Некоторые способы увеличения коррозионной устойчивости в технологии электролитического заземления (Д.А. Белов, А.С. Грибанов)
При проведении заземления одними из ключевых проблем являются сезонные изменения грунта и выбор технологии, позволяющей на максимально длительный срок сохранить нормируемые эксплуатационные (рабочие) показатели заземляющего устройства. Технически и экономически целесообразным выбором является применение проверенной с начала века технологии электролитического (активного, солевого) заземления. В данной конструкции для решения обозначенных проблем необходимо уменьшить последствия особо агресcивного влияния солей и постоянных блуждающих токов на металлические части контура, а также исключить сезонные факторы. Устранить эти проблемы не могут ни увеличение толщины стенки трубы электрода из обычной нержавеющей стали, ни применение сухих грунтовых засыпок из минеральных наполнителей. Наилучшим выходом является комплексная инновационная разработка ООО «Бипрон», предполагающая применение для электрода трубы из нержавеющей стали с содержанием молибдена, а также использование в технологии активного солевого заземления запатентованного минерального активатора грунта «МАГ-2000» с гелеобразователем.
Документация, регламентирую- щая определение коррозионного состояния заземляющих провод- ников и заземлителей (заземляющего устройства – ЗУ), достаточно обширна. При этом нормативом, как правило, предусмотрено про- ведение текущей проверки не реже одного раза в 12 лет или в год, предшествующий году снижения сечения до предела термической устойчивости, но не позднее срока текущей проверки. Снижение устойчивости материалов более чем на 50 % или ухудшение показателей сопротивления контура на 15 % и более от проектного (нормируемого) требует замены элементов и реконструкции ЗУ. Фактический коррозионный износ этих элементов определяется по результатам визуального осмотра и замеров, а повышенный износ сечения прогнозируется по результатам расчета и зависит от соответствующих коррозионных (агрессивных) характеристик грунта, а также от наличия блуждающих постоянных токов. В этом вопросе особое внимание уделяется устройствам данного типа, изготовленным именно из стальных проводников. И такой акцент не случаен и связан со следующим.
Основными элементами электролитического ЗУ являются:
- электрод – присоединенная к горизонтальному заземлите- лю (магистральной шине) полая труба из нержавеющей/оцинкованной стали диаметром 60–70 мм со сквозной перфорацией, заполненная смесью технических солей (соляным модулем) и размещенная в скважине/траншее шириной от 200 мм;
- минеральный активатор грунта – специальная засыпка, которой заполняется свободное пространство между электродом и почвой.
Под воздействием влаги соляной модуль через перфорацию выделяет в околоэлектродную засыпку и далее в почву электролит, образующий устойчивую электрическую связь электрода с почвой, чем способствует значительному улучшению растекания тока. Данный технологический вариант чаще всего предлагается поставщиками. В такой конструкции заземления коррозионные свойства грунта, пропитанного электролитом, в т. ч. грунтовой засыпки, основанной на сухих смесях, относятся к значению зоны коррозионой опасности Зк = 0, что соответствует большой опасности коррозии. По данным приведенного расчетного норматива, глубина коррозии стали составляет от 1,25 мм в год. При наличии блуждающих токов, воздействию которых сухая грунтовая засыпка не препятствует, этот показатель значительно увеличивается. Результат агрессивного воздействия среды явно проявляется в виде обширной сквозной питтинговой коррозии на электроде, изготовленном из нержавеющей стали марки 304 по AISI, находившемся в эксплуатации около года (рис.). Для оцинкованных сталей подобные последствия еще более пагубны. Увеличение толщины стенки трубы принципиально проблему не решает, поскольку лишь на некоторое расчетное время отдаляет разрушение электрода и выход из строя всего ЗУ в результате существенного увеличения (отклонения) сопротивления от нормируемых значений.
Кроме того, в основном присутствующие на рынке грунтовые засыпки представляют собой сухие смеси из минеральных наполнителей увеличенной токопроводности. Их удельное сопротивление на стадии монтажа и ввода ЗУ в эксплуатацию чаще всего примерно в два раза лучше расчетного (около 0,22–0,25 Ом·м), что само по себе уже неплохо. Однако за непродолжительное время (2–5 лет, как показала практика) данная засыпка приобретает плотную структуру бетонитового «кокона», что приводит к образованию внутренних воздушных трещин-полостей и нарушает электрическую устойчивость связи «электрод – почва», в разы повышает удельное сопротивление и влечет для ЗУ все известные отрицательные последствия сезонных изменений физического состояния грунта. При этом из-за сухой минеральной структуры такая засыпка не снижает влияния блуждающих токов на материал электрода. Решением описанных проблем является комплексная инновационная разработка предприятия «Бипрон» (г. Якутск, производство – Московская обл.), применившего для электрода трубу из нержавеющей стали с содержанием молибдена – единственного химического элемента, позволяющего сохранить структуру кристаллической решетки стали под влиянием агрессивной соляной среды.
Поэтому увеличение толщины стенки трубы значения не имеет. Одновременное использование в технологии активного солевого заземления запатентованного минерального активатора грунта «МАГ-2000» с гелеобразователем позволяет не только повысить эффективность токорастекания заземления, но и снизить воздействие блуждающих токов, а также решить все проблемы, обусловленные сезонными изменениями грунта (рабочий диапазон темпера- турсоставляет±60oС).Гелеобразная вязкая структура по формуле «смартгель» способствует также снижению агрессивности соляной среды и силы воздействия блуждающих токов на электрод. Данная засыпка имеет удельное сопротивление в 5,6 раза лучше расчетного (0,09 Ом·м), не изменяет своих свойств и показателей в период жизненного цикла, а также в сочетании с ингибитором соляного модуля способна регулировать уровень образования электролита в течение всего гарантированного 30-летнего срока эксплуатации ЗУ.
Таким образом, электроды заземляющие комплектные «Бипрон», обладая и иными неоспоримыми преимуществами, такими как простота монтажа, отсутствие необходимости дополнительных сборочных манипуляций на строительной площадке, небольшой вес комплекта, реализация от производителя и проч., являются наилучшим техническим и экономическим решением для электролитического (активного, солевого) заземления.
