Коррозия под действием механических напряжений
Коррозия под напряжением определяется как растрескивание металла под действием растягивающих напряжений/усилий. Оно отличается от растрескивания металла в следствие приобретенной им под воздействием водорода хрупкости. Водород, выделяющийся с поверхности металла в растворе диффундирует в металл, скапливается в пустотах и вызывает уменьшение прочности. Возникшее на поверхности металла углубление вызывает концентрацию напряжений, на его дне начинается процесс коррозии и появляется трещина, которая распространяется в направлении, перпендикулярном растягивающим напряжениям.
Конструкция МГУ подразделяются на 3 коррозионные зоны:
1. Атмосферная–характеризуется самой низкой скоростью коррозии. Там, где она расположена, для защиты от коррозии конструкций можно использовать только противокоррозионные лакокрасочные покрытия. Обычно применяют цинковую краску, а на нее наносят слой эпоксидной мастики. Краска содержит до 95% цинка.
2. Погруженная (подводная) – в данной зоне преобладает гальваническая коррозия. Так как стальной опорный блок находится в морской воде, скорость коррозии зависит от ряда факторов:
a. Разности потенциалов между катодным и анодным участками
b. Электрической проводимости и температуры морской воды
c. Относительных размеров катодного и анодного участков
d. Местных условий на конкретном анодном участке
i. наличие в стали примесей,
ii. неровностей на поверхности металла,
iii. напряжений, наличия сварных швов,
iv. присутствия более благородного металла
v. движение воды в близости участка и пр.;
e. Количества растворенного в морской воде кислорода
f. Степени аэрации
В зоне погружения применяют катодную защиту конструкций
3. Периодического смачивания (зона брызг) – воздух, растворенный в морской воде, значительно ускоряет процесс корозии. На участке металлической конструкции, расположеной у поверхности воды, корродирует сильнее, чем на глубине. Зона периодического смачивания начинается несколько ниже среднего уровня малой воды и заканчивается над ним на высоте, в 1,5-2 раза превышающей расстояние от этого уровня до отметки ее нижней границы. Диапазон простирания зоны зависит от приливно-отливных явлений, высоты волны, а также от истирания льда. В зоне брызг лучше не использовать в конструкции платформы горизонтальные поперечные связи, так как эта область наиболее коррозионно-активна. Зона брызг является критической, поскольку здесь происходит периодическое смачивание и аэрация. Для защиты от коррозии применяют покрытие часто в сочетании с увеличением толщины конструкции для продления срока ее службы.
Обычно, в зоне брызг дополнительный коррозионный припуск по долщине конструкции составляет 12 мм. Для борьбы с коррозией в зоне периодического смачивания также применяется очистка поверхности и покрытие тремя слоями неорганической цинковой краски с последующим нанесением эпоксидной смолы, фенола или винила толщиной до 9 мм. Обычно, для покрытий используется напыление; там, где оно невозможно – применяются кисти.
Для снижения влияния коррозии на стойки опорного блока, применяют также металлические листы. Для их изготовления используют нержавеющую сталь, толщина покрытия – около 10 мм.
Катодная защита от коррозии
Этот метод предотвращения или замедления коррозии предусматривает превращение конструкции МСП в катод. Электрический ток, подаваемый к защищаемому металлу, может идти либо с гальванических анодов, либо как наложенный ток, поступающий через электроды или вспомогательные аноды.
Катодная защита является самым эффективным средством уменьшения скорости коррозии и нашла широкое применение в морских сооружениях из стали. Гальванические аноды для МСП (морских стационарных платформ) представляют собой полоски металла, приваренного или прикрепленного болтами к защищаемой поверхности. Их изготавливают из магния, цинка, алюминия или сплавов этих металлов. Они имеют отрицательный потенциал меьший, чем птенциал защищаемого элемента конструкции. Непрерывный поток электроном поступает с анода защищаемого металла, который становится катодом. Наиболее распространенные аноды имеют массу 68-300 кг. Один из сплавов, представляющий собой анод, состоит из алюминия с добавлением 3 % цинка, 0,15% индия, 0,1% кремний. Расчетный ток для анода массой 300 кг составляет 5,3 А, а его плотность = 65мА/м2. Такой анод может защищать приблезительно 84 м2 конструкции (в условиях Мексиканского залива. Плотность тока при катодной защите конструкции в Северном море должно составлять 130 мА/м2.