杂散电流腐蚀防护PPT课件
杂散电流的腐蚀及防护
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作用在当多台机车运行时会产生杂乱无章的地下电流。
供电所很多，形成网状，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。
杂散电流防护
目前地铁一般采取以下方法来减少杂散电流。
1．减小钢轨阻抗
地铁列车走行钢轨同时作为牵引列车人流回流用，因此钢轨阻抗越小，从钢轨向外流失的杂散电流也越小，减少钢轨阻抗的有效办法是采用长钢轨，钢轨越长，钢轨接头就越少，钢轨的阻抗也就越小。
对钢轨接头除了用鱼尾板螺栓连接外，再在两根钢轨之间用 2 根 120mm2 以上的绝缘铜电缆连接。
2．走行钢轨采用点支承
减少钢轨与地面的接触面也是减少杂散电流的方法之一，为此走行钢轨采用点支承，即用混凝土软枕作为支承。
3．钢轨与地绝缘
钢轨与地绝缘越好，杂散电流也就越小，为此在钢轨与混凝土软枕之间、紧固用螺栓与混凝土软枕之间、扣件与混凝土软枕之间采取绝缘，要求每公里轨道对杂散电流收集网的泄漏电阻值大于 10Ω。
4．设置杂散电流收集网
上海地铁电动车辆采用直流供电．额定电压为 1500V、额定在引电流高达 3000A。
虽然兼作回流的走行钢轨与地之间采取了绝缘措施，又采用长钢轨，钢轨接头处加焊铜电缆，但钢轨本身具有电阻，当电流流过钢轨时在电阻上就产生电位差，因钢轨对地绝缘电阻不可能处于无穷大，故有电位差就会产生杂散电流，即大行钢轨小一部分电流将流出轨道，此杂散电流在地铁中
作为“迷流”。
当迷流进入地铁隧道的结构钢筋及与隧道绝缘不良的金属管道、支架、桥架等时，在有电解质的情况下，这些金属设备将受到电腐蚀。
为此在地铁混凝土软枕下的道床内设置杂散电流收集网。
杂散电流收集网与隧道的结构钢筋间应绝缘，不能相连。
杂散电流收集网在每个牵引变电所的两个端头设引出端子，用以测量和收集杂散电流。
河南汇龙合金材料有限公司。
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。
《腐蚀防护培训》课件
对监测数据进行记录和整理，生成腐蚀监测 报告，为后续的腐蚀防护提供依据。
05 腐蚀防护案例分析
某化工厂的腐蚀防护案例
案例概述
某化工厂在生产过程中面临严重的腐 蚀问题，导致设备损坏和生产中断。
腐蚀原因分析
该化工厂的腐蚀主要是由于化学物质 腐蚀、电化学腐蚀和微生物腐蚀等多 种因素共同作用。
腐蚀的分类
根据腐蚀机理，腐蚀可分为化学腐 蚀、电化学腐蚀和物理腐蚀等。
腐蚀类型
01
02
03
04
均匀腐蚀
均匀腐蚀是指在整个金属表面 上进行的腐蚀，通常表现为金
属整体厚度的均匀减薄。
点蚀
点蚀是一种局部腐蚀形式，通 常在金属表面形成小孔或坑洞
。
缝隙腐蚀
缝隙腐蚀发生在金属表面存在 狭缝或夹缝的地方，通常是由 于液体或气体滞留引起的。
经过实施防护措施，该船舶的结构强度得 到了保持，航行安全风险得到了降低，同 时也延长了船舶的使用寿命。
06 结论与展望
腐蚀防护的未来发展方向
持续研发新型防腐材料
随着科技的发展，新型防腐材料将不断 涌现，为腐蚀防护提供更多选择。
绿色环保技术
发展无害或低害的防腐技术，减少对 环境的影响，实现可持续发展。
某船舶的腐蚀防护案例
案例概述
腐蚀原因分析
某船舶在长时间航行后出现了严重的腐蚀 问题，导致结构强度下降和航行安全风险 增加。
该船舶的腐蚀主要是由于海水中的腐蚀性 物质、船舶构造复杂和难以维护等因素所 致。
防护措施
效果评估
为解决腐蚀问题，该船舶采取了多种防护 措施，包括选用耐腐蚀材料、涂层保护、 牺牲阳极保护等。
腐蚀原因分析
该石油管道的腐蚀主要是由于土壤中的腐蚀性物质、管道材质的缺陷 以及管道防腐层老化等因素所致。
杂散电流的腐蚀及防护
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。
杂散电流监测防护系统讲稿ppt课件
2-5杂散电流烧毁排流设备
➢ 轨道与轨枕之间有绝缘相隔，如果由于某种原因，绝 缘物损坏，轨道与排流网短路，这时将有非常大的杂 散电流，通过排流网、排流柜，流回牵引变流所，排 流柜中的核心元件排流二极管的容量有限，一般通流 能力不超过200A，因此过大的杂散电流可能烧毁排流 柜。
➢ 根据法拉第电解定律，每1安培的杂散电流，每年可腐蚀钢铁金 属9.11kg。
