Оценка влияния постоянных токов системы электрохимической защиты трубопроводов от коррозии на свойства дисперсных грунтов

В настоящее время в нашей стране и в мире строится и эксплуатируется большое количество подземных металлических сооружений. Согласно действующей нормативно-технической документации, данные объекты подлежат комплексной защите от коррозии. Для подавления процесса электрохимической коррозии подземных металлических сооружений применяют изоляционные покрытия и катодную поляризацию подземных коммуникаций, создаваемую средствами электрохимической защиты от коррозии. Длительная эксплуатация подземных сооружений приводит к старению и разрушению защитных покрытий. Вследствие этого, подавление электрохимической коррозии требует увеличения величины защитного тока катодной защиты. Ранее выполненные исследования показали, что в результате катодной поляризации подземных металлических сооружений, расположенных в глинистых грунтах, происходит значительное увеличение pH грунтового электролита и уменьшение удельного электрического сопротивления грунтов, что в значительной степени повышает их коррозионную агрессивность. Кроме того, катодная поляризация способствует изменению физико-механических свойств дисперсных грунтов, слагающих пространство около катодно-защищаемых сооружений. Целью настоящих исследований является оценка влияния катодной поляризации на изменение свойств глинистых грунтов, слагающих пространство вблизи подземных катодно-защищаемых инженерных сооружений.

Введение ………………………………………………………………………………………………………………………..3

Глава 1. Основные сведения о подземной коррозии и защите от коррозии ……………………….5

Глава 2. Электроповерхностные явления в глинистых грунтах ………………………………………17

2.1. Теория двойного электрического слоя …………………………………………………………………18

2.2. Электрокинетические явления …………………………………………………………………………….24

Глава 3. Основные результаты исследования …………………………………………………………………38

3.1. Геологическое строение участка отбора образцов ………………………………………………..38

3.1.1. Стратиграфия ………………………………………………………………………………………………..41

3.2. Описание методики, установки физического моделирования и электрометрического
мониторинга ……………………………………………………………………………………………………………..52

3.3. Анализ результатов электрометрического мониторинга ……………………………………….59

3.4. Анализ изменения физического состояния и механических свойств грунта ………….61

Заключение…………………………………………………………………………………………………………………..67

Список литературы ……………………………………………………………………………………………………….68

По результатам проведенных исследований можно сделать следующие выводы:
1. Для подавления процесса подземной электрохимической коррозии используют
установки катодной защиты, которые обеспечивают протекание электрического тока в
грунте большой плотности.
2. Под действием электрического тока в грунте возникает ряд электроповерхностных
процессов и явлений, в т.ч. такие электрокинетические явления как электроосмос и
электрофорез, которые обусловлены наличием двойного электрического слоя (ДЭС) на
границе раздела твердой и жидкой фаз в глинистом грунте.
3. В результате влияния электрокинетических явлений и обусловленного ими
процесса электрокоагуляции происходит изменение структуры и физико-механических
свойств глинистых грунтов.
4. С целью оценки изменения физико-механических свойств дисперсных грунтов
было выполнено физическое моделирование на образце нижнекембрийских «синих» глин,
которое заключалось в поляризации образца постоянным электрическим током,
сопровождаемой мониторинговыми измерениями удельного электрического
сопротивления грунта.
5. После проведения поляризации свойства исследуемого грунта существенно
изменились. Изменение таких характеристик как влажность, удельное электрическое
сопротивление, плотность, пористость и водородный показатель pH увеличивает
коррозионную агрессивность грунта.
6. Таким образом, долговременное воздействие на грунты постоянного тока,
например в процессе работы систем защиты от коррозии, способствует формированию
инженерно-геологического элемента техногенно-измененных грунтов, который обладает
повышенной коррозионной агрессивностью, и значительно отличается по физико-
механическим свойствам от исходных грунтов. Формирование подобных техногенно-
измененных грунтов и их свойства необходимо учитывать как при расчете систем защиты
от коррозии, так и при оценке инженерно-геологических условий территории.

