодного, так и анодного процессов коррозии. На поверхности металла образуются труднорастворимые сульфиды, кроме того идет подкисление среды.

Ионы брома, йода даже при очень малом их содержании ускоряют процесс морской коррозии металлов. Некоторые соединения могут оказывать благоприятное действие (углекислый кальций, кремнекислые соединения).

Они образуют на поверхности металла или сплава оксидную пленку, обладающую защитным эффектом.

Движение водных масс

Движение водных масс влияет на скорость диффузии кислорода. При интенсивном перемешивании воды (быстрое движение морского суда) процесс проходит преимущественно с кинетическим контролем, а  при неподвижной воде – диффузионным.

Ватерлиния

Ватерлиния – зона периодического смачивания водой. Морская коррозия вблизи ватерлинии всегда носит усиленный характер.

Это связано с облегченным доступом кислорода к поверхности (усиленной аэрацией поверхности металла); агрессивным влиянием брызг (на месте высохших брызг остаются кристаллики соли, которые препятствуют образованию защитных пленок); поверхностный слой морской воды более прогретый солнечными лучами и в условиях усиленной аэрации идет усиление коррозии металла.

Зазоры и щели

Наличие зазоров и щелей в металлоконструкции очень негативно влияет на морскую коррозию металла. Металл в щели плохо аэрирован и играет роль анода, проходит его усиленное растворение.

Прокатная окалина на поверхности металла

Наличие на поверхности металлоконструкции  участков, неочищенных от прокатной окалины в десятки раз может ускорить протекание морской коррозии. На поверхности металла возникает гальванопара.

В этом случае окалина является катодом, а чистый металл – анодом. Проходит анодное растворение металла.

Такой же эффект наблюдается при наличии окрашенных участков (по отношению к неокрашенным) или при нарушении сплошности лакокрасочного покрытия.

Биологическая морская коррозия

Присутствие в морской воде различных микроорганизмов (бактерии, моллюски, кораллы и т.д.) обуславливает прохождение биокоррозии металла. Из-за их наростания и скопления на обивке днищ судов и других его частях, к поверхности плохо подходит кислород, возникают различные неровности, происходит разрушение поверхности, усиленное коррозионное разрушение в щелях и зазорах.

Иногда обрастание металлоконструкции микроорганизмами имеет и положительный характер. Образовавшийся слой может тормозить коррозионный процесс. Вот, например, обрастание поверхности стали мидиями значительно тормозит коррозию сплава. Это явление объясняется значительным потреблением мидиями кислорода.

Кроме значительного влияния микроорганизмов на коррозионный процесс, их значительное скопление на днище морского суда может несколько тормозить его ход, при этом необходимо увеличивать мощность двигателей.

Морской биокоррозии наиболее часто подвергаются стали, сплавы на никелевой, алюминиевой основе, свинец, олово сплавы на их основе.

Магний и цинк морской биокоррозии могут не подвергаться.

Наилучшим материалом для применения в условиях биокоррозии можно считать медь. Ее ионы токсичны и поверхность не обрастает.

Контактная коррозия

Очень часто в условиях морской атмосферы наблюдается контактная коррозия металлов. Отчасти это обусловлено хорошей электропроводностью морской воды.

Очень многие металлы, находясь в морской воде становятся катодами  по  отношению к стали.

Электрокоррозия

Электрокоррозия возникает в морской среде по двум причинам: во-первых, под действием блуждающих токов (особенно в районе порта и т.п.); во-вторых – в результате неправильных схем питания на судне или других объектах.

Механический фактор

В результате воздействия механического фактора возможна коррозионная усталость, коррозионная эрозия и кавитация.

Защита от морской коррозии

Наиболее распространенный метод защиты металлических изделий от морской коррозии – нанесение лакокрасочных материалов (ЛКМ).

В этих целях используются лакокрасочные материалы на основе битумов, фенолформальдегидной (краски АИШ), винилов (этинолевые лакокрасочные материалы), эпоксидной,  каменноугольной основе. растворителей должно сводится к минимуму либо к нулю.

