杂散电流腐蚀防护辩析PPT课件
《电化学腐蚀与防护》课件
欢迎来到电化学腐蚀与防护的课程。在这个PPT课件中，我们将一起探究电化 学腐蚀的机理、危害及其预防与监测方法。加入我们，探索电化学世界的奥 秘。
什么是电化学腐蚀
定义
电化学腐蚀是指金属材料与介质的相互作用，导致材料的自腐蚀现象。
特点
高速氧化还原反应、氧化性的介质、存在可导电介质的情况下、各种金属的腐蚀情况以及不 同温度状态下腐蚀行为表现。
电化学腐蚀的预防
材料的选择
• 选择耐蚀性好、稳定性 高的金属材料，或使用 镀锌、喷塑等方法。
• 出于经济可行性，最好 选择成本低的耐蚀材料。 应首选经济、实用、适 用的材料。
设Байду номын сангаас的设计
• 在设计设备时，应考虑 使用合理的工艺措施， 如采用合适的结构设计、 降低操作温度和使用合
• 适确保的设工备艺有。良好的绝缘、 耐腐蚀性、密封性和可 靠性，减少电化学腐蚀 的影响。
维护保养
• 维护保养设备要领先于 问题的解决，提高设备 寿命周期。
• 实施定期维护和休整管 理，及时发现电化学腐 蚀迹象，防止事故发生。
电化学腐蚀与环境保护
电化学腐蚀与环境污染
电化学腐蚀导致的机械设备故障、生产事故等问题， 不仅会对工作人员造成生命健康的危害，还会对自 然环境素质造成损失。
环保措施的研究
被动防护
使用阴极保护方式在金属表面形成保护薄膜。包括 基于材料、电化学、物理和配合作用的被动防护。
化学防护
使用防腐涂层、底漆和清漆等化学手段形成一层薄 膜。
电化学腐蚀的监测
直接监测法
使用电化学阴极极化曲线、动电位极化曲线、交流电位极化曲线等方法实时监测。
间接监测法
杂散电流基础知识培训PPT课件
模型分析
单边供电，排流网排流，轨道纵向电阻变化时参数分布规律
当轨道纵向电阻增加时，轨 道电压，轨道电流损失量以 及泄漏杂散电流总量均大幅 度增加
杂散电流基础知识培训
模型分析
单边供电，排流网排流，各量的分布规律 1)轨道电压：从变电所道机车处，轨道电压逐渐增加，且在变电所处为负的最大 值，在机车处为正的最大值，但是轨道电压为零的点并不是在机车与变电所的中 点。 2)轨道电流：从变电所到机车处轨道电流先减小后增加，轨道电流的值不关于某 点对称，在轨道电压为零处的轨道电流损失最严重。 3)泄漏杂散电流总量：从变电所到机车处泄漏杂散电流总量先增加后减少，在轨 道电压为零处，泄漏的杂散电流最大。
杂散电流基础知识培训
地铁供电系统
分散供电方式 沿地铁线路的城市电网（通常是10KV电压等级）分别向各沿线的地铁牵引
变电所和降压变电所供电。 前提条件是城市电网在地铁沿线有足够的变电站和备用容量，并能满足地铁
牵引供电的可靠性要求。 早期的北京地铁采取的就是这种供电方式。
杂散电流基础知识培训
地铁供电系统
接钢轨取代钢轨接头，藉以减少轨道之维修工作，并可增加使用年限，此称为长 焊钢轨
杂散电流基础知识培训
地铁常识
地铁道岔与侧线 道岔是引导车辆进入所指定的另一轨道或车场、工厂之轨道，由一组转辙器、
一个岔心(辙叉)、两根护轨、一排岔枕组成，其扳动方式分为手动和电动两种 ， 以达到切换轨道路线的目的。
侧线主要提供列车会车及待避之用。
杂散电流基础知识培训
地铁供电系统
受电方式 地铁及城市轨道交通一般采用架空接触网或接触轨两种受电方式。目前，
一般DC750均采用接触轨受电方式，DC1500V采用架空线受电，但有部分地方开 始采用DC1500V接触轨受电。
(推荐)第四节 防杂散电流PPT资料
两者间直接焊接有困难时另加连接钢筋Φ8，将其两端分别与钢筋骨架﹑锚筋搭焊；
轨⑶防止地铁杂散电流主要是防止区间隧道、车站防迷流；
图7-7 明挖法隧道连接端子和测量端子引出位置(尺寸单位：mm)
第七章 灾害与防护
地 铁 与 轻 轨
图7-8 伸缩缝处连接端子引出及连接图(尺寸单位：mm)
