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接地網的腐蝕分析與防腐技術
發布時間：2020-07-02 瀏覽次數：5840次
接地網的腐(fu)(fu)蝕分析與防腐(fu)(fu)技(ji)術
李素芳 、陳宗璋 、彭敏放 、俞東江(jiang)
【摘要】分析了接(jie)地體在土(tu)壤(rang)中的腐蝕機理、影響因素及常用降阻劑(ji)對腐蝕的影響。簡要介紹了兩種預(yu)測土(tu)壤(rang)腐蝕速率的方法和(he)接(jie)地網防腐技術。
【關鍵(jian)詞】接地體；土壤；腐蝕；降阻劑(ji)
【中圖分(fen)類號】TG172．4
【文(wen)獻標識碼】A
【文章編號】1008-6218(2003)02-0009—04
接(jie)(jie)地(di)(di)(di)網是電(dian)(dian)網安(an)全(quan)(quan)(quan)運(yun)行的(de)(de)(de)重(zhong)要裝置(zhi)，據廣(guang)東、廣(guang)西、湖(hu)北、天津、江蘇、安(an)徽、四川等(deng)地(di)(di)(di)調查，一般接(jie)(jie)地(di)(di)(di)網10年腐爛，快(kuai)的(de)(de)(de)3～4年已(yi)腐爛，使(shi)電(dian)(dian)網的(de)(de)(de)安(an)全(quan)(quan)(quan)運(yun)行受到(dao)潛在的(de)(de)(de)威(wei)脅。因此，研究(jiu)并了解接(jie)(jie)地(di)(di)(di)電(dian)(dian)網的(de)(de)(de)腐蝕(shi)規律對保證(zheng)電(dian)(dian)力生產的(de)(de)(de)安(an)全(quan)(quan)(quan)經濟(ji)運(yun)行意義重(zhong)大。
本文圍繞接(jie)地電網(wang)(wang)的腐蝕原理、影響因素、預測方(fang)法以及相應的防腐措(cuo)施進行交流，希望有助于接(jie)地網(wang)(wang)的維(wei)護和(he)改造。
1 接地(di)網在(zai)土壤中的腐蝕機理
目前(qian)接地網(wang)大多采用扁鋼(gang)、角鋼(gang)或(huo)鋼(gang)管(guan)，因而(er)接地網(wang)的(de)(de)腐蝕(shi)實際上就是金屬鐵在土(tu)壤中(zhong)的(de)(de)腐蝕(shi)。金屬在土(tu)壤中(zhong)的(de)(de)腐蝕(shi)按機理的(de)(de)不同分為下列幾種：
1.1 化學腐(fu)蝕
化學(xue)腐蝕屬于自(zi)然腐蝕的(de)(de)范疇(chou)，是接地(di)體和周圍(wei)環(huan)境里接觸(chu)到的(de)(de)介質直接進行化學(xue)反(fan)應而引起的(de)(de)一種自(zi)發腐蝕，如鐵(tie)氧化生(sheng)成氧化鐵(tie)2Fe+ =2FeO 或(huo) 4Fe+3 =2 。
1.2 電化學腐蝕
土壤(rang)是由固態(tai)、液態(tai)和氣(qi)(qi)態(tai)三種物(wu)(wu)質構(gou)成(cheng)的復雜混合(he)物(wu)(wu)。土壤(rang)膠(jiao)體(ti)(ti)帶有(you)電(dian)荷，并(bing)吸附(fu)一定數(shu)量(liang)的陰(yin)離子，當(dang)土壤(rang)中存在(zai)少量(liang)水分時，土壤(rang)水即成(cheng)為(wei)一種電(dian)解(jie)質溶液，土壤(rang)中的部(bu)分氧氣(qi)(qi)溶解(jie)在(zai)水中，與接地體(ti)(ti)構(gou)成(cheng)一個氧化(hua)還(huan)原電(dian)池：
陽極(接地(di)網(wang))：Fe-2e= ，
陰(yin)極： +2 +4e=4 (中堿(jian)性土壤)，
2 +2e= (酸性(xing)土壤)，
陽極(接地(di)體)逐(zhu)漸失去電子，變成鐵銹，從(cong)而引(yin)起了(le)接地(di)網的腐蝕。
位于電氣化(hua)鐵(tie)路附近的接地體(ti)還存(cun)在著由雜散電流(liu)引起(qi)的電化(hua)學腐蝕，電流(liu)流(liu)出端為陽極，被腐蝕。
1.3 微生物腐蝕(shi)
如(ru)果(guo)土壤(rang)中(zhong)(zhong)嚴(yan)重缺(que)氧，接地(di)網就(jiu)難以進行(xing)上述電化(hua)學腐蝕(shi)(shi)(shi)，但土壤(rang)中(zhong)(zhong)存在各種細菌(jun)(jun)，如(ru)硫酸鹽還原(yuan)菌(jun)(jun)(SRB)、鐵(tie)細菌(jun)(jun)等(deng)，這些(xie)細菌(jun)(jun)依靠腐蝕(shi)(shi)(shi)反應所釋(shi)放的能量進行(xing)繁殖，其(qi)中(zhong)(zhong)引起鐵(tie)腐蝕(shi)(shi)(shi)的主要是(shi)前者，其(qi)腐蝕(shi)(shi)(shi)反應為： 4Fe+ +2 0=FeS+3Fe ，腐蝕(shi)(shi)(shi)的結果(guo)是(shi)使接地(di)體的局部被損壞，造成(cheng)孔腐蝕(shi)(shi)(shi)。
這三種腐蝕中電化學腐蝕最(zui)嚴重。
2 土壤是影(ying)響接(jie)地網腐(fu)蝕的主要因素
接(jie)地網在土(tu)壤中腐蝕的影(ying)響因素很多(duo)，如土(tu)壤的類型、含水量(liang)、容量(liang)、電阻率(lv)、總空隙度、空氣容量(liang)氧化還原電位、各種陰陽離子、總鹽含量(liang)、pH值、有機質含量(liang)等，下(xia)面分析土(tu)壤對接(jie)地體腐蝕的影(ying)響。
2．1 土壤的透氣性