➢ 排流网是杂散电流的良好通道，在回电点附近，杂散 电流从排流网的结构钢中流出。排流网的结构钢因失 去电子，而带正电，铁离子与水蒸气中的硫酸根离子 作用而变成硫酸盐，因而被腐蚀。
➢ 地铁隧道或轻轨基础为混凝土结构，排流网总的钢筋 有杂散电流流出时，钢筋的电位将发生正向偏移（阳 极极化）。阳极电流（流出的杂散电流）和阳极电位 变化的规律，阳极极化曲线如图2所示。
所做工作
➢ 北京和利时公司长期从事城市轨道杂散电流的研究、监 测工作，在杂散电流的危害、机理、监测、防治等方面 积累了大量经验。
➢ 作为主要起草人，参与制定了城市轨道交通相关的行业 标准。
➢ 杂散电流测试方法和装置在城市轨道交通行业得到广泛 应用。
所做工作
➢ 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，应用在北京 地铁13号线。
➢ 杂散电流引起的腐蚀比自然腐蚀要剧烈得多。杂散电流引起的 腐蚀与钢铁在电解质中发生的自然腐蚀不同，杂散电流腐蚀是 由于外部电源泄漏的电流作用而引起的结果，而自然腐蚀的电 流是自发进行的，且杂散电流在数值上要比自然腐蚀的电流大 几十倍，甚至上千倍。
➢ 腐蚀强度大，危害大。范围广，随机性强。腐蚀激烈，腐蚀集 中于局部位置，当有防腐层时，往往集中于防腐层的缺陷部位。
杂散电流腐蚀防护65页PPT
46、我们若已接受最坏的，就再没有什么损失。——卡耐基 47、书到用时方恨少、事非经过不知难。——陆游 48、书籍把我们引入最美好的社会，使我们认识各个时代的伟大智者。——史美尔斯 49、熟读唐诗三百首，不会作诗也会吟。——孙洙 50、谁和我一样用功，谁就会和我一样成功。——莫扎特
杂散电流腐蚀防护
Байду номын сангаас26、机遇对于有准备的头脑有特别的 亲和力 。 27、自信是人格的核心。
28、目标的坚定是性格中最必要的力 量泉源 之一， 也是成 功的利 器之一 。没有 它，天 才也会 在矛盾 无定的 迷径中 ，徒劳 无功。- -查士 德斐尔 爵士。 29、困难就是机遇。--温斯顿．丘吉 尔。 30、我奋斗，所以我快乐。--格林斯 潘。
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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。
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
IT1
直流牵引变电所
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
11
ห้องสมุดไป่ตู้
§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
is( x)
dx
x
x + dx
（c）电流节点
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
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
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
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。
+变
I
-
电 所
rI
R Rg
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)
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，1tA—的电直流流通电过的流时通间过(s1)
年，由于电解引起的金属损失为：
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
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。
L2 L
I
I2
L1 L
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)
城轨
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。
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