軌道交通對(duì)埋地燃?xì)夤艿婪栏到y(tǒng)影響(2)ppt課件

1、軌道交通雜散電流對(duì)埋地管道防腐系統(tǒng)的影響2021年6月1日.主要內(nèi)容雜散電流研討綜述實(shí)驗(yàn)室實(shí)際研討現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)實(shí)驗(yàn).雜散電流研討總述雜散電流產(chǎn)生緣由： (1) 電流泄露直流供電系統(tǒng)及雜散電流的產(chǎn)生由地鐵迷流所經(jīng)過(guò)的途徑可概括為兩個(gè)串聯(lián)的腐蝕電池,即電池:鋼軌(陽(yáng)極區(qū))+道床、土壤+金屬管線(陰極區(qū))電池:金屬管線(陽(yáng)極區(qū))+土壤、道床+鋼軌(陰極區(qū)). (2) 電位梯度管線置于陰極維護(hù)系統(tǒng)引起的電場(chǎng)區(qū)域內(nèi)表示圖 .影響地鐵雜散電流的要素地鐵雜散電流的簡(jiǎn)化電路 D ：變電站與負(fù)載之間的間隔RN ：經(jīng)過(guò)負(fù)導(dǎo)體(主鋼軌) 的電阻R P ：經(jīng)過(guò)正導(dǎo)體(接觸鋼軌或架空線) 的電阻RL ：負(fù)載端的負(fù)系統(tǒng)對(duì)地電

2、阻R S ： 變電站端的負(fù)系統(tǒng)對(duì)地電阻I T ： 列車(chē)任務(wù)電流IN ： 經(jīng)過(guò)負(fù)導(dǎo)體前往的電流I S ： 經(jīng)過(guò)大地前往的電流(雜散電流由此簡(jiǎn)化模型可得到關(guān)于雜散電流的方程如下:.雜散電流腐蝕 鋼軌及其附件：鋼軌的雜散電流腐蝕在隧道內(nèi)及道岔等部位尤為顯著，道釘也有雜散電流腐蝕 鋼筋混凝土構(gòu)造物：雜散電流經(jīng)過(guò)混凝土?xí)r對(duì)混凝土本身并不產(chǎn)生影響，但假設(shè)有鋼筋存在，那么鋼筋起聚集電流的作用并把電流引導(dǎo)到排流點(diǎn)處。在雜散電流由混凝土進(jìn)入鋼筋之處，鋼筋呈陰極。假設(shè)陰極析氫且氫氣不能從混凝土逸出，就會(huì)構(gòu)成等靜壓力，使鋼筋與混凝土脫開(kāi)。如有鈉或鉀的化合物存在，那么電流的經(jīng)過(guò)會(huì)在鋼筋與混凝土的界面處產(chǎn)生可溶的堿式硅

3、酸鹽或鋁酸鹽，使結(jié)合強(qiáng)度顯著降低。 . 在電流分開(kāi)鋼筋前往混凝土的部位，鋼筋呈陽(yáng)極并發(fā)生腐蝕。腐蝕產(chǎn)物在陽(yáng)極處的堆積產(chǎn)活力械脹力而使混凝土開(kāi)裂。 埋地管線：對(duì)埋地管線的作用是地鐵雜散電流腐蝕的一個(gè)重要方面，在設(shè)計(jì)和建造地鐵時(shí)不思索此問(wèn)題會(huì)產(chǎn)生極嚴(yán)重的后果。關(guān)于埋地管線的腐蝕，以前主要思索平行于地鐵線路的長(zhǎng)間隔管線，在雜散電流流出處腐蝕加劇。近來(lái)發(fā)現(xiàn)與地鐵垂直的管線也會(huì)產(chǎn)生雜散電流腐蝕。 .雜散電流對(duì)陰極維護(hù)的影響 雜散電流對(duì)管道等電位的影響：在對(duì)兩根以上平行或交叉管道的維護(hù)過(guò)程中，管道之間能夠相互影響；當(dāng)雜散電流存在時(shí)，致使金屬外表的陽(yáng)極電位和陰極電位交變的增大，能夠使無(wú)維護(hù)的和維護(hù)不充分的金