Лакокрасочные материалы хороши тем, что их достаточно просто наносить и при введении в их состав некоторых добавок можно добиться дополнительных защитных эффектов.

Введение  в краску окиси меди, окиси ртути или оловоорганических соединений делает краску необрастающей.  Окись меди при вымывании с покрытия образует труднорастворимый комплекс. Эти вещества токсичны для микроорганизмов.

Необрастающую краску наносят только на часть металлоконструкции, находящуюся в непосредственном контакте с водой.

При защите металла от морской коррозии поверхность сначала подвергают холодному фосфатированию, а только потом наносят толстослойное   защитное лакокрасочное покрытие.

Лакокрасочные материалы на виниловой основе сами по себе обладают необрастающим эффектом.

Сплавы на основе алюминия защищают от морской коррозии при помощи оксидирования.

Для защиты от морской коррозии очень часто используют металлические защитные покрытия. Самое распространенное – цинковое. Толщина цинкового покрытия должна составлять около 150 – 200 мкм. Его можно использовать как самостоятельное защитное покрытие, так и в качестве основы под покраску.

Для обивки днища морского суда может использоваться легированный лантаном или цинком алюминий. Алюминиевое покрытие обладает высокой устойчивостью к коррозии, его можно применять в комплексе с лакокрасочным покрытием. Кроме того алюминиевые покрытия имеют повышенную стойкость к эрозии.

Для защиты стали от морской коррозии  первым делом ее поверхность тщательно очищают от прокатной окалины. Для этого используют пескоструйную очистку, либо пламя, или же химическое травление. На обработанную и заранее подготовленную поверхность далее наносят лакокрасочное или металлическое покрытие.

Низкое легирование стали незначительно увеличивают ее стойкость в морской воде.

Высоколегированные хромоникелевые и хромистые стали в морской воде подвергаются местной язвенной и щелевой коррозии.

Высокой стойкостью к морской коррозии отличается медь и ее сплавы, особенно монель-металл, состоящий с 25 – 30% меди, а остальное – никель.

Широкое применение в практике защиты от морской коррозии нашла электрохимическая защита (протекторная или от внешнего источника тока).

Такая защита от морской коррозии может применятся самостоятельно или в комплексе с защитными покрытиями.

Особое место при защите конструкции от морской коррозии занимает рациональное конструирование. Правильный подбор материалов (во избежание контактной коррозии), защитных покрытий, равномерное распределение по всей конструкции напряжений и т.п. могут значительно продлить срок службы металлоконструкции.

Электрокоррозию можно предупредить, использую дренирование или же применяя специальные электросхемы.

Для защиты металлоконструкций от морской биологической коррозии применяют  лакокрасочные материалы с биоцидными добавками. Также есть данные об использовании  метода ультразвуковой защиты.

Недостатком метода является большое потребление энергии и постепенное разрушение защищаемого материала.

Суть метода состоит в воздействии на защищаемую поверхность ультразвуковых колебаний, имеющих частоту 23 – 27 кГц.

Для комплексной защиты стали от морской коррозии можно применять ультразвуковую  и катодную защиту одновременно.

Источник: https://www.okorrozii.com/morskayakorrozia.html

Коррозия металлов. Виды коррозии металлов

МОРСКАЯ КОРРOЗИЯ

Материалы из металлов под химическим или электрохимическим воздействием окружающей среды подвергаются разрушению, которое называется коррозией. Коррозия металлов вызывается окислительно-восстановительными реакциями, в результате которых металлы переходят в окисленную форму и теряют свои свойства, что приводит в негодность металлические материалы.

Можно выделить 3 признака, характеризующих коррозию:

  • Коррозия – это с химической точки зрения процесс окислительно-восстановительный.
  • Коррозия – это самопроизвольный процесс, возникающий по причине неустойчивости термодинамической системы металл – компоненты окружающей среды.
  • Коррозия – это процесс, который развивается в основном на поверхности металла. Однако, не исключено, что коррозия может проникнуть и вглубь металла.

