金属腐蚀与防护论文

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金属腐蚀与防护论文范文第1篇

【关键词】天然气管道 盐碱地 阴极保护

1 引言

目前，国内外输送天然气资源主要依靠埋地方式铺设长距离管道来实现，据声明所说，仅中国石油天然气股份有限公司，至2012年末，建设管道总长度增长到为66776千米，天然气管道长度也增加到40995千米，是2000年为止所建天然气管道长度的两倍，且该公司目前拥有的天然气管道长度已占到全国天然气管道总长度的80%左右。预计2015年时，其天然气管道长度可达到4.8万千米，使长度再延长一倍。Visiongain也着眼于全球石油与天然气管道市场分析表明，全球石油与天然气管道市场将在2013年达到473.5亿美元，包括世界各地的所有新的石油和天然气管道的施工成本。

但由于埋地铺设的输气管道大都处于复杂的土壤环境中，且土壤中含有不同分量的水和易电离的盐类等物质，使土壤与管道金属构成原电池，导致金属管道外壁上发生不同程度的电化学腐蚀，甚至造成管道失效。一旦输气管道出现腐蚀穿孔就会造成油气泄漏，不仅运输中断，而且会污染环境，还可能引发灾难性事故，造成的经济损失难以估量[1]。据调查，我国石油石化工业每年因腐蚀所造成的直接经济损失达数亿元。由于土壤的腐蚀性大小主要取决于土壤的含水量、含盐种类和含量、pH值及有机物质和微生物含量等因素。因此，盐类聚集的盐碱地地区铺设的输气管道所承受的腐蚀作用更为严重。

然而，输气管道一直是管道工程中的重要环节，它的防腐保护对保障能源运输乃至于国民经济的发展等起着十分重要的作用，故一直受到研究人员的关注。为了解决腐蚀问题，除可以在管道外壁覆盖防腐绝缘层外，阴极保护技术也是防止金属腐蚀的有效方法，适用于对土壤、淡水和海水等介质中的金属腐蚀的保护，且经济效益十分显著。

2 土壤的腐蚀性分析

土壤是具有固、液、气三相的毛细管多孔性的胶质体，土壤的空隙为空气和水所充满，水中含有一定量的盐使土壤具有离子导电性[2]。土壤的PH值以及土壤中的含盐量明显高于一般的其他地区，其腐蚀性也相应变强。除此以外，还可依照土壤电阻率、自然电位、和氧化还原电位来判断土壤的腐蚀性的强弱。

由于管道所埋土壤各处的物化性质不同、管道各部分的金相结构不同，如晶格缺陷、杂质、内部应力、表面粗糙程度等原因，一部分金属易电离，带正电的金属离子进入土壤中，从而该段电子过剩电位变负；而另一部分金属不容易电离，电位变正，从而在两段间发生电子流动即发生氧化还原反应。失去电子的管道段成为阳极区，得到电子管道段则成为阴极区，并和土壤一起组成回路，形成了电化学电流即腐蚀电流，从而产生了土壤腐蚀[1]。假如管道各段落所处土壤透气性不同，土壤中氧的浓度也就不同，从而使腐蚀电池发育，腐蚀电池两极间的距离可达数公里。

3 阴极保护技术

在实际的工程应用中，将被保护的金属阴极极化以消除电化学不均匀性所引起的金属腐蚀的方法称为阴极保护。阴极保护技术就是通过向被保护的管道通以足够的直流电流，使管道表面产生阴极极化，减小或消除造成管道土壤腐蚀的各种原电池的电极电位差，使腐蚀电流趋于零，进而达到阻止管道腐蚀的目的[3]。该技术方法经过几十年的快速发展，已经成为技术较为成熟，市场也较为广阔的管道防腐技术，且操作简单，实施安装工程量不大的同时亦能起到很好的排流作用。阴极保护作为防腐层保护的一种补充手段是必不可少的，它可以弥补涂层的缺陷（破坏、漏点等）。因此，阴极保护技术作为第二道防线更好地抑制管线的腐蚀，也是反应管线防腐状态的重要指标。

目前较为常用的两种阴极保护方法分别是牺牲阳极阴极保护法和强制（外加）电流阴极保护法。前者是用一种腐蚀电位比被保护金属腐蚀电位更负的金属或合金与被保护体组成电偶电池，依靠负电性金属不断腐蚀溶解产生的电流供被保护金属阴极极化而构成保护的方法，由于低电位金属所在电偶电池中作为阳极，偶接后其自身腐蚀速度增加；后者则是利用外部直流电源直接向被保护金属通以阴极电流，使之阴极极化，实现被保护体进入免蚀区而受到保护的方法，由辅助阳极、参比电极、直流电源和相关的连接电缆组成[4]。

牺牲阳极法和外加电流阴极保护法各有优缺点，有其各自的应用范围，应根据供电条件、介质电阻率、所需保护电流的大小、运行过程中工艺条件变化情况、寿命要求、结构形状等决定[4]。牺牲阳极阴极保护法不需外部电源，投产后维护管理工作量小，但在高电阻率环境中不宜使用，同时保护范围和输出电流小且输出电流还不可调；强制电流阴极保护法输出电流连续可调，保护范围大，不受土壤电阻率的限制，适用性强，保护装置使用寿命长，但是却需外部电源，投产后需进行维护管理。通常情况下，对有电源、介质电阻率大、所需保护电流大、条件变化大、使用寿命长的大系统，应选用外加电流阴极保护，反之宜选用牺牲阳极保护[4]。在一些情况下，需要将牺牲阳极法和外加电流阴极保护法并联防护才能取得良好的效果。

