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准东地区煤化工企业防雷装置防腐蚀技术研究

发表时间：2020/1/8 来源：《科技新时代》2019年11期作者：候向阳邹辰星

[导读] 本文主要利用在准东经济开发区开展防雷施工期间对防雷装置进行不同方法的防腐技术处理，来探究科学有效的防腐蚀技术方法。

候向阳邹辰星
        （昌吉州气象局防雷减灾技术服务中心，新疆昌吉 831100）

        摘要：本文主要利用在准东经济开发区开展防雷施工期间对防雷装置进行不同方法的防腐技术处理，来探究科学有效的防腐蚀技术方法。
        关键词：煤化工企业；防雷装置；防腐蚀技术；研究
        引言
        新疆准东经济技术开发区是依托准东煤田规划建设的大型煤电煤化工产业示范区，是国家规划建设的第十四个煤炭基地（新疆）的重要组成部分。准东煤田是新疆五大煤田之一，也是我国目前发现的最大整装煤田。准东极端的干旱气候、荒漠的植被、高矿化度的地下水造成了土壤盐碱度增加，土壤超高的含盐碱量导致土壤具有很高的腐蚀性，而煤化企业排放的废水、废气、废渣中带排出的腐蚀性介质，常以盐雾、酸雾、水雾和烟雾对地面裸露金属部分和防雷入地部分金属都造成严重的腐蚀。锈蚀后覆盖在金属表面的修饰物是电介质，其导电能力较差，这相当于在金属导体外包围一层绝缘材料，同时锈蚀也使防雷接地体导体的有效截面积减小，两者共同作用的结果使接地电阻增大，影响电流经防雷接地体向土壤泄放，接触和跨步电压提高，威胁人和的设备安全。一般防雷接地体的锈蚀物结构比较疏松，易于剥落、脱裂，过一段时间后防雷接地体就会锈断，给雷电的防御带来隐患。因此，必须重视引下线、防雷接地体的锈蚀现象的研究，采取适当的措施，尽可能减缓或防止其腐蚀进程，延长防雷接地体的有效寿命。
        1.接地装置腐蚀后的危害
        当前，国内防雷装置接地材料大都为碳钢。防雷系统中，接地装置应该具备以下条件：其一要在一定的雷电流下满足热稳定性和动态稳定性。其二是接地装置的电位均衡。其三是雷电流进入地面的瞬间，接地电位应控制在允许范围内。在防雷接地装置腐蚀后，接地的碳钢材料常常受到不同程度的损坏，表面层的腐蚀产物导致接地性能差，不能满足泄漏时对热稳定性和动态稳定性的要求。雷电冲击电流流经接地网时，可能会断开接地网。并且由于接地装置受到腐蚀后跨步电压不断增大，因此对于人身安全会造成严重威胁。另外，因为大部分防雷接地装置与设备、电源接地共用，所以接地装置上的过大电压降会以过电压的形式侵入电力系统，从而对设备造成反击并造成雷击事故。
        2.接地装置易腐蚀的部位及其原因
        接地设备容易腐蚀的部分包括设备的接地线及其连接螺钉、电缆沟的均压带、水平接地体、电缆沟中的均压带以及各个焊接头等部位。这些区域同时具有大气腐蚀环境和土壤腐蚀环境，造成腐蚀的大都是电化学腐蚀，尤以吸氧腐蚀最多。在煤化工企业污染特别严重的地方，例如存在化学有害气体的地方，还有化学腐蚀问题。在防雷检测工作开展中，大多数设备未连接到接地网的原因均是接地导体被腐蚀断裂。
        3.准东地区煤化工企业防雷装置防腐蚀技术
        3.1加大接地体的截面积
        加大截面是目前一种最直观的做法。通过增加防雷接地装置的截面积或对接地装置的表面进行镀锌，可以减少接地装置的腐蚀。对于没有防腐蚀措施的接地装置，当腐蚀速率不超过0.1毫米 /年时，圆钢接地体的直径要求≥12.0毫米，钢管接地体的厚度要求≥5.0毫米。扁钢接地体的厚度要求≥5.0 毫米。如果腐蚀速率大于0.1毫米/年，那么就需要应相应增加接地体的直径以及厚度。针对在碳钢上采取镀锌的防腐蚀技术，通常采取的是表面层锌的腐蚀保护接地网，但锌仅仅在温和的环境下才具有更好的抗腐蚀性。

