防腐机理（精选7篇）
防腐机理 篇1
摘要：油田进入开发中后期, 随着含水不断上升, 各种注入物与地层流体发生混合后, 液流体性质不断发生变化。本文根据卫三采油区油井腐蚀现状, 开展区域性的腐蚀机理研究, 配合厂家改良缓蚀剂配方、优选伍配性较好的缓蚀剂对区块进行治理, 取得良好效果。可为油井防腐工作提供指导和借鉴作用。
关键词：油井腐蚀,难题,缓蚀剂,防腐
1 卫三区腐蚀现状
卫三油藏经营区共有油井89口, 开井70口, 平均单井日产液19.3吨, 日产油1.6吨, 综合含水91.6%。其中定期防腐加药油井36口, 主要集中在卫10、卫11块两个油层区块, 另外卫58块因结垢造成的垢下腐蚀也有增加趋势。采油井下工具的腐蚀主要表现油管漏、抽油杆断脱、光杆断。油水井的腐蚀严重影响了油田的正常生产和集输, 造成大量原油损失, 同时也造成了大批资金的被迫投入。
2 区域腐蚀机理研究
卫10、卫11块两个区块地质状况复杂, 产出液的水型为CaCl2型, 综合含水高、矿化度高、氯离子高、多有较强的腐蚀性, 且伴生气中CO2 (二氧化碳) 含量高达2.8%, 使腐蚀介质更加复杂。再加上多数油井随井况恶化, 管杆偏磨严重, 金属本体裸露, 使腐蚀环境恶化复杂多变, 致使局部腐蚀、点蚀等加剧, 管杆穿孔频繁发生。
2.1 HCO3-、Cl-离子对腐蚀的影响
H C O3-离子在低浓度时, 对腐蚀起促进作用, 其机理在于HCO3-可作为阴极去极化剂;HCO3-可以与CO2相互转化, 离解后产生H+和CO32-, 前者加速腐蚀, 后者与Ca2+成垢, 形成垢下的局部腐蚀。
产出液中的Cl--离子会增加水的腐蚀性, 促进碳钢、不锈钢等金属或合金的局部腐蚀, 在氯化物中, 铁以及它们的合金均可产生点蚀, 氯离子的存在可加速金属的腐蚀作用, 当Cl-含量较高时, 在阳极区, 导致一般坑蚀的蔓延, 另一方面, 由于Cl-半径较小, 易穿透保护膜, 使腐蚀加剧, 产生局产腐蚀, Cl-是对碳钢腐蚀影响最大的阴离子。
2.2 介质PH值影响
在PH值和溶解氧很低的情况下, 水的腐蚀主要是由氢的去极化作用控制。低PH值且含氧时, 碳钢表面是氢去极化反应和氧化去极反应同时进行。此时, 碳钢表面进行的实际上是酸作用过程, 腐蚀特征表现为均匀腐蚀。
2.3 温度、CO2的影响
C O2腐蚀最典型的特征是呈现局部点蚀、轮癣状腐蚀和台面状坑蚀。其中, 台面状坑蚀的穿孔率很高, 通常腐蚀速率可达3～7mm.a-1。温度对腐蚀的影响较为复杂, 首先, 当温度<60℃, 腐蚀产物膜FeCO3软而无附着力, 金属表面光滑;当温度在100℃附近, 高的腐蚀速率和严重的局部腐蚀, 粗结晶形成Feco3;当温度在150℃以上, 形成细致、紧密、附着力强的FeCo3和FeCo4膜, 腐蚀速率降低。但是, 过高的温度又可使缓蚀剂分解而失效。
3 结合研究结果, 现场配套情况
3.1 优化加药周期, 确保井内药剂浓度
根据单井铁离子变化及作业起出情况, 调整药剂药量与加药周期;缓蚀剂首次投加时加大剂量、高浓度, 使缓蚀剂迅速在金属表面形成完整保护膜, 防止因保护膜残缺, 造成局部腐蚀。为利用好缓蚀剂保护膜的防腐作用, 采用作业预膜的办法, 即在油井作业维修结束前, 就将缓蚀剂投入井筒中, 这样在开井生产前就会在井筒的管、杆、泵等表面预先形成一层较厚的保护膜, 从而提高防腐效果。日常管理中, 实施“少食多餐”的加药方式, 延长药剂在井筒内的存留时间, 使井筒防腐更趋合理化。目前我区腐蚀严重的9口井执行3次/每周, 其余27口井执行2次/每周。
