Определение характеристик грунта в шурфе

Дата актуализации: 30.04.2026

268

При шурфовом обследовании подземных стальных газопроводов проводят следующие работы при обследовании грунта (рис.1):

• визуальное определение видимых характеристик, например, наличия влаги и загрязнений;

• выявление признаков биокоррозии;

• выявление наличия блуждающих токов;

• определение коррозионной агрессивности.

Рис. 1 Определение характеристик грунта при шурфовом обследовании

От чего зависит коррозионная агрессивность грунта?

Различные грунты вызывают коррозию стали разной интенсивности. Пески в коррозионном отношении достаточно инертны. Почвенная влага ускоряет коррозию. Глины и суглинки хорошо удерживают жидкость, поэтому они агрессивны в коррозионном отношении.

Скорость коррозии стали зависит от нескольких параметров грунта:

• структуры и пористости;

• влажности;

• минерализации и кислотности;

• температуры.

Рис.2 Засоленный грунт

Пористые грунты могут сохранять влагу в течение длительного времени и создавать благоприятные условия для диффузии кислорода. Влажность делает грунт электролитом, ее увеличение снижает сопротивление грунта и ускоряет анодные процессы. Максимальная скорость коррозии наблюдается в грунтах с содержанием 15–25 % влаги. Наличие в грунте водорастворимых солей (рис.2) способствует увеличению их электропроводности. Кислые грунты также ускоряют коррозию металлов. А вот низкие температуры замедляют коррозионные процессы.

Виды коррозии подземных стальных газопроводов

Коррозионные повреждения газопроводов приводят к экономическим потерям газораспределительных организаций. Они включают в себя прямые расходы, связанные с ремонтом поврежденного участка и косвенные, связанные с потерями газа, работами по пуску и отключению потребителей, а также неполучением оплаты за не поставленное топливо.

Рис.3 Коррозия трубопровода блуждающим током

Для подземных стальных газопроводов наиболее характерна электрохимическая коррозия в почвенно-грунтовых водах и грунтах. Также возможны биокоррозия и коррозия, вызванная блуждающими токами (рис.3).

При электрохимической коррозии происходит взаимодействие металла с водными растворами электролитов с возникновением электрического тока, сопровождающееся перемещением электронов и ионов от одного участка металла к другому. Чаще коррозия происходит неравномерно, на поверхности образуются каверны, пятна, язвы, которые со временем увеличиваются вплоть до сквозного разрушения стенки трубы.

Рис.4 Обрастание днища

При биокоррозии металл разрушается под действием биологических факторов в результате жизнедеятельности микроорганизмов. Они выделяют вещества, которые разрушают металл. Чаще всего происходит бактериальная коррозия. Бактерии стремительно размножаются и легко приспосабливаются к самым разным условиям окружающей среды. Кстати, самым первым видом биокоррозии, потребовавшим от человека принятия решительных мер, стало обрастание днища водорослями и ракушками (рис.4). Мало того, что они замедляют ход, они еще и металл разрушают.

Рис.5 Схема возникновения блуждающих токов

Коррозия блуждающими токами происходит в местах, где имеются электрифицированные железные дороги, трамвайные пути, метро. Рельсы входят в состав цепи, по которой ток протекает от подстанции по контактной сети к трамваю, а далее по рельсам возвращается назад, на подстанцию (рис.5). Блуждающий ток с рельс стекает в грунт и попадает на рядом проходящие подземные металлические коммуникации, например, газопровод. В результате на нем образуется катодная зона, где ток натекает на трубу, и анодная, где он сходит с трубы. В месте выхода тока происходит коррозия. Страдает не только газопровод. В месте схода на рельсах появляется анодная зона, где идет их разрушение. Кстати, станции катодной защиты газовых сетей сами могут служить источниками блуждающих токов для иных подземных металлических сооружений, находящихся вблизи защищаемого газопровода.

Визуальный контроль грунта

В шурфе визуально определяются характеристики грунта на глубине заложения газопровода: наличие загрязнений и грунтовой воды, увлажненность. Отдельно в акт шурфового обследования вносится тип грунта: глина, песок, суглинок, торф, известняк, чернозем, гравий, щебень и т. д. Работник, выполняющий шурфовое обследование, способен увидеть влагу или загрязнения. Но по внешним признакам определить тип грунта может не каждый.

В соответствии с ГОСТ 25100-2020 «Грунты. Классификация» устанавливаются следующие классы грунтов: скальные, дисперсные и мерзлые. При этом среди скальных грунтов выделяют 18 подвидов, а среди чаще всего встречающихся дисперсных – 8: различные пески, крупнообломочные грунты, глины, торфы, сапропели и т.д. А кроме подвидов есть еще разновидности.

Рис.6 Василий Васильевич Докучаев

Интересный факт: возникновение современного почвоведения, одного из направлений грунтоведения, связано с именем Василия Васильевича Докучаева (рис.6), профессора Санкт-Петербургского университета.

Выявление признаков биокоррозии

Наибольшую опасность при биокоррозии представляют сульфатредуцирующие бактерии. Они способных получать энергию в анаэробных условиях за счёт сульфатного дыхания — окисления водорода или других неорганических или органических веществ.

Рис. 7 Глеевой горизонт

Их активное воздействие определяется:

• по наличию визуальных признаков оглеения грунта (окрашенность в сероватые, сизые, голубоватые тона). Глеевые горизонты образуются в переувлажнённых, заболоченных и болотных почвах при затруднённом доступе кислорода или при его отсутствии (рис.7);

• по наличию восстановленных соединений серы. Нанося на грунт 2-3 капли разбавленной соляной кислоты, по характерному запаху сероводорода определяют их наличие.

Кстати, возраст самых первых сульфатредуцирующих организмов оценивают в 3,5 миллиардов лет, они являются одними из древнейших живых организмов.

Выявление блуждающих токов

Блуждающие токи выявляются по разности потенциалов, измеренной относительно электродов сравнения между двумя отстоящими друг от друга на расстоянии 100 м точками на поверхности земли. Измерения проводятся в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Максимальная разность потенциалов в 0,5 В и более указывает на наличие блуждающих токов.

Рис.8 Медно-сульфатный электрод сравнения

Для измерения защитного потенциала газопровода в шурфах применяют переносные медно-сульфатные электроды сравнения (рис.8). Основа конструкции — диэлектрический стакан, в котором в водный насыщенный раствор медного купороса погружен медный стержень, отделенный от грунта наконечником. В нем имеется множество пор, через которые медный купорос просачивается к наружной поверхности, создавая гальванический контакт между стержнем и грунтом. Электрод не подвержен поляризации — ток, проходя через него, не изменяет потенциал.

Признаком опасного влияния блуждающего постоянного тока на сооружения является наличие изменяющегося по знаку и значению смещения суммарного потенциала сооружения по отношению к его стационарному потенциалу (знакопеременная зона) или наличие только положительного смещения суммарного потенциала, как правило, изменяющегося по значению (анодная зона).

О способах определения коррозионной агрессивности грунтов расскажем в следующей статье.

 Автор статьи: Вершилович Владислав Адамович

- Место работы - ООО «Газпром газораспределение Нижний Новгород»

- Автор популярных книг и учебных пособий по устройству и эксплуатации газового оборудования

Пройдите курсы по промышленной безопасности
И получите удостоверение

Подробности здесь