4、屬加速腐蝕；雜散電流以及大地磁場(chǎng)產(chǎn)生的電場(chǎng)同樣對(duì)管道維護(hù)產(chǎn)生影響，使管土間電位發(fā)生明顯變化。 .雜散電流對(duì)維護(hù)電流的影響 雜散電流對(duì)管道維護(hù)電流有很大影響。雜散電流的流向與管道維護(hù)電流方向一樣時(shí)有助于管道的維護(hù)；雜散電流過(guò)大，那么能夠使管道部分區(qū)域的電流密度過(guò)大而發(fā)生過(guò)維護(hù)，使涂層剝離，當(dāng)雜散電流的方向與維護(hù)電流的方向相反時(shí)，雜散電流會(huì)抵消管道部分維護(hù)效果。.雜散電流對(duì)管道犧牲陽(yáng)極的影響 被維護(hù)管道的電位因遭到雜散電流影響而發(fā)生變化，管地電位能夠更正或更負(fù)。假設(shè)是流入的雜散電流，使管土電位向負(fù)方向變化，很能夠使管道和犧牲陽(yáng)極同時(shí)極化。雜散電流過(guò)大，超越犧牲陽(yáng)極溶解產(chǎn)生的電流，犧牲陽(yáng)極會(huì)快速被極

5、化呈鈍化形狀，失去了其溶解犧牲維護(hù)的作用。假設(shè)是雜散電流流出處，管土電位會(huì)向正的方向變化，即所需維護(hù)電流變大，陽(yáng)極因負(fù)荷加重，溶解耗損加快，達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。.雜散電流腐蝕監(jiān)測(cè)規(guī)范的管地電位測(cè)試隧道構(gòu)造的外外表受雜散電流腐蝕危害的控制目的是由泄露電流引起的構(gòu)造電壓偏離其自然電位的數(shù)值。對(duì)于鋼筋混凝土主體構(gòu)造的鋼筋，上述極化電壓的正向偏移平均值不應(yīng)超越0.5 V。.雜散電流進(jìn)入埋地管道后的管地電位變化 1 陽(yáng)極區(qū) 2 陰極區(qū) 3 管道.土壤電位梯度雜散電流的方向測(cè)試雜散電流干擾程度小中大土壤電位梯度(mV/m)5.0在實(shí)踐干擾腐蝕與防護(hù)工程中，可根據(jù)由雜散電流引起的大地中電位梯度的大小判別環(huán)境被干

6、擾的程度，判別地中雜散電流的流向，以分析干擾源的位置等。.SCM雜散電流測(cè)試儀實(shí)現(xiàn)雜散電流極化方向的丈量。適用范圍 預(yù)備性丈量，工程技術(shù)丈量，防護(hù)效果評(píng)定，運(yùn)轉(zhuǎn)工況監(jiān)測(cè)中雜散電流的丈量。性能特點(diǎn)無(wú)需與管道銜接，在地面就可快速評(píng)價(jià)管道中的雜散電流可在沿管道方向的恣意地方對(duì)雜散電流進(jìn)展監(jiān)測(cè)定位雜散電流聚集流入點(diǎn)及流出點(diǎn)快速評(píng)價(jià)雜散電流緩解措施的效果長(zhǎng)達(dá)24小時(shí)的數(shù)據(jù)采集及成果存檔.雜散電流的防護(hù)措施控制泄露電流排流法：直接排流、極性排流和強(qiáng)迫排流.陰極維護(hù)：外加電流陰極維護(hù)和犧牲陽(yáng)極陰極維護(hù)。外加電流法運(yùn)用直流電源和不溶性陽(yáng)極, 電流易調(diào)理, 防護(hù)作用可到達(dá)較廣的范圍。常用的陽(yáng)極資料有石墨、磁性氧

7、化鐵、高硅鑄鐵等。陰極維護(hù)也有干擾問(wèn)題。如發(fā)生過(guò)維護(hù)會(huì)呵斥周?chē)渌竦貥?gòu)造物的腐蝕。處理干擾的方法與上述排流法類(lèi)似, 即減小維護(hù)電流, 或把埋地構(gòu)造物相互銜接起來(lái), 或?qū)ζ渌鼧?gòu)造物也施行維護(hù)。.規(guī)范方面的調(diào)研執(zhí)行情況NACE standard RP0177-2000 美國(guó)規(guī)范 Mitigation of alternating current and lightning effects on metallic structures and corrosion control systems；交流電流和雷電的外漏和對(duì)金屬構(gòu)造的影響；針對(duì)維護(hù)安裝的設(shè)計(jì)思索、交流和腐蝕控制的思索；在有陰極維護(hù)或平安

8、系統(tǒng)中的運(yùn)轉(zhuǎn)和維修的特殊思索；.EN 50122-2-1998 歐洲規(guī)范railway applications-Fixed installations-Part 2:protective provisions against the effects of stray currents caused by DC traction systems共分八章，主要論述了機(jī)車(chē)牽引供電系統(tǒng)、被腐蝕所影響的構(gòu)造物和對(duì)金屬構(gòu)造采用維護(hù)的方法。圖示闡明每單位長(zhǎng)度走行軌上的電阻丈量方法等。.規(guī)范調(diào)研EN 50162-2004 歐洲規(guī)范Protection against corrosion by stray c