Виды коррозии металлов

Наиболее часто встречаются следующие виды коррозии металлов:

  1. Равномерная – охватывает всю поверхность равномерно
  2. Неравномерная
  3. Избирательная
  4. Местная пятнами – корродируют отдельные участки поверхности
  5. Язвенная (или питтинг)
  6. Точечная
  7. Межкристаллитная – распространяется вдоль границ кристалла металла
  8. Растрескивающая
  9. Подповерхностная

Основные виды коррозии

С точки зрения механизма коррозионного процесса можно выделить  два основных типа коррозии: химическую и электрохимическую.

Химическая коррозия металлов

Химическая коррозия металлов  — это результат протекания таких химических реакций, в которых после разрушения металлической связи, атомы металла и атомы, входящие в состав окислителей, образуют химическую связь. Электрический ток между отдельными участками поверхности металла в этом случае не возникает. Такой тип коррозии присущ средам, которые не способны проводить  электрический ток – это газы, жидкие неэлектролиты.

Химическая коррозия металлов бывает газовой и жидкостной.

Газовая коррозия металлов – это результат действия агрессивных газовых или паровых сред на металл при высоких температурах, при отсутствии конденсации влаги на поверхности металла.

Это, например, кислород, диоксид серы, сероводород, пары воды, галогены.

Такая коррозия в одних случаях может привести к полному разрушению металла (если металл активный), а в других случаях на его поверхности может образоваться защитная пленка (например, алюминий, хром, цирконий).

Жидкостная коррозия металлов– может протекать в таких неэлектролитах, как нефть, смазочные масла, керосин и др. Этот тип коррозии при наличии даже небольшого количества влаги, может легко приобрести электрохимический характер.

При химической коррозии скорость разрушения металла пропорциональна скорости химической реакции и той скорости с которой окислитель проникает сквозь пленку оксида металла, покрывающую его поверхность. Оксидные пленки металлов могут проявлять или не проявлять защитные свойства, что определяется сплошностью.

Сплошность такой пленки оценивают величине фактора Пиллинга—Бэдвордса:(α = Vок/VМе) по отношению объема образовавшегося оксида или другого какого-либо соединения к объему израсходованного на образование этого оксида металла

α = Vок/VМе = Мок·ρМе/(n·AMe·ρок),

где Vок — объем образовавшегося оксида

VМе — объем металла, израсходованный на образование оксида

Мок – молярная масса образовавшегося оксида

ρМе – плотность металла

n – число атомов металла

AMe — атомная масса металла

ρок — плотность образовавшегося оксида

Оксидные пленки, у которых α < 1, не являются сплошными и сквозь них  кислород легко проникает к поверхности металла. Такие пленки не защищают металл от коррозии. Они образуются при окислении кислородом щелочных и щелочно-земельных металлов (исключая бериллий).

Оксидные пленки, у которых  1 < α < 2,5являются сплошными и способны защитить металл от коррозии.

При значениях α > 2,5условие сплошности уже не соблюдается, вследствие чего такие пленки не защищают металл от разрушения.

Ниже представлены значения α для некоторых оксидов металлов

металлоксидαметаллоксидα
KK2O0,45ZnZnO1,55
NaNa2O0,55AgAg2O1,58
LiLi2O0,59ZrZrO21.60
CaCaO0,63NiNiO1,65
SrSrO0,66BeBeO1,67
BaBaO0,73CuCu2O1,67
MgMgO0,79CuCuO1,74
PbPbO1,15TiTi2O31,76
CdCdO1,21CrCr2O32,07
AlAl2­O21,28FeFe2O32,14
SnSnO21,33WWO33,35
NiNiO1,52

Электрохимическая коррозия металлов

Электрохимическая коррозия металлов – это процесс  разрушения металлов в среде различных электролитов, который сопровождается возникновением внутри системы электрического тока.

При таком типе коррозии атом удаляется из кристаллической решетки  результате двух сопряженных процессов:

  • Анодного – металл в виде ионов переходит в раствор.
  • Катодного – образовавшиеся при анодном процессе электроны, связываются деполяризатором (вещество — окислитель).

