Вы заметили, что полотенцесушитель из нержавейки в ванной комнате начинает покрываться пятнами ржавчины размером с 2-3 спичечные головки. А если это пятно вытереть, то за ним стоит маленькая еле заметная точечка, которая и ржавеет, и распространяется по поверхности. Это — коррозия металла. И рок здесь ни при чем. Находящиеся в воде и земле металлические конструкции подвергаются двум типам коррозии: гальванической и так называемой «коррозии от блуждающих токов».
Блуждающие токи — токи, возникающие в земле при её использовании в качестве токопроводящей среды. Вызывают коррозию металлических предметов, полностью или частично находящихся под землёй, а иногда и лишь соприкасающихся с поверхностью земли. Характерны, в частности, для трамвайных и железнодорожных путей электрифицированных железных дорог, не обслуживаемых должным образом. В ряде случаев блуждающие токи являются следствием аварийной утечки с линий электропередачи. Очень часто «блуждающими токами» называют нулевые токи, существующие в металлических незаземленных (не обнуленных) конструкциях. Неправильность употребления термина никак не уменьшает разрушительных способностей таких электротоков.
Гальваническая коррозия представляет собой электрохимическую реакцию между двумя и более различными (или разнородными) металлами. Различными, потому что для того, чтобы началась реакция, один должен быть более химически активным (или менее стабильным), чем другой или другие. Когда же речь идет о гальванической коррозии, то имеется в виду электрообмен. Все металлы обладают электрическим потенциалом, поскольку у всех атомов есть электроны, движение которых и есть электричество.
Гальваническая коррозия более активного металла начинается в тот момент, когда две или более детали из разнородных металлов, имеющие взаимный контакт (благодаря обычному соприкосновению или же посредством проводника) помещаются в жидкость, проводящую электричество (электролит). Электролитом может быть что угодно, за исключением химически чистой воды. Не только соленая морская, но и обычная вода из-под крана благодаря наличию минеральных веществ является превосходным электролитом, и с ростом температуры электропроводность ее только растет (по этой причине корпуса судов, эксплуатирующихся в жарком климате, заметно больше подвержены коррозии, чем в северных морях). Это же справедливо и по отношению к полотенцесушителям для ванной.
На примере морских судов, первый признак гальванической коррозии — вздутие краски на поверхностях, расположенных ниже ватерлинии, начинающееся обычно на острых гранях, и образование на обнажившемся металле белесого порошкообразного налета. Потом на поверхности металла начинают образовываться заметные углубления — словно кто-то выгрызает из него кусочек за кусочком. Гальваническую коррозию подводных частей подвесных моторов и угловых колонок — или любых алюминиевых частей лодки — значительно ускоряет наличие деталей из нержавеющей стали, таких, как гребные винты, триммеры (особенно если они «заземлены» на двигатель), узлы дистанционного управления. Именно на них и уходят электроны алюминиевых деталей.
Другая причина, способная ускорить процесс гальванической коррозии — это уменьшение полезной площади анодных протекторов. Но и без наличия нержавеющей стали расположенные под водой алюминиевые детали все равно подвергаются воздействию гальванической коррозии — хотя и не столь интенсивной, как при контакте с иным металлом. При наличии электролита на большинстве однородных, вроде бы, металлических поверхностях все равно образуются крошечные аноды и катоды — в тех местах, где состав сплава неоднороден или имеются посторонние вкрапления или примеси — например, частицы металла с форм или штампов.
Другая причина гальванической коррозии — подключение к береговой электросети. При этом алюминиевая подводная часть мотора посредством заземляющего вывода подключается к подводным частям других лодок и становится частью огромной гальванической батареи, связанной с погруженным в воду береговым металлом. При этом не только на одной лодке, но и на соседних коррозия значительно ускоряется.
Коррозии от блуждающих токов
Вы узнали, на что способная гальваническая коррозия при использовании электрического потенциала самих металлов. Представьте что будет, если добавить еще электричества! Произойти подобное может в том случае, если металл, по которому течет электрический ток, поместить в любой заземленный водоем (в реку, озеро, море, океан — без разницы, не в счет разве что стеклянный аквариум). Ток через воду устремится в землю. Следствием этого явится интенсивная коррозия в том месте, где произошел «пробой». В наихудшем случае та же алюминиевая подводная часть мотора может разрушиться буквально за несколько дней.
Данная разновидность коррозии отличается от гальванической, хотя природа у них одна. Гальваническая коррозия вызывается соединением двух разнородных металлов и происходит за счет разности их электрических потенциалов. Один металл выступает в роли анода, другой — в роли катода. Здесь же электрический ток попадает на подводную часть лодки из внешнего источника и через воду уходит в землю. Блуждающие токи могут вызываться не только внешними, но и внутренними источниками — коротким замыканием в сети лодки, плохой изоляцией проводки, подмокшим контактом или неправильным подключением какого-либо элемента электрооборудования.
Наиболее распространенный внешний источник блуждающих токов — береговая сеть электроснабжения. Лодка с внутренним источником блуждающих токов (например, по причине повреждения изоляции одного из проводов) может стать причиной усиленной коррозии множества соседних лодок, подключенных к той же береговой электросети, если они обеспечивают лучшее заземление. Ток при этом передается на другие лодки посредством все того же «третьего» заземляющего провода. Гораздо более неуловимый — но потенциально более опасный — случай коррозии блуждающих токов может происходить безо всяких проблем с электрооборудованием (и вашей лодки, и соседних).
