Коррозией называют разрушение металла, находящегося в земле, вследствие электрохимических процессов взаимодействия этого металла с окружающей средой. Иногда к этим воздействиям прибавляются еще быстроменяющиеся по направлению и величине механические напряжения (вибрация), возникающие в оболочках кабелей, проложенных по мостам, вблизи железнодорожного полотна и т. п.
Различают следующие виды коррозии:
Почвенная коррозия
Почвенная коррозия — это электрохимическое разрушение подземных металлических сооружений, вызванное действием окружающей коррозийной среды — грунтов, грунтовых или других вод. При почвенной коррозии разрушение происходит на значительной части поверхности свинцовой оболочки кабеля. В оболочке кабеля образуются пятна, превращающиеся в дальнейшем в углубления. Иногда встречаются повреждения в виде искривленных бороздок вдоль оболочек кабеля.
Электрокоррозия
Электрокоррозия, или коррозия блуждающими токами,— это электрохимическое разрушение металлов, вызванное блуждающими токами в грунте. Блуждающие токи возникают от электрифицированных железных дорог постоянного тока, трамвая и метро. Часть тока ответвляется с рельсов в землю, а также при питании усилителей и линий передач постоянного тока по системе провод — земля. При электрокоррозии происходит разрушение свинцовых оболочек кабеля, выражающееся в образовании отдельных углублений с крутыми стенками или длинных бороздок, расположенных вдоль поверхности кабеля и появления сквозных отверстий.
Межкристаллитная коррозия
Межкристаллитной коррозией называют разрушение, происходящее по границам кристаллов металла, возникающее вследствие постоянных или переменных механических напряжений (вибрации) и действия окружающей коррозийной среды (почвы). При межкристаллитной коррозии образуются мелкие трещины в свинцовой оболочке кабеля, которые приводят к распаду участков оболочки на кусочки.
В условиях эксплуатации могут действовать одновременно все три вида коррозии.
Действие почвенной коррозии или коррозии блуждающими токами вдоль кабеля образует анодные (опасные) и катодные зоны. В катодных зонах токи втекают в оболочки, а в анодных вытекают из них, разрушая металлическую оболочку кабеля. Ток величиной 1 А, стекая со свинцовой оболочки кабеля, способен разрушить в течение года 35— 36 кг свинца, а стекая с брони,— 6—10 кг стали.
Коррозийное разрушение свинцовой оболочки и брони кабелей в почвах разного состава характеризуется данными, приведенными в табл. 66, а воздействие кислот, щелочей и газов на проводниковые и изолирующие материалы приведено в табл. 67.
Таблица 66 — Потери веса металла в миллиграммах на 1 см- поверхности за год
|
Виды почвы |
Для технического свинца |
Для сплава свинца с 1% сурьмы |
Для железа (бронеленты) |
|
Песчаная |
0,6 |
1,2 |
5,5-9,2 |
|
Щелочная |
0,9 |
1,2 |
15,4 |
|
Болотистая |
0,9 |
1,8 |
34,82 |
|
Илистая |
9,2 |
3,3 |
40,7 |
|
Глинистая |
9,0 |
7,0 |
49,27 |
Для предохранения кабеля от коррозии применяют защитные меры как на источниках блуждающих токов, так и на защищаемых кабелях.
Защитные мероприятия подразделяются на мероприятия общего и специального назначения.
К защитным мероприятиям общего назначения, применяемым к источникам блуждающих токов, относят: уменьшение расстояния между отсасывающими пунктами; повышение напряжения в контактной сети; применение рекуперативного торможения, при котором тяговые двигатели электровоза работают в генераторном режиме и возвращают выработанную электроэнергию в контактную сеть, вследствие чего это мероприятие уменьшает опасность коррозии, так как сокращает время утечки токов с кабелей; сварка рельсовых стыков и стальных рельсовых соединителей, что значительно уменьшает возможность утечки токов с рельсов, применение шпал, досушенных токами высокой частоты, повышающее сопротивление в цепи утечки тяговых токов; переход с песчаного на щебеночный и гравийный балласт; переход на питание линии электротяги переменным током.
Таблица 67 — Воздействие кислот, щелочей и газов на проводниковые и изолирующие материалы, применяемые в устройствах СЦБ и связи
|
Наименование проводниковых и изолирующих материалов |
Наименование кислот. щелочей и газов |
|||||||||||
|
Соляная HCl при концентрации |
Азотная HNO3, при концентрации |
Серная H2SО4 при концентрации |
Плавиковая HF |
Уксусная C2H4O2 при концентрации |
Хлор Cl |
Щелочь M(OH)n |
Аммиак NH3 |
|||||
|
5% |
50% |
5% |
50% |
5% |
50% |
5% |
50% |
|||||
|
Медь |
3 |
1 |
1 |
1 |
3 |
1 |
1 |
4 |
4 |
1 |
4 |
1 |
|
Алюминий |
1 |
1 |
3 |
1 |
1 |
1 |
1 |
2 |
1 |
3 |
1 |
1 |
|
Свинец |
4 |
4 |
1 |
1 |
5 |
5 |
1 |
1 |
2 |
3 |
2 |
4 |
|
Олово |
4 |
3 |
3 |
2 |
4 |
3 |
1 |
5 |
5 |
5 |
3 |
5 |
|
Бронза |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
2 |
1 |
1 |
5 |
1 |
|
Латунь |
5 |
1 |
2 |
1 |
4 |
1 |
1 |
4 |
3 |
2 |
4 |
1 |
|
Железо |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
3 |
3 |
3 |
|
Хлопчато-бумажная ткань |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
4 |
1 |
2 |
3 |
5 |
|
Фарфор |
5 |
5 |
5 |
5 |
5 |
5 |
1 |
5 |
5 |
3 |
5 |
5 |
|
Вулканиз. резина |
3 |
3 |
2 |
2 |
2 |
2 |
1 |
3 |
3 |
1 |
5 |
5 |
Условные обозначения:
1 — неустойчивые;
2 – малоустойчивые;
3 – среднеустойчивые;
4 – достаточно устойчивые;
5 устойчивые.
Защитные мероприятия специального назначения, применяемые к источникам блуждающих токов, следующие: установка искровых промежутков в заземлениях металлических опор контактной сети, мостов и т. п.; установка изолирующих стыков в рельсовые нити на границе электрифицированных и неэлектрифицированных путей; устройство междурельсовых (между обеими нитями пути) и междупутных (между всеми тяговыми нитями соседних путей) соединений в целях выравнивания потенциалов тяговых нитей и снижения утечки тяговых токов с рельсов.
К защитным мероприятиям общего назначения, применяемым к кабелям, относят: рациональный выбор трассы кабеля; устройство водонепроницаемой кабельной канализации и постройка подземных коллекторов.
Защитные мероприятия специального назначения, применяемые к кабелям, подразделяются на неэлектрические и электрические. К неэлектрическим методам защиты кабелей относят: изолирующие покрытия кабелей; электроизолирующие кабельные канализации; поперечная перепайка свинцовой оболочки и бронелент в каждом кабеле и оболочек кабелей между собой; изолирование оболочек кабелей от металлических ферм мостов и т. п. и секционирование оболочек кабеля в целях уменьшения блуждающих токов и плотности тока утечки и установка в местах секционирования изолирующих муфт.
К электрическим методам защиты кабелей относят: дополнительное заземление оболочек кабелей; электродная (катодная) защита; электрический дренаж, который является основным мероприятием по защите оболочек подземных кабелей от коррозии блуждающим током; катодная защита.
