Соль не разрушает контакт в щите сама — она меняет момент, когда на нем появляется пленка электролита. На чистом металле влага образуется только при конденсате, а на засоленном соединении уже при относительной влажности 75,4 %. В Петербурге осенью и зимой воздух почти всегда влажнее этого порога, поэтому у приморских объектов контакты деградируют быстрее, а процесс заканчивается дугой. Разберем, как далеко аэрозоль уходит от берега, что разрушается внутри щита и как провести ревизию.
источник: magnific.com
Как далеко солевой аэрозоль уходит от берега
Солевой аэрозоль возникает над водой: брызги и лопающиеся пузырьки пены выбрасывают в воздух мельчайшие капли, ветер сносит их на берег, и они оседают на конструкциях в виде кристаллов хлорида натрия и других солей. Чем дальше от воды, тем меньше хлоридов выпадает на единицу площади.
ГОСТ 9.039 делит атмосферу на типы — морскую, приморскую, приморско-промышленную, городскую, промышленную и условно-чистую — и оценивает хлоридную нагрузку по скорости осаждения хлоридов на поверхность. Именно эта величина показывает, насколько агрессивна среда для вашего щита.
|
Уровень по ГОСТ 9.039 |
Осаждение хлоридов, мг/(м²·сут) |
Характеристика |
|
S1 |
до 0,3 включительно |
фоновый уровень |
|
S2 |
от 0,3 до 4,0 |
слабое влияние хлоридов |
|
S3 |
свыше 4,0 до 30,0 |
заметное влияние хлоридов |
|
S4 |
от 30,0 до 300,0 |
морской микроклимат |
|
Выше S4 |
свыше 300,0 |
экстремальный уровень |
Стандарт не задает расстояние от берега для каждого уровня: оно меняется с ветром, рельефом и застройкой. Зато он указывает, где брать пробы: коллекторы ставят на удалении примерно 15, 200, 700, 2000, 5000 и 10000 м от уреза воды. Это хорошо показывает масштаб — влияние моря прослеживается на километры, а не на десятки метров.
Для Петербурга есть важная оговорка. Вода в восточной части Финского залива опреснена стоком Невы и заметно менее соленая, чем океанская, поэтому хлоридов выпадает меньше, чем на открытом морском побережье. Расстояние до берега дает верхнюю, консервативную оценку, а точную категорию объекта определяет только замер хлоридов.
Порог 75,4 %: почему соль опаснее просто влажности
В статье про влажность в щите мы разбирали точку росы: пока температура поверхности выше нее, воды на контакте нет. С солью все иначе. Хлорид натрия гигроскопичен: при 20 °C выше 75,4 % относительной влажности он сам вытягивает влагу из воздуха и растворяется в ней. На соединении образуется пленка электролита, хотя конденсата нет и воды в щите не видно.
Лабораторные данные показывают масштаб: за 56 суток соль набирает около 7 % массы при влажности 79 %, 22 % при 81 % и 153 % при 87 %. Если сопоставить это с климатом Петербурга, картина получается неприятная.
Среднегодовая влажность в городе около 78 %, зимой она держится в диапазоне 80–96 %, во второй половине октября и в ноябре — 81–87 %. Эти диапазоны лежат правее порога. Летние 60–70 % — левее, поэтому в теплый сезон засоленный контакт чаще остается сухим. Практически это означает, что электролит на соляном налете присутствует почти весь холодный сезон.
Схема 1. Гигроскопическая точка соли 75,4 % и сезонная влажность в Петербурге
Влажность в помещении и влажность наружного воздуха — разные величины, и в теплой комнате щит может оказаться ниже порога. Но щит на наружной стене, в тамбуре, на лестничной клетке или в подвале работает при влажности, близкой к уличной. Подробно пути, которыми влага попадает в щит, описаны в отдельной статье.
Категория коррозивности объекта по ГОСТ ISO 9223
ГОСТ ISO 9223 определяет категории коррозионной активности атмосферы от C1 до CX по скорости коррозии стандартных образцов. Для цинка она выражается в микрометрах в год — и по этой цифре легко оценить, как быстро «съедается» оцинкованная сталь корпуса, шины и крепеж.