顆粒大的(de)沙土持水性(xing)差(cha)，較(jiao)(jiao)(jiao)為松散，透氣(qi)(qi)性(xing)好氧(yang)(yang)氣(qi)(qi)濃度(du)高，氧(yang)(yang)氣(qi)(qi)通過土壤顆粒間(jian)較(jiao)(jiao)(jiao)大的(de)空隙(xi)直接擴散到接地網的(de)表(biao)面(mian)，接地體(ti)的(de)自(zi)然電(dian)位較(jiao)(jiao)(jiao)正；而顆粒較(jiao)(jiao)(jiao)小(xiao)的(de)黏土由于表(biao)面(mian)積大、分布性(xing)好，黏土中(zhong)的(de)空隙(xi)小(xiao)，氧(yang)(yang)氣(qi)(qi)的(de)含量(liang)較(jiao)(jiao)(jiao)低，氧(yang)(yang)氣(qi)(qi)在其中(zhong)擴散也較(jiao)(jiao)(jiao)慢，金屬的(de)自(zi)然電(dian)位較(jiao)(jiao)(jiao)負。因此在一般條件(jian)下，沙土中(zhong)的(de)接地體(ti)腐蝕的(de)陰極極化反(fan)應(ying)較(jiao)(jiao)(jiao)黏土中(zhong)充分，自(zi)然腐蝕速度(du)比黏土中(zhong)的(de)大。
由此(ci)可知，土壤(rang)的(de)不(bu)均勻性將引起(qi)接(jie)地體的(de)宏(hong)觀腐(fu)蝕(shi)，如接(jie)地體穿越不(bu)同松緊的(de)土壤(rang)時(shi)，土壤(rang)緊的(de)區域缺(que)氧，形成陽(yang)極，接(jie)地體較土壤(rang)松的(de)區域腐(fu)蝕(shi)嚴重(zhong)；另外埋深不(bu)同，也引起(qi)接(jie)地體的(de)宏(hong)電(dian)池腐(fu)蝕(shi)，埋深處含氧量少為陽(yang)極，比埋淺處腐(fu)蝕(shi)嚴重(zhong)。
對(dui)于接地(di)體，腐(fu)蝕(shi)微電(dian)池和宏電(dian)池同時存(cun)在，但宏電(dian)池引起(qi)的腐(fu)蝕(shi)危害性更大(da)。
2．2 土(tu)壤的(de)電阻率
土(tu)(tu)(tu)壤(rang)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)阻(zu)率是(shi)表征土(tu)(tu)(tu)壤(rang)多(duo)種(zhong)性(xing)質的(de)(de)(de)綜合指標，它與(yu)土(tu)(tu)(tu)壤(rang)的(de)(de)(de)含(han)水(shui)量(liang)(liang)、pH值、各種(zhong)無機(ji)離子(zi)的(de)(de)(de)種(zhong)類和數量(liang)(liang)等有(you)關。對(dui)腐蝕(shi)的(de)(de)(de)影(ying)響可分為(wei)下(xia)列二種(zhong)情況(kuang)：在(zai)中(zhong)性(xing)和堿(jian)性(xing)土(tu)(tu)(tu)壤(rang)中(zhong)，一般土(tu)(tu)(tu)壤(rang)電(dian)(dian)(dian)阻(zu)率越低，金屬(shu)腐蝕(shi)速(su)(su)(su)(su)度(du)越大(da)(da)。因為(wei)各種(zhong)土(tu)(tu)(tu)壤(rang)的(de)(de)(de)含(han)鹽(yan)量(liang)(liang)有(you)相(xiang)對(dui)穩(wen)定的(de)(de)(de)范圍，土(tu)(tu)(tu)壤(rang)電(dian)(dian)(dian)阻(zu)率隨含(han)水(shui)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)大(da)(da)而減少(shao)，在(zai)一個相(xiang)當(dang)大(da)(da)的(de)(de)(de)范圍內，土(tu)(tu)(tu)壤(rang)含(han)水(shui)量(liang)(liang)增(zeng)(zeng)大(da)(da)，氧的(de)(de)(de)溶解量(liang)(liang)和擴散(san)速(su)(su)(su)(su)率增(zeng)(zeng)大(da)(da)，金屬(shu)離子(zi)化(hua)速(su)(su)(su)(su)度(du)增(zeng)(zeng)大(da)(da)，金屬(shu)在(zai)土(tu)(tu)(tu)壤(rang)中(zhong)的(de)(de)(de)腐蝕(shi)速(su)(su)(su)(su)度(du)增(zeng)(zeng)大(da)(da)，當(dang)含(han)水(shui)量(liang)(liang)太大(da)(da)(中(zhong)性(xing)：大(da)(da)于65％WHC，堿(jian)性(xing)：大(da)(da)于25％WHC)，水(shui)填充了土(tu)(tu)(tu)壤(rang)的(de)(de)(de)空(kong)隙，使氧擴散(san)困難，金屬(shu)的(de)(de)(de)腐蝕(shi)反而減慢；但如(ru)果土(tu)(tu)(tu)壤(rang)中(zhong)含(han)鹽(yan)量(liang)(liang)太高(如(ru)海濱地區)，反而影(ying)響氧在(zai)此電(dian)(dian)(dian)解質中(zhong)的(de)(de)(de)溶解和擴散(san)，腐蝕(shi)速(su)(su)(su)(su)度(du)隨電(dian)(dian)(dian)阻(zu)率的(de)(de)(de)減少(shao)而增(zeng)(zeng)大(da)(da)。在(zai)酸性(xing)土(tu)(tu)(tu)壤(rang)中(zhong)，無論含(han)鹽(yan)量(liang)(liang)大(da)(da)還(huan)是(shi)小，接地網的(de)(de)(de)腐蝕(shi)速(su)(su)(su)(su)率都隨土(tu)(tu)(tu)壤(rang)電(dian)(dian)(dian)阻(zu)率的(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)大(da)(da)而增(zeng)(zeng)大(da)(da)。