4 结论

天然气输送管道的防腐保护对保障能源运输乃至于国民经济的发展等起着十分重要的作用，尤其在盐类聚集的地区，天然气输送管道的腐蚀穿孔问题十分严重，除在管道上覆盖防腐绝缘层外，还可以辅助采用阴极保护技术抑制土壤对天然气输送管道的腐蚀作用。

参考文献

[1] 刘佳. 天然气管道的腐蚀原因防治措施[J].内江科技，2012（6）： 104-105

[2] 陈胜利，兰志刚，宋积文，等. 长输天然气管线的腐蚀与防护[J]. 全面腐蚀控制，2011（1）： 38-41

金属腐蚀与防护论文范文第2篇

一、在化学课堂教学中，教师密切结合教材内容进行低碳环保教育，培养学生的低碳环保意识

（一）通过苏教版教科书，教师指导学生学习了《空气质量的改善》的知识，学生明白了空气中的主要污染物指标物有SO2、NO2、PM10、PM2.5、CO等等，并结合P2表1-1认识到空气质量的好坏对人体健康有巨大的影响。课前教师指导学生上网查阅有关大气污染的资料，了解大气污染的来源、初步懂得减少污染的措施，空气污染指数的含义、温室效应等相关知识，还收集一些与本地大气污染有关的事件。然后课上组织学生展示、讨论，提高学生的低碳环保意识和观念，让学生感到环境问题就发生在我们身边，从而进一步激发学生对低碳环保事业的关注和重视。

（二）学习了《生活垃圾的分类处理》的知识，学生明确了对生活垃圾进行分类处理与再利用的意识。教师针对有机垃圾、危险废物、可回收垃圾，特别是对后两者的危害和再利用进行详细讲解，让学生懂得保护环境，又节约了人类赖以生存的自然资源，从而达到低碳环保教育的作用。

（三）学习了《太阳能、生物质能和氢能的利用》的知识，学生明确了清洁、高效的新能源使用有利于低碳环保。太阳是一个巨大、久远、无尽的能源，同时也是许多能源的来源。太阳能既是一次能源，又是可再生能源。它的资源丰富，既可免费使用，又无需运输，对环境没有任何污染。生物质能直接或间接地来源于植物的光合作用，它每年通过光合作用贮存在植物的枝、茎、叶中的太阳能，相当于全世界每年耗能量的10倍。生物质能是第四大能源，生物质能遍布世界各地，其蕴藏量极大。氢能是一种绿色能源，具有很大的开发利用价值……这些知识的获得，有助于学生对低碳环保意识的认知和提升。

（四）学习了《金属的腐蚀与防护》的知识，学生明确了金属腐蚀的现象以及防护的方法。在教学中，教师可以展示课前所搜集的有关金属腐蚀造成如桥梁、建筑物等损毁甚至倒塌这类的新闻、图片的课件和视频，使学生形象直观地了解金属腐蚀的危害，从而理解防护金属的重要性，更主要地是学会了珍惜使用金属这种不可再生的资源。

二、在化学实验操作教学中，教师精心设计低碳环保型实验，借助学生亲身参与活动，从中渗透低碳环保教育

（一）尽量控制反应物的用量，减少有害气体的产生。如教师进行“二氧化硫性质实验”的实验操作教学中，可指导学生用可以上下移动的铜丝代替铜片与浓硫酸反应制取二氧化硫，选此实验既可以做到药品使用量少，又可以随时控制反应的进行或停止，从而尽量减少多余的二氧化硫生成。用碱液吸收多余的二氧化硫，并在试管口放一小团沾有碱液的棉花，有利于防止二氧化硫的泄漏污染。

（二）实验完毕后的废液，教师要指导学生按指定处倾倒或回收，然后统一处理，严禁随意胡乱倾倒。如实验中使用的酸液、碱液、重金属盐的溶液如硫酸铜溶液，都不能直接倒入水槽中，而应进行回收处理。这样既做到节约药品，又能做到不污染环境。

（三）在一些有毒物质（气体、液体）的性质实验可采用多媒体演示。如“氯气的性质实验”、“二氧化硫的性质实验”，教师可结合课件或土豆网视频来演示，这样实验过程更加清晰、形象，效果更加明显，又做到低碳环保。

（四）对一些化学实验进行改进。如“钠的燃烧”。在学生分组实验中，按课本及参考书中介绍的方法，实验过程中会损坏很多玻璃管或蒸发皿，如选用石棉网，实验后的石棉网也不能再次使用，造成很大的浪费。为此，在实验中改用铝片做实验器。具体操作：把铝片剪成方形，折起四边成小盒状，将一绿豆大小的钠，吸干煤油后放在铝盒中，将小铝盒置于三角架上，用酒精灯加热，钠很快便可熔化、燃烧。本实验现象明显，冷却后取出燃烧后产物，将铝片清洗干净擦干以备后用。实验的改进可以激发学生学习化学的兴趣，端正严谨的科学态度，培养学生的实验能力，提高节约能源、药品原料的意识，还能增强学生的低碳环保观念。