9、urrent from direct current systems共分九章，主要講述雜散電流干擾確實(shí)定和測(cè)試方法、雜散電流干擾的斷定規(guī)范、闡明了如何排除雜散電流干擾包括電流源和被干擾構(gòu)造兩方面詳細(xì)闡明了陰極和陽(yáng)極相互影響的原理、陽(yáng)極干擾的最大可接受電位偏移程度、如何運(yùn)用電流探針來(lái)評(píng)價(jià)動(dòng)搖性雜散電流對(duì)陰極維護(hù)系統(tǒng)的影響等。.BS EN 12068-1999 英國(guó)、歐洲規(guī)范Cathodic protection-External organic coatings for the corrosion protection of buried or immersed steel pipelines

10、used in conjunction with cathodic protection-Tapes and shrinkable materials陰極維護(hù)用于埋地或浸沒(méi)鋼管與陰極維護(hù)系統(tǒng)共同運(yùn)用的外部無(wú)機(jī)涂層：膠帶和可收縮資料；.IEC 62128-2-2003 Railway applications - Fixed installations - Part 2: Protective provisions against the effects of stray currents caused by DC traction systems ；NF C17-400-2005 Protec

11、tion against corrosion by stray current from direct current systems. ；NF F74-122-2-2002 Railway applications - Fixed installations - Part 2 : protective provisions against the effects of stray currents caused by DC traction systems. ；ANSI/NACE RP0502-2003 Pipeline External Corrosion Direct Assessmen

12、t Methodology ；NF A05-614-2004 Cathodic protection of buried metallic tanks and related piping. ；.國(guó)內(nèi)主要規(guī)范CJJ 49-92 地鐵雜散電流腐蝕維護(hù)技術(shù)規(guī)程CJJ 95-2003 J 273-2003 城市燃?xì)饴竦劁撡|(zhì)管道腐蝕控制技術(shù)規(guī)程SY/T 0017-96 埋地鋼質(zhì)管道直流排流維護(hù)技術(shù)規(guī)范GB 19285-2003 埋地鋼制管道腐蝕防護(hù)工程檢驗(yàn).CJJ 49-92地鐵雜散電流腐蝕維護(hù)技術(shù)規(guī)程共分七章，主要針對(duì)地鐵構(gòu)造與設(shè)備受雜散電流腐蝕的危害性目的、地鐵雜散電流的限制、沿地鐵管線的防護(hù)、防

13、護(hù)系統(tǒng)檢測(cè)和驗(yàn)收與檢查實(shí)驗(yàn)；第3.0.5條：隧洞構(gòu)造的外外表，受雜散電流腐蝕危害的控制目的是由走漏電流引起的構(gòu)造電壓偏離其自然電位數(shù)值。對(duì)于鋼筋混凝土質(zhì)地鐵主體構(gòu)造的鋼筋，上述極化電壓的正向偏移平均值不應(yīng)超越0.5V 。提出地鐵雜散電流腐蝕與防護(hù)的實(shí)驗(yàn)丈量和運(yùn)用儀表；.GB 19285-2003埋地鋼制管道腐蝕防護(hù)工程檢驗(yàn)共分七章，主要講述管道覆蓋層維護(hù)、陰極維護(hù)和定期檢驗(yàn)；4.2.1：埋地鋼質(zhì)管道的直流干擾，可用管道恣意點(diǎn)上的管地電位較自然電位的偏移或管道附近土壤外表電位梯度來(lái)進(jìn)展丈量和評(píng)價(jià)。當(dāng)電位偏移20mV或土壤外表電位梯度0.5mV/m，確以為有直流干擾。當(dāng)偏移100mV或土壤外表電位

14、梯度2.5mV/m時(shí)，應(yīng)采取直流排流維護(hù)或其他防護(hù)措施；詳細(xì)講述了管地電位、土壤外表電位梯度、土壤電阻率等的測(cè)試方法；.實(shí)驗(yàn)室實(shí)際研討研討雜散電流強(qiáng)度、涂層破損率和管道材質(zhì)對(duì)腐蝕的影響，對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)展分析，得出各要素對(duì)雜散電流腐蝕的影響規(guī)律。. 研討方法：(1)根據(jù)SY/T0420-97規(guī)范制造防腐層 (2)三片試樣串聯(lián)模擬管道，制造破損率不同的缺陷 (3)用恒電流源給管道通入恒定的直流電流以模擬管道中的雜散電流 (4)采用稱(chēng)重法測(cè)得試片的腐蝕分量 (5)采用腐蝕速率測(cè)定、腐蝕形貌觀 察、能 譜分析、分形維數(shù)計(jì)算、腐 蝕產(chǎn)物分析、電位監(jiān)測(cè)等方法研討雜散電流對(duì)管線鋼的腐蝕規(guī)律.雜散電流強(qiáng)度對(duì)管道

