Под коррозией металлов понимают разрушение (разъедание) их вследствие химического или электрохимического взаимодействия с коррозионной средой. Различают химическую и электрохимическую коррозии. При химической коррозии окисление металла и восстановление окислительной компоненты коррозионной среды протекают одновременно. В отличие от химической электрохимическая коррозия сопровождается протеканием электрического тока, и восстановление окислительной компоненты коррозионной среды протекает не одновременно; скорость зависит от электродного потенциала. При электрохимической коррозии происходит ионизация атомов металла, т. е. переход ионов металла от узлов решетки кристаллов в коррозионную среду.

Подземные металлические сооружения (кабели с металлическими оболочками, трубопроводы, арматура железобетонных подземных конструкций и фундаментов и т.д.), расположенные на территориях промышленных предприятий, подвергаются почвенной (подземной) коррозии, обусловленной воздействием почвенных химических реагентов, и электрокоррозии блуждающими токами.

Схема процесса почвенной кор­розии представлена на рис. 1. Как известно, каждый металл об­ладает нормальным электродным потенциалом, и при соединении двух разных металлов создается гальваническая пара с разностью потенциалов, вызывающей элек­трический ток.

Для измерения электродных потенциалов применяются неполяризующиеся электроды сравнения: водородный, медносульфатный или свинцовый. В технике электрической защиты преимущественно пользуются медносульфатным электродом сравнения. По отношению к нему металлы имеют потенциалы: сталь —0,76 В, свинец —0,45 В и алюминий —1,99 В. Алюминиевая оболочка и стальная броня кабеля ААБ образуют гальваническую пару, что приводит к его повреждению во влажных грунтах.

Если в земле лежит стальная труба, то ее чистая по­верхность имеет отрицательный потенциал — 0,76 В. При попадании в верхний слой металла постороннего вещества (шлак и др.) образуется элемент с более высоким потенциалом. В результате возникает гальваническая пара с разностью потенциалов; при влажной почве, являю­щейся электролитом, появится ток, идущий от высшего потенциала (анод) к низшему (катод). Анодом будет слу­жить место примеси, а катодом — вся чистая поверхность металла. Выход тока из металла через электролит по за­кону Фарадея сопровождается переносом в электролит (разрушением) металла. При электрохимическом экви­валенте железа 1,04 г/А-ч за год при токе 1 А будет поте­ряно 1,04-8 760 = 9110,2 г, или 9,1 кг железа.

При коррозии подземных сооружений блуждающими токами, вызванными внешними источниками (рельсовые электрические дороги постоянного тока внутризаводского транспорта, трамваев, метрополитена, магистральных и пригородных сообщений), количественно эффект разрушения металла намного превосходит эффект разрушения его почвенной электрокоррозией в сопоставимых условиях.

Упрощенная картина поля блуждающих токов рельсовой электрической дороги постоянного тока показана на рис. 2. Система подвода тока к электропоезду состоит из контактного провода и рельсов. Поскольку рельсы не изолированы от земли, часть тока ответвляется из них в землю и затем возвращается в рельсы в зоне отсасывающего пункта. Эту часть тяговых токов (токи утечки из рельсов) и называют блуждающими токами.

При прохождении через грунт блуждающие токи частично заходят в металлические подземные сооружения. В зонах входа блуждающих токов подземные сооружения имеют отрицательный потенциал относительно грунта. Эти зоны называют катодными. Зоны, в которых блуждающие токи покидают подземное сооружение, называют анодными. С анодных зон токи возвращаются в рельсы. В этих зонах, как и при почвенной электрокоррозии, происходит коррозионное разрушение металла подземных сооружений блуждающими токами. Количество металла, выносимого из сооружения в грунт, пропорционально значению блуждающих токов, проходящих через металлические части сооружений, и времени их действия.

Факторами, определяющими характер и размеры коррозии блуждающими токами, являются значение и направление блуждающих токов; переходное сопротивление между грунтом и сооружением; продольное сопротивление сооружения; взаимное расположение источников блуждающих токов и трасс подземных сооружений; состояние защитных покровов на сооружениях. Значение блуждающих токов в грунте зависит от силы тока в рельсах электрической дороги, протяженности различных участков схемы рельсовой сети, продольного сопротивления рельсов и переходного сопротивления между рельсами и грунтом. Сопутствующим показателем, косвенно характеризующим блуждающие токи, является потенциал рельсов относительно земли. Его графическое представление в виде потенциальных диаграмм наглядно показывает размещение анодных зон на сооружении и дает первое приближенное представление о возможной интенсивности коррозионных процессов.

Ограничить выход блуждающих токов из рельсов в землю можно следующими путями. Уменьшением сопротивления рельсовых путей достигают путем электрически надежного соединения рельсовых стыков с помощью сварки. Повышения переходного сопротивления рельсы — грунт достигают применением щебеночного балласта вместо песчаного с устройством достаточного количества водоотводных дренажей. Надо уменьшать длину участков рельсовой сети, отходящих в одну сторону от отсасывающего пункта, и снижать токовую нагрузку каждого такого участка.

При нескольких отсасывающих пунктах на рельсовой сети в зоне одной подстанции применяют уравнивание потенциалов всех отсасывающих пунктов, включая добавочные сопротивления в цепи более коротких отсасывающих линий. На самих подземных сооружениях проводят соответствующие защитные мероприятия.

Большое значение имеет зазор между подошвой рельса и балластом, который на железных дорогах и метрополитене должен быть не менее 30 мм.

На промышленных предприятиях, потребляющих постоянный ток в технологических процессах, основным источником блуждающих токов в земле являются шинопроводы постоянного тока, электролизеры и металлические трубопроводы, присоединенные к ним. Для ограничения блуждающих токов от этих источников используют электрическую изоляцию токов от металлических сооружений. В качестве изоляторов используют обычно базальт, фарфор, диабаз, стекло, пластические массы и другие материалы с удельным объемным сопротивлением не менее 10 Ом-см.