2．3 土壤(rang)的酸堿性
大部分土(tu)(tu)壤提取液的(de)(de)(de)pH值(zhi)為(wei)(wei)6～7.5，呈(cheng)中(zhong)性(xing)，也(ye)有pH值(zhi)為(wei)(wei)7.5～9.5的(de)(de)(de)鹽堿土(tu)(tu)及pH值(zhi)為(wei)(wei)3～6的(de)(de)(de)酸(suan)性(xing)土(tu)(tu)。一般認為(wei)(wei)，pH值(zhi)低的(de)(de)(de)土(tu)(tu)壤的(de)(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)較大，但當土(tu)(tu)壤中(zhong)含有大量(liang)的(de)(de)(de)有機酸(suan)時，雖然pH值(zhi)接近中(zhong)性(xing)，但其腐(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)很強。因此衡量(liang)土(tu)(tu)壤的(de)(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)不能只看(kan)pH值(zhi)，最好同(tong)時測量(liang)土(tu)(tu)壤的(de)(de)(de)總酸(suan)度，并綜(zong)合金屬(shu)的(de)(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)電位。有人發現圈：在酸(suan)性(xing)和中(zhong)性(xing)土(tu)(tu)壤中(zhong)，腐(fu)(fu)蝕(shi)電位介于0～400 mV腐(fu)(fu)蝕(shi)輕微，在高(gao)鹽堿性(xing)土(tu)(tu)壤中(zhong)，腐(fu)(fu)蝕(shi)電位介于-200～600mV之間腐(fu)(fu)蝕(shi)嚴重。憑土(tu)(tu)壤的(de)(de)(de)酸(suan)堿性(xing)來評判接地網的(de)(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)速率。
2．4 土(tu)壤的含(han)鹽(yan)量
土(tu)壤中(zhong)(zhong)含有各種(zhong)鹽(yan)，在土(tu)壤水(shui)中(zhong)(zhong)電(dian)(dian)(dian)(dian)解(jie)為(wei)陰(yin)、陽(yang)離子，大部(bu)分的(de)(de)(de)離子并不直接參與電(dian)(dian)(dian)(dian)化(hua)學反應，這部(bu)分鹽(yan)稱局(ju)外電(dian)(dian)(dian)(dian)解(jie)質(zhi)或支持電(dian)(dian)(dian)(dian)解(jie)質(zhi)，它們主要影響(xiang)電(dian)(dian)(dian)(dian)阻率的(de)(de)(de)大小，對金(jin)屬(shu)的(de)(de)(de)腐(fu)蝕起間接的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)遷移(yi)促進作(zuo)用。但土(tu)壤中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)氯離子( )和硫酸根離子( )卻能引起接地體(ti)金(jin)屬(shu)的(de)(de)(de)嚴重(zhong)孔(kong)蝕，它們首先吸附在金(jin)屬(shu)的(de)(de)(de)某些(xie)點上，然后對金(jin)屬(shu)膜(mo)發生破(po)壞，在膜(mo)受到破(po)壞的(de)(de)(de)地方，成(cheng)為(wei)電(dian)(dian)(dian)(dian)偶的(de)(de)(de)陽(yang)極(ji)(ji)(ji)，而其余未被破(po)壞的(de)(de)(de)地方則成(cheng)為(wei)陰(yin)極(ji)(ji)(ji)，于是就形(xing)成(cheng)了鈍化(hua)～活化(hua)電(dian)(dian)(dian)(dian)池，由(you)于陽(yang)極(ji)(ji)(ji)面(mian)積(ji)比陰(yin)極(ji)(ji)(ji)面(mian)積(ji)小，陽(yang)極(ji)(ji)(ji)電(dian)(dian)(dian)(dian)流密度大，很快就被腐(fu)蝕成(cheng)為(wei)小孔(kong)，同(tong)時，腐(fu)蝕電(dian)(dian)(dian)(dian)流流向(xiang)小孔(kong)周圍的(de)(de)(de)陰(yin)極(ji)(ji)(ji)，又使這(zhe)一部分受到陰極保護，繼(ji)續維持在鈍態。溶(rong)液中(zhong)的(de)(de)氯(lv)離(li)子隨(sui)著電流的(de)(de)流通(tong)向小(xiao)孔里面遷(qian)移，這(zhe)樣使得小(xiao)孔內形成了金屬氯(lv)化(hua)物的(de)(de)濃溶(rong)液，同(tong)時氯(lv)化(hua)物水解，小(xiao)孔內的(de)(de)酸度增(zeng)加，使小(xiao)孔進一步腐(fu)蝕。實驗發現(xian)閉，碳鋼(gang)在堿性土壤中(zhong)的(de)(de)腐(fu)蝕失重率(lv)與(yu)氯(lv)離(li)子和硫酸根離(li)子之和近(jin)似成正比關(guan)系。
