Блукаючі струми і як з ними боротися

Блукаючі струми і полотенцесушитель

Ви помітили, що рушникосушка з нержавіючої сталі у ванній кімнаті починає покриватися плямами іржі розміром з 2-3 сірникові голівки. А якщо це пляма витерти, то за ним стоїть маленька ледве помітна цяточка, яка і іржавіє, і поширюється по поверхні...

Це - корозія металу. І рок тут ні при чому.

Перебувають у воді і землі металеві конструкції піддаються двом типам корозії: гальванічної і так званої "корозії від блукаючих струмів".

Блукаючі струми — струми, що виникають в землі при її використанні в якості струмопровідного середовища.
Викликають корозію металевих предметів, повністю або частково перебувають під землею, а іноді і лише стикаються з поверхнею землі. Характерні, зокрема, для трамвайних і залізничних колій електрифікованих залізниць, що не обслуговуються належним чином. У ряді випадків блукаючі струми є наслідком аварійного витоку з ліній електропередачі.

Дуже часто "блукаючими струмами" називають нульові струми, існуючі в металевих незаземленных (необнуленных) конструкціях. Неправильність вживання терміна ніяк не зменшує руйнівних здібностей таких електро струмів.

Гальванічна корозія являє собою електрохімічну реакцію між двома і більше різними (або різнорідними) металами. Різними, тому що для того, щоб почалася реакція, один повинен бути більш хімічно активним (або менш стабільним), ніж інший або інші. Коли ж мова йде про гальванічної корозії, то мається на увазі електрообмен. Всі метали мають електричним потенціалом, оскільки у всіх атомів є електрони, рух яких і є електрика. Гальванічна корозія більш активного металу починається в той момент, коли дві або більше деталей з різнорідних металів, що мають взаємний контакт (завдяки звичайному зіткненню або ж за допомогою провідника) поміщаються в рідину, що проводить електрику (електроліт). Електролітом може бути що завгодно, за винятком хімічно чистої води. Не тільки солона морська, але і звичайна вода з-під крана завдяки наявності мінеральних речовин є чудовим електролітом, і з ростом температури електропровідність її тільки зростає (з цієї причини корпуси суден, що експлуатуються в жаркому кліматі, помітно більше схильні до корозії, ніж у північних морях). Це справедливо і по відношенню до полотенцесушителям для ванної.

На прикладі морських суден, перший ознака гальванічної корозії — здуття фарби на поверхнях, розташованих нижче ватерлінії, що починається зазвичай на гострих гранях, і освіта на обнажившемся металі білястого порошкоподібного нальоту. Потім на поверхні металу починають утворюватися помітні заглибини — немов хтось вигризає з нього шматочок за шматочком. Гальванічну корозію підводних частин підвісних моторів і кутових колонок — або будь-яких алюмінієвих частин човна — значно прискорює наявність деталей з нержавіючої сталі, таких, як гребні гвинти, тримери (особливо якщо вони "заземлені" на двигун), сайти дистанційного керування. Саме на них і йдуть електрони алюмінієвих деталей. Інша причина, здатна прискорити процес гальванічної корозії — це зменшення корисної площі анодних протекторів. Але і без наявності нержавіючої сталі, розташовані під водою алюмінієві деталі все одно піддаються дії гальванічної корозії — хоча і не настільки інтенсивним, як при контакті з іншим металом. При наявності електроліту на більшості однорідних, начебто, металевих поверхнях все одно утворюються крихітні аноди і катоди — в тих місцях, де склад сплаву неоднорідний чи є сторонні вкраплення або домішки — наприклад, частинки металу з форм або штампів.

Інша причина гальванічної корозії — підключення до берегової електромережі. При цьому алюмінієва підводна частина мотора за допомогою заземлюючого виведення підключається до підводних частин інших човнів і стає частиною величезної гальванічної батареї, пов'язаної з зануреним у воду береговим металом. При цьому не тільки на одному човні, але і на сусідніх корозія значно прискорюється.

Корозії від блукаючих струмів

Ви дізналися, на що здатна гальванічна корозія при використанні електричного потенціалу самих металів. Уявіть що буде, якщо додати ще електрики! Подібне може статися в тому випадку, якщо метал, по якому тече електричний струм, помістити в будь заземлений водойма (в річку, озеро, море, океан — без різниці, не в рахунок хіба що скляний акваріум). Струм через воду спрямується в землю. Наслідком цього з'явиться інтенсивна корозія в тому місці, де стався "пробій". В найгіршому випадку та ж алюмінієва підводна частина мотора може зруйнуватися буквально за кілька днів. Дана різновид корозії відрізняється від гальванічної, хоча природа у них одна.

Гальванічна корозія викликається поєднанням двох різнорідних металів і відбувається за рахунок різниці їх електричних потенціалів. Один метал виступає в ролі анода, інший — в ролі катода. Тут же електричний струм потрапляє на підводну частину човна із зовнішнього джерела і через воду йде в землю.

