Электрокоррозионные повреждения опор

  Главная       Учебники - Энергетика, АЭС      Коррозионные повреждения опор контактной сети

 поиск по сайту     

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

содержание   ..  1  2  3  4  5  6  7  8  9  10    ..

 

 

Электрокоррозионные повреждения опор

 

Электрокоррозионная опасность для «низкоомных» опор возникает уже при незначительных потенциалах «консоль — земля» и может быть связана как с нарушением изоляции ЗД или ИП, так и с перетекающими токами между опорами групповых заземлений. Такие токи обусловлены разностью потенциалов земли в местах установки. На рис. 10 представлена схема, поясняющая природу перетекающих токов. Фактически опоры, объединенные тросом группового заземления (группа опор) являются протяженным металлическим сооружением с несколькими заземлителями (опорами), каждый из которых находится под собственным потенциалом. Разность потенциалов точек земли может достигать по данным [6] 10 В/км и представляет непосредственную опасность для опор с учетом существующих длин групповых заземлений (до 1200 м).

Практика и расчеты показывают, что первоочередное внимание следует уделять тем группам опор, которые включают в себя две и более «низкоомные» опоры, а также так называемым смешанным группам, включающим в себя железобетонные и металлические опоры.

Наиболее эффективной мерой пресечения электрокоррозии перетекающими токами явилось бы выведение «низкоомных» опор из группового заземления или проведение таких мероприятий, как секционирование троса, подключение опор к тросу через добавочные ИП и т.д.

 

Здесь, однако, следует учитывать, что реальный уровень перетекающих токов далеко не во всех случаях требует принятия каких-либо мер. Объясняется это тем, что значения перетекающих токов сложным образом зависят от разности потенциалов точек земли, расположения опор и их индивидуальных сопротивлений. Вывод же опор из группы, как и другие подобные решения, сопряжен со значительными материальными и трудовыми затратами. С учетом этого обстоятельства, а также того факта, что в среднем на дороге каждая десятая опора является «низкоомной», была разработана методика, позволяющая в каждом конкретном случае оценивать опасность перетекающих токов и таким образом обосновывать необходимость вышеназванных работ. Расчетные соотношения, используемые в методике, и необходимые приборы рассмотрены в гл. 4.

В целом следует отметить, что вопросы, связанные с перетекающими токами, на практике оказываются часто более серьезными, чем вопросы «традиционной» электрокоррозии, вызванной неисправностью заземляющих устройств. Связано это прежде всего, с тем, что опасность перетекающих токов существует не только в анодных и знакопеременных, но и в катодных зонах. Кроме того, перетекающие токи существуют при полной исправности цепи заземления на рельс, что не позволяет определить первоочередность обследований.

Действующие инструктивные материалы, хотя и отмечают принципиальную возможность возникновения вредного влияния группового объединения опор, но не указывают конкретных путей выявления таких случаев. Отсутствие до недавнего времени апробированных методик по обследованию групп опор приводило к тому, что такие мероприятия не планировались, а наблюдавшиеся повреждения «списывались» на неисправность заземляющих устройств. Этому отчасти способствовало и то, что характер повреждения подземной части опоры как в случае пробоя ЗД или ИП, так и в случае перетекающих токов весьма близок. Так как определяющим фактором для скорости электролиза является плотность тока, то область максимального повреждения должна образовываться там, где этот параметр выше. Обследования показывают, что обычно поврежденная зона находится на глубине 0,4—1 м и чаще всего представляет собой пояс шириной 0,5—1 м. В отдельных случаях встречаются односторонне расположенные зоны повреждений. Характерным является то, что во многих случаях корродирующая зона единственна — остальная поверхность опоры остается неповрежденной.

