- Главная | - Вернуться

В поисках преступников...

Почва родит и полезные травы и вредные зелья...
Овидий

Знаменитому сыщику Шерлоку Холмсу и его другу доктору Ватсону пришлось многое раскрыть в мире криминала, но... здесь бы и он оказался бессильным!

Казахстан, Балхашский медеплавильный завод... В цехе электролиза меди произошла авария. Одна из плавильных ванн перекосилась и дала трещину. Всем было ясно, что виновата в этом железобетонная опора, на которой стояла ванна. Но почему она подвела? Поврежденный агрегат демонтировали и начали исследовать опору. Сняли верхнюю часть — все в порядке, в середине — тоже. Когда дошли до нижней части, присутствующие озадаченно переглянулись: вместо толстых стержней стальной арматуры в бетоне зияли пустые ржавые отверстия. Строители клялись, что стержни закладывались по всей длине. Действительно, ведь и ванна и опора больше года работали нормально. Что же здесь все-таки произошло?

Оказалось, что арматуру... растворили электрические токи, с помощью которых расплавляли медь. Часть их через поврежденную изоляцию электрических цепей попала в бетон, а из него — в стальную арматуру. Все знакомые с законом Фарадея знают, что один ампер тока за год может «растворить» почти 9 килограммов железа. Если рабочий ток ванны — сотни ампер, то даже малая его часть, попавшая в опору, оказывается грозным врагом.

...Ассортимент инструментов сыщиков времен Конан Дойля был довольно ограничен: лупа, карманный ножик, свеча, еще 2—3 предмета — и всё. Современные детективы вооружены массой точных приборов для электрических, магнитных, тепловых и радиационных измерений. Именно такими приборами воспользовались и мы, ища пути, по которым могли проникнуть в опору коварные токи.

Конечно, токи утечки, или блуждающие токи, как их называют в технической литературе, не единственные и не главные участники «преступлений». Подозреваемых довольно много. Сложность обнаружения их (а это необходимо, чтобы определить вину каждого) в том, что следы преступлений — коррозия — часто похожи друг на друга, хотя участвовать в разрушениях могут и два «злоумышленника», и три, и даже больше.

Любой словарь иностранных слов разъяснит, что термин коррозия — понятие очень широкое. Это латинское слово означает и поражение тканей организма язвенными процессами, и разрушение поверхности металлических изделий и строительных материалов, и выветривание горных пород под действием воды и термическим влиянием.

По данным исследования, проведенного в 1971 году Т. Хоэром от Департамента Торговли и Промышленности, в Англии прямые потери от коррозии составляют 1,25 процента национального производства. Убытки от коррозии в ФРГ на 1970 год достигли 20—30 миллиардов марок. Комитет по коррозии и антикоррозионной защите Японии подсчитал, во что обходятся ущерб от коррозии и затраты на защиту конструкций. Оказалось — 1043 миллиарда иен в год. Представляете, сколько стальных конструкций можно было бы заменить титановыми, если тонна этого металла стоит 6 тысяч иен! Оценивая ущерб от коррозии, американская Национальная Комиссия сообщила, что в США убытки, связанные с коррозионными разрушениями, приближаются к 15 миллиардам долларов в год. По данным того же Т. Хоэра, потери США от коррозии в будущем достигнут 30 миллиардов долларов в год.

Сенсационное сообщение о похищении ценностей английской казны глухой августовской ночью 1963 года из поезда на линии Глазго-Лондон облетело весь мир. Тогда для поимки преступников, захвативших 2,5 миллиона фунтов стерлингов, были поставлены на ноги не только знаменитый Скотленд Ярд, но и полиция и секретные службы почти всех европейских капиталистических стран. А ведь похищенная сумма не идет ни в какое сравнение с приведенными выше цифрами убытков от коррозии.

Инженеры ведут «досье» на виновников коррозионных преступлений. Об одном из них — блуждающих токах — мы уже говорили, но они ничего не могут сделать без... воды. Вода — участник почти всех коррозионных разрушений.