目前(qian)我們使用的(de)很多化學(xue)降阻劑為了(le)(le)減少接地體的(de)接地電(dian)阻，加入了(le)(le)大量的(de)氯化鈉等鹽，這無疑增大了(le)(le)接地電(dian)網的(de)腐蝕。
2．5 土壤中(zhong)的細菌
土(tu)壤(rang)中(zhong)接地(di)體的(de)(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)大部分是(shi)由于氧極化引(yin)起的(de)(de)，但當土(tu)壤(rang)中(zhong)不(bu)含氧時(shi)，有(you)時(shi)也(ye)存在(zai)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)現象，這(zhe)就是(shi)厭氧性(xing)細菌(jun)引(yin)起的(de)(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。這(zhe)種(zhong)細菌(jun)本(ben)身(shen)并不(bu)對金屬直接作用(yong)，而是(shi)維持(chi)生命活動(dong)的(de)(de)結(jie)果(guo)：一方面為電(dian)化學腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)創(chuang)造條(tiao)件，另一方面又(you)對電(dian)化學腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)產生影響。它們在(zai)中(zhong)性(xing)土(tu)壤(rang)中(zhong)很容易(yi)繁殖，附著在(zai)金屬的(de)(de)表(biao)面，形成孔蝕(shi)(shi)(shi)。
影響(xiang)接(jie)地(di)電網的腐蝕因素(su)還有(you)很多，包括：低(di)溫(wen)的變化，周圍植被和污(wu)染(ran)的情況，地(di)理(li)環(huan)境和土壤的性質等。所(suo)以(yi)研究接(jie)地(di)電網的腐蝕情況需綜合分析。
3 降阻(zu)劑對接地網的腐蝕影(ying)響
發電廠(chang)、變電所及高(gao)壓輸電線(xian)路接(jie)(jie)地(di)(di)(di)裝置都要(yao)求接(jie)(jie)地(di)(di)(di)電阻(zu)符合規(gui)定的(de)(de)(de)阻(zu)值(zhi)，由于在高(gao)土(tu)壤電阻(zu)地(di)(di)(di)區，接(jie)(jie)地(di)(di)(di)電阻(zu)無法滿足要(yao)求，通(tong)常采用(yong)降(jiang)(jiang)阻(zu)劑(ji)(ji)來(lai)進(jin)行(xing)降(jiang)(jiang)阻(zu)。施工(gong)時，先挖(wa)開接(jie)(jie)地(di)(di)(di)坑，將接(jie)(jie)地(di)(di)(di)體放(fang)在坑中(zhong)央，然后灌人降(jiang)(jiang)阻(zu)劑(ji)(ji)，待降(jiang)(jiang)阻(zu)劑(ji)(ji)凝固后回填(tian)土(tu)，這樣(yang)，接(jie)(jie)地(di)(di)(di)體被降(jiang)(jiang)阻(zu)劑(ji)(ji)包(bao)裹，因降(jiang)(jiang)阻(zu)劑(ji)(ji)的(de)(de)(de)電阻(zu)率比土(tu)壤降(jiang)(jiang)低(di)了2個數量級以上，使接(jie)(jie)地(di)(di)(di)體的(de)(de)(de)接(jie)(jie)地(di)(di)(di)電阻(zu)大大下降(jiang)(jiang)，達到了降(jiang)(jiang)阻(zu)和(he)散流的(de)(de)(de)作(zuo)用(yong)。目(mu)前的(de)(de)(de)降(jiang)(jiang)阻(zu)劑(ji)(ji)有兩(liang)種，即化學(xue)降(jiang)(jiang)阻(zu)劑(ji)(ji)和(he)物理降(jiang)(jiang)阻(zu)劑(ji)(ji)。國內目(mu)前使用(yong)較多的(de)(de)(de)是化學(xue)降(jiang)(jiang)阻(zu)劑(ji)(ji)。化學降(jiang)(jiang)阻(zu)(zu)(zu)劑(ji)主要是以堿性金屬(shu)構成(cheng)(cheng)的電(dian)(dian)(dian)(dian)解質為(wei)導電(dian)(dian)(dian)(dian)物，其導電(dian)(dian)(dian)(dian)機理類(lei)似(si)(si)于土壤即只有水參與時(shi)，電(dian)(dian)(dian)(dian)解質才(cai)能(neng)電(dian)(dian)(dian)(dian)離(li)出帶(dai)電(dian)(dian)(dian)(dian)的離(li)子而成(cheng)(cheng)為(wei)導電(dian)(dian)(dian)(dian)主體。但實踐發(fa)現，使用某(mou)些降(jiang)(jiang)阻(zu)(zu)(zu)劑(ji)后(hou)(hou)，腐(fu)(fu)蝕的現象反而更嚴重，如：四川某(mou)接(jie)地工程用了某(mou)種化學降(jiang)(jiang)阻(zu)(zu)(zu)劑(ji)后(hou)(hou)運行(xing)不(bu)久遭雷擊，造成(cheng)(cheng)了大面積停電(dian)(dian)(dian)(dian)；1993年川東油汽(qi)站(zhan)也發(fa)生了類(lei)似(si)(si)的事(shi)故(gu)；1997年燕化公司(si)牛口峪原油儲運站(zhan)35 kV變(bian)電(dian)(dian)(dian)(dian)站(zhan)采(cai)用某(mou)長效化學降(jiang)(jiang)阻(zu)(zu)(zu)劑(ji)，也發(fa)現接(jie)地極埋入(ru)僅2年的時(shi)間(jian)已(yi)嚴重腐(fu)(fu)蝕，究其原因(yin)，分析認為(wei)：
