Корозија на земја – корозија на метали и челик во земја

Корозијата на почвата е процес на уништување на метали и легури во директен контакт со земјата. Таа влијае, меѓу другото, на подземни цевководи, резервоари, темелни столбови, челични конструкции, инсталации за вода и гас, системи за заземјување и други елементи на подземна инфраструктура. Почвата е особено сложена средина бидејќи нејзините хемиски, физички и биолошки својства можат да се променат дури и на кратки растојанија.
Корозивноста на почвата се определува од фактори како што се влага, отпорност, содржина на растворена сол, pH вредност, пристап до кислород, пропустливост, минерален состав, присуство на микроорганизми и скитачки струи. Хетерогеноста на почвата е исто така важна. Истиот елемент може да поминува низ слоеви со различни својства, што го фаворизира формирањето на локализирани корозивни клетки.

Зошто металите кородираат во земјата?

Влажната почва може да дејствува како електролит, овозможувајќи електрохемиски реакции. Анодските и катодните региони можат да се формираат на површината на закопан метал. Во анодските региони се јавува оксидација на металот и постепено губење на металот, додека катодните реакции се случуваат на други места на површината.
Распределбата на анодните и катодните површини зависи од локалните услови. Разликите во влажноста, оксигенацијата, соленоста, pH вредноста и составот на почвата можат да предизвикаат поединечните делови од истата структура да се однесуваат електрохемиски различно. Како резултат на тоа, корозијата на почвата може да биде релативно униформна или многу локализирана.

Најважните фактори што влијаат на корозијата на почвата

Отпорност на почвата и ризик од корозија

Отпорноста на почвата е еден од најчесто користените параметри во подземните проценки на животната средина. Таа ја одредува способноста на почвата да се спротивстави на протокот на електрична струја. Почвите што содржат високо ниво на влага и растворени соли обично имаат помала отпорност од сувите, песокливи почви.
Ниската отпорност може да го поттикне протокот на корозивни струи и затоа е знак за зголемен потенцијален ризик. Сепак, корозивноста на почвата не треба да се проценува само врз основа на една вредност на отпорност. Влажноста, pH вредноста, јонскиот состав, оксигенацијата, микроорганизмите и присуството на скитачки струи исто така мора да се земат предвид.

Влажност на земјата

Водата содржана во порите на почвата го олеснува транспортот на јони и формирањето на електролит на металната површина. Затоа, содржината на влага е клучна за текот на електрохемиската корозија.
Сепак, врската помеѓу влажноста и стапката на корозија не е линеарна. Во многу сува почва, јонската спроводливост е ниска. Со зголемувањето на влажноста, спроводливоста обично се зголемува. Сепак, при многу високи нивоа на сатурација на вода, пристапот до кислород до површината може да се намали. Затоа, крајниот тек на корозијата зависи од рамнотежата помеѓу спроводливоста на електролитите и транспортот на реагенсите.

Диференцијални аерациски ќелии

Еден од карактеристичните феномени што се јавуваат во почвата е формирањето на клетки што произлегуваат од диференцијален пристап на кислород до специфични делови од металната површина. Делница лоцирана во добро аерирана, пропустлива почва може да има различни електрохемиски услови од делница лоцирана во компактна, влажна или почва покриена со седименти.
Ваквите разлики можат да доведат до одвојување на анодните и катодните региони на релативно големи растојанија. Како резултат на тоа, интензивната загуба на материјал може да биде концентрирана во одреден дел од структурата, иако целата компонента е направена од ист материјал.

Влијание на pH вредноста на почвата

pH вредноста на почвата влијае врз електрохемиските реакции и стабилноста на производите од корозија. Во случај на јаглеродни челици, високо киселата средина може да ја зголеми брзината на корозија. Однесувањето на не'рѓосувачките челици зависи и од стабилноста на нивниот пасивен слој и присуството на агресивни јони, првенствено хлориди.
Сепак, само pH вредноста не е доволна за да се утврди агресивноста на почвата. Две почви со слична pH вредност може да се разликуваат по отпорност, содржина на хлориди и сулфати, содржина на влага и оксигенација, и следствено да предизвикаат сосема различни стапки и видови на корозија.

