杂散电流腐蚀机理及防护措施
油气管道的杂散电流腐蚀防护措施
油气管道的杂散电流腐蚀防护措施发布时间：2022-08-25T01:26:07.985Z 来源：《工程管理前沿》2022年4月第8期作者：王川洪刘辉金垫庆谭红熊静[导读] 文章阐述了杂散电流产生的机理、特点及其对输油管道的作用，并结合国外有关规范，王川洪刘辉金垫庆谭红熊静中国石油西南油气田分公司重庆气矿重庆渝北 401120摘要：文章阐述了杂散电流产生的机理、特点及其对输油管道的作用，并结合国外有关规范，详细阐述了杂散电流的扰动来源、输油管线的安全间隔等方面的内容，并给出了相应的预防措施。
关键词：油气管道；杂散电流；腐蚀保护引言随着我国经济的迅速发展，各个产业对能源的需求量也在日益增长，国内天然气输送管道里程也在逐年增加。
随着城市化建设的加快，轨道交通、电力设施等与油气输送管道同处一个区域时，杂散电流干扰尤为严重，加快管道腐蚀速率，严重时造成管道穿孔、失效，严重影响管道安全运行，拒不完全统计，油气输送管道中80%以上的故障与杂散电流相关。
1.杂散电流干扰腐蚀的原理杂散电流的主要来源是阳极保护装置中的阳极层等。
在长距离输送管线中，由于介质的阻值比较低，所以杂散性的电流会经过管线。
当电力通过地下管线时，会有一个很明显的泄漏，通过接地金属管，再回到电力供应，这种泄漏的散逸电流被称为杂散。
从原理上来看，1 A的杂散流可以在一年内对管线造成9公斤的侵蚀，而在实际情况下，这些管道造成的杂散流可以达到几十，甚至数百。
在外溢区域较少时，管内的局部杂散流将加速侵蚀，从而使厚度大于8 mm的管线出现锈蚀和穿孔。
在埋地石油天然气管线中，由于外层覆盖物的损坏，其破坏部位的耐蚀性明显降低，所以在地下管线的土壤中，往往会出现杂散电流的侵蚀。
另外，由于高压直流输电线路的存在，对管线产生了很大的冲击。
尽管交流电流对管道的腐蚀性要小于直流电流的百分之一，但高压电线和地下管道一般都会使用并行的方法，所以静电场和磁场对管道的不利影响不容忽视[1]。
油气管道的杂散电流腐蚀与防护
油气管道的杂散电流腐蚀与防护随着我国能源和交通工业的发展,我国油气管道与电力线路、电气化铁路的里程迅速增加。
由于地理位置的限制,在油气管道与电力线路、电气化铁路的设计和建设过程中不可避免地出现了并行敷设的情况。
由电力线路、电气化铁路产生的杂散电流会对油气管道产生巨大的危害。
辽河油田到XX化肥厂的天然气管道在投产14个月后就出现多起杂散电流引起的腐蚀穿孔事故,被迫长时间停产,开挖大修。
XX煤气公司在某电厂附近的一段输气管道受电厂杂散电流的影响,也多次出现穿孔泄漏,严重威胁管道和人身的安全。
由此可见,杂散电流对油气管道会产生强烈腐蚀作用。
因此,开展杂散电流引起的油气管道的腐蚀与防护研究,对保障油气管道的安全运行具有十分重要的意义。
1杂散电流的形成杂散电流是指在规定电路或意图电路之外流动的电流,又称迷走电流[1]。
杂散电流主要表现为直流电流、交流电流和大地中自然存在的地电流3种状态,且各自具有不同的特点。
直流杂散电流主要来源于直流电解设备、电焊机、直流输电线路；交流杂散电流主要来源于交流电气化铁路、输配电线路系统,通过阻性、感性和容性耦合在相邻的管道或金属体中产生交流杂散电流,但交流杂散电流对铁腐蚀较轻微,一般为直流腐蚀量的1%；由于地磁场的变化感应出来的地杂散电流,一般情况下只有约2μA/m2,从腐蚀角度看并不重要。