15、腐蝕影響宏觀腐蝕形貌陰極區(qū)過(guò)渡區(qū)陽(yáng)極區(qū)腐蝕速率. 雜散電流強(qiáng)度對(duì)管道腐蝕影響SEM察看與EDS分析15mA50mA100mA(a)(b)(c).雜散電流強(qiáng)度對(duì)管道腐蝕影響元素含量(Wt%) FeCO腐蝕坑內(nèi)66.0930.553.36腐蝕坑外93.472.783.74腐蝕坑內(nèi)腐蝕坑外 鐵原子電解： 滲碳體也為一個(gè)亞穩(wěn)相，在電流的激發(fā)下，也分生分解：. 雜散電流強(qiáng)度對(duì)管道腐蝕影響拉曼光譜分析 腐蝕產(chǎn)物的構(gòu)成過(guò)程：.涂層破損率對(duì)雜散電流腐蝕的影響腐蝕速率a: 5mAb: 10mAc: 15mA雜散電流強(qiáng)度一定時(shí)，破損面積越小，腐蝕失分量越大。破損面積與腐蝕速率的關(guān)系電場(chǎng)強(qiáng)度實(shí)際： .涂層破損率對(duì)雜

16、散電流腐蝕的影響腐蝕形貌分析電流10mA,破損率3.92%電流10mA,破損率1.74%電流10mA,破損率0.436%(a)(b)(c).涂層破損率對(duì)雜散電流腐蝕的影響微觀腐蝕形貌電流10mA,破損率3.92%電流10mA,破損率1.74%電流10mA,破損率0.436%(a)(b)(c).管道材質(zhì)對(duì)雜散電流腐蝕的影響腐蝕速率腐蝕坑深在雜散電流強(qiáng)度和涂層破損率一樣時(shí)，Q235鋼的腐蝕速率、腐蝕坑深度最大，16Mn次之，而X70最小。 .管道材質(zhì)對(duì)雜散電流腐蝕的影響宏觀腐蝕形貌Q235破損1.74%,電流10mAX70破損1.74%,電流10mA16Mn破損1.74%,電流10mA(a)(c)

17、(b).管道材質(zhì)對(duì)雜散電流腐蝕的影響微觀腐蝕形貌Q235破損1.74%,電流10mAX70破損1.74%,電流10mA16Mn破損1.74%,電流10mA(a)(b)(c).雜散電流對(duì)管道電位的影響施加犧牲陽(yáng)極陰極維護(hù)時(shí)，隨雜散電流強(qiáng)度的增大，陽(yáng)極區(qū)電位正移，陰極區(qū)電位負(fù)移，且相鄰各點(diǎn)的電位梯度增大。隨雜散電流增大(20mA)，陽(yáng)極區(qū)電位正移100-150mV。 .小結(jié)隨雜散電流強(qiáng)度增大和涂層破損率減小，腐蝕速率、腐蝕坑深度都相應(yīng)增大，腐蝕程度加??；雜散電流強(qiáng)度與涂層破損率是影響埋地管道腐蝕的兩個(gè)重要要素，雜散電流腐蝕穿孔就是在較小的破損面積上構(gòu)成較大的電流密度而引發(fā)的。在雜散電流干擾下，Q235鋼腐蝕程度最嚴(yán)重，16Mn次之，X70最小。 .雜散電流引發(fā)部分坑蝕，腐蝕坑大小不等、深淺不一，表現(xiàn)為集中腐蝕的特性；對(duì)腐蝕坑內(nèi)外進(jìn)展能譜分析發(fā)現(xiàn)，坑內(nèi)與坑外碳元素的含量有明顯的差別，坑內(nèi)碳元素含量較高，而坑外碳元素含量相對(duì)較低。拉曼光譜分析腐蝕產(chǎn)物的主要成分為-Fe2O3、-FeOOH、- FeOOH與-Fe2O3 。 施加犧牲陽(yáng)極陰極維護(hù)時(shí)，隨雜散電流強(qiáng)度的增大，陽(yáng)極區(qū)電位正移，陰極區(qū)電位負(fù)移，且相鄰各點(diǎn)的電位梯度增大。隨雜散電流增大20mA，陽(yáng)極區(qū)電位正移150mV左右。.現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)采用GB19285-2003中規(guī)定的管地電位、土壤外表電位梯度等測(cè)試方法