Сам процесс отвода электронов с катодных участков называется деполяризацией, а вещества способствующие отводу – деполяризаторами.

Наибольшее распространение имеет коррозия металлов с водородной и кислородной деполяризацией.

Водородная деполяризация осуществляется на катоде при электрохимической коррозии в кислой среде

2H++2e— = H2 разряд водородных ионов

2H3O++2e— = H2 + 2H2O

Кислородная деполяризация осуществляется на катоде при электрохимической коррозии в нейтральной среде

O2 + 4H++4e— = H2O восстановление растворенного кислорода

O2 + 2H2O + 4e— = 4OH—

Все металлы, по их отношению к электрохимической коррозии, можно разбить на 4 группы, которые определяются величинами их стандартных электродных потенциалов:

  1. Активные металлы (высокая термодинамическая  нестабильность) – это все металлы, находящиеся в интервале щелочные металлы — кадмий (Е0 = -0,4 В). Их коррозия возможна даже в нейтральных водных средах, в которых отсутствуют кислород  или другие окислители.
  2. Металлы средней активности (термодинамическая нестабильность)  – располагаются между кадмием и водородом (Е0 = 0,0 В). В нейтральных средах, в отсутствии кислорода, не корродируют, но подвергаются коррозии в кислых средах.
  3. Малоактивные металлы (промежуточная термодинамическая  стабильность) – находятся между водородом  и родием (Е0 = +0,8 В). Они устойчивы к коррозии в нейтральных и кислых средах, в которых отсутствует кислород  или другие окислители.
  4. Благородные металлы (высокая термодинамическая стабильность) – золото, платина, иридий, палладий. Могут подвергаться коррозии лишь в кислых средах при наличии в них сильных окислителей.

Электрохимическая коррозия может протекать в различных средах. В зависимости от характера среды выделяют следующие виды электрохимической коррозии:

  • Коррозия в растворах электролитов — в растворах кислот, оснований, солей, в природной воде.
  • Атмосферная коррозия – в атмосферных условиях и в среде любого влажного газа. Это самый распространенный вид коррозии.

Например, при взаимодействии железа с компонентами окружающей среды, некоторые его участки служат анодом, где происходит окисление железа, а другие – катодом, где происходит восстановление кислорода:

А: Fe – 2e— = Fe2+

K: O2 + 4H+ + 4e— = 2H2O

Катодом является та поверхность, где больше приток кислорода.

  • Почвенная коррозия – в зависимости от состава почв, а также ее аэрации, коррозия может протекать более или менее интенсивно. Кислые почвы наиболее агрессивны, а песчаные – наименее.
  • Аэрационная коррозия — возникает при неравномерном доступе воздуха к различным частям материала.
  • Морская коррозия – протекает в морской воде, в связи с наличием в ней растворенных солей, газов и органических веществ.
  • Биокоррозия – возникает в результате жизнедеятельности бактерий и других организмов, вырабатывающих такие газы как CO2, H2S и др., способствующие коррозии металла.
  • Электрокоррозия – происходит под действием блуждающих токов на подземных сооружениях, в результате работ электрических железных дорог, трамвайных линий и других агрегатов.

Методы защиты от коррозии металла

Основной способ защиты от коррозии металла – это создание защитных покрытий – металлических, неметаллических или химических.

Металлические покрытия.

Металлическое покрытие наносится на металл, который нужно защитить от коррозии, слоем другого металла, устойчивого к коррозии в тех же условиях.

Если металлическое покрытие изготовлено из металла с более отрицательным потенциалом (более активный) , чем защищаемый, то оно называется анодным покрытием.

Если металлическое покрытие изготовлено из металла с более положительным  потенциалом (менее активный), чем защищаемый, то оно называется катодным покрытием.

Например, при нанесении слоя цинка на железо, при нарушении целостности покрытия, цинк выступает в качестве анода и будет разрушаться, а железо защищено до тех пор, пока не израсходуется весь цинк. Цинковое покрытие является в данном случае анодным.