Предположим, что вы возвращаетесь на стоянку после выходных на воде, подсоединяетесь к береговому источнику, чтобы подзарядить аккумулятор, и спокойно уходите домой — автоматическое зарядное устройство само отключит зарядившуюся батарею. В понедельник по соседству с вашей лодкой причаливает большой стальной катер (с ободранной и поцарапанной краской). Владелец его тоже подключается к береговой сети и тоже оставляет свою посудину на несколько дней. Электрическая батарея готова — большой стальной корпус и небольшая подводная часть вашего мотора, соединенные заземляющим проводом. В зависимости от разделяющего их расстояния, разницы размеров и времени, которое ваш сосед решил провести на берегу, в следующие выходные вы можете обнаружить, что подводная часть вашего мотора либо просто покрыта белесым налетом, либо разрушилась чуть ли не полностью.
Природа блуждающих токов кроется в разности потенциалов заземленных конструкций в разных частях здания. Т.к. все металлические конструкции, должны иметь гальванический контакт с нулевым проводником во ВРУ (вводно распределительном уст-ве) или ГРШ (главном распределительном шкафу). Это называется системой уравнивания потенциалов. Для чего это делается — для того что бы взявшись за трубу и заземленное оборудование не получить удар током. Труба будет где то далеко иметь свое заземление, а, скажем, кухонная плита, в подвале дома свое и между этими 2 «землями» будет небольшая разница потенциалов, скажем 4-6В.
При расчетах сопротивление человеческого тела принимается 1000 Ом. Таким образом получается ток 5мА, что чувствительно. При 50мА наступает фибрилляция сердца, а 100мА убивает. Опасно не напряжение, а ток. Описаны случаи, когда в ванной убила разность потенциалов в 4В.
Теоретически, при правильном строительстве, разности потенциалов быть не должно. Но на практике по-другому. Где-то сварное соединение заменяют на сгоны и вносят дополнительное сопротивление, а где то вставляют кусок из металлопласта. Все это приводит к возникновению разности потенциалов в разных концах или этажах трубы, которая в конце и приводит к электрохимической коррозии. Электрохимическая коррозия особо злостно ведет себя с подземными коммуникациями, проходящими через грунты с разной кислотностью, или если где то рядом есть трамваи и поезда.
Проблема коррозии смесителей и полотенцесушителей именно в том и состоит, что к ним подходят пластиковые трубы. Стояк, конечно же, из металлических труб. Металлические трубы все заземлены, в новых домах через систему уравнивания потенциалов, в старых — в подвале к контуру заземления. При использовании пластиковых труб разрывается металлосвязь между трубами стояка и металлическим полотенцесушителем. Следовательно разрывается потенциал: на стояке у вас один — земля, на смесителе (полотенцесушителе) — другой.
Такое явление называется — разность потенциалов (физика за 8 класс). Между разными потенциалами появляется электроток, при условии появления между ними проводника. Таким проводником и является текущая вода. При движении воды по трубам происходит микро трение различных сред: воды и металла, а при трении возникает — напряжение! т.е потенциал, тот что в стояке равен потенциалу земли (заземлено), а тот что в полотенцесушителе — сам по себе, а через воду между разными потенциалами и возникают «блуждающие токи», и, как следствие — коррозия. Вода обладает отличной токопроводимостью.
Всё что вам необходимо сделать, — это обеспечить надежную металлическую связь между трубами стояка и металлическими оконечными устройствами (смесителем, полотенцесушителем). Проще говоря — заземлите свой полотенцесушитель на металлические трубы стояка и все блуждающие неприятности вас покинут тотчас, потенциал выровняется и току неоткуда и некуда будет течь. Пока трубопроводы холодной и горячей воды, а также отопления выполнялись из стальных труб — вопрос о заземлении каждой батареи просто не мог возникнуть: в подвале каждый трубопровод заземлялся в двух местах (как протяженный элемент). Обратите внимание: каждая ванна также заземлялась (на трубопровод) отдельным проводником, т.к. иначе у нее нет электрической связи с водопроводной трубой.
Когда начали повсеместно использовать пластиковые или металлопластиковые трубы — о заземлении как-то мало кто задумывается. Казалось бы, металлопластиковая труба — сродни стальной (по проводимости). Но — вы где-нибудь видели соединительные элементы, которые обеспечивали бы электрический контакт с алюминием внутри стенки металлопластиковой трубки? И получается так: вода — достаточно проводима, чтобы подвести опасное напряжение в ненужное место, но недостаточно проводима, чтобы защитить человека от удара током. Плюс при движении вода за счет трения о стенки (диэлектрик) электризуется, и статический заряд накапливается на металлических элементах (своего рода Лейденская банка).
При прикосновении — бьет ощутимо. Человека с больным сердцем может и убить. Есть еще одна опасность: среди соседей может найтись не совсем «умный человек», который с целью экономии решит установить жучок, чтобы счетчик в обратную сторону крутился. И не придумает ничего лучшего, чем подключиться к системе отопления. Тогда к батарее лучше не прикасаться (даже если трубы стальные). В ПУЭ (Правилах устройства электроустановок), глава 1.7 (дополнительная система уравнивания потенциалов), говорится: «. Все металлические элементы должны быть заземлены».
Вывод
При применении пластиковых и металлопластиковых труб ВСЕ металлические элементы системы (батареи отопления, полотенцесушители, металлические мойки, ванны, смесители, и даже чугунные бачки унитазов) необходимо заземлять. В остальном, каждый вправе решать сам: продолжать лабораторные исследования на тему «заземление как мера борьбы с электрокоррозией» или плюнуть и купить электрический полотенцесушитель.