3.2 完善铁离子监测, 为药量调整提供数据支持
目前, 铁离子监测所用样本一般采用原油含水化验后所剩余的游离水, 根据我们跟踪的情况来看, 采用不同材质的样桶、油样放置的时间长短、分光光度计精度、操作人员的熟练程度等都对数据有一定影响。但通过数据对比来看, 虽然受各种因素的影响, 但仍然可以总体反映出腐蚀的变化规律。
根据监测到的油井腐蚀数据, 和有关缓蚀剂的实验数据, 计算出缓蚀剂的浓度、加药量、加药周期。缓蚀剂的浓度、加药量、加药周期三者之间的关系。
3.3 加强作业现场管杆工具腐蚀状况落实, 检验防腐效果
作业现场的落实一直以来都是我区对缓蚀剂效果进行评价, 对单井防腐制度进行调整的主要依据。近2年来我区先后根据现场情况对WC11-25、WC11-54、WC11-14、WCC56-2、WC10-21等进行20余井次药量及周期的调整, 总体效果良好。
4 取得效果分析及经济效益评价
对比2011年重点腐蚀单井作业情况, 与前2年相比总体呈现好转趋势, 具体表现在因腐蚀影响井次减少, 检泵周期、免修期延长。大部分油井检泵周期基本由原来的3-7个月延长至一年以上, 其中WC11-25、WC11-34、WCC56-2、WC11-39免修期均已达到500天以上。WCN10-9井该井2011年上半年已因腐蚀维护2次, 平均免修期96天, 2011年8月后实验低温段缓蚀剂, 目前免修期已达189天, 效果显著。
5 经济效益评价
仅对比效果明显的7口油井, 就减少因腐蚀造成躺井10井次以上。
(1) 按每口油井维护6万元计算, 作业劳务节余60万元以上。
(2) 减少因腐蚀造成管杆更换5000m以上, 仅减少成本支出就在40万元以上。
(3) 减少了维护井次, 延长油井时率, 增加油井产量。
2011年共实施监测2009井次, 平均总铁46.7 mg/L, 与2010年平均38.6 mg/L相比, 上升了8.1mg/L, 主要由于7月份以后更换仪器后, 数据波动, 总体保持相对稳定趋势。
参考文献
[1]刘洪波, 王树森, 高铸, 等.对油气管道内腐蚀影响机制[J].化的腐蚀防护专项技术文摘2007, 26 (12) 43-46
[2]杨雪莲, 常青.缓蚀剂的研究与进展[J].甘肃科技, 2004, 20 (1) :79-81
海洋设备防腐机理及其发展趋势 篇2
海洋中的船舶及设备大多采用金属结构,而金属易受海洋环境温度、盐度、湿度等因素的影响而发生腐蚀现象,不仅降低了钢结构的强度及使用寿命,甚至会导致更为严重的海损事故,这些都引起了国内外防腐专家的极大关注,并积极研究探索各种金属防腐的方法及措施[1]。
1腐蚀机理
根据海洋中常见的腐蚀机理,海洋设备中钢结构的腐蚀可分为化学腐蚀、电化学腐蚀以及微生物腐蚀3大类。
1.1化学腐蚀
化学腐蚀通常指在非电解质溶液及干燥气体中,由纯化学作用引起的腐蚀。暴露在海洋环境中的钢结构材料,在非电化学作用下将与周围环境介质直接发生化学作用,从而出现腐蚀(氧化)现象。
1.2电化学腐蚀
钢结构材料在海洋环境的导电作用下,金属元素中由于电子的流动而发生的腐蚀现象即为电化学腐蚀,其腐蚀机理见图1。
阳极反应:4Fe→4Fe2++8e-.