以电气化铁路车辆直流供电牵引系统产生的直流杂散电流是造成油气管道杂散电流腐蚀的主要原因。
在电气化铁路车辆直流供电牵引系统巾,列车所需要的电流由牵引变电所提供,通过架空线向列车供电,然后经行走轨回流至牵引变电所。
理想情况下行走轨电阻为0,行走轨对大地的泄漏电阻无穷大,此时经行走轨回流的电流等于牵引电流,即所有的电流都经行走轨回流至牵引变电所。
但实际上行走轨的电阻不为0,当有电流通过时就形成了电位差,并且行走轨对大地的泄漏电阻也不会为无穷大,这就不可避免地造成了部分电流不经行走轨回流,而是流入大地,然后通过大地回流至牵引变电所。
燃气管道杂散电流腐蚀及防护
燃气管道杂散电流腐蚀及防护在燃气管道运行过程中，由于环境条件和管道使用维护等因素的不确定性，会导致管道表面产生一些杂散电流。
这些杂散电流的存在会给燃气管道带来一定的腐蚀风险，因此在燃气管道的设计、施工及运行过程中，需要考虑采取一些有效的措施，防止杂散电流对管道产生腐蚀损害。
本文将从杂散电流的产生机制、腐蚀机理以及防护措施三个方面进行阐述。
1. 杂散电流的产生机制燃气管道的杂散电流产生与周围环境及管道自身电化学池电位有关。
当管道连通另一电化学电位较低的构件或设施时，如果电位差超过一定值，就会产生杂散电流，从而引发管道腐蚀。
杂散电流可由线性和非线性两种方式产生。
1.1 线性杂散电流线性杂散电流主要受电源电位、管道电位和电路电阻的影响。
当电路中存在电位差，管道交流电阻和电位之间的电势差会产生电流，从而产生线性杂散电流。
其他因素如水分析、电解质浓度等也会影响杂散电流的大小。
1.2 非线性杂散电流非线性杂散电流往往是由高压直流线路通过电介质引起的，比如石油和天然气管道经过高压直流输电线路时就可能产生非线性杂散电流。
非线性杂散电流的幅度较大，可以对管道产生较大的腐蚀作用。
2. 腐蚀机理燃气管道在杂散电流的作用下，可能会发生如下几种腐蚀现象：2.1 金属腐蚀金属腐蚀是最为常见的一种腐蚀现象。
电流经过原本无需溶解的金属表面后，会发生电化学反应，并导致金属表面钝化层的破坏，随后金属的一部分物质就会溶解并脱落。
这样就会导致管道内部或外部的金属腐蚀。
2.2 极化腐蚀极化腐蚀是指金属表面在某些特定情况下，电化学反应速度升高而导致腐蚀的过程。
例如，在管道表面形成漏洞时，容易引起极化腐蚀。
2.3 应力腐蚀应力腐蚀是在金属表面承受着应力的情况下依然腐蚀的过程。
燃气管道由于其长期在应力状态下运行，如果存在杂散电流，则可能在管道表面形成多种应力，这就容易引起应力腐蚀。
2.4 脱化腐蚀脱化腐蚀则是指燃气管道表面物质溶解速度在电流作用下加快，这会导致管道内部物质脱落而形成腐蚀。
埋地管道直流杂散电流腐蚀机理及防护措施分析
埋地管道直流杂散电流腐蚀机理及防护措施分析作者：赵秀芳来源：《中国化工贸易·下旬刊》2017年第01期摘要：埋地金属管道受直流杂散电流的干扰会产生电流腐蚀，容易发生管道穿孔事故。
本文对埋地管道直流杂散电流腐蚀机理进行了研究，并提出了有效的防护措施。
关键词：埋地管道；直流；杂散电流；腐蚀机理；影响因素随着经济的飞速发展，各种油气管道需求日益增多，而且大多数管线普遍采用的是地下铺设。
同时，以高速铁路、地铁为代表的轨道交通有了突飞猛进的发展。
一旦大地出现绝缘漏洞问题，这些轨道交通所采用的驱动电流就会从缺陷处流入大地，对埋地金属管道进行干扰，使金属管道产生严重的电化学腐蚀，给管道带来重大损失。