第七章 灾害与防护
地 铁 与 轻 轨
图7-9 连接端子引出连接及组装图(尺寸单位：mm)
第七章 灾害与防护
地 铁 与 轻 轨
图7-10 测量端子引出图
第七章 灾害与防护
地 铁 与 轻 轨
图7-11 测量端子安装图(尺寸单位：mm)
第七章 灾害与防护
地
伸缩缝处连接端头材料表
表7-10
铁
序号
名称
型号及规格
数量 单位 备注
⑴测量管片内部电气连通和引出点电气连通质量的最直接的方法是测定管片连接点的电阻值；
①连接端子和测量端子引出位置和要求如图7-7；
⑴将管片钢筋焊接交连通流成等电电位体阻。 减去一个电阻抗常数。 轨
第七章 灾害与防护
三﹑防迷流专业要求
地
⑴将管片钢筋焊接连通成等电位体。；
铁
⑵固定设备，均采用打膨胀螺栓解决；
⑷在车站与隧道结构缝两侧的中墙和侧墙
第七章 灾害与防护
地
⑸沿线路方向，在距车站两端75～100m的上、下 行间隧道中墙〔或内侧墙〕分别引出测量端子，
铁 供检查用：
①连接端子和测量端子引出位置和要求如图7-7； 与 ②图7-8为伸缩缝处连接端子引出连接图，图7-9
轻 为连接端子引出连接及组装图，表7-10列出伸缩 缝处连接端子材料表；
⑷矿山法隧道杂散电流的防护只针对内衬墙远离防水层结构的钢筋提出焊接要求；
杂散电流的腐蚀及防护之欧阳术创编
一、杂散电流干扰方式杂散电流是指在地中流动的设计之外的直流电，它来自直流的接地系统，如直流电气轨道、直流供电所接地极、电解电镀设备的接地、直流电焊设备及阴极保护系统等。
其中，以城市和矿区电机车为最甚。
它的干扰途径如图10-60所示。
从图中可以划分三种情况：时间：2021.02.02 创作：欧阳术图10-60 杂散电流干扰示意图1—供电所 2—架空线 3—轨道电流 4—阳极区5—腐蚀电流6—交变区 7—阴极区1.靠近直流供电所的管道属于阳极区，杂散电流从管道上流出，造成杂散电流电解。
2. 在干扰段中间部位的管道属于极性交变区，杂散电流可能流入也可能流出。
当电流流出时，造成腐蚀。
3.在电机车附近的管道属于阴极区，杂散电流流入管道，它起着某种程度的阴极保护作用。
以上是一般规律。
实际上杂散电流干扰源是多中心的。
如矿区电机车轨道已形成网状，供电所很多，当多台机车运行时会产生杂乱无章的地下电流。
作用在管道上的杂散电流干扰电位如图10-61所示。
图10-61 杂散电流干扰电位曲线埋地钢质管道因直流杂散电流所造成的腐蚀称为干扰腐蚀。
因属电解腐蚀，所以有时也称电蚀。
这是管道腐蚀穿孔的主要原因之一。
例如：东北地区输油管道受直流干扰的约占5％，腐蚀穿孔事故原因的80%是由杂散电流引起的；北京地下铁路杂散电流腐蚀已经形成公害，引起了有关部门的重视。
随着阴极保护技术的推广应用，也会给地下带来大量的杂散电流。
如近些年来城市地下燃气管道给水管道、地下电缆等采用了外加电流保护，在它的阳极地床附近可能会造成阳极地电场干扰。
在被保护的管道(或电缆)附近可能会造成阴极电场的干扰。
其干扰形式如图10-62和图10-63所示。
其干扰范围与阳极排放电流和阴极保护电流密度成正比。
当单组牺牲阳极输出电流大于100mA时，也应注意其干扰。
二、杂散电流腐蚀的特点1.强度高、危害大埋地钢质管道在没有杂散电流时，只发生自然腐包蚀。
大部分属腐蚀原电池型。
杂散电流监测防护系统讲稿讲解
阳极(yángjí)极化曲线
V 0.5
0
0.6 1.0
2.0 mA/dm2
精品资料
➢ 我国的CJJ49-92行业标准：《地铁杂散电流腐蚀防护 (fánghù)技术规程》第3.0.5条中规定：对于主体混凝土 结构的钢筋极化电压的正向偏移值不得大于0.5V，这 一条作为防腐蚀的标准。
所做工作(gōngzuò)
➢ 1999年开始与北京地铁公司在地铁杂散电流防护方面进 行了科研，研发了杂散电流监测系统，应用(yìngyòng) 在北京地铁13号线。