阴极反应:2O2+4H2O+8e-→8OH-.
亚铁离子和氢氧根离子结合形成氢氧化亚铁:
形成的氢氧化亚铁与海水中的氧气反应形成水合氧化铁,即红棕色铁锈:
在理论上,所有这些反应同时发生,整个过程可以简单地表示为:
在海洋环境中,船舶多属于电化学腐蚀,腐蚀部位涉及整个船体及船载设备,尤以水下部位、压载水舱和设备管系腐蚀最为严重。
1.3微生物腐蚀
微生物腐蚀是指由微生物引起的腐蚀或受微生物影响的腐蚀,其形式是海洋生物和微生物吸附于船底、螺旋浆或其他金属结构表面并生长和繁殖。目前已发现与钢铁腐蚀有关的微生物主要有硫酸盐还原菌、铁细菌、氧化硫杆菌、排流感菌、脱硫弧菌属和脱硫肠状菌属等,其中以硫酸盐还原菌的数量最大、危害最严重[2]。
2防腐方法
根据反应的机理采取的防腐方法常用的有阴极保护法、防腐涂层法以及阴极保护与防腐涂层并用的复合防腐方法。
2.1阴极保护法
阴极保护在船舶上的应用已很广泛,其机理是通过导电介质向被保护结构提供阴极电流,使被保护的船体变成阴极,从而得到防腐保护。阴极保护法包括牺牲阳极阴极保护法和外加电流阴极保护法。
2.1.1牺牲阳极保护法
牺牲阳极保护法同腐蚀电池的原理相同,如图2所示,在原来的电化学腐蚀系统中接入更活泼的金属元素,通过加快自身的腐蚀从而减缓了金属结构的腐蚀程度。目前,大多数海洋设备都采用牺牲阳极的方法,其优点在于选材方便、安全可靠。
这种方法的缺点是,海洋设备的防腐体系是处于一个动态的过程,阳极所能提供的保护电流及防腐涂层的状态在不同时期不能确切地得知,也不能实现自动控制,通常为了保证防腐效果,其阳极的数量要足够多。
2.1.2外加电流阴极保护法
外加电流阴极保护法是利用电化学腐蚀的原理,由外部直流电源直接向海洋设备上施加电流,使电子在金属表面富集,并通过控制海洋设备的电位使船体发生阴极极化,从而达到降低或抑制海洋设备腐蚀的目的,其原理如图3所示。船舶外加的电流阴极保护系统可随外界条件变化实现自动控制,使用周期长。
2.2防腐涂层法
防腐涂层法是最普遍使用的防腐方法,在金属表面涂上耐蚀化学涂料,以达到防腐的目的。其作用机理主要有:1屏蔽:阻止腐蚀介质和金属表面之间的直接接触;2钝化:改变金属表面的电位性能,使其电极电位往正的方向移动;3防锈:保护金属表面不被腐蚀;4阴极保护:防腐涂层的电极电位比被其保护的金属低,作为阳极而逐渐被腐蚀,同时保护了作为阴极的钢结构材料[3]。
2.3复合防腐方法
复合防腐法是根据阴极保护与防腐涂层的特点,将两者联合。如:海洋船舶通常采用外加电流阴极保护与牺牲阳极相结合的方法;水线以下的设备多采用外加电流阴极保护法和长效配套涂料方法相结合;压载水舱、污油水舱多采用高效牺牲阳极法和长效配套涂料方法相结合;与海水接触的管材接头、法兰需要进行必要的电绝缘保护。
3研究进展
3.1阴极保护
(1)为了使阴极保护技术朝着高智能、高效、长寿命等方向发展,应用阴极保护方法进行防腐系统设计时,传统的防腐设计是基于经验公式和平均电流密度的方法,无法考虑保护电流密度在空间上的不均匀性和时间的变化性,这和实际情况存有差异。因此,人们开始了阴极保护的设计及研究,该过程包括计算机仿真建模、数值模拟计算及计算结果分析。采用计算机数值模拟仿真技术,能有效克服传统防腐设计方法中的固有缺陷,实现全寿命期内可控制和有预见性的复合防腐系统优化设计。