所以，对于杂散电流的研究是当前防腐工作者的重要课题之一。
1 杂散电流产生的原理杂散电流一般可分为直流杂散电流和交流杂散电流两种，另外还有离子型杂散电流和静电杂散电流两种补充类型。
对管道腐蚀影响最大的是直流杂散电流。
杂散电流的腐蚀特性具有以下特点：腐蚀强度大；腐蚀集中于局部位置；腐蚀范围广，随机性强。
1.1 直流杂散电流来源电车、电气化铁路以及以接地为回路的输电系统，都会在土壤中产生杂散电流，从而在地下管道上发生电化学腐蚀。
这种腐蚀，要比一般的土壤腐蚀严重得多。
不仅如此，管道原来所采用的阴极保护系统也会受到严重影响。
1.2 直流杂散电流形成原理其中影响最大的是直流电气化铁路。
以地铁为例，埋设在土壤中的金属结构物（以管道为例）相当于一个低电阻电流通道，在地铁直流牵引供电系统中，由于钢轨无法对大地绝对绝缘，有一部分牵引电流经钢轨流向大地，从而使大地的电位产生变化，进而引起埋地管道电位变化。
1.3 直流杂散电流腐蚀原理杂散电流正电荷从土壤进入金属管道的区域，其电位较高，属于腐蚀电池的阴极区，阴极区一般不会受到影响，当阴极区电位过大时，管道会发生消耗电子的阴极还原反应，表面会析氢。
杂散电流经土壤流出管道进入变电站时，管道流出电流的区域电位相对较低，属于腐蚀电池的阳极区，发生金属原子放出电子转变成离子态的阳极氧化反应。
杂散电流腐蚀名词解释
杂散电流腐蚀名词解释杂散电流腐蚀名词解释1. 引言杂散电流腐蚀是一种常见的电化学腐蚀形式，对许多工业设备和结构造成严重的损害。
在本文中，我们将对杂散电流腐蚀进行详细解释，并探讨其原因、影响以及相应的防治方法。
2. 什么是杂散电流腐蚀杂散电流腐蚀（stray current corrosion）是指在电气系统中出现的不受控制的电流，通过某些金属结构或设备导致其腐蚀的现象。
这种电流在未经适当处理的情况下，可能导致严重的金属损耗，甚至引发设备破裂或系统故障。
3. 杂散电流腐蚀的原因杂散电流腐蚀通常由以下几个原因引起：3.1 非均匀电位分布：在电力供应系统或电气设备中，由于电流分布不均匀，导致某些地点的电位比其他地方高，产生电流流向较低电位的金属结构或设备，引发腐蚀。
3.2 地下设施电位差：在地下工程或管道系统中，可能存在不同的电位差，导致电流从一个区域流向另一个区域，引发腐蚀。
4. 杂散电流腐蚀的影响杂散电流腐蚀对金属结构和设备造成的影响主要有以下几个方面：4.1 金属损耗：杂散电流加速了金属的腐蚀速率，导致设备和结构的物质损耗加剧。
4.2 设备破裂风险：腐蚀导致金属断裂，可能引发设备破裂，造成重大事故和人员伤亡。
4.3 金属电位的漂移：杂散电流会改变金属结构或设备的电位，可能导致电气故障甚至系统崩溃。
5. 杂散电流腐蚀的防治方法为了有效预防和控制杂散电流腐蚀，可以采取以下几种方法：5.1 定期监测：通过安装监测设备，及时监测杂散电流的存在和变化，以便及早采取相应的措施。
5.2 电位补偿：通过电源系统的电位调整或使用电位补偿装置，可以减少或消除电位差，降低杂散电流的发生。
5.3 防护涂层：在金属结构表面涂覆保护性涂层，以防止杂散电流对金属的直接接触，减少腐蚀风险。
6. 个人观点和理解杂散电流腐蚀的概念对于电力系统和工程设备非常重要。
在我看来，了解和掌握杂散电流腐蚀的原因、影响及防治方法，对于预防设备腐蚀、保护系统运行稳定至关重要。
杂散电流腐蚀防护措施