三、在课外活动中，教师加强对学生的低碳环保教育的引导，引领学生自觉参与低碳环保活动

金属腐蚀与防护论文范文第3篇

关键词：接地网；云平台；电化学技术；腐蚀状态；远程监测；移动终端

1 概述

由于腐蚀导致的接地网金属导体侵蚀或者断裂，使得其接地电阻变大，电气性能变差，接地保护功能丧失。在设计建造接地网的过程中，相关人员也采取各种有效措施来限制接地网腐蚀的发生，但是采取各种有效措施也不能预见接地网因腐蚀导致的意外故障，从而影响整个电力系统的安全运行[1]。在实际接地网腐蚀程度检测中，常根据一个地区的土壤腐蚀率粗略的来判断，然后挖开部分区域的接地网进行实际检查。这种接地网腐蚀检测手段原始单一、自动化水平低、而且耗费时间人力、具有一定的盲目性，而且无法检测整个变电站接地网的腐蚀情况。

由于接地网深埋地下，接地网导体会发生土壤腐蚀。腐蚀速率反映腐蚀发生的快慢，土壤的电阻率与土壤的腐蚀速率存在着一定关系，所以可以用土壤的电阻率来衡量腐蚀发生的程度。土壤电阻率与湿度及土壤中各种化学成份有关，电阻率越大，其腐蚀性就越小。金属会发生多种类的腐蚀，化学腐蚀和电化学腐蚀是金属腐蚀的最常见形式[2]，而且在大多数情况下，这两种腐蚀都是并存的发生，但以电化学腐蚀为主要形式，包括接地网腐蚀在内，电化学腐蚀也是其主要形式。故可用电化学腐蚀检测技术来检测接地网腐蚀状态，借助电化学特征参量来描述腐蚀状态[3]。电化学腐蚀检测技术具有比其他检测技术测试速度快、灵敏度高的优点，经常应用于金属腐蚀的检测中。线性极化法[4]作为电化学检测腐蚀速率的最为常用的方法之一，具有实施简单、快速方便的特点，在腐蚀检测领域得到广泛应用。将线性极化技术应用在变电站接地网的腐蚀检测中，可以准确快速的测定接地网的腐蚀速率，响应时间短，测量精度高。

云计算[5]作为当前正在兴起的数据存储处理计算模式，正发展成为一种全新的商业模型。其已经成为企业在信息领域应用的必不可少的环节。云平台运用虚拟化的计算资源为用户提供服务平台，用户可根据自身需要获得相应计算力、存储数据和软件功能。作为并行计算、分布式计算和网格计算发展的聚合体，云计算提供了崭新的数据处理模式，整合海量数据，可靠性高，为用户提供方便快捷、切实有效的分析功能，极大的提高了企业工厂的工作效率。将云平台和接地网腐蚀监测系统对接，实现了一种全新的接地网腐蚀监测系统，在该系统中，通过电化学状态传感器三电极体系测得接地网的腐蚀速率、腐蚀深度，然后将该信息传送至云平台，经过云计算进行科学、全面综合的分析，掌握接地网的运行状况，同时对接地网的寿命进行预测，从而及时对接地网进行维修和更换。这种基于云平台的接地网腐蚀状态监测系统很大程度上实现了检测系统的自动化、数字化程度，能够及时避免因接地故障而导致的安全事故，因此该系统具有很强的应用价值。

2 接地网腐蚀状态检测单元

2.1 线性极化法

线性极化法是快速测定金属瞬时腐蚀速率的电化学腐蚀检测方法之一。其原理是：对处于自腐蚀状态的金属电极施加电位 进行阴极极化时，电极电位将发生负移，根据金属腐蚀动力学原理，此时的阴极极化电流ik为：

将式（1）中以级数形式展开，因为过电位Δ？渍很小且小于10mV，可将级数中的高次项忽略，可得：

进一步变换，可得：

由式（2）知，ik与Δφ成正比，既当Δφ

或者

其中，S为电极面积；I为电流强度。由式（2）和式（4）可得：

上式称为Stern-Geary公式。由式（6）可以得出，腐蚀电流icorr与极化电阻Rp成反比，因此一旦知道bk、bA和Rp的值后，便可求得腐蚀电流icorr。因为是在Δφ很小的情况下，过电位与极化电流成线性关系，极化电阻Rp为其直线的斜率，因此，该方法被称为线性极化法。

根据法拉第定律，将式（6）腐蚀电流icorr转化为腐蚀速率V和腐蚀深度d，有：

式（7）和式（8）中，v为腐蚀速度（g/m2・h）；d为年腐蚀深度（mm，a）；icorr为腐蚀电流密度（？滋？住/cm2）；M为金属的克原子量（g）；n为金属的原子价；F为法拉第常数；？籽为金属密度（g/cm3）。

2.2 三极状态传感器

三电极测量体系是接地网腐蚀检测系统的状态传感器，该传感器由研究电极、辅助电极和参比电极组成。三个电极之间等间距固定且上端引出导线用于施加电位进行极化反应，三种电极在电化学腐蚀检测体系中发挥不同的作用，其状态结构示意如图1所示。

（1）研究电极

所谓研究电极，是指研究的是该电极上发生的电化学极化反应。对研究电极的要求是该电极上发生的电化学反应不会受电极自身反应的影响，反应接触也面积不宜太大。各种能导电的材料均能用作电极，可以是固体也可以是液体。通常根据研究测试的性质及内容来预先确定电极材料。国内的接地网金属一般用Q235碳钢。