Отдыхал я как-то на Азовском взморье, у поселка Кирилловка. Однажды, прогуливаясь, увидел старый торпедный катер с бортовым номером 576. Он лежал на берегу, опираясь на винт. Вся обшивка проржавела, в некоторых местах виднелись сквозные отверстия, напоминавшие рваные пробоины. Это были не военные раны — катер много лет после воины плавал в Азовском море. Его вывела из строя морская вода...

Позволю себе привести еще один пример коррозионной агрессии.

В одном из номеров журнала «Изобретатель и рационализатор» за 1978 год рассказывалось о том, как разыскивали боевые самолеты ИЛ-2 для того, чтобы установить в качестве памятника. Поисками занялся известный летчик-испытатель В. К. Коккинаки. Как-то ему сообщили, что самолет, похожий на разыскиваемый, лежит в болоте под Новгородом. Время, осадки, жара и морозы добавили к его фронтовым ранам новые. Большая часть конструкции разрушилась полностью. А ведь броня на этом самолете была надежной.

Оказывается, 35 лет непрерывных атак коррозии могут разрушить даже те конструкции, которые призваны противостоять ударам пуль.

Во время подводных работ в Средиземном море нашли останки какого-то корабля, напоминавшего пиратский фрегат капитана Флинта (помните «Остров сокровищ» Р. Стивенсона?). Удивительно, что металлические части выглядели не хуже, чем днища современных кораблей, проплававших в морях и океанах 10—15 лет. А ведь пролежал он в воде значительно дольше. Почему же находка не поржавела окончательно?

Возможно, у нее были защитники? Нет, просто один «преступник» затруднил доступ другому. Дело в том, что, главным «помощником злоумышленников» можно считать кислород. Без него разрушение происходит очень медленно. Винты пароходов, волны и ветер хорошо перемешивают верхние слои воды и обогащают ее кислородом. Поэтому так быстро ржавеют днища и борта. На дне, где вода почти неподвижна, кислорода значительно меньше (не более 5 объемов на 100 объемов воды). Вот почему сохранились некоторые металлические и деревянные части древних кораблей. Недаром еще и сегодня в Карибском море у прибрежных рифов продолжаются поиски останков «Санта Марии», одной из каравелл Колумба, затонувшей 500 лет назад в день, считающийся днем открытия Америки. Если действительно сохранились части этого корабля, то, по мнению исследователей, эго будет интереснейшая находка.

В «досье» перечисленных «преступников» заносят состав газов в атмосфере, влажность воздуха, диапазон изменения температуры за сутки. Для инженеров-коррозионистов все имеет вполне определенный смысл. От того, в каком сочетании находятся эти компоненты, зависит сохранность металлов.

Не так давно в «Комсомольской правде» была опубликована заметка о необычном юбиляре. Исполнилось ему всего... 65 лет. Обнаружили его в 1974 году в Риге. Груда металлолома когда-то была первой пожарной машиной в России. Собиралась она в 1912 году Русско-Балтийским вагоностроительным заводом в Риге. Вот что за эти годы сделали с ней дожди и влажный рижский воздух...

Об интересном поиске «преступников» рассказали инженеры отдела защиты сооружений Укргипромеза.

В 1973 году специалисты Хелуанского металлургического комбината, расположенного недалеко от Каира, обратились к Советскому Союзу с просьбой выяснить причину разрушения подземных труб и кабелей. Скорость коррозии была довольно высокой — до 4 миллиметров в год. Это означало, что труба с обычной толщиной стенки (6—7 миллиметров) превращалась в решето меньше чем за 2 года. Все трубы и кабели лежат в сухих песках и глинах — грунтовые воды залегают намного ниже подземных коммуникации, дождей в этом районе выпадает очень мало. Чья же тут вина?

Виновными оказались вода и кислород, а «организовали эту диверсию»... резкие колебания температуры в течение суток (до 39 градусов). Вечером и ночью в верхних слоях почвы, которая остывает быстрее, чем воздух, конденсируются пары влаги. Накапливаясь в порах грунта, она стекает вниз, на поверхность неглубоко лежащих в грунте труб и кабелей. Известно, что в такой воде-конденсате кислорода в несколько раз больше, чем в обычной. Так что трубы и кабели Хелуанского металлургического комбината регулярно подвергались объединенному «нападению» воды и кислорода.

