Электрокоррозия опор тесно связана с необходимостью их заземления на
рельсовую сеть. Как известно, электрифицированные железные дороги
используют ходовые рельсы в качестве обратного провода для возврата
тягового тока к источнику электроснабжения — подстанции. Рельсы уложены
на деревянных или железобетонных шпалах и не имеют достаточно высокой
изоляции от грунта. Вследствие этого рельсовую сеть можно считать
заземленной по всей ее длине. Это обстоятельство приводит к тому, что
часть тягового тока стекает в землю, а между рельсами и землей возникает
разность потенциалов. Эта разность является, по сути, падением
напряжения, возникающим на переходном сопротивлении «рельс—земля» при
протекании через него токов от рельсов в землю. Она зависит от
проводимости рельсовой сети, электрических характеристик грунта,
местоположения подстанций, количества и расположения тяговых нагрузок.
Опоры контактной сети соединяются с рельсами через специальные
заземляющие устройства: искровые
промежутки (ИП), диодные (ЗД) и тиристорные заземлители. Заземляющие
устройства должны изолировать опору от рельсов в нормальном режиме
работы и соединять ее «наглухо» при попадании на поддерживающие
конструкции высокого напряжения контактной сети. К сожалению, такой
порядок работы заземляющих устройств выполняется не всегда. В отдельных
случаях, более подробное рассмотрение которых отнесено к гл. 3,
недостаточная надежность заземляющих
устройств приводит к резкому снижению их
сопротивления не только в аварийном, но и в нормальном режиме работы, В
результате опора контактной сети оказывается подключенной к рельсам и
через нее начинает протекать ток утечки. Значение его зависит от
напряжения «рельс — земля» в данном месте межподстанци-онной зоны и
сопротивления опоры. Если плотность тока, стекающего с арматуры, при
этом превысит 0,6 мА/дм2 [4], [5], начнется электрокоррозионный процесс,
приводящий к разрушениям в подземной части и снижающий несущую
способность опоры.
В связи с тем, что конические железобетонные опоры являются наиболее
распространенным типом опор, а их электрокоррозионные повреждения
представляют значительную опасность, лабораторией контактной сети
Московской дороги на протяжении ряда лет проводилась работа по
совершенствованию средств контроля их коррозионного состояния. Особое
внимание при этом было уделено условиям, при которых ток утечки
превышает безопасную норму.
Как известно, сопротивление железобетонной опоры складывается из двух
составляющих — сопротивления верхнего пояса («поддерживающие конструкции
— арматура») и сопротивления «арматура—земля». Практика коррозионных
обследований и расчеты показывают, что сопротивление «арматура — земля»
фактически в любых грунтовых условиях не превышает 60 Ом, а в
лодавляющем большинстве случаев (83% на Московской дороге) находится в
пределах 10—30 Ом. Значение сопротивления верхнего пояса существенно
зависит от того, каким образом реализуется электрический контакт между
болтом закладной детали (хомутом) и. арматурой. Электрический ток может
протекать через рассматриваемый узел в двух случаях:
непосредственная («металлическая») связь между болтом и арматурой;
электрический контакт осуществляется через слой
бетона и изолирующую втулку (если она есть).
Для опор с креплением поддерживающих конструкций с помощью хомутов
электрический ток может протекать также в двух случаях:
непосредственное касание хомута с арматурой;
контакт осуществляется через слой бетона.
Наиболее частая причина возникновения «металлического» касания болта
закладной детали и арматуры показана на рис. 8. Касание возникает в тех
случаях, когда при изготовлении опоры допущен выход даже небольшого
участка арматурной проволоки в отверстие под закладную деталь. При этом
для факта касания, как показывают обследования, неважно, была ли при
монтаже установлена резиновая изолирующая втулка (в отношении
полиэтиленовых втулок данных нет). После приложения нагрузки резина
постепенно продавливается или перетирается в месте наибольшего сближения
болта и арматуры.
«Металлическое» касание хомута является крайне редким случаем и
возможно, например, при сверхнормативном смещении арматурного каркаса
относительно оси опоры. Также редко встречаются случаи «металлического»
касания с арматурой, выходящей из торца опоры, такой вид касания
характерен для опор жестких поперечин.