➢ 2001年，开发研制了PM326-A排流控制器、PM321-A 型地铁杂散电流监测装置，通过了北京市科委的科技成 果鉴定，并获得了国家专利。
精品资料
行业标准对地铁(dìtiě)杂散电流 的要求
5）规程第6.2.4条规定：在需要进行遥测杂散电 流参数的情况下，应在车站上设置监测室，敷设必要 的遥测线路。
6）规程第6.2.5条 车站测量室内应具备符合 (fúhé)现场测试要求的试验场地，测量专用电源、 接地极和专用仪表等。
➢ 通过向埋地电极施加支流偏压来吸收钢轨对地漏泄电 流。在有道岔、铁路桥梁、隧洞或路基状况不良而容 易产尘漏泄电流之处的附近埋设电极，在电极与钢轨 间设置支流电源。适当调节电源的电压和极性，可使 该部位(bùwèi)的漏泄电路基本上完全被电极吸收或由 电极排出，从而大幅度地减少流经埋地结构物中的杂 散电流，显著减轻其腐蚀。
➢ 监测轨道对结构钢筋的电位变化，就可以监测轨道纵 向电阻值的变化，也就可以监测走行轨回流的情况。
船体杂散电流腐蚀与防护
船体杂散电流腐蚀与防护1、水中杂散电流产生原因作为一种介质，水和土壤一样可视为电解质，其均匀性比土壤好，当有电流流动时，一般可以直线方向流动，如果在电流流动的区域内有金属构筑物存在，和埋地管道>管道一样将遭受到杂散电流腐蚀。
船舶、海上平台、码头等金属构筑物置于海中，当这些构筑物上使用直流用电设备时，便会造成杂散电流干扰，比如电焊、强制电流阴极保护>阴极保护等作为船体，杂散电流主要发生在修造、停泊、维修期间，因为这个时期往往都需要使用电焊或其他电焊通过船体。
因杂散电流腐蚀的事例很多，快者3个月便会腐蚀穿孔，更有甚者，大连某海运大队的1条船，停靠在岸边，利用单线进行轴系的焊接工作，持续时间约为5h，就腐蚀损坏掉一只铸钢螺旋浆。
2、杂散电流腐蚀的验证和检测（1）腐蚀破坏速率相当快，并与船体的钢材好坏关系不大，一般仅半年到一年、几十天、有的甚至在几小时内疚严重的破坏了壳体或零件。
（2）腐蚀的形状为坑装或穿孔，腐蚀坑内有黑色粉末泥状铁锈，相应的阴极部位有白色的阴极沉积物附着。
（3）腐蚀集中产生在电阻小、易放电的部位，如油漆剥落破损的部位、尖角边棱突出处，而且往往是靠码头或电源的一侧腐蚀最严重。
（4）由于杂散电流的数量级一般都很大，所以常规的阴极保护>阴极保护难以阻止杂散电流的腐蚀，此时的牺牲阳极溶解量将大大增加。
（5）交流杂散电流所引起的腐蚀仅为直流的1%。
（6）当有杂散电流存在时，船体的电位值明显偏离船体的正常电位值。
按《船体杂散电流腐蚀的防护方法》GB/T 3712，杂散电流的判断准则为正向偏移大于20mv。
通常船体在海水中的电位值在-0.65V~-1.00V （CSE）之间，若测得的船体电流电位高出或低处这一范围均应怀疑有杂散电流。
当用指针式电压表测试时，指针颤抖或左右摇摆。
3、杂散电流腐蚀的防护（1）直接排流和管道>管道上直接排流道理一样，将被干扰的船体，在焊接作业时，直接用一根长的地线与焊机的负极连接在一起。
杂散电流地腐蚀及防护
一、杂散电流干扰方式杂散电流是指在地中流动的设计之外的直流电，它来自直流的接地系统，如直流电气轨道、直流供电所接地极、电解电镀设备的接地、直流电焊设备及阴极保护系统等。
其中，以城市和矿区电机车为最甚。
它的干扰途径如图10-60所示。
从图中可以划分三种情况：图10-60 杂散电流干扰示意图1—供电所 2—架空线 3—轨道电流 4—阳极区5—腐蚀电流 6—交变区 7—阴极区1.靠近直流供电所的管道属于阳极区，杂散电流从管道上流出，造成杂散电流电解。
2. 在干扰段中间部位的管道属于极性交变区，杂散电流可能流入也可能流出。
当电流流出时，造成腐蚀。
3.在电机车附近的管道属于阴极区，杂散电流流入管道，它起着某种程度的阴极保护作用。
以上是一般规律。