1) 杂散电流（“迷流”）的产生
杂散电流对金属结构的腐蚀有四个方面： 钢轨、道床结构钢筋、隧道结构钢筋、地网及地铁外部其它公共设施
堵 排 测
杂散电流腐蚀防护
采取“以堵为主，以排为辅， 防堵结合，加强监测”的设计原则：
•GB50157-2013 •CJJ49-92
Hale Waihona Puke 从源头上减少杂散电流 限制杂散电流扩散
10）应设置完善的杂散电流监测系统。
杂散电流腐蚀防护
加强金属构件腐蚀防护 杂散电流检测
1）走行钢轨和DC1500V设备采用绝缘法安装。
2）利用道床结构钢筋的可靠电气连接，形成杂散电流主收集监测网；
3）利用地下车站、明挖（或矿山法）区间隧道及U型槽、桥梁结构钢筋的可靠电气连接，形成杂散 电流辅助监测网；
4）在盾构区间采用隔离法对盾构管片结构钢筋进行防护。
5）在正线牵引变电所附近设置道床结构钢筋排流端子，以便用排流电缆将杂散电流主收集监测网 连接至牵引变电所内排流柜。
6）在正线牵引变电所内设置排流柜。排流柜应根据运营过程中对杂散电流腐蚀状况的监测结果判 断是否投入运行。 7）在车站两端、地下区间联络通道及高架区间每隔200m左右设置上、下行均流电缆；在设置牵引 变电所的车站一端不再设置均流电缆。在正线同一行的两根钢轨间每隔200m左右也设置一处均流 电缆。 8）车辆段（停车场）应根据接触网供电分段情况确定牵引回流回路，恰当的设置回流点和均流电 缆。 9）车辆段（停车场）线路与正线之间、车辆段（停车场）各电化线路的库内线路与库外线路之间 应设置绝缘轨缝并装设单向导通装置。电化股道和非电化股道之间、电化股道尽头线与车挡设备之 间应设置绝缘轨缝。
地铁杂散电流产生机理及其防护措施
量端子，供检查用 % 如图 # 所示 & 。通过量测两测量 端子之间的电阻，可以检查电气连通情况。
!( # 盾构法隧道杂散电流防护措施 盾构法区间隧道防杂散电流设计是指将管片内钢 筋全部电气连通，并通过铁垫圈将电气连接点良好引 出。以后在隧道管片的拼装中通过铁螺栓和螺母将各 隧道管片中钢筋全部电气连通，形成一个等电位的法 拉第网，对地铁杂散电流进行电气屏蔽，以防止地铁 杂散电流向外泄露和对地铁结构的腐蚀。 # 地铁杂散电流防护措施与要求
结构缝两侧的中墙和侧墙引出结构钢筋的连接端子 # 即杂散电流收集网连接端子 $ ，结构缝两侧的连接 端子 用铜 铰线跨 接。 沿线路 方向 ，在距 车站 两端 +, 2 %--1 的上下行隧道中墙 # 或内侧墙 $ 分别引出测
Hale Waihona Puke !"#$%&’!%("# $)*+%,
建筑安全
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电气安全
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明挖法隧道连接端子和测量端子引出图
随着我国国民经济的快速发展，以地铁为标志 的城市轨道交通系统得到了快速发展，但由于地铁 是由直流动力机车牵引，产生的杂散电流会对钢轨 及其附近地下构筑物钢筋、金属管线等产生腐蚀。 因此，必须从以下几个方面对地铁杂散电流腐蚀进 行治理。 #( ’ 消除杂散电流产生的根源，最大限度地减 小杂散电流。 % ’ & 选用分布式的牵引供电方案，变电站回流线 应使用不少于两根电缆，不得从一个牵引变电站向 不同的线路实行牵引供电等。 % ! & 钢轨应焊接成长钢轨并采用点支撑，使电流回 路畅通，减小回路电阻，从而减小杂散电流的泄漏。 % # & 在钢轨与轨枕之间，紧固螺栓与混凝土轨枕 之间、扣件与混凝土轨枕之间以及钢轨与扣件之间 均加强绝缘措施，减小回流轨电流泄漏。 % $ & 属于电源电路的电导体必须绝缘，防止电流 泄漏。 #( ! 构造杂散电流收集网，加强杂散电流的 收集，减小杂散电流向地铁外部及其沿线扩散。 % ’ & 利用整体道床内的结构钢筋构成杂散电流收 集网，使杂散电流通过收集网流向电源的负极。 % ! & 把车站结构、盾构法隧道管片连续焊接起 来，构成杂散电流收集网，减小其泄漏。 #( # 对地铁附近重要的地下金属管线等，单独 采取有效的防护措施，同时对腐蚀情况进行监测。 % ’ & 采取牺牲阳极的阴极保护措施进行沿线重要 结构及管线的保护。 % ! & 利用直接排流法将被保护金属管线等与靠近 变电站附近的回流轨直接用导线连接来进行保护。 % # & 对车站等给排水管采用绝缘安装，管道外部
杂散电流腐蚀机理及防护措施
杂散电流腐蚀机理及防护措施一、背景介绍在工业生产中，随着科技的进步和发展，涉及到电子器件和各种金属设备的使用越来越广泛。
然而，我们也会遇到一些意想不到的问题，比如杂散电流腐蚀现象。
杂散电流腐蚀是一种电化学腐蚀现象，由于设备中的电子学元件和电线之间的电流路径不完全主导，所以产生了这种现象。
如何减少杂散电流对设备的损害，一直是工程师们尤为关注的问题。
二、腐蚀机理1.发生杂散电流的原因在不同状态下，电子元件和金属装置之间的电位差，导致内部电流的产生，从而出现了杂散电流的产生。
并且中介物质也是电化学反应的催化剂，强化电化学反应，加速了材料的腐蚀，使设备不可避免地出现了腐蚀现象。
2.电化学反应机理杂散电流腐蚀是一种电化学反应，其机理主要有以下几个过程：1）阴阳极反应所致的腐蚀当两种不同金属的材料同时存在于同一电解质中时，其间电位差会引起电流的流动。
金属中氧化物离子的流动，有时被电位差控制，产生了腐蚀现象。
2）金属在电场作用下腐蚀当电场强度超过电解质电势时，电解质中的离子将受到电场的约束，导致发生腐蚀现象。
3）金属在呼吸的过程中腐蚀在受湿气、氧气和空气中的金属构件，经过长时间的反复潮湿和干燥的过程，加剧了腐蚀现象的发生。
三、防护措施1.设计可靠的电路我国工业生产中，设计防护电路是杂散电流腐蚀防范工作的第一步。
同时，加强电子电气设备的设计和制造工艺，防止杂散电流的发生，可以有效避免毁坏设备的情况。
2.资料选择通过电解，构建材料对抗杂散电流腐蚀的能力和耐腐蚀性能强的组合材料。
3.使用低电容端子在电子电气设备的使用中，应尽量使用低电容的端子连接。
如果端子电容过高，会导致设备的工作电压精度下降，加速杂散电流的产生。
4.防止电离击穿在电子电气设备的使用中，必须避免电离击穿的情况发生，通过选择正确的电磁材料和电容电感规格，实现平衡装置的工作状态。
四、总结杂散电流腐蚀是电子电气设备中经常出现的问题，在工业生产中会给人们带来一定的损失。
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杂散电流腐蚀机理及防护措施地铁或轻轨一般采用直流电力牵引的供电方式,一般接触网(或第三轨)为正极,而走行轨兼作负回流线。