|
Категория |
Типичная среда |
Коррозия цинка, мкм/год |
|
C2 |
умеренный климат, малое загрязнение, сельская местность и небольшие города |
0,1–0,7 |
|
C3 |
умеренный климат, городская среда, небольшое влияние хлоридов; ориентир — 1–30 км от моря |
0,7–2,1 |
|
C4 |
высокое загрязнение или заметное влияние хлоридов; ориентир — до 1 км от моря |
2,1–4,2 |
|
C5 |
очень высокое загрязнение или хлориды, причалы и пристани |
4,2–8,4 |
|
CX |
экстремальные условия, зона заплеска, морские платформы |
8,4–25 |
Для Петербурга и области это дает следующую ориентировочную картину. Причалы Большого порта, форты Кронштадта и сам берег залива — верхняя часть шкалы. Прибрежная застройка Кронштадта, Сестрорецка, Ломоносова, Петергофа и Зеленогорска — переходная зона. Основная городская застройка, включая Лахту, Васильевский остров и Приморский район, — нижняя граница хлоридного влияния. С учетом опреснения залива реальные категории могут оказаться на ступень ниже, но утверждать это без замера нельзя.
Схема 2. Зоны коррозивности по удаленности от Финского залива и ориентир по интервалу ревизии
Интервалы на схеме — ориентир. Шестимесячную проверку вводов и защитных покрытий в морском климате рекомендует и наша статья о защите электрощитового оборудования. Для объектов организаций конкретный регламент задает эксплуатирующая служба.
Что именно разрушается внутри щита
Корпус и степень защиты IP мы здесь не разбираем — это тема отдельной статьи. Нас интересует то, что происходит с токоведущими соединениями внутри корпуса: именно там коррозия превращается в аварию.
Винтовое соединение и оксидно-хлоридная пленка
Хлорид-ионы разрушают защитную оксидную пленку на алюминии и вызывают точечную коррозию — питтинг. На меди и латуни образуются зеленые продукты коррозии. Они занимают больше места, чем исходный металл, скапливаются в зазоре между жилой и клеммой и увеличивают переходное сопротивление. Дальше работает уже знакомая цепочка: нагрев под нагрузкой, ускорение коррозии, рост сопротивления.
Гальванические пары в присутствии хлоридов
Если в одном соединении оказываются разные металлы — алюминиевая жила в латунной клемме, медный наконечник на алюминиевой шине, оцинкованная сталь рядом с медью, — они образуют гальваническую пару. Менее благородный металл разрушается быстрее. Сухой налет хлоридов этому не мешает, а пленка электролита при влажности выше 75,4 % превращает соединение в работающий гальванический элемент.
Щелевая коррозия под шайбой и в опрессовке
Самые опасные места — те, где электролиту некуда уйти: под шайбой винта, внутри опрессованного наконечника, в зазоре между жилой и изоляцией. Влага и хлориды остаются там надолго, в щели накапливаются агрессивные продукты, и коррозия идет быстрее, чем на открытой поверхности. Снаружи такое соединение может выглядеть вполне исправным.
От коррозии к дуге: где обрывается цепочка защиты
Результат процесса тот же, что и при обычном увлажнении: переходное сопротивление растет, соединение греется, изоляция обугливается, появляется дуга. Полную цепочку из пяти стадий и реакцию защитных аппаратов на каждой из них мы показали в статье про влажность — здесь повторяться не будем.
Важно другое. Хлоридная среда сокращает срок, за который соединение проходит первые стадии, а автомат и УЗО в это время молчат: ток остается в пределах номинала, утечки на землю нет. Устройство защиты от дугового пробоя срабатывает, когда искрение уже началось, и прерывает аварию до возгорания. Поэтому для приморского щита УЗДП и регулярная ревизия — две части одного решения: первая ограничивает последствия, вторая не дает дефекту дойти до этой точки.
Реагенты: хлориды вдали от залива
Хлориды попадают в щит не только с моря. Там, где зимой применяют противогололедные реагенты на хлоридной основе, соль заносится на обуви и колесах в подземные паркинги, входные группы и технические помещения первых этажей, а талая вода уносит ее в подвалы и приямки. Через вентиляцию и кабельные вводы реагентная пыль попадает в этажные и вводные щиты.
Механизм тот же: хлорид натрия или кальция оседает на контактах, а при влажности выше порога образует электролит. Это объясняет, почему щиты в паркингах и на первых этажах центральных районов деградируют заметно быстрее, чем такие же в верхних помещениях того же дома, хотя до залива километры. Если в вашем здании есть подземный паркинг или общий вход с реагентной обработкой, считайте его приморским по условиям для щитов рядом.
Как провести ревизию щита в хлоридной среде
Ревизию проводит электрик с допуском: работы выполняются при снятом напряжении. Лучшее время — конец весны, когда влажность минимальна и свежий конденсат не маскирует старые отложения, плюс повторный осмотр перед зимой.
1. Определить условия объекта. Оцените удаленность от берега, наличие реагентной обработки у входа и в паркинге, состояние кабельных вводов. Это задает периодичность осмотра и ожидаемую степень повреждений.