实际上杂散电流干扰源是多中心的。
如矿区电机车轨道已形成网状，供电所很多，当多台机车运行时会产生杂乱无章的地下电流。
作用在管道上的杂散电流干扰电位如图10-61所示。
图10-61 杂散电流干扰电位曲线埋地钢质管道因直流杂散电流所造成的腐蚀称为干扰腐蚀。
因属电解腐蚀，所以有时也称电蚀。
这是管道腐蚀穿孔的主要原因之一。
例如：东北地区输油管道受直流干扰的约占5％，腐蚀穿孔事故原因的80%是由杂散电流引起的；北京地下铁路杂散电流腐蚀已经形成公害，引起了有关部门的重视。
随着阴极保护技术的推广应用，也会给地下带来大量的杂散电流。
如近些年来城市地下燃气管道给水管道、地下电缆等采用了外加电流保护，在它的阳极地床附近可能会造成阳极地电场干扰。
在被保护的管道(或电缆)附近可能会造成阴极电场的干扰。
其干扰形式如图10-62和图10-63所示。
其干扰范围与阳极排放电流和阴极保护电流密度成正比。
当单组牺牲阳极输出电流大于100mA时，也应注意其干扰。
二、杂散电流腐蚀的特点1.强度高、危害大埋地钢质管道在没有杂散电流时，只发生自然腐包蚀。
大部分属腐蚀原电池型。
腐蚀电池的驱动电位只有几百毫伏，而所产生的腐蚀电流只有几十毫安。
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。
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杂散电流腐蚀防护
1
第4章 杂散电流腐蚀防护
一 杂散电流产生、腐蚀机理及危害 二 杂散电流腐蚀防护措施和监测手段 三 杂散电流腐蚀防护对专业的要求 四 杂散电流收集网截面计算
2
§4-1 杂散电流产生、腐蚀机理及危害
一. 杂散电流（迷流）腐蚀概念
以走行轨为回流通路的直流牵引供电系统，由于走行轨 不可能完全绝缘于道床结构，钢轨不可避免地向道床及 其它结构泄漏电流，这种电流就是杂散电流，也称为地 中迷流。
7
§4-1 杂散电流产生、腐蚀机理及危害
三. 杂散电流的腐蚀机理
2. 城轨杂散电流腐蚀机理
当金属铁（Fe）周围的介质是酸性电解质，发生的氧化 还原反应是析氢腐蚀；
阳极： 2Fe 2Fe4e
阴极： 4H 4e 2H 2 4 H 2 O 4 e 4 O H 2 H 2
8
§4-1 杂散电流产生、腐蚀机理及危害
5
§4-1 杂散电流产生、腐蚀机理及危害
三. 杂散电流的腐蚀机理
2. 城轨杂散电流腐蚀机理
走行轨和金属管线均为电子导体，地面为离子导体，电 子在A和D点流出，金属导体与地面组成e-i界面为阳极。 电流在C点和F点流入，则地面与金属导体组成的i-e界 面为阴极。
A、B、C和D、E、F分别构成了两个串联的电解电池。
随着线路运营时间的延长， 运营环境逐步恶化，泄漏电 阻值还将逐步减小
电位差---在回流轨中电流由
高电位流向低电位，回流轨与 地之间形成了电位差
回流轨对地的电位与牵引变 电所供电距离、牵引电流大 小及回流轨纵向电阻大小直 接相关。
泄漏电流，即杂散电流
杂散电流增大
4
§4-1 杂散电流产生、腐蚀机理及危害
接触网
I2 I
IT2
+
回 流 线
-
Ig1
金属管线
Ig2
15
§4-1 杂散电流产生、腐蚀机理及危害
四. 杂散电流的分布规律
3. 双边供电杂散电流分布
+
I1 -
I1
I2
iT1( x)
I1 列车 I I2
x = L1 x is1( x)
x=0 L = L1 + L2
x = L2
I1
L2 L
I
I2
L1 L
三. 杂散电流的腐蚀机理
1. 电化学腐蚀
杂散电流腐蚀属于电化学腐蚀。 电化学腐蚀反应是一种氧化还原反应。在反应中，金属
失去电子而被氧化，其反应过程称为阳极反应过程。介 质中的物质从金属表面获得电子而被还原，其反应过程 称为阴极反应过程。 把进行电子传导的金属导体与进行离子传导的电解质相 接触的界面称为电极系，电子导体和离子导体的接合称 为e-i接合。