Катодным покрытием для защиты железа, может, например, быть медь или никель. При нарушении целостности такого покрытия, разрушается защищаемый металл.

Неметаллические покрытия.

Такие покрытия могут быть неорганические (цементный раствор, стекловидная масса) и органические (высокомолекулярные соединения, лаки, краски, битум).

Химические покрытия.

В этом случае защищаемый металл подвергают химической обработке с целью образования на поверхности пленки его соединения, устойчивой к коррозии. Сюда относятся:

оксидирование – получение устойчивых оксидных пленок (Al2O3, ZnO и др.);

фосфатирование – получение защитной пленки фосфатов (Fe3(PO4)2, Mn3(PO4)2);

азотирование – поверхность металла (стали) насыщают азотом;

воронение стали – поверхность металла взаимодействует с органическими веществами;

цементация – получение на поверхности металла его соединения с углеродом.

Изменение состава технического металла также способствует повышению стойкости металла к коррозии. В этом случае в металл вводят такие соединения, которые увеличивают его коррозионную стойкость.

Изменение состава коррозионной среды (введение ингибиторов коррозии или удаление примесей из окружающей среды) тоже является средством защиты металла от коррозии.

Электрохимическая защита основывается на присоединении защищаемого сооружения катоду внешнего источника постоянного тока, в результате чего оно становится катодом. Анодом служит металлический лом, который разрушаясь, защищает сооружение от коррозии.

Протекторная защита – один из видов электрохимической защиты – заключается в следующем.

К защищаемому сооружению присоединяют пластины более активного металла, который называется протектором. Протектор – металл с более отрицательным потенциалом – является анодом, а защищаемое сооружение – катодом. Соединение протектора и защищаемого сооружения проводником тока, приводит к разрушению протектора.

Источник: http://zadachi-po-khimii.ru/obshaya-himiya/korroziya-metallov.html

Влияние природных факторов на скорость коррозии морских гтс

МОРСКАЯ КОРРOЗИЯ

Колгушкин Алексей Витальевич – Инженер-гидротехник
ОАО «Ленморниипроект», г. Санкт-Петербург

Беляев Николай Дмитриевич – Доцент кафедрыгидротехнического строительства Санкт-Петербургскогогосударственного политехнического университета,

кандидат технических наук

Общие сведения

Проблема борьбы с коррозией морских ГТС не потеряла своей актуальности и в ХХI веке. За последние 50 лет все свайные основания морских причалов возводятся с использованием металла.

Строительство причалов имеет и стратегическое значение для России, так как ее омывают двенадцать окраинных и одно внутреннее море: Каспийское, Азовское, Черное Балтийское, Белое, Баренцево, Карское, Лаптевых, Восточно-Сибирское, Чукотское, Берингово, Охотское, Японское (рис. 1).

Территория России простирается с запада на восток более чем на 10 тыс.км, а с севера на юг около 3 тыс.км. Климат морей значительно различается,некоторые данные для сравнения приведены в табл. 1.

Рис. 1. Моря, омывающие Россию [1]

Причальный фронт морских портов России характеризуется большим разнообразием конструкций гидротехнических сооружений (рис. 2).

Порты современной России можно распределить по морским бассейнам:

— Северный бассейн: Амдерма, Архангельск, Витино, Диксон, Дудинка, Кандалакша, Кемь, Мезень, Мурманск, Нарьян-Мар, Онега, Тикси, Хатанга, Умба.— Балтийский бассейн: Выборг, Высоцк, Калининград, Кронштадт, Ломоносов, Санкт-Петербург, Приморск, Усть-Луга.

— Черноморско-Азовский бассейн: Анапа, Геленджик, Кавказ, Темрюк, Новороссийск, Сочи, Таганрог, Туапсе, Ейск, Азов.

Рис. 2. Конструктивный состав причального фронта морских торговых портов России в 1994-2004 гг. [2]

Различные климатические условия районов расположения причалов существенно отражаются на выборе варианта конструкции и способа защиты материалов конструкции от воздействия морской воды.

