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接地装置腐蚀原因简析之土壤环境腐蚀
作者:青岛雷克石 发布日期: 2023-11-22
信息摘要:
接地装置腐蚀是因运行环境造成的自然腐蚀,有化学腐蚀,但更多的是电化学腐蚀。化学腐蚀是指金属表面与非电解质直接发生化学作用引起的破坏,特点是金属表面原子与非电解质的氧化剂直接发生氧化还原反应,产生腐蚀产物。腐蚀过程中,电子...

接地装置腐蚀是因运行环境造成的自然腐蚀,有化学腐蚀,但更多的是电化学腐蚀。

化学腐蚀是指金属表面与非电解质直接发生化学作用引起的破坏,特点是金属表面原子与非电解质的氧化剂直接发生氧化还原反应,产生腐蚀产物。腐蚀过程中,电子的传递是在金属与氧化剂间直接进行,不产生电流。一般纯化学腐蚀较少。

电化学腐蚀是指金属表面与离子导电的介质(电解质)发生电化学反应引起的破坏,任何以电化学机理进行的腐蚀一般都包含有阳极反应和阴极反应,并有流过金属内部的电子流和电解质中的离子流形成的电流回路(即腐蚀电池),其中金属离子从金属中转移到电解质中,并放出电子,为阳极反应,即氧化过程;而电解质中的氧化剂成分吸收来自阳极的电子,为阴极反应,即还原过程。可见,电化学腐蚀分为两个相对独立并同时进行的过程,而在被腐蚀的金属表面上存在着空间(或时间)上分开的阳极区和阴极区,腐蚀反应过程中的电子就是通过金属从阳极区传递到阴极区的。

接地装置的接地体(水平的或垂直的)大都埋在地中,土壤中含有水、盐和氧气,大多数土壤是中性的;也有些土壤是碱性的砂质黏土和盐碱土,其pH值在7.5~9.5;还有的土壤是酸性腐殖土和沼泽土,其pH值在3~6。

土壤中含有固体颗粒砂子、灰泥渣和植物腐烂后的腐殖土。土壤是无机物和有机物胶质混合颗粒的集合,由土粒、水、空气组成。

土壤颗粒间形成许多毛细管微孔或缝隙,并在孔隙中充满了水和空气,溶解有盐类和其他物质的土壤水,就是电解溶液,是离子导体。土壤的导电性和土壤的干湿程度及含盐量有关:土壤的性质和结构是不均匀的、多变的。土壤中的固体部分对埋设在土壤中的接地体金属表面是固定不变的,但土壤中的气体和液体是可以相对运动的。

土壤的这些物理化学性质都直接影响着接地体的腐蚀,所以说,接地装置的腐蚀是土壤环境造成的自然腐蚀。

土壤腐蚀可分为微电池和宏观电池引起的土壤腐蚀;泄漏电流或杂散电流引起的土壤腐蚀,以及土壤微生物引起的土壤腐蚀等几种类型。

腐蚀电池有微电地腐蚀和家电地腐蚀之分,当阳极和阴极相距仅数微米或数毫米时,称微电池腐蚀,其外形特点十分均匀。对于比较短小的金属构件来说、可以认为其周围土壤结构、水分、盐分、含氧量等都均匀,但因金属组织的不均匀性引起微电池腐蚀;当腐蚀电池达几十厘米、数米甚至几公里时,这种大阳极和大阴极就构或了宏电池腐蚀。对于较长的金属构件,如发电厂、变电所的接地网主干线,会因土壤介质的不均匀性,如氧渗透率、黏土和砂石等结构及埋设深度不同等引起氧浓度差电池和盐分浓度差电池、这类宏观电池腐蚀是造成接地网主干线腐蚀的主要形式,它导致了接地网导体穿孔及严重的局部锈蚀。腐蚀速度较快

当正常的电路有泄漏电施或者杂散电流流入接地引下线、接地体或金属管道等,会引起腐蚀。按道理讲,交流电流不产生腐蚀,但是,大约有0.01%的交流电流会在钢筋和水泥的交界处被整流成直流,从而造成钢材腐蚀。统计表明,在1A电流作用下,水泥中的钢筋一年可腐蚀9kg;在杂散电流干扰比较严重的区域,8~9mm厚的钢管,只要2~3个月就会腐蚀穿孔,杂散电流还能引起电缆金属铠装腐蚀。

土壤微生物引起的腐蚀,一般是在缺氧的土壤中,如在密实、潮湿的黏土处,有利于某些微生物的生长,人们常发现硫酸盐还原菌(厌氧菌)和硫杆菌(排硫杆菌和氧化硫杆菌)的活动引起金属的强烈腐蚀。水分、养料、温度和pH值与这些微生物的生长有密切关系,这些细菌又有可能引起土壤物理化学性质的不均匀性,造成氧浓度差电池腐独;同时细菌在生命活动中,又产生硫化氢、二氧化碳和酸等腐蚀金属。

接地装置腐蚀.jpg


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