由于回流线轨存在着电气阻抗,牵引电流在回流轨中产生压降,并且回流轨对地存在着电位差,回流线对道床、周围土壤介质、地下建筑物、埋设管线存在着一定的泄漏电流,泄漏电流沿地下建筑物、埋设管线等介质至负回馈点附近重新归入钢轨,此泄漏电流即称迷流,又称地铁杂散电流。
地铁迷流主要是对地铁周围的埋地金属管道、电缆金属铠装外皮以及车站和区间隧道主体结构中的钢筋发生电化学腐蚀,它不仅能缩短金属管线的使用寿命,而且还会降低地铁钢筋混凝土主体结构的强度和耐久性,甚至酿成灾难性的事故。
如煤气管道的腐蚀穿孔造成煤气泄漏、隧道内水管腐蚀穿孔而被迫更换等。
另外,地铁迷流同时也对地铁沿线城市公用管线和结构钢筋产生“杂散电流腐蚀”,影响地铁以外沿线公共设施的安全及寿命。
本文结合我公司参与的多条地铁线施工和运营维护管理的经验,针对杂散电流腐蚀机理及防护措施方面浅谈管见。
1杂散电流腐蚀机理1.1杂散电流腐蚀机理地铁迷流对埋地金属管线和混凝土主体结构中钢筋的腐蚀在本质上是电化学腐蚀,属于局部腐蚀,其原理与钢铁在大气条件下或在水溶液及土壤电解质中发生的自然腐蚀一样,都是具有阳极过程和阴极过程的氧化还原反应。
即电极电位较低的金属铁失去电子被氧化而变成金属离子,同时金属周围介质中电极电位较高的去极化剂,如金属离子或非金属离子得到电子被还原。
地铁直流牵引供电方式形成的迷流及其腐蚀部位如图1所示。
图中,I为牵引电流,Ix、Iy分别为走行轨回流和泄漏的迷流。
由图1可得地铁迷流所经过的路径可概括为两个串联的腐蚀电池,即电池I:A钢轨(阳极区)+B道床、土壤+C金属管线(阴极区);电池II:D金属管线(阳极区)+E土壤、道床+F钢轨(阴极区)。
当地铁迷流由图1中A、D(阳极区)的钢轨和金属管线部位流出时,该部位的金属铁便与其周围电解质发生阳极过程的电解作用,此处的金属随即遭到腐蚀。
概括起来可将发生腐蚀的氧化还原反应分为两种:当金属铁周围的介质是酸性电解质,即pH<7时,发生的氧化还原反应是析氢腐蚀,以H+为去极化剂;当金属铁周围的介质是碱性电解质,即pH≥7时,发生的氧化还原反应是吸氧腐蚀,以O2为去极化剂。
1.2杂散电流大小当钢轨为悬浮系统时(指全线钢轨采取对地绝缘,在任何地点不直接接地或通过其它装置接地),虽然钢轨对地采取了一系列措施,但钢轨对地泄漏电阻在工程实施中不可能无限大,一般在5～100Ω·km范围内。
同时随着地铁运营时间的推移,由于受到不可避免的污染、潮湿、渗水、漏水和高地应力作用等影响,使地铁车站以及区间隧道中的轨、地绝缘性能降低或先期防护措施失效,势必增大了由走行轨泄漏到土壤介质中的杂散电流。
当列车在两牵引变电所间运行时,钢轨电位如图2所示,列车位置处为阳极区,钢轨电位为正,牵引变电所附近为阴极区,钢轨电位为负。
钢轨电位产生的原因是牵引回流在钢轨上产生了纵向电压。
研究表明,钢轨电位的大小与钢轨泄漏电阻的关系不大,当钢轨对地泄漏电阻在5～100Ω·km范围内变化时,受从牵引变电所至列车位置处的钢轨纵向电压钳制,钢轨对地电位基本不变。
杂即,的积分电流密度中的阴影区段从钢轨泄漏至地下2就是图,散电流的大小2杂散电流防护措施从公式(1)中可得出杂散电流的总量基本上只与全线钢轨正电位及钢轨对地泄漏电阻有关,因此降低钢轨电位及增大钢轨泄漏电阻是防护杂散电流的基础;为杂散电流提供至牵引变电所负极的畅通金属通路,尽量减少杂散电流流出金属构件的电流密度,阻止杂散电流对其腐蚀,是防护杂散电流的重要措施。