(1)降阻劑中 等陰(yin)離子的(de)影(ying)響： 能破壞金(jin)屬的(de)鈍化膜(mo)，造成(cheng)點(dian)腐(fu)蝕。
(2)降阻(zu)劑中的(de)(de)含鹽量(liang)為25％～64％，比土壤中的(de)(de)含鹽量(liang)(2％～5％)大得(de)多，影響了氧的(de)(de)溶解和擴(kuo)散，金屬的(de)(de)腐蝕速率隨電阻(zu)率的(de)(de)減小而增大。
(3)某些降阻劑呈酸(suan)性，陰極(ji)反應除(chu)了(le)氧的(de)去(qu)極(ji)化外，還(huan)伴(ban)隨著(zhu)氫的(de)去(qu)極(ji)化使陰極(ji)電(dian)流增大，加大了(le)金(jin)屬的(de)腐蝕。
以(yi)上缺陷為(wei)化(hua)(hua)學(xue)降(jiang)(jiang)(jiang)阻(zu)劑(ji)(ji)本身的(de)(de)組成和(he)(he)(he)性質決定(ding)，要改善(shan)，只有(you)從(cong)改良(liang)降(jiang)(jiang)(jiang)阻(zu)劑(ji)(ji)本身的(de)(de)配方(fang)著手，或采(cai)用(yong)物理降(jiang)(jiang)(jiang)阻(zu)劑(ji)(ji)。因為(wei)物理降(jiang)(jiang)(jiang)阻(zu)劑(ji)(ji)中主要成分(fen)為(wei)石墨碳粉(fen)末和(he)(he)(he)凝膠體(ti)，所用(yong)陰陽離子(zi)份量少，pH值也(ye)呈(cheng)中性，可以(yi)克服化(hua)(hua)學(xue)降(jiang)(jiang)(jiang)阻(zu)劑(ji)(ji)的(de)(de)上述缺陷。但(dan)從(cong)研究碳鋼(gang)(gang)在(zai)電(dian)導(dao)性煤層中的(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)行(xing)為(wei)來看，在(zai)中性環境中，電(dian)導(dao)性煤中的(de)(de)碳和(he)(he)(he)鋼(gang)(gang)之間會發生(sheng)電(dian)偶腐(fu)(fu)蝕(shi)，腐(fu)(fu)蝕(shi)過程是(shi)腐(fu)(fu)蝕(shi)坑的(de)(de)形(xing)成和(he)(he)(he)擴展，控(kong)制腐(fu)(fu)蝕(shi)速(su)度(du)的(de)(de)是(shi)電(dian)子(zi)的(de)(de)交換而(er)不(bu)是(shi)氧的(de)(de)遷移和(he)(he)(he)還原極(ji)化(hua)(hua)的(de)(de)過程，氧化(hua)(hua)產物為(wei) 、 和(he)(he)(he) 。可以(yi)推想，接(jie)地極(ji)在(zai)物理降(jiang)(jiang)(jiang)阻(zu)劑(ji)(ji)中也(ye)存(cun)在(zai)腐(fu)(fu)蝕(shi)的(de)(de)可能(neng)性，只是(shi)其(qi)腐(fu)(fu)蝕(shi)速(su)度(du)較(jiao)化(hua)(hua)學(xue)降(jiang)(jiang)(jiang)阻(zu)劑(ji)(ji)慢而(er)已。物理降(jiang)(jiang)(jiang)阻(zu)劑(ji)(ji)作為(wei)一種新的(de)(de)產品，目前還缺乏(fa)這方(fang)面的(de)(de)相關(guan)報道。
無論是物理降(jiang)阻(zu)(zu)劑(ji)(ji)(ji)(ji)或(huo)化學降(jiang)阻(zu)(zu)劑(ji)(ji)(ji)(ji)，若(ruo)存在(zai)如下的(de)施(shi)工(gong)(gong)不(bu)當，都會引起接地極(ji)的(de)宏電池腐(fu)蝕：a．因(yin)為降(jiang)阻(zu)(zu)劑(ji)(ji)(ji)(ji)在(zai)施(shi)工(gong)(gong)過程中(zhong)要分次加(jia)水(shui)調試(shi)均勻，待粘稠時(shi)再澆灌入坑。若(ruo)分批(pi)次的(de)降(jiang)阻(zu)(zu)劑(ji)(ji)(ji)(ji)加(jia)水(shui)調試(shi)不(bu)同或(huo)同批(pi)次的(de)加(jia)水(shui)攪(jiao)拌(ban)不(bu)勻，使包裹在(zai)接地體周圍的(de)凝(ning)膠(jiao)體密度不(bu)一致(zhi)，造(zao)成(cheng)接地極(ji)的(de)氧(yang)濃度差宏電池腐(fu)蝕；b．在(zai)施(shi)工(gong)(gong)過程，土壤(rang)疏松導致(zhi)降(jiang)阻(zu)(zu)劑(ji)(ji)(ji)(ji)沉降(jiang)不(bu)勻，或(huo)沒等降(jiang)阻(zu)(zu)劑(ji)(ji)(ji)(ji)完全凝(ning)固(gu)就回填土壤(rang)，造(zao)成(cheng)降(jiang)阻(zu)(zu)劑(ji)(ji)(ji)(ji)凝(ning)膠(jiao)體出(chu)現裂(lie)縫(feng)或(huo)厚薄不(bu)一，也會在(zai)裂(lie)縫(feng)處出(chu)現腐(fu)蝕。為了降(jiang)阻(zu)(zu)效果(guo)可靠(kao)，應注意施(shi)工(gong)(gong)方法(fa)，確保施(shi)工(gong)(gong)質量。