1. Антропов Л. И. Теоретическая электрохимия. М.: – Высшая школа, 1984. – 519 с.
2. Бэкман В., Швенк В. Катодная защита от коррозии. Справочник: Пер. с нем. / Под ред.
А. В. Стрижевского. – М.: Металлургия, 1984. – 496 с.
3. Геология СССР. Том I. Ленинградская, Псковская и Новгородская области.
Геологическое описание. под редакцией А. В. Сидоренко – М. Недра, 1971 г. 504 с.
4. ГОСТ 12248-2010 Грунты. Методы лабораторного определения характеристик
прочности и деформируемости.
5. ГОСТ12536-2014Грунты.Методылабораторногоопределения
гранулометрического (зернового) и микроагрегатного состава.
6. ГОСТ 23740-2016 Грунты. Методы определения содержания органических веществ
7. ГОСТ5180-2015Грунты.Методылабораторногоопределенияфизических
характеристик.
8. ГОСТ 9.005-72 Единая система защиты от коррозии и старения (ЕСЗКС). Металлы,
сплавы, металлические и неметаллические неорганические покрытия. Допустимые и
недопустимые контакты с металлами и неметаллами.
9. ГОСТ 9.602.2016 Единая система защиты от коррозии и старения. Сооружения
подземные. Общие требования к защите от коррозии
10. ГОСТ Р 51164-98 Трубопроводы стальные магистральные. Общие требования к защите
от коррозии
11. Грунтоведение / Трофимов В. Т., Королев В. А., Вознесенский Е. А., Голодковская Г.
А., Васильчук Ю. К., Зиангиров Р. С., Под ред. В. Т. Трофимова. – М.: Издательство
МГУ, 2005. 1024 с.
12. Дашко, Р.Э. Геотехническая диагностика коренных глин Санкт-Петербургского
региона (на примере нижнекембрийской глинистой толщи). / Р. Э. Дашко //
Реконструкция городов и геотехническое строительство. – 2000. – № 1. – С. 95-100.
13. Дашко, Р.Э. Геотехнические аспекты исследований нижнекембрийских синих глин
Санкт-Петербурга как основания сооружений./ Р.Э. Дашко, А.А. Коробко // Жилищное
строительство.- 2014. – №9. – С.19-22.
14. Жук Н. П. Курс теории коррозии и защиты металлов. – М.: Металлургия, 1976. – 472 с.
15. Злочевская Р. И., Королев В. А. Электроповерхностные явления в глинистых породах.
– М.: Издательство МГУ, 1988. – 177 с.
16. Королёв В. А. Теория электроповерхностных явлений в грунтах и их применение. –
М.: Издательство МГУ, 2015. 468 с.
17. Красноярский В. В., Цикерман Л. Я. Коррозия и защита подземных металлических
сооружений. – М.: Высшая школа, 1968. 296 с.
18. Кузнецов С.С. О возможной структуре в долине реки Тосна у с. Никольского. – Л:
Вестник ЛГУ, 1974, № 6, вып. 1. – С. 42 – 46.
19. Ломтадзе, В.Д. Физико-механические свойства нижнекембрийских глин Северо-
Западной окраины Русской платформы / В.Д. Ломтадзе // Записки Горного Института.
– 1958 г., Т. 34, Вып. 2. – С.154-188.
20. Лысенко М. П. Состав и физико-механические свойства грунтов. – М.: Недра, 1980. –
272 с.
21. Подгорный А. А. Защита подземных металлических трубопроводов от коррозии. – К.:
Будiвельник, 1988. – 176 с.
22. Притула В. В. Подземная коррозия трубопроводов и резервуаров. – М.: Акела, 2003. –
225 с.
23. Улиг Г. Г., Реви Р. У. Коррозия и борьба с ней. Введение в коррозионную науку и
технику: Пер. с англ. / Под ред. А. М. Сухотина. – Л.: Химия, 1989. – Пер. изд., США,
1985. – 456 с.
24. ЯблучанскийП.А.Обоснованиемероприятийпозащитеподземных
нефтегазопроводовоткоррозийноговоздействиявысоковольтныхлиний
электропередачи переменного тока. Диссертация на соискание ученой степени
кандидата технических наук, Санкт-Петербург, 2014.
25. Lars Nielsen DGC.FAUGT.10 AC/DC interference corrosion in pipelines. Summary Report,
MetriCorr, 25.04.2006. – 46 p.