轨道交通对埋地燃气管道防腐系统影响(2)ppt课件

1、轨道交通杂散电流对埋地管道防腐系统的影响2021年6月1日.主要内容杂散电流研讨综述实验室实际研讨现场实测实验.杂散电流研讨总述杂散电流产生缘由： (1) 电流泄露直流供电系统及杂散电流的产生由地铁迷流所经过的途径可概括为两个串联的腐蚀电池,即电池:钢轨(阳极区)+道床、土壤+金属管线(阴极区)电池:金属管线(阳极区)+土壤、道床+钢轨(阴极区). (2) 电位梯度管线置于阴极维护系统引起的电场区域内表示图 .影响地铁杂散电流的要素地铁杂散电流的简化电路 D ：变电站与负载之间的间隔RN ：经过负导体(主钢轨) 的电阻R P ：经过正导体(接触钢轨或架空线) 的电阻RL ：负载端的负系统对地电

2、阻R S ： 变电站端的负系统对地电阻I T ： 列车任务电流IN ： 经过负导体前往的电流I S ： 经过大地前往的电流(杂散电流由此简化模型可得到关于杂散电流的方程如下:.杂散电流腐蚀 钢轨及其附件：钢轨的杂散电流腐蚀在隧道内及道岔等部位尤为显著，道钉也有杂散电流腐蚀 钢筋混凝土构造物：杂散电流经过混凝土时对混凝土本身并不产生影响，但假设有钢筋存在，那么钢筋起聚集电流的作用并把电流引导到排流点处。在杂散电流由混凝土进入钢筋之处，钢筋呈阴极。假设阴极析氢且氢气不能从混凝土逸出，就会构成等静压力，使钢筋与混凝土脱开。如有钠或钾的化合物存在，那么电流的经过会在钢筋与混凝土的界面处产生可溶的碱式硅

3、酸盐或铝酸盐，使结合强度显著降低。 . 在电流分开钢筋前往混凝土的部位，钢筋呈阳极并发生腐蚀。腐蚀产物在阳极处的堆积产活力械胀力而使混凝土开裂。 埋地管线：对埋地管线的作用是地铁杂散电流腐蚀的一个重要方面，在设计和建造地铁时不思索此问题会产生极严重的后果。关于埋地管线的腐蚀，以前主要思索平行于地铁线路的长间隔管线，在杂散电流流出处腐蚀加剧。近来发现与地铁垂直的管线也会产生杂散电流腐蚀。 .杂散电流对阴极维护的影响 杂散电流对管道等电位的影响：在对两根以上平行或交叉管道的维护过程中，管道之间能够相互影响；当杂散电流存在时，致使金属外表的阳极电位和阴极电位交变的增大，能够使无维护的和维护不充分的金

4、属加速腐蚀；杂散电流以及大地磁场产生的电场同样对管道维护产生影响，使管土间电位发生明显变化。 .杂散电流对维护电流的影响 杂散电流对管道维护电流有很大影响。杂散电流的流向与管道维护电流方向一样时有助于管道的维护；杂散电流过大，那么能够使管道部分区域的电流密度过大而发生过维护，使涂层剥离，当杂散电流的方向与维护电流的方向相反时，杂散电流会抵消管道部分维护效果。.杂散电流对管道牺牲阳极的影响 被维护管道的电位因遭到杂散电流影响而发生变化，管地电位能够更正或更负。假设是流入的杂散电流，使管土电位向负方向变化，很能够使管道和牺牲阳极同时极化。杂散电流过大，超越牺牲阳极溶解产生的电流，牺牲阳极会快速被极

5、化呈钝化形状，失去了其溶解牺牲维护的作用。假设是杂散电流流出处，管土电位会向正的方向变化，即所需维护电流变大，阳极因负荷加重，溶解耗损加快，达不到设计要求。.杂散电流腐蚀监测规范的管地电位测试隧道构造的外外表受杂散电流腐蚀危害的控制目的是由泄露电流引起的构造电压偏离其自然电位的数值。对于钢筋混凝土主体构造的钢筋，上述极化电压的正向偏移平均值不应超越0.5 V。.杂散电流进入埋地管道后的管地电位变化 1 阳极区 2 阴极区 3 管道.土壤电位梯度杂散电流的方向测试杂散电流干扰程度小中大土壤电位梯度(mV/m)5.0在实践干扰腐蚀与防护工程中，可根据由杂散电流引起的大地中电位梯度的大小判别环境被干

