Почвенная коррозия

Почвенная коррозия. Почвенной коррозии подвергается археологический металл. Сохранность такого металла гораздо xyже, чем предметов, никогда не соприкасавшихся с почвой. Каковы же особенности почвы как коррозионной среды? Наличие влаги и растворенных в ней солей делает почву электролитом и вызывает электрохимическую коррозию металла. Увеличение влажности грунта, затрудняя доступ кислорода, замедляет пассивацию металла. В зависимости от содержания в почвенной влаге растворимых солей грунтовые воды подразделяются на пресные (до0,1%), солоноватые (от 0,1 до 1%), соленые (от I до 5%) и рассолы (от 5 до 40%). Большая часть соединений находится в грунтовых водах в виде ионов. Содержание аниона хлора в незасоленных почвах незначительно, благодаря хорошей раствори­мости и вымываемости его солей. В засоленных почвах количест­во хлоридов, сульфатов, карбонатов достигает значительной ве­личины. Величина рН изменяется в зависимости от общей минерализации грунтовых вод и присутствия в них кислот, кислых и основных солей. По величине рН различают сильнокислые почвы (3-4,5), кислые (4,5-5,5), слабокислые (5,5-6,5), нейтральные (6,5-7), слабощелочные (7-7,5)-, щелочные (7,5-8,6) и сильно-щелочные (8,5-9). Содержание кислорода, углекислого газа и азота в почвенном и атмосферном воздухе различно. В почвенном воздухе наблюдается более высокое содержание углекислоты (0.1-0.5%) по сравнению с атмосферным (0,03%). Это обусловле­но протекающими в почве биохимическими процессами. Содержание кислорода в почве колеблется от 2 до 0,1% (в атмосфере 21%). Почвенный воздух всегда насыщен парами воды. Его относительная влажность обычно около 100%. Коррозионную активность почвы с достаточной точностью характеризует величина электропроводности, которая зависит от влажности, состава и количества солей и структуры. Неоднородность почвы по структуре, плотности, составу, влажности, кислотности и др. приводит к уси­лению неравномерности коррозии. Коррозионная активность почвы меняется во времени. Кроме того, существуют местные причины, которые влияют на агрессивность - применение удобрений, повышение концентрации вредных газов в атмосфере вблизи индустриальных центров, понижение уровня почвенных вод в результате строительства ирригационных сооружений и др.

Факторы, от которых зависит скорость и характер протекания почвенной коррозии металлов: Почвенный климат.

Почвенным климатом называется гидротермический режим почвы, формирующийся в ней под влиянием атмосферного климата и физических свойств самой почвы. Почвенный климат имеет мало общего с привычным для нас атмосферным климатом и отличается от него температурой, влажностью, давлением воздуха и паров воды, а также другими характеристиками.

Особенностями почвенного климата, весьма существенно влияющими на «жизнь» металлического сооружения в почвенной среде, являются:

1) резкий перепад температур по вертикальному направлению и периодические изменения температурного профиля по времени года и в течение суток;

2) постоянная насыщенность почвенного воздуха водяными парами и перемещение их в зоне аэрации (выше уровня грунтовых вод) от горизонтов более нагретых к горизонтам менее нагретым.

Вертикальный профиль распределения температур не является постоянным для каждой точки. В результате местных изменений рельефа и микрорельефа, характера поверхности, структуры, механического состава и других свойств почвы вдоль трассы распределение температур в почве изменяется. Особенно большое влияние на распределение температур оказывает характер поверхности.

Благодаря суточному и годовому ходу нагревания и охлаждения почвы в ней в каждый данный момент создается особый вертикальный профиль распределения температуры и влажности почвенного воздуха. В связи с этим на различных вертикальных и горизонтальных сечениях подземного сооружения, находящегося в почве, имеют место различные гидротермические условия. Даже при небольших размерах сооружения по вертикали (например, трубопровода) в летний период верх его будет нагрет больше, чем низ, а зимой наблюдается обратная картина. Разница в температурах противоположных (по вертикали) частей сооружения тем больше, чем ближе к поверхности заглублено сооружение и чем больше его размеры по высоте. Конечно, высокая теплопроводность металла в какой-то степени способствует выравниванию температур между смежными участками сооружения, но это не может исключить дифференциальности явления.

Совершенно очевидно, что неустойчивость, «текучесть» и дифференцированность гидротермических условий в окружающей почвенной среде отражается на службе подземного сооружения.

Различие в температурах отдельных частей сооружения неизбежно ведет к возникновению некоторой разности потенциалов между смежными его участками, поскольку электродный потенциал металла при прочих равных условиях является также и функцией температуры. Однако дело не только в прямом влиянии температуры на электродный потенциал корродирующего металла. Вероятно, значительно более существенную роль в процессе коррозии играет перемещение и конденсация паров воды, которые стимулируются в почвенной среде резкими перепадами температур по глубине.

Пары воды в соответствии с физическими законами мигрируют из мест более нагретых к местам менее нагретым, где конденсируются и оседают в виде капельно жидкой влаги на поверхности сооружения.

Распределение локальных участков, где создаются условия для конденсации влаги, носит