(2)由于材料性能的不断改进和提升,辅助阳极从早期的废钢铁、高硅铁发展到铅银合金、铂复合阳极以及混合金属氧化物阳极等;可控电源也由早期的磁饱和、大功率晶体管和可控硅3大系列的恒电位仪朝着IGBT电子电力模块、开关电源数字化方向发展。
3.2防腐涂料
随着海洋工业的迅速发展和海洋环境保护的迫切需求,使得海洋防腐涂料也朝着高性能、高环保的方向发展,出现了许多有前景的新技术[4]。
(1)无公害防锈涂料。钝化或缓蚀型海洋防腐涂料一般均含铬、铅等重金属元素,为此,人们研发出能抑制钢铁腐蚀的新型活性涂料,如磷酸锌、钼酸钙以及含锌化合物等。
(2)水性无机富锌涂料。水性无机富锌涂料是海洋环境防腐蚀领域中防锈性能最优异的一类涂料,它以无机物为主要成膜物,以高含量的锌粉为主要的防锈涂料。
(3)低处理表面防锈涂料。船舶及海洋设备中有许多空间狭小或无法拆除的部件,防腐维护时无法进行彻底的表面处理,且暴露在海洋环境中,为此,需要直接在设备表面涂装高性能低处理表面涂料。目前,国内已开发出具备低处理表面适应性强的通用底漆,大大降低了表面处理时的难度、节约了维修费用,同时也避免了预处理对环境造成的污染。
4结束语
国内防腐涂料呈现以下发展趋势[5]:
(1)品种趋向功能型:多功能防腐涂料同时具备抗静电、高弹性和无毒等许多优良的性能。
(2)档次转向环保型:限制传统的高能耗、高污染防腐涂料的应用,普及节能、低耗和环保型的防腐涂料。
(3)技术转向适应性:过去的防腐涂料以防锈、耐油和耐温为主,随着科学技术的发展,其适应性引起了人们的高度重视,要求其便于施工且不受设备结构、形状限制,重涂和修复方便,可与其他防腐措施配合使用等。
总之我国海洋设备的防腐研究正朝着绿色、环保和高性能等方向发展,防腐涂料的涂装工艺和涂装水平也在不断提高。
摘要：主要介绍了海洋设备发生腐蚀的机理、国内外海洋设备防腐的一般方法,最后阐述了目前海洋设备防腐的主要研究方向和发展趋势。
防腐机理 篇3
1 起重机械腐蚀机理研究
起重机械金属结构的腐蚀成因, 通常是因受大气环境影响所致, 即空气中的水分与其他污染物的化学、电化学作用反应造成的, 其作用主要是在金属结构表层的水膜下进行与反应。该水膜是因水分沉降或气温骤变产生的凝露, 同时其还能溶入大气中各类气体、尘灰与污染物等造成腐蚀进程加快, 此外起重机械在使用时的人为污染也会加大水膜导电性, 提升金属结构的腐蚀反应。在金属结构表面构成连续不断的电解液层时, 对金属的电化学腐蚀作用便开始生成反应。其整个腐蚀过程由三个阶段构成:阳极金属失去电子成为金属离子并进入溶液:Fe-2e→Fe2+;电子从阳极转流向阴极;电子在阴极中被溶液吸收为生成还原物质:2H++2e→H2, O2+2H2O+4e→4OH-。这三个阶段的中作用最缓慢的阶段将直接影响到金属结构的腐蚀速率。
起重机械金属结构的腐蚀反应因其作用位置的不同可分为均匀腐蚀与局部腐蚀两类。均匀腐蚀指的是腐蚀介质对其材料表层的腐蚀是呈均匀式侵蚀进程, 即将材料的厚度逐步腐蚀缩减, 最终对其结构产生破坏的过程。