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在普通的土壤环境中，平均腐蚀速率为0.065毫米/年。但是，在腐蚀性较强的区域，从根本上无法较好地解决该问题，并且会导致耗费大量金属材料。
        3.2改善防雷接地金属标准电位
        金属的标准电位越低越易被腐蚀。因此，不管采用什么措施，合金、电镀或涂覆防腐材料，只要能提高防雷接地体的标准电位，就能减缓腐蚀，保护防雷接地金属。为了防止防雷接地装置腐蚀，可以选择耐腐蚀性比较好的金属合金，因为该材料的合金成分不仅可以凭借对合金热力学稳定性的影响来改变接地体的耐腐蚀性能，而且在另外一个方面合金钢可以通过对腐蚀过程的极化性能的改变来影响腐蚀。此外，接地装置的埋深要求超过0.6米，需要细土回填夯实。要把好焊接头的焊口长度、焊接质量关，要防止出现虚焊、假焊问题。对于焊口可以刷防锈漆。用降阻防腐剂的时候应保证均匀施加，避免出现脱节问题，对施加降阻剂以及不施加降阻剂的区域需刷防锈漆去过渡，避免因腐蚀电位不同而发生电化学腐蚀。
        3.3采取性能较好的高效降阻剂
        性能较好的的电阻降低剂具有稳定的化学性能，对接地金属没有腐蚀作用，还可以保护金属免受腐蚀。《接地电阻降低剂暂行技术条件》规定，实验室试验的表面腐蚀速率要求≤0.03毫米 /年，埋地金属腐蚀试验的平均表面腐蚀速率要求≤0.05毫米 /年。降阻剂为弱碱性，减阻剂浆液可在24h内完全固化。从化学方面分析来看，降阻剂是弱碱性的，并且对接地电极具有一定的保护功能；此外，固化的降阻剂将成为金属电极的固体保护层，用于隔离腐蚀性液体的渗入。
        3.4阴极保护法
        通常，金属只有在阳极状态下才可能腐蚀。阴极保护原理就是，通过对受保护的金属设施进行阴极极化，使之变成一个大阴极，从而防止金属腐蚀。阴极保护可采取2种方法来完成，其一为外加电流法;q其二为牺牲阳极法。外加电流法（也称为强制电流方法）是使用外部直流电源将受保护的接地网连接到电源的负极，从而使接地网络成为阴极并执行阴极极化，最终实现金属防腐效果。牺牲阳极法相对简单且易于操作，并且不需要维护。该方法是在受保护的接地网上连接具有更大负电势和更大腐蚀性电势的金属或合金，从而依靠阳极腐蚀溶解以保护阴极（接地网）。这两类阴极保护方法都有其自身的特点，并已成功地应用于接地网的保护中。阴极保护的设计取决于土壤电阻率、PH值等土壤特性、接地网的总表面积以及总保护电流。然而，不管采取哪种阴极保护方法，接地网的阴极电势均应≤-850mV（相对于Cu / CuSO4饱和电极），亦或者接地网的自然腐蚀电势需要负移（250 〜300mV）不超过100mV。只有保证接地网的阴极极化电位，才可以有效防止金属腐蚀。接地网的最小保护电流密度通常在10到100 mA / m2范围内。当对接地网进行阴极保护时，接地网无须采取降阻剂，但是在牺牲阳极或辅助阳极使用的区域应采取化学包装袋或碳填充物来减少阳极的接地电阻。接地网防腐通常可以将其使用寿命延长25至30年。
        4.结语
        新疆准东经济技术开发区是依托准东煤田规划建设的大型煤电煤化工产业示范区，大部分是电厂、煤化工、露天煤矿等企业，机械设备防雷问题成为制约企业发展的关键，从安全生产的角度来看，一旦遭受雷电或强变磁场侵害,极易造成重大人员伤亡和损失，防雷接地装置防腐蚀技术研究可以从实际出发，消除企业安全隐患，为企业提供更为科学决策，取得更好的社会和经济效益。本文通过对各类防雷装置防腐技术方法进行分析研究发现这些防腐方法各有特色，对于接地装置的防腐蚀问题需要结合实际，从材料选取、设计、工艺、维护等各个方面进行把关。对于防腐以及降阻困难的场所, 采取高效降阻防腐剂的方法效果最为理想。而针对只需进行防腐蚀而无需降阻的区域, 采取阴极保护方法比较好。

        参考文献：
        [1]胡文海.梁建文.浅谈防雷接地装置防腐原因及处理措施[J].科学之友, 2011(27).
        [2]龚家军.刘少霞.防雷接地装置的腐蚀原因及防腐措施[J].建筑电气,2007(06):59-61.
        [3]陈赟,蔡军,陈海燕.关于防雷接地装置技术及防腐蚀的相关研究[J].工程技术:文摘版,2015(14):5.


        作者简介：候向阳（1971-），女，汉族，湖南长沙人，本科学历，工程师，从事气象服务及应用气象。