2. Обесточить щит и подготовить рабочее место. Снимите напряжение, убедитесь в его отсутствии, примите меры против ошибочной подачи. Осмотр под напряжением недопустим: налет хлоридов проводит ток.
3. Осмотреть корпус, крепеж и DIN-рейку. Следы потеков, белые и зеленые отложения, ржавчина на метизах и рейке. Коррозия рейки — признак того, что в корпусе регулярно появляется электролит.
4. Осмотреть контактные соединения. Ищите рыхлый белый налет на алюминии, зеленые продукты на меди и латуни, точечные язвы вместо равномерного потемнения, потемнение или оплавление изоляции у клемм. Особое внимание — местам, где соединяются разные металлы.
5. Заменить пораженные участки. Соединение с хлоридными отложениями не подтягивают: пораженную жилу, наконечник или клемму заменяют. Моменты затяжки берутся из паспорта изделия — произвольные значения недопустимы. Мокрая уборка щита водой недопустима.
6. Проверить УЗДП и зафиксировать результат. После включения проверьте УЗДП кнопкой «Тест» по паспорту, запишите, что нашли и что заменили, и назначьте следующую дату осмотра. Для объектов организаций результат вносят в журнал.
Частые ошибки
-
Считают, что высокая степень защиты IP решает вопрос коррозии. Степень защиты говорит о том, как корпус задерживает пыль и воду, а не о том, как материал выдерживает хлориды. Это разные характеристики.
-
Подтягивают клемму с отложениями вместо замены. Подтяжка сжимает продукты коррозии, но не убирает их: через несколько месяцев сопротивление возвращается.
-
Протирают щит влажной тряпкой. Вода растворяет соль и разносит электролит по клеммам. Ревизию проводят на обесточенном щите, а очистку — сухими методами.
-
Смешивают металлы в одном соединении. Алюминиевая жила в латунной клемме без переходного элемента создает гальваническую пару, и в хлоридной среде она работает быстрее.
-
Ориентируются только на расстояние до моря. Реагенты в паркинге и на входе дают хлориды при любом расстоянии от залива.
-
Проверяют щит только летом. Летом влажность ниже порога, и засоленный контакт чаще сухой. Опасный период — осень и зима, поэтому осмотр планируют и перед холодами.
Частые вопросы
На каком расстоянии от залива солевой аэрозоль еще влияет на щит?
Единой цифры нет: влияние зависит от ветра, рельефа и застройки. По методике ГОСТ 9.039 пробы хлоридов берут на удалении до 10 км от воды. Для Петербурга расстояние дает только консервативную оценку — реальную категорию объекта показывает замер хлоридов.
Спасет ли герметичный корпус от солевой коррозии контактов?
Частично. Корпус снижает попадание аэрозоля и пыли, но не защищает от соли, которая уже оказалась внутри, и от хлоридов, пришедших по кабелю. Степень защиты IP и коррозионная стойкость — разные характеристики, поэтому корпус не отменяет ревизию соединений.
Когда опаснее: зимой или летом?
Осенью и зимой. Гигроскопическая точка хлорида натрия — 75,4 % влажности, а в холодный сезон влажность в Петербурге держится в диапазоне 80–96 %. Летние 60–70 % ниже порога, и засоленный контакт чаще остается сухим.
При чем здесь реагенты, если дом в центре, а не у залива?
Хлориды реагентов оседают на контактах так же, как морская соль. Они заносятся в подземные паркинги, входные группы и подвалы, а значит, щиты рядом деградируют по тому же механизму, хотя до воды километры.
Нужен ли УЗДП, если щит новый?
Да. Новый щит не защищен от процессов, которые начинаются под действием хлоридов и влаги в первые годы эксплуатации. Дуговая защита ограничивает последствия, но не заменяет осмотр: первые стадии деградации контакта не видит ни одно устройство в щите.
Заключение
Солевой аэрозоль и реагенты работают на тех же стадиях деградации контакта, что и обычная влажность, но быстрее: пленка электролита возникает уже при 75,4 %, а в Петербурге этот порог пересекается почти всю осень и зиму. Надежный результат для приморского щита дают три вещи: правильная оценка условий объекта, регулярная ревизия соединений и дуговая защита на линиях.
Инженеры НТК «Приборэнерго» подбирают УЗДП и щитовое оборудование под условия объекта: разработка, сборка и испытания проходят на собственной площадке, поставка в Санкт-Петербург и Ленинградскую область идет напрямую. Если щит находится в прибрежной зоне, в подземном паркинге или в сыром помещении, уточните у технической поддержки климатическое исполнение и степень защиты до покупки.