Согласно СНиП 33-01-2003 [3], конструкции и основания гидротехнических сооружений, как правило, надлежит проектировать таким образом, чтобы условие недопущения наступления предельных состояний соблюдалось на всех этапах строительства и эксплуатации, в том числе и в конце назначенного срока их службы.

При этом назначенные сроки службы основных ГТС в зависимости от их класса должны быть не менее расчетных сроков службы, которые принимают равными: для сооружений Iи IIклассов – 100 лет; IIIи IVклассов – 50 лет.

В целях поддержания морских причалов в исправном состоянии и обеспечения их бесперебойной эксплуатации Минтрансом РФ в 1994 г. была введена система технического контроля, в соответствии с которой гидротехнические сооружения подлежат паспортизации и освидетельствованию.

Срок действия Декларации освидетельствования при исправном или работоспособном состоянии составляет в соответствии с требованиями СтП РМП 31.01-2007 – 5 лет.

При ограниченно работоспособном состоянии срок действия Декларации освидетельствования увязывается с обязательным выполнением работ по восстановлению работоспособности сооружения.

Принятые меры улучшили техническое состояние гидротехнических сооружений. При этом документальной основой контроля за технической эксплуатацией сооружений и учёта его результатов является Реестр гидротехнических сооружений морского транспорта, который создан и ведётся ФГУП «Росморпорт».

Необходимость антикоррозионной защиты свайных оснований морских причалов может быть проиллюстрирована состоянием построенных конструкций (рис. 3). На приведённых снимках показаны типичные коррозионные разрушения углеродистых и низколегированных сталей, эксплуатирующихся в морских условиях.

Рис. 3. Коррозионные повреждения морских сооружений

В зависимости от места эксплуатации скорость коррозионных процессов и характер коррозионных разрушений для углеродистых и низколегированных сталей изменяется в широких пределах.

В качестве первого примера рассмотрим несколько однотипных сооружений построенных в Финском заливе (табл. 2). Три причала построены в одно и то же время из одной марки стали, и скорости их коррозионных разрушений близки и составляют 0,06-0,07 мм/год.

При этом остается неизвестным, покрывался ли данный шпунт антикоррозионной защитой.

Сравним скорость коррозии в Финском заливе с данными, полученными в результате обследований причалов в других регионах. Если проанализировать данные табл. 3, можно придти к выводу, что скорости коррозии у рассмотренных сооружений составляют соответственно 0,47 мм/год (Кольский залив); 0,015-0,06 мм/год (Балтийское море); 0,28-0,34 мм/год (река Кузнечка в Архангельской области).

Разница в скоростях коррозии напрямую связана с географическим положением сооружения, а точнее с микроклиматом акватории.

Влияние температуры

Скорость электрохимической коррозии с повышением температуры обычно возрастает.

На примере Баренцева моря рассмотрим более детально влияние изменчивости температурных перепадов, на свайное основание типовой конструкции причала эстакадного типа.

Температура поверхности сооружения изменяется в зависимости от высоты сооружения (рис. 4). Можно выделить четыре уровня изменения температуры сооружения:

— температура воздуха над акваторией;— температура слоя ветрового перемешивания;— температура слоя сезонного термоклина;

— температура слоя донных грунтов.

Рис. 4. Зависимость изменения температуры поверхности сооружения от климата моря

Характерные значения колебаний температуры воды, обусловленные приливной изменчивостью, составляют 0,2-0,5°С в однородных слоях и до 1,0-1,5°С – в слое термоклина [4].

Основное влияние на ускорение коррозии стали в природных средах оказывает концентрация кислорода, и скорость его диффузии через границу раздела фаз газ-жидкость.

Способствует же началу коррозионного разрушения возникновение термогальванических пар из-за неодинаковой температуры отдельных участков одного и того же металла конструкции. Более нагретый участок металла, как правило, является анодным и подвергается более сильной коррозии.

Данный процесс протекает в зоне брызг и переменном уровне морских причалов. На рис. 5 показана начальная стадия коррозионного разрушения.