（2）参比电极

参比电极作为不极化电极，电极上基本没有电流通过，其电动势是已知的。该电极主要作为一个参照来测定研究电极的电势。

（3）辅助电极

在极化反应的过程中，辅助电极的作用是与研究电极形成回路，使研究电极上的电流顺利畅通，以保证电化学反应的发生。为了避免与电解质发生化学反应，对辅助电极的结构和材料有一定的要求，辅助电极要有较大的表面积且自身电阻要小，不宜被极化，其通常由惰性材料制成，耐蚀性的金属合金、铂或者石墨都可以作为辅助电极。本文中所介绍的辅助电极采用石墨作为辅助电极。

2.3 三电极传感器等效模型

三电极传感器深埋土壤层且未被极化时，设研参考、研辅、辅参三个电极之间土壤的等效电阻分别为Rs1、Rs2、Rs3，等效电路模型如图2所示。

实际所测得的参研、辅研及参辅电极之间的电阻值为m，n，s，则根据电组的Y型连接与Δ型等效变化可得：

由此式便可得Rs1，Ra2和Ra3。

将参研电极间的自然腐蚀电位Ecorr做为基准，且在辅研电极之间施加阶跃电位E，？子为阶跃信号持续的时间， ？驻E为研参电极之间电位的变化值，如图3所示。

此外，在辅研电极之间所加的阶跃信号应满足以下条件：

当电极之间施加小于10mv的小幅值过电位，且持续时间很短时，此时电极表面电化学反应很快，电极表面反应物浓度接近于零，电极表面相当于一个漏电的电容器，等效于一个电容和电阻的并联，如图4所示。

根据线性极化理论，结合图3和图4可得三电极状态传感器系统极化时的等效电路如图5。其中，ΔE为极化电位，即研究电极与参考电极之间的电位改变值；i，i1，i2，ic和ip为相应的支路电流；u为双层电容上的充电电压。

2.4 硬件的选择与设计

系统的硬件部分主要有以下四部分构成：在辅助电极与研究电极之间施加极化激励信号的0-100uA阶跃电流信号模块；采集参比电极和研究电极之间激励响应的独立双积分电压数据采集模块；为装置各模块供电的电源管理模块；对0-100uA阶跃电流信号控制、双积分数据采样信号进行分析所得到的土壤腐蚀速率的微处理器模快。

0-100uA阶跃电流信号模块依次由REF200标准用100uA电流镜像源、精密运算放大器OPA602、阶跃式电阻配比继电器控制模块构成；REF200用于产生100uA的基准电流源，精密运算放大器OPA602用于对REF200产生100uA电流信号进行放大或者缩小，阶跃式电阻配比继电器控制模块用于控制OPA602运算放大器的放大或缩小倍数，如图6所示。双积分数据采样ICL7135模块用于测量参比电极与研究电极的自腐蚀电位以及在研究电极和辅助电极施加激励后采集参比电极与研究电极之间的响应信号，如图7。微处理器模块用于控制0-100uA阶跃电流信号的大小和采集双积分数据采样ICL7135模块的数据，如图8；并以此数据来分析计算出土壤的腐蚀速率后传送至上位机显示监测站。

激励与检测模块由控制模块控制，微处理器模块的输入端接入用于采集双积分电压数据模块的输出电压信号，微处理器模块的输入端接用于控制0-100uA阶跃电流信号输出大小的模块。检测时ICL7135双积分电压数据采集模块用于采集参比电极与研究电极之间的电位差V，并在0-100uA电流激励未加入研究电极与辅助电极之间的时候，记录参比电极与研究电极之间的自腐蚀电位V0。然后，0-100uA阶跃电流激励施加阶跃信号，每隔30s由微处理器模块控制继电器模块使得输出电流阶跃式由小到大变为I1=20uA、I2=24uA、I3=30uA、I4=36uA、I5=39uA、I6=47uA、I7=51u、I8=56uA、I9=62uA、I10=68uA、I11=75uA，并通过ICL7135双积分电压采集模块记录其相应的响应V1、V2、V3、V4、V5、V6、V7、V8、V9、V10、V11。

由控制模块将每次阶跃激励时，检测的电压值传送至上位机，微处理器模块将阶跃式激励电流作为X轴，双积分采集电路所采集电压响应作为Y轴，拟合出其关系曲线，并在所拟合的曲线上找出线性程度最优处，以该最优处所在的坐标（I、U）得极化电阻RP=U/I，由极化电阻RP可求出腐蚀电流密度Icorr=25/Rp，由腐蚀电流Icorr可得出土壤年腐蚀速率V=8.56？鄢10-3？鄢Icorr，进一步得出土壤年腐蚀深度为d=9.65？鄢10-3Icorr。

3 云平台的实现

微处理器模块控制部分将所计算出的土壤腐蚀速率通过GPRS模块传输至上位机，再由上位机经无线网络传送至云平台，即云监测系统。

云监测系统主要由位于监测现场前端的电化学腐蚀检测体系、位于云计算中心的后端测试服务软件系统和工作人员手中的移动终端设备组成。通过互联网与云平台的对接，打破了以前只能进行小规模的监测、监测数据需通过专用网络传输到监控中心和工作人员需安装相应监测终端的繁琐过程，不受离线操作的限制，实现了大面积、大规模监测接地网腐蚀的情况。前端设备主要由在线腐蚀速率传感器和检测仪组成，前端设备采集到的腐蚀信息，通过网络的传，经服务器进行数据的接受与处理，然后再存入云端，进行云存储和云计算，并且通过WEB服务器进行数据的最后处理和公布。