三. 杂散电流腐蚀特点及危害
1. 腐蚀特点
① 腐蚀激烈。 金属的腐蚀量满足法拉第定律：
P — 电腐蚀损失重量(kg)
P KIt
K — 电化当量(kg/C)
I — 流出金属的电流(A)
如，铁的K =2.89×10-17kg/C，1At —的电直流流通电过流的时通间过(s1)年，
由于电解引起的金属损失为：
dx
x
x + dx
（c）电流节点
Rg
r — 牵引网阻抗(Ω)
R — 走行轨单位阻抗(Ω/km)
Rg — 走行轨对地电阻率( Ω·km) I — 牵引电流(A)
14
§4-1 杂散电流产生、腐蚀机理及危害
四. 杂散电流的分布规律
3. 双边供电杂散电流分布
+
回 流 线
-
直流牵引变电所
I1
走行轨道
IT1
直流牵引变电所
+变
I
-
电 所
rI
R
列车 I
+
I-
I i(x)
列车 I
x = 0 x is(x)
x=L
（a）线路简化图
i(x)
i( x) - di( x)
i(x)
Rdx u( x)
u( x) + du( x)
u( x) Rg /dx di( x)
dx
x
x + dx
（b）电压节点
is ( x) + di( x)
is( x)
I
16
§4-1 杂散电流产生、腐蚀机理及危害
四. 杂散电流的分布规律
3. 双边供电杂散电流分布
u( x)
11
§4-1 杂散电流产生、腐蚀机理及危害
三. 杂散电流的腐蚀机理
2. 杂散电流的危害
① 走行轨及其附件的腐蚀。 ② 钢筋混凝土金属结构物的腐蚀。 ③ 周围埋地管线的腐蚀。 ④ 杂散电流流入电气接地装置，引起某些设备无法正常工
作。
12
§4-1 杂散电流产生、腐蚀机理及危害
四. 杂散电流的分布规律
北京地铁实测值可达220～326A
P 2 . 8 9 1 0 - 1 7 1 6 0 6 0 2 4 3 6 5 9 . 1 ( k g )
10
§4-1 杂散电流产生、腐蚀机理及危害
三. 杂散电流的腐蚀机理
1. 腐蚀特点
② 腐蚀集中于局部位置。 ③ 有防腐层时，往往集中于防腐层的缺陷部位。
1. 基本假设
① 轨道对地的过渡电阻是均布的； ② 走行轨的电阻是均布的； ③ 地下的金属构件纵向电阻是均布的； ④ 金属构件向大地的漏电忽略不计； ⑤ 其它杂散电流源的干扰忽略不计； ⑥ 双边供电时，两侧电源特性相同。
13
§4-1 杂散电流产生、腐蚀机理及危害
四. 杂散电流的分布规律
2. 单边供电杂散电流分布
三. 杂散电流的腐蚀机理
2. 城轨杂散电流腐蚀机理
当金属铁（Fe）周围的介质是碱性电解质时，发生的氧 化还原反应为吸氧腐蚀。
阳极： 2Fe 2Fe4e
阴极： O 22 H 2 O 4 e 4 O H
腐蚀反应
Fe(OH)
2
Fe(OH)
3
Fe2O3·2x H2O
Fe3O4
（红锈） （黑锈）
9
§4-1 杂散电流产生、腐蚀机理及危害
杂散电流对土建结构钢筋、设备金属外壳及其它地下金 属管线产生的电化学腐蚀，即杂散电流腐蚀，也叫做迷 流腐蚀。
+
回 流 线
-
直流牵引变电所
接触网
走行轨道
金属管线
3
§4-1 杂散电流产生、腐蚀机理及危害
二. 杂散电流的产生
② 杂散电流可用以下形式说明。
过渡电阻---回流轨与轨枕、
地之间存在一定的过渡电阻
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）
+
回 流 线
-
E
直流牵引变电所
走行轨道 F
D
C
接触网
A B
金属管线
6
§4-1 杂散电流产生、腐蚀机理及危害
三. 杂散电流的腐蚀机理
2. 城轨杂散电流腐蚀机理
当杂散电流由两个阳极区——走行轨（A）和金属管线 （D）流出时，都会发生失掉电子的氧化反应，该部位 的金属（Fe）就会遭到腐蚀。