Рис. 5. Коррозия в зоне брызг

Влияние температуры в подводной зоне на скорость коррозии незначительное, так как там нет таких резких перепадов температуры, как в атмосферном воздухе.

Влияние солёности

Особенности морской воды как коррозионной среды определяются значительным содержанием в ней солей. Солёность и состав воды внутренних морей могут иметь достаточно большие колебания (табл. 4). Как правило, колебания солёности морской воды связаны с речным стоком, в северных морях это связано и с лёдообразованием.

Общее высокое содержание хорошо диссоциированных солей делает морскую воду электролитом с высокой электропроводностью. Удельная электропроводность морской воды составляет около 2,5-3,0·10-2 Ом-1см-1 (для общей солёности 2-3%).

Большое содержание хлор-иона сообщает морской воде повышенную коррозионную активность по отношению к большинству современных конструкционных металлов.

Например, для высоколегированных хромом сталей пассивное состояние в морской воде является не вполне устойчивым, из-за чего возможно появление питтинговой коррозии.

А установление пассивного состояния для железа, низколегированных и среднелегированных сталей является невозможным в морской воде[5].

Влияние течений

При строительстве морских причалов происходят изменения береговой линии и хода вдольбереговых течений.

В связи с тем, что морская коррозия идёт с кислородной деполяризацией и преимущественно с диффузионным контролем доставки кислорода к катодам корродирующей поверхности, то очевидно, что перемешивание или увеличение скорости движения морской воды будет одним из основных факторов ускорения коррозионного процесса.

Актуальность

Рис. 6. Конструкции гидротехнических сооружений, построенных на побережье Финского залива с 2000 по 2009 год

Как видно из данных, представленных на рис. 2, 51% всех конструкций причального фронта имеют металлическое основание. На рис. 6 представлены данные по проектируемым и уже построенным за период с 2000 по 2009 год причальным сооружениям на побережье Финского залива. Все эти сооружения возводились на металлическом свайном основании, с использованием различных систем антикоррозионной защиты.

Выводы

Следует отметить, что в Паспортах причалов крайне редко приводится информация о системах антикоррозионной защиты. Обязательное включение такого пункта позволило бы исследовать стойкость антикоррозионных покрытий в различных климатических широтах в реальных условиях.

Коррозионные разрушения металлических элементов определяются множеством факторов, которые необходимо учитывать на стадиях проектирования и строительства.

Если проводить параллель между морскими причалами и другими конструкциями, эксплуатируемыми в море, то можно прийти к выводу, что такие же коррозионные воздействия испытывают и платформы для освоения шельфа.

Расчетные скорости коррозии углеродистых и низколегированных сталей приведены в Правилах Российского морского регистра судоходства [6]: скорость коррозии принимается по данным об износе выбранных сталей в условиях, соответствующих условиям эксплуатации плавучих буровых установок и морских стационарных платформ без учета положительного влияния защитных мероприятий по уменьшению износа. Данный опыт необходимо использовать и при проектировании металлических свайных оснований морских причалов, наряду с применением современных систем антикоррозионной защиты.

Библиографический список

  1. http://geo.1september.ru/articlef.php?ID=200600607
  2. Цыкало В.В. Состояние причального фронта морских портов России // Наука и техника транспорта, 2005 №2. Москва, с. 63-70.
  3. СНиП 33-01-2003. Гидротехнические сооружения. Основные положения. – М.: Госстрой России, 2004.
  4. Баренцево море, т. 1, вып. 1. В кн. Гидрометеорология и гидрохимия морей СССР, 1990.
  5. Томашов Н.Д. Теория коррозии и защиты металлов. М.: Изд. АН СССР, 1959.
  6. Правила классификации, постройки и оборудования плавучих буровых установок (ПБУ) и морских стационарных платформ (МСП). Российский морской регистр судоходства. Санкт-Петербург, 2001.

Источник: https://prevdis.ru/vliyanie-prirodnyh-faktorov-na-skorost-korrozii-morskih-gts/

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.

    ×
    Рекомендуем посмотреть