Есть немало примеров, когда температура играет чуть ли не решающую роль в разрушении металла. В разных условиях опасными могут оказаться и высокие и низкие температуры.

Мороз был причиной гибели второй английской южно-полярной экспедиции, руководимой знаменитым Робертом Скоттом. Опытный исследователь, хорошо изучивший условия Антарктиды, старался предусмотреть все. Но экспедицию постигла неудача. Добравшись до полюса, путешественники увидели норвежский флаг и следы лагеря Амундсена. На обратном пути они не обнаружили на складах керосина. Жестяные банки с керосином были запаяны оловом. А надо сказать, что на морозе олово «заболевает» — металл рассыпается в порошок. Усталые, продрогшие и голодные люди не могли согреться, им не на чем было приготовить пищу. Скотт и его друзья погибли.

Примеры опасного влияния высоких температур легко найти на металлургических заводах. В последнее время в советских и зарубежных журналах уделяется большое внимание состоянию воздухонагревателей доменных печей. Воздухонагреватели — это стальная емкость высотой до 40 метров, в которой нагревают воздух или газ перед подачей в доменную печь. Современные крупные плавильные агрегаты проектируются в расчете на температуру купола воздухонагревателя 1400—1550 градусов.

В ноябре 1965 года на одной из доменных печей завода в Рурорте (ФРГ) ввели в эксплуатацию первые высокотемпературные воздухонагреватели с выносной камерой горения. Примерно через год в листовом кожухе купола одного из них в нескольких сварных швах появились трещины. Что делать? Добавили еще один купол — из стали повышенной прочности, верхнюю частъ покрыли тепловой изоляцией, чтобы внутри кожуха температура не падала ниже 150 градусов (при такой температуре не образуется опасный конденсат). Вопреки всем ожиданиям на неизолированной части камер горения воздухонагревателей вновь начали появляться трещины. Такие же неприятности преследовали работников завода в Швельгерне: коррозия вынудила их заменить трубопровод горячего дутья. Но только ли в температуре тут дело?

При сгорании топлива в воздухонагревателе накапливаются окислы азота. Чем температура выше, тем их больше. Одновременно усиливаются и растягивающие напряжения в металлических конструкциях. Когда температура кожуха опускается ниже «точки росы», совместные «усилия» водного раствора окиси азота и растягивающих напряжений приводят к образованию тонких трещин. Накопление таких не видимых глазу трещин может вызвать мгновенный обвал конструкции, за минуту до этого выглядевшей вполне надежно.

Постепенно разбухает «досье». Не будем стремиться к тому, чтобы на этих страницах перечислить всех возможных «вредителей». Да и сделать это не просто хотя бы потому, что в справочниках их количество доходит до 150: здесь и глюкоза, и спирты, и многие другие составы.

Журнал «Техника — молодежи» в 1978 году сообщил о крупной аварии. На химическом заводе по производству капролактама, расположенном недалеко от английского города Скантри, произошел мощный взрыв и начался пожар. Погибло 28 и ранено 36 человек. Завод практически был разрушен. В близлежащих поселках повреждены жилые дома, фабрики, магазины.

Расследование показало, что причина взрыва — коррозионная трещина в одном из реакторов. Через нее и произошел выброс в атмосферу опасного циклогексана.

Не все знают, что разрушение металла коррозией— не самая большая беда. Этот прямой ущерб, как называют его экономисты, часто намного меньше косвенного, если иметь в виду остановку какого-либо аппарата, загрязнение окружающей среды и даже опасность для человека.

Характерный пример косвенных убытков от коррозии описан в журнале «Черные металлы», издаваемом обществом немецких металлургов в Дюссельдорфе. На одном из металлургических заводов Рура в декабре 1937 года установили 8 электрофильтров, в 1939 году — еще 3. В электрофильтрах доменный газ очищается коронирующим излучением, которое захватывает инородные частицы и заставляет их осаждаться на специальных пластинах. С середины 1972 года, на электродах обнаружили коррозионные повреждения. Из-за коррозии происходили короткие замыкания между электродами и осадительными пластинами. А это, в свою очередь, приводило к пробою изоляторов. Расход их оказался таким большим, что временами приходилось останавливать электрофильтры — не успевали доставлять новые изоляторы. В чем причина этой длинной цепи неприятностей?