防护杂散电流一般采取“以防为主,以排为辅,防排结合,加强监测”的综合防护措施,即(1)防:减少回流轨纵向电阻,降低钢轨电位和提高回流轨对地过渡电阻,确保畅通的牵引回流系统,隔离和控制所有的杂散电流泄漏途径,减少杂散电流进入地铁的主体结构、设备及相关的设施;(2)排:在回流轨的整体道床中设置杂散电流收集网,通过杂散电流的收集和排流系统,提供杂散电流返回至变电所负极的金属通路,以减少杂散电流向外泄漏。
(3)测:监视和测量杂散电流的大小,为运营维护提供依据,设计完备的杂散电流检测系统。
限于篇幅有限,本文结合“防”和“排”两方面内容综合阐述防护杂散电流措施。
2.1降低钢轨电位方案或确保畅通的牵引回流系统措施在列车运行密度和列车取流一定的情况下,钢轨电位由供电区间回流通路的电阻定。
减小回流通路电阻的主要措施是减小牵引变电所间距,保证回流通路畅通,增设辅助回流线,减小牵引回流通路电阻,运营中正线牵引网尽量采用“双边”供电等。
在满足供电负荷、供电质量及工程投资控制要求前提下,可适当调整变电所数量和设置位置,尽量使牵引变电所布置均匀。
减少以钢轨纵向电阻为主的回流系统电阻的措施包括正线钢轨采用重轨,且焊接为无缝长钢轨,若短钢轨间采用螺栓连接,则两根钢轨之间必须加焊一根铜电缆,回流电缆应与钢轨可靠焊接,回流电缆根数留有一定裕量;走行轨间设均流线,平衡上、下行钢轨电流,降低走行轨电位;道岔与辙岔的连接部位通过铜连接引线可靠焊接。
对于车辆段和停车场,根据实际工程条件,通过设置多个回流点,使牵引电流就近回流,减小回流通路电阻,控制产生杂散电流总量。
2.2增大钢轨泄漏电阻措施钢轨泄漏电阻的大小与杂散电流成反比,可把保证钢轨有较高泄漏电阻作为轨道交通防护杂散电流根本的措施。
钢轨泄漏电阻主要由下述两方面因素确定:一是钢轨绝缘安装点的绝缘电阻,二是钢轨与道床表面的空隙距离及道床环境条件。
当然泄漏电阻也受与钢轨连接电缆绝缘情况、电化区段与非电化区段钢轨隔离效果等影响。
钢轨绝缘安装一般是通过在钢轨与道床间设绝缘垫,紧固螺栓通过绝缘套管安装在道床上等措施实现的,并且钢轨底部与道床之间间隙不得小于《地铁杂散电流防护规程》中的规定。
由于粉尘、潮湿、油污、风沙雨雪(高架和地面区段)等影响,会降低泄漏电阻,使杂散电流增加。
因此道床设计中应设计良好的排水方案,运营中应定期打扫,保持道床的清洁,以避免钢轨泄漏电阻降低。
另外与轨道专业配合,设计受外界污染影响少、绝缘水平较高的绝缘安装措施,如在安装点钢轨带绝缘靴套的绝缘安装方案,或整体带玻璃钢(或其他绝缘材料)衬套轨枕的绝缘性能好,便于运营清扫的绝缘安装措施等。
2.3杂散电流的流通路径控制措施杂散电流对金属结构的腐蚀主要有4个方面:即钢轨、道床结构钢筋、隧道结构钢筋、地网及地铁外部其他公共设施。
杂散电流首先从钢轨泄漏至道床结构,再从道床结构向其他结构如隧道、车站结构泄漏。
．利用整体道床内结构钢筋的纵向联通形成电气连续的杂散电流主收集网,为杂散电流提供第一个电气通路,杂散电流沿此通路流向牵引变电所方向,流出收集网后至钢轨,可减少杂散电流由道床向其它结构的泄漏量。
另外在工程条件许可情况下,地下区段道床与隧道(或其他结构间)设置素混凝土层,以增大道床与其他结构间泄漏电阻,减少杂散电流向其他结构泄漏量。
在回流轨下方穿越的金属管线也要进行绝缘处理,避免杂散电流经此泄漏至其他结构。