Хлориди и соли растворени во почвата

Растворените соли ја зголемуваат спроводливоста на водата во порите во почвата. Хлоридите се особено важни, бидејќи тие исто така можат да го дестабилизираат пасивниот слој од не'рѓосувачки челик и да го зголемат ризикот од вдлабнатини и корозија во пукнатини.
Хлоридите може да се добијат од природни компоненти на почвата, подземните води, крајбрежната средина, индустриската активност и употребата на соли за одмрзнување. Локализираната акумулација на сол може да создаде средина многу поагресивна отколку што би сугерирале општите карактеристики на областа.

Микробиолошка корозија MIC во земјата

Земјата е биолошки активна средина. Микроорганизмите можат да формираат биофилм и да ги променат локалните хемиски и електрохемиски услови на металната површина. Овој процес се нарекува микробиолошки под влијание на корозија (MIC).
Во средини со ограничено количество кислород, микроорганизмите вклучени во метаболизмот на сулфурните соединенија може да играат улога. Сепак, MIC не треба да се сведува само на дејствата на една група бактерии. Во реални средини, сложените заедници на микроорганизми можат да учествуваат во процесите на корозија, а нивното влијание зависи од хемиските и биолошките услови.
Микробиолошката корозија може да биде многу локализирана и да доведе до длабоки загуби на материјал, поради што претставува значителна закана за цевководи, резервоари и други подземни структури.

Скитачки струи и електролитичка корозија на подземни објекти

Заскитаните струи се електрични струи што течат низ патеки различни од предвиденото електрично коло. Тие можат да се појават во близина на системи за влечење со еднонасочна струја, индустриски инсталации и системи за катодна заштита на други структури, меѓу другите места.
Ако еднонасочната струја тече во метална подземна структура, а потоа тече во земјата на друга точка, областа на проток на струја може да стане место на интензивно анодно растворање на металот. Резултирачката штета може да биде многу локализирана.
Проценката на опасностите од заскитани струи бара електрични и електрохемиски мерења. Мониторингот на структурните потенцијали и интеракцијата на системите за катодна заштита лоцирани во истата зона на удар се особено важни.

Корозија на подземни цевководи

Цевководите се особено подложни на корозија на почвата поради нивната долга должина и можноста за поминување низ многу различни услови на почвата. Еден дел може да има суви, песокливи почви, додека друг може да има влажни глинести почви, солени области или области со ограничено снабдување со кислород.
Примарната заштита за челичните цевководи обично се обезбедува со правилно избран изолационен премаз што го ограничува контактот помеѓу металната површина и електролитот. За многу критични подземни конструкции, премазите работат заедно со катодна заштита.
Оштетувањето од премазот е особено значајно бидејќи изложува мали делови од металната површина. Системот за заштита треба да биде дизајниран и следен за да се земат предвид состојбата на премазот, својствата на почвата и можното влијание на други инсталации.

Катодна заштита на конструкции во земјата

Катодната заштита вклучува контролирање на потенцијалот на заштитената структура за ограничување на нејзиното анодно растворање. Се користат две основни решенија: заштита со употреба на галвански аноди и системи со надворешен извор на струја, наречена ICCP (Катодна заштита со импресивна струја).

Катодната заштита не вклучува поставување на единствен, универзален потенцијал за сите конструкции. Критериумите за заштита зависат од фактори како што се материјалот, видот на конструкцијата, околината и применливиот стандард. Неправилно дизајнираниот систем може да биде неефикасен или да доведе до непожелни влијанија врз соседните инсталации.

Заштитни премази во земјата

Заштитниот слој создава бариера помеѓу металот и влажната земја. За подземни конструкции се користат епоксидни, полиетиленски, полипропиленски и други системи, во зависност од видот на конструкцијата и условите за работа.
Сепак, ниеден премаз не треба да се смета за целосно без дефекти бариера во текот на целиот свој век на траење. Оштетувањето може да се случи за време на транспортот, инсталацијата, повторното полнење или последователното работење на конструкцијата. Поради оваа причина, во многу инсталации, премазот и катодната заштита се компоненти на еден систем за заштита од корозија.

Нерѓосувачки челик во земја

Нерѓосувачките челици можат да покажат одлична отпорност во многу почвени услови, но нивните перформанси зависат од способноста за одржување на пасивен слој. Почвите што содржат високи нивоа на хлориди, областите со ограничен пристап до кислород, пукнатините, седиментите и средини погодни за MIC можат да бидат особено неповолни.
Закопувањето на елемент од не'рѓосувачки челик не гарантира автоматски целосна отпорност на корозија. Локализирана корозија може да се појави во агресивни услови на почвата, а изборот на степен треба да го земе предвид составот на почвата и подземните води, температурата, потенцијалот за формирање пукнатини и биолошките услови.