6、扰的程度，判别地中杂散电流的流向，以分析干扰源的位置等。.SCM杂散电流测试仪实现杂散电流极化方向的丈量。适用范围 预备性丈量，工程技术丈量，防护效果评定，运转工况监测中杂散电流的丈量。性能特点无需与管道衔接，在地面就可快速评价管道中的杂散电流可在沿管道方向的恣意地方对杂散电流进展监测定位杂散电流聚集流入点及流出点快速评价杂散电流缓解措施的效果长达24小时的数据采集及成果存档.杂散电流的防护措施控制泄露电流排流法：直接排流、极性排流和强迫排流.阴极维护：外加电流阴极维护和牺牲阳极阴极维护。外加电流法运用直流电源和不溶性阳极, 电流易调理, 防护作用可到达较广的范围。常用的阳极资料有石墨、磁性氧

7、化铁、高硅铸铁等。阴极维护也有干扰问题。如发生过维护会呵斥周围其它埋地构造物的腐蚀。处理干扰的方法与上述排流法类似, 即减小维护电流, 或把埋地构造物相互衔接起来, 或对其它构造物也施行维护。.规范方面的调研执行情况NACE standard RP0177-2000 美国规范 Mitigation of alternating current and lightning effects on metallic structures and corrosion control systems；交流电流和雷电的外漏和对金属构造的影响；针对维护安装的设计思索、交流和腐蚀控制的思索；在有阴极维护或平安

8、系统中的运转和维修的特殊思索；.EN 50122-2-1998 欧洲规范railway applications-Fixed installations-Part 2:protective provisions against the effects of stray currents caused by DC traction systems共分八章，主要论述了机车牵引供电系统、被腐蚀所影响的构造物和对金属构造采用维护的方法。图示阐明每单位长度走行轨上的电阻丈量方法等。.规范调研EN 50162-2004 欧洲规范Protection against corrosion by stray c

9、urrent from direct current systems共分九章，主要讲述杂散电流干扰确实定和测试方法、杂散电流干扰的断定规范、阐明了如何排除杂散电流干扰包括电流源和被干扰构造两方面详细阐明了阴极和阳极相互影响的原理、阳极干扰的最大可接受电位偏移程度、如何运用电流探针来评价动摇性杂散电流对阴极维护系统的影响等。.BS EN 12068-1999 英国、欧洲规范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阴极维护用于埋地或浸没钢管与阴极维护系统共同运用的外部无机涂层：胶带和可收缩资料；.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. ；.国内主要规范CJJ 49-92 地铁杂散电流腐蚀维护技术规程CJJ 95-2003 J 273-2003 城市燃气埋地钢质管道腐蚀控制技术规程SY/T 0017-96 埋地钢质管道直流排流维护技术规范GB 19285-2003 埋地钢制管道腐蚀防护工程检验.CJJ 49-92地铁杂散电流腐蚀维护技术规程共分七章，主要针对地铁构造与设备受杂散电流腐蚀的危害性目的、地铁杂散电流的限制、沿地铁管线的防护、防

13、护系统检测和验收与检查实验；第3.0.5条：隧洞构造的外外表，受杂散电流腐蚀危害的控制目的是由走漏电流引起的构造电压偏离其自然电位数值。对于钢筋混凝土质地铁主体构造的钢筋，上述极化电压的正向偏移平均值不应超越0.5V 。提出地铁杂散电流腐蚀与防护的实验丈量和运用仪表；.GB 19285-2003埋地钢制管道腐蚀防护工程检验共分七章，主要讲述管道覆盖层维护、阴极维护和定期检验；4.2.1：埋地钢质管道的直流干扰，可用管道恣意点上的管地电位较自然电位的偏移或管道附近土壤外表电位梯度来进展丈量和评价。当电位偏移20mV或土壤外表电位梯度0.5mV/m，确以为有直流干扰。当偏移100mV或土壤外表电位

