Блукаючи струми і як з ними боротися
Блукаючі струми і сушка для рушників
Ви помітили, що сушка для рушників з нержавіючої сталі у ванній кімнаті починає покриватися плямами іржі розміром з 2-3 сірникові головки. А якщо ця пляма витерти, то за ним стоїть маленька ледь помітна крапка, яка іржавіє, і поширюється поверхнею.
Це – корозія металу. І рок тут ні до чого.
Металеві конструкції, що знаходяться у воді і землі, піддаються двом типам корозії: гальванічної і так званої "корозії від блукаючих струмів ".
Блукаючі струми - струми, що виникають у землі при її використанні як струмопровідне середовище. Викликають корозію металевих предметів, що повністю або частково знаходяться під землею, а іноді і лише стикаються з поверхнею землі. Характерні, зокрема, для трамвайних та залізничних колій електрифікованих залізниць, які не обслуговуються належним чином. У ряді випадків блукаючи струми є наслідком аварійного витоку з ліній електропередачі.
Дуже часто "блукаючими струмами" називають нульові струми, що існують у металевих незаземлених (необнулених) конструкціях. Неправильність вживання терміна не зменшує руйнівних здібностей таких електрострумів.
Гальванічна корозія є електрохімічною реакцією між двома і більше різними (або різнорідними) металами. Різними, тому що для того, щоб почалася реакція, один має бути більш хімічно активним (або менш стабільним), ніж інший чи інші. Коли йдеться про гальванічної корозії, то мають на увазі електрообмін. Всі метали мають електричний потенціал, оскільки у всіх атомів є електрони, рух яких і є електрикою. Гальванічна корозія активнішогометалу починається в той момент, коли дві або більше деталі з різнорідних металів, що мають взаємний контакт (завдяки звичайному зіткненню або через провідника) поміщаються в рідину, що проводить електрику (електроліт). Електроліт може бути будь-що, за винятком хімічно чистої води. Не тільки солона морська, а й звичайна вода з-під крана завдяки наявності мінеральних речовин є чудовим електролітом, і зі зростанням температури електропровідність її тільки зростає (з цієї причини корпуси суден, що експлуатуються в спекотному кліматі, помітно більше схильні до корозії, ніж у північних морях ). Це ж справедливо і по відношенню дорушникосушки для ванної.
На прикладі морських суден, перша ознака гальванічної корозії - здуття фарби на поверхнях, розташованих нижче ватерлінії, що починається зазвичай на гострих гранях, і освіта на металі, що оголився, білястого порошкоподібного нальоту. Потім на поверхні металу починають утворюватися помітні заглиблення — 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), вузли 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 впливу гальванічної корозії - хоча і не настільки інтенсивної, як при контакті з іншим металом. За наявності електроліту на більшості однорідних,начебто, металевих поверхнях все одно утворюються крихітні аноди і катоди — у тих місцях, де склад сплаву неоднорідний або є сторонні вкраплення чи домішки — наприклад, частинки металу з форм або штампів.
Інша причина гальванічної корозії – підключення до берегової електромережі. При цьому алюмінієва підводна частина двигуна за допомогою заземлювального виводу підключається до підводних частин інших човнів і стає частиною величезної гальванічної батареї, пов'язаної з зануреним у воду береговим металом. При цьому не лише на одному човні, а й на сусідніх корозія значно прискорюється.
Корозії від блукаючих струмів
Ви дізналися, на що здатна гальванічна корозія під час використання електричного потенціалу самих металів. Уявіть, що буде, якщо додати ще електрики! Відбутися подібне може в тому випадку, якщо метал, яким тече електричний струм, помістити в будь-яку заземлену водойму (у річку, озеро, море, океан — не має значення, хіба що скляний акваріум). Струм через воду прямує в землю. Наслідком цього стане інтенсивна корозія там, де стався "пробою". У найгіршому випадку та сама алюмінієва підводна частина двигуна може зруйнуватися буквально за кілька днів. Цей різновид корозії відрізняється від гальванічної, хоча природа у них одна.
Гальванічна корозія викликається з'єднанням двох різнорідних металів та відбувається за рахунок різниці їх електричних потенціалів. Один метал виступає у ролі анода, інший - у ролі катода. Тут електричний струм потрапляє на підводну частину човна із зовнішнього джерела і через воду йде в землю.
Блукаючі струми можуть викликатися не лише зовнішніми, а й внутрішніми джерелами — коротким замиканням у мережі човна, поганимізоляцією проводки, підмоклим контактом або неправильним підключенням будь-якого елемента електроустаткування. Найбільш поширене зовнішнє джерело блукаючих струмів - берегова мережа електропостачання. Човен із внутрішнім джерелом блукаючих струмів (наприклад, через пошкодження ізоляції одного з проводів) 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 за допомогою того ж "третього" заземлюючого дроту. Набагато невловиміший — але потенційно небезпечніший — випадок корозії блукаючих струмів може відбуватися без жодних проблем з електроустаткуванням (і вашого човна, і сусідніх). Припустимо, що ви повертаєтеся на стоянку після вихідних на воді, приєднуєтеся до берегового джерела, щоб підзарядити акумулятор, і спокійно йдіть додому - автоматичний зарядний пристрій сам відключить батарею, що зарядилася. У понеділок по сусідству з вашим човном причалює великий сталевий катер (з обдертою та подряпаною фарбою). Власник його теж підключається до берегової мережі і теж залишає свій посуд на кілька днів. Електрична батарея готова – великий сталевий корпус та невелика підводна частина вашого мотора, з'єднані заземлюючим проводом. Залежно від відстані, що розділяє їх, різниці розмірів і часу, який ваш сусід вирішив провести на березі, у наступні вихідні ви можете виявити, що підводна частина вашого мотора або просто вкрита білястим нальотом, або зруйнувалася чи не повністю.