Избор на материјал за работа во земјата

Табелата ги прикажува само општите карактеристики на материјалите. Не постои универзален тип погоден за сите почви. Правилниот избор бара познавање на параметрите на животната средина и условите за градење.

Како се тестира корозивноста на почвата?

Проценката на животната средина во почвата може да вклучува мерења на отпорност, pH и влага, како и анализа на хлорид, сулфат и други растворливи компоненти. Во зависност од видот на структурата, се вршат и мерења на електрохемискиот потенцијал, тестирање на заскитани струи и проценка на условите погодни за микробиолошка активност.
За долги линеарни структури, еден примерок од почва може да не биде репрезентативен. Условите треба да се оценуваат на повеќе точки, особено таму каде што се менуваат типот на почвата, влажноста, соленоста, близината до електричните инсталации и други потенцијални извори на корозија.

Како да се намали корозијата на земјата?

• да се препознаат својствата на почвата пред да се избере материјалот и системот за заштита,
• користете правилно избрани заштитни премази,
• во инсталации со големи барања, користете правилно дизајнирана катодна заштита,
• проверете го квалитетот и континуитетот на облогата пред да ја покриете структурата,
• следење на потенцијалите на структурата и работата на системот за катодна заштита,
• земете го предвид присуството на скитачки струи и соседните инсталации,
• анализирајте го ризикот од MIC во средини поволни за микробиолошка активност,
• избегнувајте неповолни комбинации на различни метали,
• земете ги предвид промените во својствата на почвата по целата должина на структурата.

Корозија на земјата и атмосферска корозија

Корозијата на почвата и атмосферата се електрохемиски процеси, но условите за транспорт на кислород, влага и јони се разликуваат во секоја средина. Во атмосферата, површината обично поминува низ циклуси на навлажнување и сушење, додека во земјата, металот останува во контакт со водата од порите, чиј состав и достапноста на кислород можат значително да варираат локално.
Од особен интерес се областите каде што структурите ја преминуваат границата земја-атмосфера. Промените во условите на влажност, оксигенација и контаминација можат да доведат до формирање на локални корозивни клетки, па затоа овие преодни зони бараат соодветна заштита.

Корозијата на почвата е сложен процес кој зависи од истовремените ефекти на влажноста, отпорноста, pH вредноста, солите, кислородот, микроорганизмите, скитачките струи и хетерогеноста на почвата. Затоа, невозможно е да се одреди агресивноста на подземната средина врз основа на еден единствен параметар.
Во случај на конструкции од јаглероден челик, основата за заштита се правилно избрани премази и, во многу примени, катодна заштита. Нерѓосувачките челици нудат поголема отпорност во многу услови, но исто така можат да бидат предмет на локализирана корозија во присуство на хлориди, пукнатини, наслаги и неповолни биолошки услови.
Соодветната заштита на подземните објекти бара анализа на целиот систем: материјал – почва – подземни води – облога – катодна заштита – скитнички струи – услови за работа.

Видови на корозија на челик и метали

Униформна корозија на челик и метали
Јамчеста корозија на не'рѓосувачки челици
Пукнатинска корозија на не'рѓосувачки челик
Интергрануларна корозија на не'рѓосувачки челик
Напукнување од корозија на стрес SCC
Галванска корозија
Ерозивна корозија
Кавитациска корозија
Замор од корозија
Гребечка корозија
Микробиолошка корозија MIC
Корозија на високи температури

Поделба на корозија според околината

Морска корозија – корозија на челик и метали во морска вода
Атмосферска корозија
Корозија на земјата
Корозија во свежа и индустриска вода
Корозија во хлоридни средини
Корозија во кисели средини
Корозија во алкални средини
Корозија во гасови и издувни гасови
Корозија во канализација и канализациски системи
Корозија во хемиски и петрохемиски средини

Поврзани теми

CPT – критична температура на јамчеста корозија на не'рѓосувачки челици и легури на никел
PREN – индекс на отпорност на корозија при јамки за не'рѓосувачки челик
CCT – Критична температура на корозија на пукнатини кај не'рѓосувачки челици и легури на никел