而局部腐蚀则是腐蚀介质对金属结构表层的腐蚀是呈局部作用与发展, 按部位的不同可分为孔腐蚀、缝隙腐蚀与晶间腐蚀等。其中孔腐蚀即指腐蚀作用最先发生于金属保护膜局部破口上, 在其破口周围的膜层产生两极的电化学腐蚀反应;缝隙腐蚀则指产生在金属结构焊接缝隙部位的腐蚀反应, 其腐蚀介质在缝隙间沉积并逐步破坏焊缝结构扩充缝隙;晶间腐蚀是指腐蚀介质从金属结构表层沿晶界向其内部延伸, 对晶界进行腐蚀作用, 进而影响金属结构强度与性能。
2 起重机械防腐办法研究
基于起重机械金属结构的腐蚀机理, 对起重机的防腐办法应以消除电化学反应为方向, 通过阻止电解溶液的凝结, 才能真正做到防范腐蚀介质侵入、防护金属结构并提升起重机使用安全与寿命的目的。下面介绍两类有效的防腐办法。
2.1 金属结构表层涂装法。
金属结构表层涂装法是利用涂料的屏蔽、缓蚀机理对金属结构进行的防护作业。其中屏蔽作用是指涂料达到一定厚度后其致密性能将金属结构与大气环境阻隔开来, 从而避免发生腐蚀。缓蚀效用即某些氧化性涂料与钢铁接触后发生反应形成的保护膜, 能对金属结构表层的腐蚀起到减缓功用。
在起重机械的防腐实践中, 较常使用的涂料涂装手段主要有表层镀层、喷涂与涂漆三类方式。对海洋潮汐环境下的起重机械金属结构一般适用表层镀铬的方式进行防护。而对金属结构中的铸锻部件通常使用表层热喷法保护金属不受腐蚀, 例如对减速器外壳用粉末喷涂环氧漆的手段提升部件防腐蚀性能。而表层涂漆手段则主要应用于金属结构中的主梁、端梁等部件, 涂漆前应先做好除锈工作保证表层清洁与粗糙度的合格, 针对起重机械所处环境不同, 涂漆材料也各有区别。对较为轻度的腐蚀环境下金属结构的涂漆, 一般采用铁红醇酸底漆。腐蚀环境较为严峻的涂漆作业, 则主要选择耐腐蚀性较好的丙烯酸面漆与附着力好的环氧底漆进行防腐处理。
2.2 牺牲阳极保护法。
牺牲阳极保护法是涂料涂装法的延伸利用, 其是基于涂料的电化学保护作用进行的仿佛作业, 电化学保护机理是指在涂料中适当添加适用比钢铁活性度更高的填料, 例如锌, 能达到牺牲阳极保护金属结构不受腐蚀的作用。其具体的原理在于就金属结构表层形成原电池, 原电池中心碳棒为正电极与阴极, 其外围锌皮为负电极与阳极, 阳极发生锌的氧化反应产生电子, 而阴极发生氢离子还原反应消耗电子, 随着阳极不断的腐蚀与牺牲从而达到保护金属表层不受腐蚀的功用。实践中因锌为电位低的金属所以一般使用锌对金属结构进行阳极保护。例如常温大气环境下对起重机械金属表层 (譬如钢丝绳) 使用镀锌的涂装法对其结构予以防护。
3 门式起重机防腐的补充措施
门式起重机因其安装设置于露天场地, 其金属结构比起其他类型起重机械更易受到各类杂质尘灰、污染气体、高温气候等因素的影响, 导致腐蚀介质的侵蚀。而因其施工作业的特殊性极易造成金属疲劳、以及货物与机械的碰撞, 导致金属结构表层破坏更易易发腐蚀介质的作用与扩散。因此针对门式起重机的严峻腐蚀情形, 在此研究对应的防腐补充手段。
3.1 适用钝化油漆与防锈油。
为提升门式起重机金属结构表层的防腐性能, 对其所用的防锈油可添加钝化剂, 防锈油涂抹于金属表面后能形成一道特殊的钝化保护膜, 减少腐蚀介质的侵入与腐蚀作用进度。同