Блукаючі струми можуть викликатися не тільки зовнішніми, але й внутрішніми джерелами — коротким замиканням у мережі човни, поганою ізоляцією проводки, подмокшим контактом або неправильним підключенням будь-якого елемента електрообладнання. Найбільш поширений зовнішній джерело блукаючих струмів — берегова мережа електропостачання. Човен з внутрішнім джерелом блукаючих струмів (наприклад, унаслідок пошкодження ізоляції одного з дротів) може стати причиною посиленої корозії безлічі сусідніх човнів, підключених до тієї ж берегової електромережі, якщо вони забезпечують краще заземлення. Струм при цьому передається на інші човни допомогою все того ж "третього" заземлюючого проводу. Набагато більш невловимий — але потенційно більш небезпечний — випадок корозії блукаючих струмів може відбуватися без будь-яких проблем з електроустаткуванням (і човна, і сусідніх). Припустимо, що ви повертаєтеся на стоянку після вихідних на воді, подсоединяетесь до берегового джерела, щоб зарядити акумулятор, і спокійно йдіть додому — автоматичний зарядний пристрій сам вимкне зарядившуюся батарею. У понеділок по сусідству з вашою човном причалює великий сталевий катер (з обдертою та подряпаних фарбою). Власник його теж під'єднується до берегової мережі і теж залишає свою посудину на кілька днів. Електрична батарея готова — великий сталевий корпус і невелика підводна частина вашого мотора, сполучені заземлюючим проводом. Залежно від розділяє їх відстань, різниці розмірів і часу, що ваш сусід вирішив провести на березі, в наступні вихідні ви можете виявити, що підводна частина вашого мотора або просто покрита білястим нальотом, або зруйнувалася мало не повністю.

Природа блукаючих струмів криється в різниці потенціалів заземлених конструкцій в різних частинах будівлі. Оскільки всі металеві конструкції, повинні мати гальванічний контакт з нульовим провідником у ВРУ (ввідно розподільчому вуст-ве) або ГРШ (головному розподільчому шафі). Це називається системою зрівнювання потенціалів. Для чого це робиться - для того що б взявшись за трубу і заземлене обладнання не отримати удар струмом. Труба буде десь далеко мати заземлення, а, скажімо, плита, в підвалі свого будинку і між цими 2 "землями" буде невелика різниця потенціалів, скажімо 4-6В. При розрахунках опір тіла людини приймається 1000 Ом. Таким чином виходить струм 5 ма, що чутливо. При 50мА настає фібриляція серця, а 100мА вбиває. Небезпечно не напруга, а струм.

Описано випадки, коли у ванній вбила різниця потенціалів у 4В. Теоретично, при правильному будівництві, різниці потенціалів бути не повинно. Але на практиці по-іншому. Десь зварне з'єднання замінюють на згони і вносять додатковий опір, а де то вставляють кусок з металопласт... Все це призводить до виникнення різниці потенціалів у різних кінцях або поверхах труби, яка в кінці і призводить до електрохімічної корозії. Електрохімічна корозія особливо злісно поводиться з підземними комунікаціями, що проходять через грунти з різною кислотністю, або якщо десь поруч є трамваї та потяги.

Проблема корозії змішувачів і рушникосушок саме в тому і полягає, що до них підходять пластикові труби. Стояк, звичайно ж, з металевих труб. Металеві труби все заземлені, в нових будинках через систему зрівнювання потенціалів, в старих - в підвалі до контуру заземлення. При використанні пластикових труб розривається металлосвязь між трубами стояка і металевим полотенцесушителем. Отже розривається потенціал: на стояку у вас один - земля, на змішувачі (полотенцесушителе) - інший. Таке явище Називається - різниця потенціалів (фізики за 8 клас). Між різними потенціалами з'являється електро струм, за умови появи між ними провідника. Таким провідником і є поточна вода. При русі води по трубах відбувається микротрение різних середовищ: води та металу, а при терті виникає напруга! Тобто потенціал, той що в стояку дорівнює потенціалу землі (заземлено), а той що в полотенцесушителе - сам по собі, а через воду між різними потенціалами і виникають "блукаючі струми", і, як наслідок - корозія.

Вода володіє відмінною токопроводимостью. ВСЕ що вам ТРЕБА ЗРОБИТИ, - це забезпечити надійну металеву зв'язок між трубами стояка і металевими кінцевими пристроями (змішувачем, сушаркою для рушників). Простіше кажучи - заземліть свій полотенцесушитель на металеві труби стояка і все блукаючі неприємності вас покинуть негайно, потенціал вирівняється і струму нізвідки і нікуди буде текти.

Поки трубопроводи холодної і гарячої води, а також опалення виконувалися із сталевих труб - питання про заземлення кожної батареї просто не міг виникнути: в підвалі кожен трубопровід заземлялся в двох місцях (як протяжний елемент). Зверніть увагу: кожна ванна також заземлялась (на трубопровід) окремим провідником, тому що інакше у неї немає електричного зв'язку з водопровідною трубою. Коли почали повсюдно використовувати пластикові або металопластикові труби - про заземлення як-то мало хто замислюється. Здавалося б, металопластикова труба - те саме сталевий (по провідності). Але - ви де-небудь бачили з'єднувальні елементи, які забезпечували б електричний контакт з алюмінієм всередині стінки металопластикової трубки? І виходить так: вода - досить проводима, щоб підвести небезпечна напруга в непотрібне місце, але недостатньо проводима, щоб захистити людину від удару струмом. Плюс при русі вода за рахунок тертя об стінки (діелектрик) електризується, і статичний заряд накопичується на металевих елементах (свого роду Лейденська банку). При дотику - відчутно б'є. Людини з хворим серцем може і вбити.

Є ще одна небезпека: серед сусідів може знайтися придурок, який з метою економії вирішить встановити жучок, щоб лічильник у зворотний бік крутився. І не придумає нічого кращого, ніж підключитися до системи опалення. Тоді до батареї краще не торкатися (навіть якщо труби сталеві). У ПРАВИЛАХ ПРИСТРОЮ ЕЛЕКТРОУСТАНОВОК, глава 1.7 (додаткова система зрівнювання потенціалів), говориться: "...Всі металеві елементи повинні бути заземлені".