基于云平台的接地网腐蚀状态监测平台的开发，可以让任何非专业人员通过专业的监控APP掌握接地网的运行情况。该平台基于纯HTML5技术和标准的工业总线技术，可以在包括平板电脑、手机及电脑在内的移动设备上应用。多比物联网云监控平台可以作为现有的SCADA系统，在无需改造现有系统的情况下可以提供很好的远程移动控制和维护功能。

在变电站运行监控中心能够远程实时监控接地网情况；当接地网的腐蚀程度达到一定程度或者出现故障时，及时发出报警信号，协助远程相关人员及时维修接地网；在有网络信号的情况下，通过移动终端设备实时监控接地网运行状态，及时获取报警信息；包括传统组态在内的所有功能在内，云平全可以实现，包括实时显示查询、历史数据记录、报警功能、趋势图、流程图及报表等。

4 结束语

本论文根据金属导体电化学腐蚀的特点，设计了一种新的接地网腐蚀电化学检测方法；提出了修正线性极化法，利用腐蚀电位与极化电位的关系来测定金属腐蚀速率的方案。利用网关技术，实现了现场检测仪数据经无线通讯技术传送到云端，实现了基于云平台的在线查询、历史数据和报警显示功能的监测平台。基于云平台的接地网腐蚀监测系统为接地网的定期检测提供了一种快速有效的手段，全面提高了接地网腐蚀状态检测的自动化水平和巡检工作效率、质量。

参考文献

[1]季诚，郝承磊，张秀丽，等.接地网腐蚀状态电化学检测传感器的研制[J].华北电力技术.

[2]赵志英.金属的电化学腐蚀与防护[J].内蒙古石油化工.

[3]杨滔.接地网腐蚀状态检测及其寿命预测[D].湖南大学，2011.

金属腐蚀与防护论文范文第4篇

实验结果表明：经过处理的铝合金表面形成熔凝层，表面粗糙度降低，而随着脉冲电流增大，材料粗糙度由小变大。而随着脉冲电子束轰击次数的增多，材料粗糙度由小逐渐变大再逐渐变小。而随着脉冲电压增大，材料粗糙度逐渐变小。

关键词：强流脉冲电子束； 铝合金； 表面改性

引言

铝合金具有质量轻、耐腐蚀、外观平整度好、容易制造复杂曲面、比强度高等优点点，是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用[1-3]。强流脉冲电子束表面处理具有能量利用率高、工艺可控、无污染等优点，能有效改变样品表层的成分分布及显微组织结构，进而提高材料的硬度、降低摩擦磨损及腐蚀等表面性能[4，5]。本文主要研究在不同电流，电压和不同的脉冲轰击次数下观察表面形貌的变化，粗糙度的变化。

1. 实验材料及设备

1.1 样品的制作及处理

取一块7075铝合金材料，表1为7075铝合金的化学成分，通过手锯切割成15mm宽13mm厚6mm左右的形状后，用手工抛光先用80#砂纸初磨至试件平整后，再通过100#，240#，进行初抛光，然后再用800#，1000#，1500#进行精抛光，让后把试样放入式样袋中，防止空气氧化。

1.2 实验设备及参数

实验采用Nadezhda-2型强流脉冲电子束（HCPEB）系统，将10个试样放入到脉冲电子束真空处理器当中，分别用不同的电压和电流对试样进行电子束表面处理，所采用的电压为分别为11KV，12KV，13KV，14KV，所采用的电流分别为120A，140A，160A，180A然后采用适当的电流电压搭配对试样进行轰击实验，轰击的次数分别为5次，10次，15次，轰击处理完毕后将试样取出，并标上该试样接受处理时的电压，电流及次数，以为了与其他的各个试样做比较，并装袋封存。以下是进行过脉冲电子束冲击实验的试样记录。 表2 实验参数

Tab.2 Experimental parameter

2. 实验与结果分析

2.1 试样处理后的截面组织变化

如图1（b）所示，该图片为脉冲电子束处理电压为11kV，电流为160A，经脉冲电子束轰击次数为10次的试样，最上部分为经过轰击的表面可称为处理层，中间部分为受到脉冲电子束处理影响的热影响层，最下层部分受到影响最小的原始层，其组织与原始样相比没有发生太大的变化，而热影响层的组织有部分发生了变化，处理层的组织经脉冲电子束轰击后发生了很大的变化，表层大颗粒的碳化物发生部分或全部液相溶解，未熔碳化物颗粒弥散分布，均匀细小，并且组织偏析减少，表层组织均匀化。