3.2 改进防腐工艺技术。
门式起重机在制造进程中以及投入使用前, 应提前做好金属机构的防腐作业, 在其受到腐蚀影响之前完成对门式起重机金属结构的防护。在对金属结构表面及衔接部位做涂漆与涂防锈油之前, 应首先对其表层做彻底地清洁整理作业, 去除掉表层的油污与杂质, 再将钝化过的油漆与防锈油均匀涂抹在表层之上。保证涂抹过程没有遗漏且均匀平整, 使金属表层每个部位都受到钝化保护膜的防护。
3.3 强化检查与补救力度。
金属结构的腐蚀是一个缓慢作用的过程, 因此强化金属表层检查力度, 及时发现生锈现象并作补救能较好的管控腐蚀问题。检查中应强化定期性养护制度, 将金属表层防护作为日常的检查保养任务, 而对发现的腐蚀现象做及时的处理补救, 将腐蚀问题控制在合理范围。
结束语
起重机械金属结构的腐蚀作用严重影响设备的正常运作, 并引发质量问题甚至安全事故, 为防止与减缓起重机械的腐蚀反应, 对其机理进行研究并提出对应的防腐办法。对门式起重机的腐蚀特性探讨完善的防腐手段, 才能为门式起重机乃至所有起重机械的防腐作业与施工稳定带来帮助和提升。
摘要：起重机械的腐蚀问题极大影响其工作效率与质量寿命, 严重时引发设备安全事故, 危及企业经济利益与人们的人身安全。本文以起重机械的腐蚀为切入点, 就其腐蚀机理与防腐办法进行具体的分析探究, 并针对门式起重机这一示例做防腐手段的改进研究, 期望为我国起重机械的防腐工作推广与优化提供有益的参考。
关键词：起重机械,腐蚀机理,防腐办法,门式起重机
参考文献
[1]杨用增, 安林超, 程雪利.起重机械腐蚀机理及防护措施的研究[J].河南机电高等专科学校学报, 2012, 1:4-5+7.
[2]张翼, 纪琛, 蒋盛.起重机械的防腐设计与防腐控制[J].中国新技术新产品, 2016, 8:52.
混凝土钢筋锈蚀机理及防腐研究 篇4
混凝土中钢筋锈蚀是十分普遍的现象, 尤其是在沿海地区、工业污染地区钢筋锈蚀问题更为突出。如今钢筋锈蚀已被公认为混凝土结构耐久性劣化最主要的原因, 不少国家为此遭受了巨大的经济损失。在对锈蚀钢筋力学性能和粘结性能展开研究前, 本文对混凝土中钢筋的腐蚀机理、钢筋锈蚀的影响因素和钢筋锈蚀的试验方法进行全面的探讨和研究, 并概述了当前混凝土中钢筋锈蚀的无损检测方法和钢筋的防腐技术。
2 混凝土中钢筋的电化学腐蚀机理
2.1 混凝土中钢筋发生腐蚀的条件
1) 钢筋表面的钝化膜遭到破坏, 钢筋处于活化状态。混凝土中的孔隙液主要成分是Ca (OH) 2饱和溶液, 碱度很高, pH值通常在12.5左右, 由于混凝土中还含有少量Na2O, K2O等盐分, 实际pH值可超过13。在这样高碱性的环境中, 钢筋表面氧化形成一层水化氧化膜 (γ-.Fe2O3nH2O) 。这层致密的氧化膜牢固地吸附在钢筋表面, 使钢筋处于钝化状态, 即使在有水分和氧气的条件下钢筋也不容易发生腐蚀, 故称为“钝化膜”。2) 钢筋表面存在电位差, 构成腐蚀电池。钢筋中含有的少量杂质及钢筋成分的不均匀性、周围混凝土孔隙液中钢筋腐蚀的去极化剂 (如OH-, Cl-和溶解氧等) 的浓度差等, 都会使钢筋表面形成许多微小的腐蚀电池, 因此这个条件总是满足的。3) 钢筋表面有电化学反应和离子扩散所需的水和氧气。一般情况下混凝土中的孔隙充满孔隙液, 外界大气中的氧气通过毛细作用进入孔隙液成为溶解氧并扩散到钢筋表面, 因此该条件通常也是满足的。