Природа блукаючих струмів у різниці потенціалів заземлених констукцій у різних частинах будівлі. Т.к. всі металеві конструкції повинні мати гальванічний контакт з нульовимпровідником у ВРУ (вступно розподільчому уст-ві) або ГРШ (головній розподільчій шафі). Це називається системою вирівнювання потенціалів. Для чого це робиться - для того щоб узявшись за трубу і заземлене обладнання не отримати удар струмом. Труба десь далеко матиме своє заземлення, а, скажімо, кухонна плита, в підвалі будинку своє і між цими 2 "землями" буде невелика різниця потенціалів, скажімо 4-6В. При розрахунках опір людського тіла приймається 1000 Ом. Таким чином, виходить струм 5мА, що чутливо. При 50мА настає фібриляція серця, а 100мА вбиває. Небезпечна не напруга, а струм.
Описані випадки, коли у ванній убила різницю потенціалів у 4В. Теоретично, при правильному будівництві, різниці потенціалів не повинно бути. Але на практиці інакше. Десь зварне з'єднання замінюють на згони і вносять додатковий опір, а десь вставляють шматок з металопласту. Все це призводить до виникнення різниці потенціалів у різних кінцях або поверхах труби, що в кінці і призводить до електрохімічної корозії. Електрохімічна корозія особливо злісно веде себе з підземними комунікаціями, що проходять через грунти з різною кислотністю, або якщо десь поруч є трамваї та поїзди.
Проблема корозії змішувачів і сушки для рушників саме в тому і полягає, що до них підходять пластикові труби. Стояк, звичайно ж, із металевих труб. Металеві труби всі заземлені, у нових будинках через систему вирівнювання потенціалів, у старих – у підвалі до контуру заземлення. При використанні пластикових труб розривається металозв'язок між трубами стояка та металевим рушникосушителем. Отже розривається потенціал: на стояку у вас один - земля, на змішувачі (рушникосушки) - інший. Таке явище називається- Різниця потенціалів (фізика за 8 клас). Між різними потенціалами з'являється електрострум, за умови появи між ними провідника. Таким провідником і є вода. Під час руху води по трубах відбувається мікротертя різних середовищ: води та металу, а при терті виникає – напруга! Тобто потенціал, що в стояку дорівнює потенціалу землі (заземлено), а той що в рушникосушителі - сам по собі, а через воду між різними потенціалами і виникають "блукаючи струми", і, як наслідок - корозія.
Вода має відмінну струмопровідність. ВСЕ що вам ТРЕБА ЗРОБИТИ, - це забезпечити надійний металевий зв'язок між трубами стояка і металевими кінцевими пристроями (змішувачем, сушки для рушників). Простіше кажучи - заземліть свій сушка для рушників на металеві труби стояка і всі блукаючі неприємності вас покинуть відразу, потенціал вирівняється і струму ні звідки і нікуди буде текти.
Поки що трубопроводи холодної та гарячої води, а також опалення виконувались із сталевих труб - питання про заземлення кожної батареї просто не могло виникнути: у підвалі кожен трубопровід заземлявся у двох місцях (як протяжний елемент). Зверніть увагу: кожна ванна також заземлялася (на трубопровід) окремим провідником, тому що використовується ванна. інакше вона не має електричного зв'язку з водопровідною трубою. Коли почали повсюдно використовувати пластикові чи металопластикові труби – про заземлення якось мало хто замислюється. Здавалося б, металопластикова труба - схожа на сталеву (за провідністю). Але – ви де-небудь бачили сполучні елементи, які забезпечували б електричний контакт з алюмінієм усередині стінки металопластикової трубки? І виходить так: вода - достатньо провідна, щоб підвести небезпечну напругу в непотрібне місце, але недостатньо проводиться,щоб захистити людину від удару струмом. Плюс під час руху вода за рахунок тертя об стінки (діелектрик) електризується, і статичний заряд накопичується на металевих елементах (свого роду Лейденська банка). При дотику б'є відчутно. Людину з хворим серцем може й убити.
Є ще одна небезпека: серед сусідів може бути придурок, який з метою економії вирішить встановити жучок, щоб лічильник у зворотний бік крутився. І не придумає нічого кращого, ніж підключитись до системи опалення. Тоді батареї краще не торкатися (навіть якщо труби сталеві). У ПРАВИЛАХ ПРИСТРОЇ ЕЛЕКТРОУСТАНОВОК, глава 1.7 (додаткова система зрівнювання потенціалів), говориться: ". Усі металеві елементи мають бути заземлені".