2.2 表面形貌分析

2.2.1 实验参数对表面形貌的影响

如图2所示，电流160A，电压13kv，从a到c随着脉冲的轰击次数的增加，试样的表面也变得细密光滑。

2.3 脉冲电子束对材料粗糙度的影响

2.3.1 不同电流对粗糙度的影响

图3 粗糙度数值曲线

Fig.3 Roughness numerical curve

选取相同电压，相同脉冲轰击次数，不同电流的四个试验。将电压同为13KV，脉冲轰击次数为10次，电流分别为120A，140A，160A，180A的四个试样进行粗糙度分析。用RM-20袖珍式粗糙度仪对四个试件进行测试，电流120A时的粗糙度测得为0.8，电流为140A时的粗糙度测得为1.8，电流为160A时的粗糙度测得为4.1，电流为180A时的粗糙度测得为3.3（如图3所示）。

2.3.2 不同电压对粗糙度的影响

图4 粗糙度数值曲线

Fig.4 Roughness numerical curve

选取相同电流，相同脉冲轰击次数，不同电压的四个试验。将电流同为160A，脉冲轰击次数为10次，电流分别为11kV，12kV，13kV，14kV的四个试样进行粗糙度分析。用RM-20袖珍式粗糙度仪对四个试件进行测试，电压11KV时的粗糙度测得为3.0，电压12kV时的粗糙度测得为3.2，电压13KV时的粗糙度测得为4.1，电流为14kV时的粗糙度测得为2.4（如图4所示）。

2.3.3 不同脉冲轰击次数对粗糙度的影响

图5 粗糙度曲线

Fig.5 Roughness curve

取相同电流，相同电压，不同脉冲轰击次数的三个试验。将电流同为160A，电压为13KV，脉冲轰击次数分别为5，10，15次的三个试样进行粗糙度分析。用RM-20袖珍式粗糙度仪对三个试件进行测试，脉冲轰击次数为5次时的粗糙度测得为2.1，脉冲轰击次数为10次时的粗糙度测得为4.1，脉冲轰击次数为15次时的粗糙度测得为2.7（如图5所示）。

2.4 脉冲电子束对对材料显微硬度的影响

为了研究脉冲电子束对7075合金材料的显微硬度的影响，取13kV 160A脉冲次数分别为5次，10次，15次的三个试样，对脉冲次数不同的三个试样进行硬度测试，数值分别是165、192、238。

图6 硬度曲线

Fig.6 Hardness curve

根据以上这个图形，我们可以得出，经过不同次数的脉冲电子束轰击次数后其显微硬度发生了变化，随着次数增多，显微硬度在一定范围内都得到了不同程度的提高。

3.结 论

3.1 强流脉冲电子束改变了铝合金材料的表面形貌组织，并且在电子束轰击中心区域的表面形貌改变最大，出现了熔坑，经轰击后表面组织偏析减少使基体均匀化。

3.2 强流脉冲电子束对材料的显微硬度有很大的影响，在离处理中心区近百微米范围内的显微硬度都得到了不同程度的提高，且离中心区域越近的地方硬度提高的效果更好。并且随着脉冲次数的增多，硬度值能够提高的程度更大。

3.3 铝合金材料经过强流脉冲电子束处理，表面粗糙度降低，随着脉冲电子束电流增大，材料粗糙度由小变大。而随着脉冲电子束轰击次数的增多，材料粗糙度由小逐渐变大再逐渐变小。而脉冲电子束电压增大，材料粗糙度逐渐变小。

参考文献

[1] 徐增华.金属腐蚀材料[J].腐蚀与防护，2001.（12）：549-551

[2] 周鼎华.铝合金表面处理技术新进展[J]，热处理技术与装备，2006.27（4） ：10-15

[3] 吴敏，孙勇.铝及其合金表面处理的研究现状[J].表面技术，2003.32（3） ：13-151

金属腐蚀与防护论文范文第5篇

关键词：接地装置；运行管理

一、前言

电是生活中不可缺少的一部分，生活上所有使用电源的电器都需要电，工业中电是经济前行的动力，大中小型设备都需要电的启动，是工业的血液，比如就拿我矿来说吧，大到提升机、通风压风机，小到职工宿舍照明、矿灯的充电，样样都离不开电。

但是有句话说得好“电看不到，摸不着”当电气设备的绝缘损坏时，可能使正常不带电的金属外壳或支架带电，如果人身触及这些带电的金属外壳或支架，便会发生触电事故，危及生命危险及安全生产。

为了防止这种触电事故，应采取有效的保护接地措施，既将正常时不带电的金属外壳和支架接地，确保人身安全。哪什么是接地？什么是接地保护装置？接下来我我们就来一一了解什么是接地装置、接地装置的标准以及接地装置的运行管理。

二、接地装置的概念

电气设备的任何部分与大地（土壤）间作良好的电气连接称为接地。

接地是确保电气设备正常工作和安全防护的重要措施。电气设备接地通过接地装置实施。接地装置由接地体和接地线组成。与土壤直接接触的金属体称为接地体；连接电气设备与接地体之间的导线（或导体）称为接地线。用来实现电气设备外壳或支架接地的引线和接地极，称为接地装置。

