В кабеле основными элементами, подверженными коррозии, являются металлическая оболочка и броня. Срок службы кабеля в основном определяется коррозионной стойкостью их элементов и эффективностью примененных антикоррозионных мероприятий. Различают коррозию почвенную и коррозию, возникающую под действием блуждающих токов в земле. Коррозия наиболее опасна для кабелей, проложенных в траншеях, т. е. непосредственно в грунте.
Почвенная коррозия.
Почвенная влага представляет собой электролит различного состава и концентрации. Если участки металла, погруженного в почву-электролит, имеют различные электрические потенциалы, то возможно возникновение цепи тока через электролит (помимо цепи, проходящей по металлу). Участок кабеля, имеющий по отношению к окружающей среде более высокий потенциал, является анодной зоной, соответственно участок с более низким потенциалом — катодной зоной. В катодных зонах тони втекают в оболочку и броню кабеля, в анодных — стекают с оболочки и брони кабеля, в какой-то мере разрушая их.
Таблица 1
Коррозионная активность грунтов по отношению к свинцовой оболочке кабеля (СН 266-63 «Правила защиты подземных металлических сооружений от коррозии")
Грунты | Количество органических веществ, % | Концентрация водородных ионов (значение рН) | Количество азотистых | Коррозионная активность |
Песчаные, песчано-глинистые | Не более 1 | 6,5—7,5 | Не более 0,0001 | Низкая |
Глинистые, солончаковые, известковые, слабочерноземные | 1-1,5 | 5—6,5 и 7,5-9 | 0,0001— 0,001 | Средняя |
Сильночерноземные, торфяные, засоренные посторонними веществами (мусором, известью, шлаком) | Более 1,5 | 5 и 9 | 0,001 | Высокая |
Таблица 2
Коррозионная активность грунтовых, речных и других вед по отношению к свинцовой оболочке кабеля (СН 255-63)
Воды | Количество органических веществ (гумуса), мг/л | Концент рация водородных ионов (значение рН) | Общая жесткость в градусах жесткости | Количество азотистых веществ, мг/л | Коррозионная активность |
Речные, озерные | Не более 20 | 6,5—7,5 | 15 | Не более 10 | Низкая |
Грунтовке, речные | 20—40 | 5—6,5 и 7,5-9 | 9—15 | 10—20 | Средняя |
Речные, болотные | 40 | 5 и 9 | 8 | 20 | Высокая |
По своей структуре почвы делятся на естественные (глина, суглинок, песок и т. д.) и искусственные (шлаки, строительный мусор, отбросы и т. д.). По степени агрессивного воздействия на оболочку и броню кабеля грунты можно расположить в следующем порядке: песчаные и песчано-глинистые — неопасные; бедночерноземные и глинистые — среднеопасные; торфяные, черноземные, известковые и искусственные — опасные. Для более совершенной оценки коррозионной опасности грунтов и воды по отношению к свинцовым и алюминиевым оболочкам кабелей в табл. 1—4 приведены количество содержащихся в грунте и воде веществ и концентрации водородных нонов рН.
Таблица 3
Коррозионная активность грунтов по отношению к алюминиевой оболочке кабеля (СН 266-63)
Грунты |
Значение рК | Количество вещества, % | Коррозионная активность | ||
хлорины | сульфаты | ионы железа | |||
Все, включая засоренные посторонними веществами | 6,0—7,5 | 0,001 | 0,005 | 0,002 | Низкая |
4,5—6,0 и 7,5—8,5 | 0,001— 0,005 | 0,005— 0,010 | 0,002— 0,010 | Средняя | |
4,5 и 8,5 | 0,005 | 0,010 | 0,010 | Высокая | |
Таблица 36
Коррозионная активность грунтовых, речных и других вод по отношению к алюминиевой оболочке кабелей
Воды | Значение рН | Содержание ионов | Коррозионная активность | ||
хлориды | сульфаты | ионы железа | |||
Грунтовые, речные, озерные и другие | 6,0—7,5 |
| 39 | 1 | Низкая |
Водоемы
| 4,5—6,0 и | 5-50 | 30—150 | 1—10 | Средняя |
7,5-8,5 | 50 | 150 | 10 | Высокая | |
4,5 и 8,5 |
|
|
|
| |
Электрическая коррозия.
Электрическая коррозия — это электрохимическое разрушение металлов, уложенных в земле, под действием блуждающих токов и окружающего влажного грунта.
Рис. 1. Блуждающие токи на железнодорожном транспорте, электрифицированном на постоянном токе. 1 — тяговая подстанция; 2 — питающий пункт; 3 — отсасывающий пункт; 4 — контактная сеть; а — рельсовая сеть; б — кабель.
Источником блуждающих токов являются в основном рельсовые пути магистрального, промышленного и городского железнодорожного транспорта. Отсутствие полной изоляции путевого хозяйства от земли, несовершенство устройств электроснабжения и другие причины вызывают утечку тяговых токов из рельсов в землю. Рассмотрим характерный случай возникновения блуждающих токов на транспорте, электрифицированном на постоянном токе. Здесь в качестве цепи обратного провода используются ходовые рельсы. Протекание тока создает в рельсах падение напряжения, и разные точки рельсовой цепи приобретают различные потенциалы по отношению к земле. В месте приложения тяговой нагрузки расположена анодная зона, в зоне отсасывающих пунктов — катодная зона (рис. 1,а). В промежуточных точках наблюдается знакопеременная полярность рельсов. Вблизи анодной зоны, поскольку рельсы не изолированы от земли, часть тяговых токов ответвляется в различные близко расположенные металлические сооружения, образуя в них катодную зону. Около катодных участков рельсовой сети подземные металлические сооружения приобретают анодный потенциал (рис. 1, б). В анодных зонах сооружений, аналогично явлению почвенной коррозии, происходит унос и, следовательно, разрушение металла, пропорциональное произведению тока на время. Стойкие катодные зоны на сооружении, обусловленные блуждающими токами, практически безопасны в коррозионном отношении.