4 接地網腐(fu)蝕的預測分析方法
電(dian)力設(she)施投入(ru)的(de)(de)(de)(de)(de)費用(yong)很高，在進(jin)行(xing)工程(cheng)設(she)計和(he)施工之前(qian)預測(ce)電(dian)網在土壤中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)腐(fu)蝕(shi)速率(lv)，及(ji)時(shi)采取相應的(de)(de)(de)(de)(de)防蝕(shi)措施非常重要(yao)(yao)。而土壤是一個非均(jun)質、多(duo)相、多(duo)孔的(de)(de)(de)(de)(de)復雜體(ti)系(xi)，要(yao)(yao)準確地得到接(jie)地體(ti)在土壤中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)腐(fu)蝕(shi)速率(lv)需(xu)經(jing)過大量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)、長期的(de)(de)(de)(de)(de)埋片(pian)實驗，這(zhe)無疑從時(shi)間上和(he)精度(du)上都難(nan)以達到。目前(qian)有研(yan)究者利用(yong)金屬(shu)在短期的(de)(de)(de)(de)(de)有代表性(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)數據，建立相應的(de)(de)(de)(de)(de)數學模(mo)(mo)型，較好的(de)(de)(de)(de)(de)預測(ce)了幾(ji)年甚至更長時(shi)間的(de)(de)(de)(de)(de)接(jie)地體(ti)金屬(shu)腐(fu)蝕(shi)狀況，這(zhe)些預測(ce)分(fen)析方(fang)法有人工神(shen)經(jing)網絡法、灰(hui)色動態模(mo)(mo)型法以及(ji)其他的(de)(de)(de)(de)(de)模(mo)(mo)式識別(bie)法等。
人工神經網(wang)(wang)絡(luo)(luo)法是利用神經網(wang)(wang)絡(luo)(luo)及反向傳播模(mo)型，通過神經網(wang)(wang)絡(luo)(luo)的學習(xi)特(te)征(zheng)和(he)(he)高度的非(fei)線性特(te)征(zheng)，以土壤(rang)(rang)(rang)的理化(hua)(hua)性質、腐蝕(shi)時間(jian)以及金屬在土壤(rang)(rang)(rang)中(zhong)一(yi)定(ding)的腐蝕(shi)數據作為網(wang)(wang)絡(luo)(luo)訓練(lian)樣(yang)本，從而預(yu)測一(yi)定(ding)時間(jian)的金屬腐蝕(shi)速(su)率(lv)。神經網(wang)(wang)絡(luo)(luo)模(mo)型一(yi)般為三(san)層(ceng)(ceng)，即(ji)輸(shu)(shu)入(ru)層(ceng)(ceng)、中(zhong)間(jian)隱層(ceng)(ceng)和(he)(he)輸(shu)(shu)出(chu)層(ceng)(ceng)組成，其中(zhong)影響土壤(rang)(rang)(rang)腐蝕(shi)的重要理化(hua)(hua)因(yin)素作為網(wang)(wang)絡(luo)(luo)輸(shu)(shu)入(ru)，土壤(rang)(rang)(rang)的平均腐蝕(shi)速(su)度或最大點(dian)蝕(shi)深(shen)度作為網(wang)(wang)絡(luo)(luo)輸(shu)(shu)出(chu)，再將輸(shu)(shu)入(ru)、輸(shu)(shu)出(chu)樣(yang)本的幾組數據以同一(yi)方式在0～1之間(jian)歸一(yi)化(hua)(hua)，按照設定(ding)的網(wang)(wang)絡(luo)(luo)，采取BP算法對網(wang)(wang)絡(luo)(luo)進(jin)行訓練(lian)，利用訓練(lian)好的網(wang)(wang)絡(luo)(luo)，根據已知土壤(rang)(rang)(rang)的理化(hua)(hua)性質，預(yu)測金屬在土壤(rang)(rang)(rang)中(zhong)的腐蝕(shi)速(su)率(lv)和(he)(he)最大點(dian)蝕(shi)深(shen)度值。因(yin)為影響土壤(rang)(rang)(rang)腐蝕(shi)的因(yin)素很(hen)多，需(xu)盡量選(xuan)用一(yi)些(xie)重要的影響因(yin)素，盡量減少(shao)預(yu)測誤(wu)差。
不(bu)同的(de)(de)土壤，影響因(yin)(yin)(yin)素(su)也不(bu)相(xiang)同，重(zhong)要(yao)的(de)(de)影響因(yin)(yin)(yin)素(su)的(de)(de)選取(qu)可采取(qu)灰關聯(lian)分(fen)析。灰關聯(lian)分(fen)析法是灰色(se)預(yu)測中(zhong)一種數(shu)據處理的(de)(de)方法，通(tong)過(guo)收集土壤的(de)(de)理化性質 和(he)一定時(shi)間內的(de)(de)平均腐(fu)(fu)蝕速(su)率(lv)(lv)或(huo)局(ju)(ju)部點(dian)蝕深(shen)度 ，通(tong)過(guo)均值化處理，得到各子因(yin)(yin)(yin)素(su)(影響因(yin)(yin)(yin)素(su)) 和(he)母因(yin)(yin)(yin)素(su)(平均腐(fu)(fu)蝕速(su)率(lv)(lv)或(huo)局(ju)(ju)部點(dian)蝕深(shen)度) 序列(lie)，計(ji)算(suan)出各因(yin)(yin)(yin)素(su)的(de)(de)關聯(lian)系(xi)數(shu) ，最后(hou)計(ji)算(suan)出灰關聯(lian)度 ， 越大表示(shi)影響腐(fu)(fu)蝕的(de)(de)程度越深(shen)。腐(fu)(fu)蝕因(yin)(yin)(yin)素(su)的(de)(de)準確(que)選定為(wei)神(shen)經網(wang)絡預(yu)測腐(fu)(fu)蝕速(su)率(lv)(lv)奠定了(le)基礎。