14、梯度2.5mV/m时，应采取直流排流维护或其他防护措施；详细讲述了管地电位、土壤外表电位梯度、土壤电阻率等的测试方法；.实验室实际研讨研讨杂散电流强度、涂层破损率和管道材质对腐蚀的影响，对实验数据进展分析，得出各要素对杂散电流腐蚀的影响规律。. 研讨方法：(1)根据SY/T0420-97规范制造防腐层 (2)三片试样串联模拟管道，制造破损率不同的缺陷 (3)用恒电流源给管道通入恒定的直流电流以模拟管道中的杂散电流 (4)采用称重法测得试片的腐蚀分量 (5)采用腐蚀速率测定、腐蚀形貌观 察、能 谱分析、分形维数计算、腐 蚀产物分析、电位监测等方法研讨杂散电流对管线钢的腐蚀规律.杂散电流强度对管道

15、腐蚀影响宏观腐蚀形貌阴极区过渡区阳极区腐蚀速率. 杂散电流强度对管道腐蚀影响SEM察看与EDS分析15mA50mA100mA(a)(b)(c).杂散电流强度对管道腐蚀影响元素含量(Wt%) FeCO腐蚀坑内66.0930.553.36腐蚀坑外93.472.783.74腐蚀坑内腐蚀坑外 铁原子电解： 渗碳体也为一个亚稳相，在电流的激发下，也分生分解：. 杂散电流强度对管道腐蚀影响拉曼光谱分析 腐蚀产物的构成过程：.涂层破损率对杂散电流腐蚀的影响腐蚀速率a: 5mAb: 10mAc: 15mA杂散电流强度一定时，破损面积越小，腐蚀失分量越大。破损面积与腐蚀速率的关系电场强度实际： .涂层破损率对杂

16、散电流腐蚀的影响腐蚀形貌分析电流10mA,破损率3.92%电流10mA,破损率1.74%电流10mA,破损率0.436%(a)(b)(c).涂层破损率对杂散电流腐蚀的影响微观腐蚀形貌电流10mA,破损率3.92%电流10mA,破损率1.74%电流10mA,破损率0.436%(a)(b)(c).管道材质对杂散电流腐蚀的影响腐蚀速率腐蚀坑深在杂散电流强度和涂层破损率一样时，Q235钢的腐蚀速率、腐蚀坑深度最大，16Mn次之，而X70最小。 .管道材质对杂散电流腐蚀的影响宏观腐蚀形貌Q235破损1.74%,电流10mAX70破损1.74%,电流10mA16Mn破损1.74%,电流10mA(a)(c)

17、(b).管道材质对杂散电流腐蚀的影响微观腐蚀形貌Q235破损1.74%,电流10mAX70破损1.74%,电流10mA16Mn破损1.74%,电流10mA(a)(b)(c).杂散电流对管道电位的影响施加牺牲阳极阴极维护时，随杂散电流强度的增大，阳极区电位正移，阴极区电位负移，且相邻各点的电位梯度增大。随杂散电流增大(20mA)，阳极区电位正移100-150mV。 .小结随杂散电流强度增大和涂层破损率减小，腐蚀速率、腐蚀坑深度都相应增大，腐蚀程度加剧；杂散电流强度与涂层破损率是影响埋地管道腐蚀的两个重要要素，杂散电流腐蚀穿孔就是在较小的破损面积上构成较大的电流密度而引发的。在杂散电流干扰下，Q235钢腐蚀程度最严重，16Mn次之，X70最小。 .杂散电流引发部分坑蚀，腐蚀坑大小不等、深浅不一，表现为集中腐蚀的特性；对腐蚀坑内外进展能谱分析发现，坑内与坑外碳元素的含量有明显的差别，坑内碳元素含量较高，而坑外碳元素含量相对较低。拉曼光谱分析腐蚀产物的主要成分为-Fe2O3、-FeOOH、- FeOOH与-Fe2O3 。 施加牺牲阳极阴极维护时，随杂散电流强度的增大，阳极区电位正移，阴极区电位负移，且相邻各点的电位梯度增大。随杂散电流增大20mA，阳极区电位正移150mV左右。.现场检测实验现场实验采用GB19285-2003中规定的管地电位、土壤外表电位梯度等测试方法