三、接地的类型

（1）工作接地为满足电力系统或电气设备的运行要求，而将电力系统的某一点进行接地，称为工作接地，如电力系统的中性点接地；

（2）防雷接地为防止雷电过电压对人身或设备产生危害，而设置的过电压保护设备的接地，称为防雷接地，如避雷针、避雷器的接地；

（3）保护接地为防止电气设备的绝缘损坏，将其金属外壳对地电压限制在安全电压内，避免造成人身电击事故，将电气设备的外露可接近导体部分接地，称为保护接地，如： ①电机、变压器、照明器具、手持式或移动式用电器具和其他电器的金属底座和外壳；②电气设备的传动装置；③配电、控制和保护用的盘（台、箱）的框架；④交直流电力电缆的构架、接线盒和终端盒的金属外壳、电缆的金属护层和穿线的钢管；⑤室内、外配电装置的金属构架或钢筋混凝土构架的钢筋及靠近带电部分的金属遮拦和金属门；⑥架空线路的金属杆塔或钢筋混凝土杆塔的钢筋以及杆塔上的架空地线、装在杆塔上的设备的外壳及支架；⑦变（配）电所各种电气设备的底座或支架；⑧民用电器的金属外壳，如洗衣机、电冰箱等。

（4）重复接地在低压配电系统的TN-C系统中，为防止因中性线故障而失去接地保护作用，造成电击危险和损坏设备，对中性线进行重复接地。TN-C系统中的重复接地点为：①架空线路的终端及线路中适当点；②四芯电缆的中性线；③电缆或架空线路在建筑物或车间的进线处；④大型车间内的中性线宜实行环形布置，并实行多点重复接地；

（5）防静电接地为了消除静电对人身和设备产生危害而进行的接地，如将某些液体或气体的金属输送管道或车辆的接地；

（6）屏蔽接地为防止电气设备因受电磁干扰，而影响其工作或对其它设备造成电磁干扰的屏蔽设备的接地。

四、电气设备接地技术原则

（1）为保证人身和设备安全，各种电气设备均应根据国家标准GB14050《系统接地的形式及安全技术要求》进行保护接地。保护接地线除用以实现规定的工作接地或保护接地的要求外，不应作其它用途。

（2）不同用途和不同电压的电气设备，除有特殊要求外，一般应使用一个总的接地体，按等电位联接要求，应将建筑物金属构件、金属管道（输送易燃易爆物的金属管道除外）与总接地体相连接。

（3）人工总接地体不宜设在建筑物内，总接地体的接地电阻应满足各种接地中最小的接地电阻要求。

（4）有特殊要求的接地，如弱电系统、计算机系统及中压系统，为中性点直接接地或经小电阻接地时，应按有关专项规定执行。

五、接地装置的技术要求

1.变电所的接地装置

（1）变电所的接地装置的接地体应水平敷设。其接地体采用长度为2.5m、直径不小于12mm的圆钢或厚度不小于4mm的角钢，或厚度不小于4mm的钢管，并用截面不小于25mm×4mm的扁钢相连为闭合环形，外缘各角要做成弧形。

（2）接地体应埋设在变所墙外，距离不小于3m，接地网的埋设深度应超过当地冻土层厚度，最小埋设深度不得小于0.6m.

（3）变电所的主变压器，其工作接地和保护接地，要分别与人工接地网连接。

（4）避雷针（线）宜设独立的接地装置。

2.易燃易爆场所的电气设备的保护接地

（1）易燃易爆场所的电气设备、机械设备、金属管道和建筑物的金属结构均应接地，并在管道接头处敷设跨接线。

（2）在1kV以下中性点接地线路中，当线路过电流保护为熔断器时，其保护装置的动作安全系数不小于4，为断路器时，动作安全系数不小于2.

（3）接地干线与接地体的连接点不得少于2个，并在建筑物两端分别与接地体相连。

（4）为防止测量接地电阻时产生火花引起事故，需要测量时应在无爆炸危险的地方进行，或将测量用的端钮引至易燃易爆场所以外地方进行。

3.直流设备的接地

由于直流电流的作用，对金属腐蚀严重，使接触电阻增大，因此在直流线路上装设接地装置时，必须认真考虑以下措施。

（1）对直流设备的接地，不能利用自然接地体作为PE线或重复接地的接地体和接地线，且不能与自然接地体相连。

（2）直流系统的人工接地体，其厚度不应小于5mm，并要定期检查侵蚀情况。

4.手持式、移动式电气设备的接地

手持式、移动式电气设备的接地线应采用软铜线，其截面不小于1.5 mm2，以保证足够的机械强度。接地线与电气设备或接地体的连接应采用螺栓或专用的夹具，保证其接触良好，并符合短路电流作用下动、热稳定要求。

5.煤矿井下接地的要求

井下各种电气设备虽然都装了单独的接地体，但当人体触及带电外壳时，并不能消除电的危险。为了防止不同电气设备的不同相同时碰壳所带来的危险，就必须采用共同接地线，不同相同时接地时会在共同接地线上形成较大的短路电流，使短路保护可靠作用，切断电源。

《煤矿安全规程》规定：

第四百八十二条、电压在36V以上的和由于绝缘损坏可能带有危险电压的电气设备的金属外壳、构架、铠装电缆的钢带（或钢丝）、铅

（二）装有电气设备的硐室和单独装设的高压电气设备皮或屏蔽护套等必须有保护接地

煤矿井下保护接地系统由主接地极、局部接地极（即单独接地体）、接地母线、辅助接地母线、接地导线和连接导线组成。煤矿井下的共同接地线是利用铠装电缆的金属钢带和橡套电缆的接地芯线，把井下所有的接地装置和移动设备的外壳连接起来后，再与水仓中的主接地极相连，构成井下总接地网。主接地极在主、副水仓中各设一个，以保证清理水仓时，另一个仍起作用。主接地极一般采用厚度不小于5mm，面积不小于0.75的钢板制成。局部接地极一般采用1.5m长，直径为35mm以上的镀锌钢管，打入潮湿的地中，或用面积不小于0.6、厚度不小于3mm的镀锌钢板埋在巷道的水沟里。