主收集网不可能收集所有的杂散电流,其它少量杂散电流继续泄漏至隧道或其他结构,利用隧道钢筋(内衬墙钢筋)纵向联通形成电气通路,则成为杂散电流遇到的第二个电气畅通通路(即辅助收集网),并沿此通路至牵引变电所方向,在牵引变电所区域(阴极区)流回至道床钢筋,并流回至钢轨,减少杂散电流向地铁以外泄漏。
由外界引入地铁内或由地铁内引出至地铁外的金属管线均应进行绝缘处理后,方可引入或引出,避免杂散电流经此向地铁外泄漏。
2.4结构钢筋腐蚀防护措施金属构件电化学腐蚀防护是控制金属体流出至电介质的电流密度在防护范围之内。
主要措施是减少进入金属体的杂散电流量;为金属体提供至电源负极的金属通路,减少杂散电流流出金属表面的电流密度;确定合理的道床、隧道收集网(结构钢筋)表面积,控制杂散电流流出至电介质的密度。
p;地铁杂散电流防腐蚀对结构钢筋的保护是分层次的,其重要性对地铁结构设施而言,其顺序是隧道钢筋、道床钢筋和钢轨。
钢轨是可更换设备,道床钢筋从结构上讲可重修,而隧道钢筋应避免修复。
从地铁结构层次上讲,利用腐蚀钝化原理防腐蚀的重点在道床收集网,隧道收集网是作为后备收集网而起作用。
因为尽管靠近钢轨的道床收集网的截面积相对隧道收集网要小,在所收集的杂散电流较多而其截面较小的情况下,若能控制道床钢筋处于腐蚀钝化状态,则下层隧道收集网肯定也处于腐蚀钝化状态。
即只要道床收集网达到了腐蚀防护要求,下层其他结构设施肯定也没有被杂散电流腐蚀的危险。
利用道床结构钢筋作为收集网的目的:一是减少杂散电流继续向下扩散至隧道、车站和大地等结构的数量;二是由于道床钢筋本身有一定的截面,从而使杂散电流密度较小,而使自身处于腐蚀的钝化状态。
因为道床结构钢筋是杂散电流从钢轨上泄漏后遇到的第一道电阻较小的畅通电气通路,可将杂散电流尽量限制在本系统内部,可防止杂散电流继续向本系统以外泄漏。
若将道床钢筋纵向焊接及连接形成一层纵向电气通路,并得到经计算确定的截面,使得自道床钢筋流出的电流密度控制在腐蚀钝化状态范围内时,尽管有一定数量杂散电流流出钢筋,但却不会使道床结构钢筋受到腐蚀。
同样的原理,通过对隧道结构钢筋进行焊接及连接形成纵向电气连续通路后,对于从道床钢筋中继续泄漏的杂散电流起到二次收集作用,由于隧道结构钢筋截面更宜做大,从而使其更宜达到腐蚀钝化状态。
2.5排流柜设置方案只有当杂散电流从钢筋流出时才对钢筋产生腐蚀,而杂散电流流出的区域集中在阴极区(即在牵引变电所附近),若在牵引变电所处将结构钢筋或其他可能受到杂散电流腐蚀的金属结构与钢轨或牵引变电所负母排相连,由于杂散电流总是走电阻最小的通路,而直接流至牵引变电所,从而在阳极区范围内大大减小了杂散电流从钢筋再扩散至混凝土的可能,减少了杂散电流流出钢筋导致的电化学反应,该方法称为排流法。
排流法一般有将金属结构与钢轨直接在牵引变电所附近相连的直接排流法、加二极管的单向导通排流、加直流电源的强制排流等。
但排流法存在如下缺点:当采用排流法时钢的母排原来负,时母排流至负)经二极管(当有电流从钢筋沿排流电缆,接地系统轨系统称之为负电位变为接近零电位,因钢轨纵向电压的钳制作用使得两牵引变电所间钢轨的最高对地电位增加了一倍,两牵引变电所间几乎成为阳极区,简单看杂散电流总量增加了近4倍。
由于杂散电流的总量增加太多,除牵引变电所附近钢筋腐蚀减少外,在区间的钢轨腐蚀将上升。
所以说排流法是一把双刃剑,既有其有利的一面,也有其不利的一面。
2.6盾构区间防护杂散电流方案盾构法区间隧道迷流设计原理是指将管片内钢筋全部电气联通,并通过铁垫圈将电气连接点良好引出。