灰色動態模(mo)(mo)型(xing)預(yu)測(ce)(ce)金(jin)屬(shu)在(zai)土(tu)壤(rang)中的(de)腐(fu)蝕速率是把(ba)土(tu)壤(rang)當(dang)作一個灰色系統，通過選擇金(jin)屬(shu)的(de)失重量或(huo)腐(fu)蝕速率作為(wei)特征數(shu)據，建立灰色動態GM預(yu)測(ce)(ce)模(mo)(mo)型(xing)，其微(wei)分方程(cheng)為(wei): ，其中a、b為(wei)待定參數(shu)。灰色動態模(mo)(mo)型(xing)可用時(shi)(shi)間序列或(huo)非時(shi)(shi)間序列建模(mo)(mo)，通過編寫計算(suan)機程(cheng)序進(jin)行運(yun)算(suan)，可預(yu)測(ce)(ce)一定時(shi)(shi)間后的(de)腐(fu)蝕速率，其預(yu)測(ce)(ce)值(zhi)與實測(ce)(ce)值(zhi)的(de)相對誤差一般(ban)在(zai)10％之內。
除(chu)了神經網絡和灰色動態(tai)模型預(yu)(yu)測金(jin)屬在土壤(rang)中的(de)(de)腐蝕(shi)外，還有其他的(de)(de)一些模式識(shi)別建模方法。掌握腐蝕(shi)預(yu)(yu)測模型，預(yu)(yu)測接地體在土壤(rang)中的(de)(de)腐蝕(shi)速(su)率，及時采取防腐措施(shi)，可減少安全(quan)事故的(de)(de)發(fa)生(sheng)，避免不必要的(de)(de)損失。
5 接(jie)地網的防腐措施
接(jie)地網(wang)(wang)的腐(fu)蝕實(shi)際上就是(shi)金屬(shu)材料在土壤中(zhong)的腐(fu)蝕，其腐(fu)蝕損壞離不開金屬(shu)材料和環(huan)境(土壤)以及它們之(zhi)間(jian)的界面(mian)反應(ying)，因此，接(jie)地網(wang)(wang)的防(fang)護可從(cong)三大方面(mian)入手：
5．1 采(cai)用(yong)耐(nai)蝕材料作為接地電極
接地(di)(di)(di)網一(yi)般是由棒形和帶(dai)形接地(di)(di)(di)體(ti)(ti)(ti)聯(lian)合組成的(de)閉合體(ti)(ti)(ti)，垂直埋設(she)的(de)接地(di)(di)(di)裝置用(yong)(yong)圓(yuan)鋼(gang)(gang)、角鋼(gang)(gang)、鋼(gang)(gang)管，水(shui)平(ping)埋設(she)的(de)用(yong)(yong)扁(bian)鋼(gang)(gang)、圓(yuan)鋼(gang)(gang)等，為(wei)減少腐(fu)蝕，有(you)時(shi)用(yong)(yong)銅代(dai)替鋼(gang)(gang)，國外曾試(shi)用(yong)(yong)不銹鋼(gang)(gang)作為(wei)接地(di)(di)(di)電(dian)極，但都不能很好(hao)的(de)改善(shan)接地(di)(di)(di)極的(de)腐(fu)蝕，而且(qie)投(tou)資大。近年來(lai)，逐(zhu)漸(jian)采用(yong)(yong)非金(jin)屬接地(di)(di)(di)體(ti)(ti)(ti)，防腐(fu)效果明顯(xian)改善(shan)。非金(jin)屬接地(di)(di)(di)體(ti)(ti)(ti)材(cai)料有(you)許(xu)多種，其中人造石(shi)墨電(dian)極以易加工、價格低而得(de)到(dao)推廣使(shi)用(yong)(yong)。人造石(shi)墨電(dian)極由石(shi)油焦和瀝青兩種材(cai)料按(an)一(yi)定(ding)(ding)比例燒制(zhi)而成，導電(dian)性好(hao)，電(dian)阻率(lv)一(yi)般在 ，化(hua)學穩定(ding)(ding)性好(hao)，使(shi)用(yong)(yong)壽命長，其腐(fu)蝕速率(lv)比鋼(gang)(gang)小30倍。但石(shi)墨易脆，安裝時(shi)須(xu)小心。
5.2 設(she)置非金屬保護(hu)層，改善腐蝕環境
為(wei)了降低接(jie)地(di)(di)電阻和減少(shao)接(jie)地(di)(di)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)，通常在接(jie)地(di)(di)體(ti)(ti)和土壤之間注入保護層，最(zui)常用(yong)(yong)(yong)(yong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)是(shi)降阻劑(ji)(ji)(ji)。