《煤矿安全规程》规定：

第四百八十三条、接地网上任一保护接地点的接地电阻值不得超过2Ω。每一移动式和手持式电气设备至局部接地极之间的保护接地用的电缆芯线和接地连接导线的电阻值，都不得超过1Ω。

第四百八十四条、所有电气设备的保护接地装置（包括电缆的铠装、铅皮、接地芯线）和局部接地装置，应与主接地极连接成一个总接地网。

主接地极应在主副水仓各设埋设1块。主接地极应用耐腐蚀的钢板制成，其面积不得小于0.75、厚度不得小于5mm.

在钻孔中敷设的电缆不能与主接地极连接时，应单独形成一分区接地网，其接地电阻阻值不得超过2Ω。

第四百八十五条、下列地点应装设局部接地极

第一，采区变电所（包括移动变电站和移动变压器）

第二，低压配电点活装有3台以上的电气设备的地点

第三，无低压配电点的采煤机工作面的运输巷、回风巷、集中运输巷（胶带运输巷）以及由变电所单独供电的掘进工作面，至少应分别设置一个局部接地极。

第四，连接高压动力电缆的金属链接装置

局部接地极可设置于巷道水沟内或其他就近的潮湿处。设置在水沟中的局部接地极应用面积不小于0.6、厚度不小于3mm的钢板活具有同等有效面积的钢管制成，并应平放于水沟深处。设置在其他地点的局部接地极，可用直径不小于35mm、长度不小于1.5m的钢管制成，管上应至少钻20个直径不小于5mm的透孔，并垂直全部埋入底板；也可用直径不小于22mm、长度为1m的2根钢管制成，每根钢管上应钻10个直径不小于5mm的透孔，2根钢管相距不得小于5m，并联后垂直埋入底板，垂直埋深不得小于0.75m。

第四百八十六条、连接主接地极的接地母线，应采用截面不小于50 mm2的铜线，或截面不小于100 mm2的镀锌铁线，或厚度不小于4mm、截面不小于100 mm2的扁钢。

电气设备的外壳与接地母线或局部接地极的连接，电缆连接装置两头的铠装、铅皮的连接，应采用截面不小于25 mm2的铜线，或截面不小于50 mm2的镀锌铁线，活厚度不小于4mm、截面不小于50 mm2的扁钢。

第四百八十七条、橡套电缆的接地芯线，除用作监测接地回路外，不得兼作接地用。

六、接地装置运行

接地装置运行中，接地线和接地体会因外力破坏或腐蚀而损伤或断裂，接地电阻也会随土壤变化而发生变化，因此，必须对接地装置定期进行检查和试验

（1）检查周期：

①变电所的接地装置一般每年检查一次；②根据车间或建筑物的具体情况，对接地线的运行情况一般每年检查1～2次；③各种防雷装置的接地装置每年在雷雨季前检查一次。④对有腐蚀性土壤的接地装置，应根据运行情况一般每3～5年对地面下接地体检查一次；⑤手持式、移动式电气设备的接地线应在每次使用前进行检查；⑥接地装置的接地电阻一般1～3年测量一次。

（2）检查项目：

①检查接地装置的各连接点的接触是否良好，有无损伤、折断和腐蚀现象。②对含有重酸、碱、盐等化学成分的土壤地带（一般可能为化工生产企业、药品生产企业及部分食品工业企业）应检查地面下500mm以上部位的接地体的腐蚀程度。③在土壤电阻率最大时（一般为雨季前）测量接地装置的接地电阻，并对测量结果进行分析比较。④电气设备检修后，应检查接地线连接情况，是否牢固可靠。⑤检查电气设备与接地线连接、接地线与接地网连接、接地线与接地干线连接是否完好。

七、接地装置的接地电阻值不符合要求时的改进措施：

（1）增加接地体的总长度或增加垂直接地体的数量。

（2）在接地体周围更换土壤电阻率低的土，如黄粘土、黑土（土壤电阻率在50Ω以下）。

（3）采用化学降阻剂，处理接地体。

八、结束语

在现实生活中越来越多地出现用电事故，究其主要原因，大多是因为人们不重视电气设备接地装置的运行和维护，所以有必要进行探讨以引起人们的警觉。有必要的保证接地系统的完整和完善，通过对本人实习的龙王庄煤矿35KV变电站的接地系统的检查，并实地测量了其接地电阻，都符合标准！能保证供电的要求以及全矿的安全用电。另外在低压配电系统中，有接地要求的单相设备，应用三孔插座，不得使用两孔插座，三孔插座也不得用于三相电源的设备。使用双孔插座时，接线应正确，将插座上的电源中性线的孔和接地的孔用导线分别连接到工作中性线（N）和保护线（PE）上，不得将插座上的电源中性线的孔和接地线串联，以防止中性线松落时，设备外壳带电危及人身安全。还有杜绝习惯性违章，严格按照操作规程来进行电气设备的操作。生命短暂，请珍爱生命！

参考文献：

[1]国家标准GB14050《系统接地的形式及安全技术要求》

[2]《煤矿安全规程》2010版