Обследования эксплуатирующихся опор, а также стендовые испытания, проведенные лабораторией контактной сети Московской дороги, показали, что вероятность образования существенно локальной зоны при

электрокоррозии обратно пропорциональна протекающему току. Чем ниже плотность тока, тем меньшую площадь занимают корродирующие участки арматуры. Было также показано, что при электрокоррозии плотность тока, стекающего с арматуры, определяется проводимостью грунта лишь па первом этапе — до появления первых корродирующих участков.

В дальнейшем плотность тока перераспределяется по поверхности металла с учетом его так называемого поляризационного сопротивления. Это приводит к тому, что после появления первых корродирующих зон значительная часть тока начинает стекать преимущественно с них, причем плотность тока корродирующих участков может в десятки раз превышать плотность тока, стекающего с остальной поверхности. Именно неравенство плотностей тока и формирует локальные зоны стекания и повреждения. При не очень значительных токах зоны, начавшие корродировать вследствие каких-то причин раньше остальной поверхности, как бы забирают на себя большую часть тока; оставшийся же ток, будучи поделен на свою площадь стенания, часто оказывается безопасным. Например, протекание через опору типа С'КУ 8/13,6 тока, равного 300 мА, приводило к появлению коррозионной зоны площадью, составляющей 10% общей, в то же время ток 1,5 А повреждал 70% площади.

Вероятно, основным вопросом для эксплуатации является динамика потери несущей способности опоры. Прежде всего, он связан с необходимой периодичностью проверок исправности заземляющих устройств; ИП и ЗД. Очевидно, эта периодичность должна быть такова, чтобы за межремонтный период конструкция не успела потерять ресурса несущей способности. В табл. 2 приведены расчетные данные о скорости электрокоррозии .«низкоомных» опор при их соединении с рельсами при различных значениях потенциала «рельс — земля».

Из табл. 2 можно заключить, что скорости электрокоррозии в значительной мере не соответствуют существующей периодичности проверок заземляющих устройств. Локальность же повреждений еще больше усугубляет это положение, так как приводит к наиболее интенсивной потере несущей способности. Практически невозможно организовать проверку ЗД и ИП так, чтобы «поймать» начавшую корродировать опору на том этапе, когда она еще не успела получить необратимые повреждения. По этой причине реальный путь недопущения коррозионного излома опор заключается не в более частых ревизиях заземляющих устройств, а в повышении их надежности, сохранении изоляции верхнего пояса, т. е. таких мероприятиях, которые непосредственно направлены на защиту опорных конструкций.

В заключение остановимся на тех случаях, когда опора, получившая частичные электрокоррозионные повреждения, продолжает эксплуатироваться и надежно изолирована от рельсов. Можно ли считать такую опору защищенной? Прекращается ли коррозионный процесс после того, как опора изолирована? Как показывает практика, ответы на эти вопросы всегда будут отрицательными. Нарушение пассивности даже небольших участков поверхности арматуры необратимо. Скорость коррозии после прекращения действия тока становится такой же или даже несколько большей (за счет действия макропар), чем у незащищенной покрытием стальной проволоки в тех же грунтовых и климатических условиях.

Анализ повреждений на Московской дороге выявил значительное число опор, для которых явному разрушению не предшествовала зафиксированная неисправность заземляющих устройств. Объяснить такие явления можно лишь с учетом почвенной коррозии, которая, однако, не развивалась, если бы ей не предшествовала электрокоррозия.

Для почвенной коррозии не играет роли, появились ли трещины и потерявшие пассивность участки арматуры в результате электрокоррозии, коррозии бетона или какого-то иного процесса. В любом виде и независимо от причины образования трещины в подземной части обеспечивают беспрепятственное протекание коррозионного процесса и потому недопустимы. Следует также учитывать, что для опор, уже имеющих частичные повреждения, особую опасность представляет их присоединение к групповому заземлению. Норма безопасного стекающего тока (40 мА) при эксплуатации уже поврежденных опор в группе и наличии перетекающих токов не применима, так как рассчитана для опор с полностью пассивной арматурой. При наличии дефектов опасность представляет любое значение стекающего тока.