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杂散电流介绍

2022/07/15339 作者:佚名
导读:杂散电流主要指不按照规定途径移动的电流,它存在于土壤中,与需要保护的设备系统没有关联。这种在土壤中的杂散电流会通过管道某一部位进入管道,并在管道中移动一段距离后在从管道中离开回到土壤中,这些电流离开管道的地方就会发生腐蚀, 也因此被称为杂散电流腐蚀。杂散电流的输出点有很多包括有外加电流阴极保护系统,DC电车系统,DC开矿以及焊接系统,高压DC、AC传输线路。杂散电流有动态与静态之分,随时间变化大小

杂散电流主要指不按照规定途径移动的电流,它存在于土壤中,与需要保护的设备系统没有关联。这种在土壤中的杂散电流会通过管道某一部位进入管道,并在管道中移动一段距离后在从管道中离开回到土壤中,这些电流离开管道的地方就会发生腐蚀, 也因此被称为杂散电流腐蚀。杂散电流的输出点有很多包括有外加电流阴极保护系统,DC电车系统,DC开矿以及焊接系统,高压DC、AC传输线路。杂散电流有动态与静态之分,随时间变化大小或方向的为动态杂散电流,不发生改变的为静态杂散电流。在杂散电流进入管道的部分,管道为阴极而得到保护,但是过大的电流进入时,这部分管道就会发生过保护。同时杂散电流离开管道的地方就会因为失去电子而腐蚀。确定管道是否已经受到杂散电流的干扰,可以通过检测管道电位的变化与历史数据比较来判断。

分类

根据干扰源的性质,可以将杂散电流分为静态干扰源和动态干扰源。静态杂散电流指其他外加电流系统的电流被强制施加到埋地管线上,例如其他管道的阳极地床电流。动态杂散电流是指某电力传输系统(如火车、地铁、采矿作业等)通过管道外防腐层失效的区域进入埋地管道的电流。

根据干扰源的来源可以分为直流杂散电流、交流直流电流和地电流。直流杂散电流主要来源于直流电气化铁路、直流电解系统、直流电焊系统、高压直流输电线路、其他管道外加的阴极保护系统等。交流杂散电流主要来源于交流电气化铁路,高压交流输电线路等。而地电流是由于地磁场的变化感应产生的,它也会腐蚀埋地管线、对电气设备和操作人员安全有一定的影响,但是相对而言数量比较小。

原因

杂散电流产生的原因很多也很复杂,并且容易受到外界环境因素的影响,但主要可以归纳为以下两点:

(1)电位梯度。如果电场分布不均匀,存在电位梯度,那么金属内部的自由电子会在电场力的作用发生定向移动,使金属阳离子与电子分离,从而造成对埋地金属管线的腐蚀。另外由于存在着电位梯度,电场会迫使部分电流从铁轨中流出并流入土壤和埋地金属管线中,然后再使电流从埋地金属物中流出,流向大地再返回到牵引变电所的负极,形成对埋地管线的杂散电流腐蚀。

(2)电流泄露。电流泄露是杂散电流形成的一个主要原因,电流泄露主要是因为绝缘不良或接触不好等原因造成的。电流泄露到埋地管道中时,由于电流的流动迫使金属内部的自由电子发生定向移动,使金属离子与电子分离,使得埋地金属管线遭受腐蚀。

存在环境

杂散电流就是一种因外界条件影响而产生的一种电流.例如在电气的高压试验中,直流泄漏或直流耐压试验中,因为高压部分对地存在电容,从而有电流从这个电容流过.

由于电气化铁路、矿山、工厂、港口各种用电设备接地与漏电,在土壤当中也会形成杂散电流的循环。

指存在于预设的电源网路之外的电流,其主要来源一般为:1.电气牵引网路流经金属物(指铺轨以外的金属物)或大地返回直流变电所的电流;2.动力和照明交流电路的漏电;3.大地自然电流;4.雷电和电磁辐射的感应电流等。

电化学腐蚀过程

当杂散电流从走行轨泄露出去再通过道床、大地流入埋地金属管线中,其中走行轨的A区是阳极,管道的B区为阴极;当杂散电路从管道中流出并通过大地、道床流入走行轨中时,管道的C区为阳极,走行轨的D区为阴极。由此可知,杂散电流所经过的通路实质上就是构成了两个串联的腐蚀电池。即:

电池1:A走行轨(阳极区)→道床、大地→B埋地金属管线(阴极区)

电池2:C埋地金属管线(阳极区)→大地、道床→D走行轨(阴极区)

根据电化学腐蚀特点,可知埋地管线的阴极区带负电,一般不会受到腐蚀的而影响,但是若电位过负,有可能发生析氢腐蚀,造成管线防腐层的剥离;而在埋地管线的阳极区则会发生激烈的电化学腐蚀,若管道上比较潮湿,可以很明显的看见反应现象。

当外界环境不同时,在管道上会发生不同的电化学反应,其腐蚀反应方程如下:

(1) 析氢腐蚀

阳极:2Fe→2Fe 4e

阴极:4H 4e→2H2↑ (无氧酸性)

4H2O 4e→4OH 2H2↑ (无氧中性、碱性)

(2) 吸氧腐蚀

阳极:2Fe→2Fe 4e

阴极:O2 2H2O 4e→4OH (有氧酸性)

上述两种反应通常都会生成Fe(OH)2,但是Fe(OH)2很不稳定,从管道表面析出时很容易受到氧化变成Fe(OH)3。生成的Fe(OH)2会继续被介质中的氧气氧化成棕色的Fe2O3·2xH2O(红铁锈的主要成分),而Fe(OH)3可以进一步生成Fe3O4(黑铁锈的主要成分)。杂散电流会将金属电解分解成氧化物或盐类,杂散电流具有集中腐蚀的特点,若杂散电流集中于管道的某一点,那么经过很长的时间后,管道很容易被腐蚀形成贯穿性小孔,导致管道的腐蚀穿孔。若防腐层破损点面积越小,管道越容易被腐蚀穿孔。

*文章为作者独立观点,不代表造价通立场,除来源是“造价通”外。
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