Сажа, содержащаяся в грязном газе, при сжигании поглощает двуокись серы. Образуется вязкая масса, которая прилипает к коронирующим электродам и к участкам перехода от них к раме. Эта масса, с одной стороны, содержит агрессивные по отношению к металлу вещества, с другой — уменьшает расстояние между электродами. Чем больше сжигается мазута, тем больше двуокиси серы, тем чаще выходят из строя электроды и изоляторы. Стоимость поврежденных электродов и изоляторов не идет ни в какое сравнение с убытками от остановки электрофильтров, ведь прекращается или ставится под угрозу энергоснабжение других объектов!

Закончим «досье на преступников»... металлами. В свое время венесуэльская нефть особенно ценилась из-за ванадия, который извлекали из получаемой при ее сжигании золы. Теперь с ванадием, содержащимся в нефти, приходится бороться, потому что пятиокись ванадия, образующаяся при его горении с избытком кислорода, способствует появлению на лопастях турбин таких же липких зольных отложений, как и на коронирующих электродах, о которых говорилось выше. Эти отложения ускоряют окисление металла. Оказалось, что с одного квадратного метра площади лопастей в течение часа улетучивается до 28 граммов металла.

В литературе описан интересный случай, когда инженеры не учли возможности вражды между металлами. Наверное потому, что сегодня такой просчет считается очевидным, не указываются ни страна, ни те, кто допустил промах. Но наглядность этого примера, несмотря на скупую информацию, все же привлекает внимание исследователей. Речь идет об ошибке, допущенной конструкторами морской яхты «Штандарт». Яхту, предназначенную для увеселительных прогулок, старались сделать покрасивее. Надводную часть корпуса облицевали листами из красной меди, подводную сделали из стальных листов. Стальное дно, по мнению конструкторов, должно было гарантировать повышенную прочность. Недолго проплавала эта яхта по морским просторам. В местах соединения медных и стальных листов началось быстрое разрушение, и подводная часть скоро вышла из строя. Конструкторы, сами того не желая, создали устройство из двух электродов, напоминающее батарейку для карманного фонаря. Если бы между стальными и медными частями яхты включили небольшую электрическую лампочку, она бы загорелась, подавая сигнал бедствия.

Эти сигналы бедствия кораблей, трубопроводов, доменных печей и многих сооружений заставляют ученых и инженеров изучать процессы коррозии и искать от нее защиту.

Средства защиты от коррозии — результат кропотливого, упорного, напряженного труда, неустанных творческих поисков специалистов по борьбе с коррозией, конструкторов, строителей и еще многих рядовых огромной армии защитников металлов. У каждого из них — свой подход к решению этой задачи, свои каноны, ограниченные рамками специализации.

Чтобы борьба с коррозией была успешной, нужна четкая, продуманная согласованность их действий. Разве не явная несогласованность художников и конструкторов привела к гибели уже упоминавшуюся яхту «Штандарт»? Именно отсутствие тесного контакта между электриками и доменщиками стало причиной остановки электрофильтров в Руре.

Кто может стать «третейским судьей» в этих вопросах? У всех специалистов одно мнение: необходим сплоченный коллектив множества специалистов, объединенных одной идеей, хорошо знающих цели и задачи своей работы. Только так можно найти управу на любого, самого изворотливого врага машин и механизмов, зданий и сооружений. Воображаемый стол переговоров, за которым могли бы собраться все заинтересованные лица, тянется через научно-исследовательские лаборатории, проектные институты, заводы, стройки.

Результат такой совместной работы не будет равен простой сумме вкладов каждого участника в общее дело. Появляются новые качества, достигаются экономические эффекты, которые были бы не под силу одному, даже самому опытному специалисту. Каждый раз в голову приходит мысль: как просто! А вслед за ней еще одна: хорошо, что взят еще один рубеж!

В.П. Фишман, 1981 г.

***