因(yin)為(wei)化學降阻劑(ji)(ji)(ji)防(fang)腐(fu)(fu)效果不理(li)(li)想，通常采用(yong)(yong)(yong)(yong)物(wu)理(li)(li)降阻劑(ji)(ji)(ji)，一方面(mian)物(wu)理(li)(li)降阻劑(ji)(ji)(ji)呈中性(xing)，改善了與(yu)接(jie)地(di)(di)體(ti)(ti)接(jie)觸(chu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)介質(zhi)(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)酸(suan)堿(jian)性(xing)，又隔離了土壤的(de)(de)(de)(de)(de)(de)鹽等介質(zhi)(zhi)(zhi)，同(tong)時降阻劑(ji)(ji)(ji)中起(qi)凝聚作用(yong)(yong)(yong)(yong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)膠體(ti)(ti)使(shi)接(jie)地(di)(di)體(ti)(ti)周圍的(de)(de)(de)(de)(de)(de)氧含量下降，這些(xie)都(dou)有(you)利于(yu)接(jie)地(di)(di)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)防(fang)腐(fu)(fu)；同(tong)時它還含有(you)緩(huan)蝕(shi)劑(ji)(ji)(ji)，無機緩(huan)蝕(shi)劑(ji)(ji)(ji)使(shi)接(jie)地(di)(di)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)表面(mian)生(sheng)成一層鈍化膜，有(you)機緩(huan)蝕(shi)劑(ji)(ji)(ji)吸附在金屬(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)表面(mian)定向排列(lie)，把腐(fu)(fu)蝕(shi)介質(zhi)(zhi)(zhi)與(yu)金屬(shu)表面(mian)分隔開，起(qi)到保護金屬(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)作用(yong)(yong)(yong)(yong)。
除了(le)采用物(wu)理降(jiang)阻劑外，也(ye)可直接用焦(jiao)炭(tan)(tan)和(he)石(shi)墨粉(fen)作為保護(hu)層。實踐證(zheng)明，將鋼電(dian)極放(fang)入有(you)焦(jiao)炭(tan)(tan)粉(fen)末層和(he)無焦(jiao)炭(tan)(tan)粉(fen)末層的同樣土壤內，有(you)焦(jiao)炭(tan)(tan)粉(fen)末層的腐蝕速率僅為無焦(jiao)炭(tan)(tan)粉(fen)末層的1／10。
5.3 涂層和電化(hua)學保護
這種(zhong)方法主要(yao)是以(yi)改善相界面性(xing)質，以(yi)達到緩(huan)蝕與(yu)防腐的(de)目(mu)的(de)。它包括接地體的(de)表面涂覆和陰極保護(hu)。
接(jie)(jie)地(di)體(ti)的保護層分金屬(shu)和(he)非金屬(shu)兩(liang)(liang)種，如(ru)鐵件(jian)上(shang)鍍(du)鋅，但鍍(du)鋅層很快被腐蝕掉，所以目前多用(yong)非金屬(shu)涂(tu)(tu)(tu)層，如(ru)聚(ju)苯胺導電(dian)防(fang)腐涂(tu)(tu)(tu)料(liao)、環氧(yang)系(xi)導電(dian)防(fang)腐涂(tu)(tu)(tu)料(liao)、聚(ju)氨酯系(xi)導電(dian)防(fang)腐涂(tu)(tu)(tu)料(liao)等。防(fang)腐涂(tu)(tu)(tu)料(liao)一(yi)方面用(yong)于鋼接(jie)(jie)地(di)體(ti)與土壤或降阻劑(ji)之(zhi)間作(zuo)為中介(jie)物(wu)質，以其物(wu)相(涂(tu)(tu)(tu)料(liao)的附著力強、黏度大)可以加強兩(liang)(liang)者(zhe)間的接(jie)(jie)觸效果；另一(yi)方面對兩(liang)(liang)者(zhe)起到(dao)隔離作(zuo)用(yong)，更有(you)利(li)于抑制電(dian)化學腐蝕。通常情況(kuang)下涂(tu)(tu)(tu)料(liao)用(yong)量(liang)為接(jie)(jie)地(di)網材(cai)料(liao)總量(liang)的2％～3％，能(neng)使接(jie)(jie)地(di)體(ti)的壽命延(yan)長l倍。
接地(di)體(ti)的(de)(de)電(dian)化學(xue)保護(hu)主要是(shi)采用犧(xi)牲(sheng)陽極(ji)法，積極(ji)的(de)(de)保護(hu)以陰極(ji)形(xing)式存在的(de)(de)地(di)網，使被保護(hu)接地(di)體(ti)的(de)(de)任意(yi)點的(de)(de)對(dui)地(di)電(dian)位在-0.85～1.25V (相對(dui)于銅(tong)／飽和(he)硫(liu)酸銅(tong)參比電(dian)極(ji))之(zhi)間，犧(xi)牲(sheng)陽極(ji)的(de)(de)材(cai)料常用Zn-0.5％AI-0．1％Cd，Mg-6％Al～3％Zn-0.2％Mn等(deng)。
通常將保護涂層和陰(yin)極(ji)保護并用，可以達(da)到更好的(de)(de)防護效果。陰(yin)極(ji)保護電(dian)流分(fen)布(bu)均勻(yun)與否是保護質量好壞的(de)(de)關鍵，因此陽(yang)極(ji)的(de)(de)布(bu)局必須滿(man)足保護件各處(chu)都達(da)到完全保護的(de)(de)電(dian)位。
接地網(wang)是(shi)電網(wang)安(an)全運(yun)(yun)行的重(zhong)要裝置，因此要盡(jin)量(liang)做(zuo)到設(she)計前了(le)解土(tu)壤的性質，預測接地體(ti)的腐蝕(shi)速率，及(ji)時調整防腐措施，并在運(yun)(yun)行后定期檢測地網(wang)的腐蝕(shi)狀況，以確保電網(wang)的安(an)全運(yun)(yun)行。
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