2.2 混凝土中钢筋腐蚀的电化学反应过程
混凝土中钢筋腐蚀的电化学原理如图1所示, 钢筋的腐蚀过程包括下述4个电化学反应过程:1) 阳极反应过程。2) 电子传输过程:即阳极区释放的电子通过钢筋向阴极区传送。3) 阴极反应去极化过程。4) 腐蚀产物生成过程。
2.3 钢筋的全面腐蚀与局部腐蚀
混凝土中钢筋的腐蚀可分为全面腐蚀和局部腐蚀。从腐蚀形态上看, 钢筋的全面腐蚀是指腐蚀分布在整个钢筋表面上, 腐蚀较为均匀;局部腐蚀是指钢筋表面上各部分的腐蚀程度存在明显的差异, 特别是指一小部分表面区域的腐蚀速度和腐蚀梯度远大于整个表面的平均值的腐蚀情况。
3 混凝土中钢筋锈蚀的影响因素
影响混凝土中钢筋锈蚀的因素很多, 理论上说凡是影响钢筋电化学腐蚀反应过程的因素都会对钢筋的锈蚀产生影响, 这些因素有:1) O2扩散的影响。2) pH值的影响。3) 温度的影响。4) Cl-浓度的影响。5) 混凝土电阻抗的影响。6) 混凝土保护层的影响。
4 钢筋的防腐技术
4.1 普通钢筋的防腐技术
1) 应用阻锈剂。应用阻锈剂能够阻止或延缓氯离子对钢筋钝化膜的破坏。阻锈剂是钢筋锈蚀长期防护的有效措施之一, 在我国已有明确的YB/T 9231-98钢筋阻锈剂使用技术规程。采用阻锈剂的同时应使用低渗透性混凝土, 以防止阻锈剂流失。2) 提高混凝土的质量。通过掺加火山灰质材料、微硅粉、磨细矿渣或粉煤灰等方法, 能够有效降低混凝土的孔隙尺寸和阻断毛细孔的连通, 从而有效的提高混凝土的抗渗性能。提高混凝土质量的另一个重要内容是限制混凝土中的氯离子含量。混凝土骨料、拌合水、外加剂等带入混凝土中的氯离子总量一般不得超过混凝土中水泥重量的0.1%～0.3%。3) 表面涂层。表面涂层可分为混凝土表面涂层和钢筋表面涂层两种。混凝土表面涂层是降低氯离子渗透速度和混凝土碳化速度的有效辅助措施。常用的钢筋表面涂层有环氧树脂涂层、镀锌和磷化涂层等, 其中以环氧树脂涂层应用最为广泛, 但在复杂的交叉部位, 由于钢筋弯曲时存在较大的应力, 环氧树脂涂层钢筋的粘结性能不易保证, 因此不宜使用环氧树脂涂层钢筋。镀锌是在钢筋表面镀上一层锌, 它兼有牺牲阳极的作用, 但是镀锌层的寿命较短, 一般不超过30年。4) 阴极保护法。阴极保护常作为一种补助措施来防止混凝土中钢筋的腐蚀。在良好的导电介质中, 例如海水中, 阴极保护可以通过在钢筋上连接牺牲阳极来实现。而在导电性差的环境中, 例如在大气中, 阴极保护可以在钢筋和难溶性阳极之间施加电流实现, 钢筋和难溶性阳极之间用塑料网隔开。近来, 在海洋条件下及有限的范围内, 也常在钢筋表面包覆上不锈钢或镍层等进行防锈。在较为恶劣的腐蚀性环境条件下, 这种钢筋防腐方法往往是经济的。此外也可采用复合纤维塑料 (FRP) 等耐腐蚀性材料的力筋。
4.2 预应力钢筋的防腐技术
1) 有粘结预应力体系。该类结构在浇筑混凝土前埋置预应力钢筋管道, 待混凝土达到一定的强度后穿预应力钢筋束, 张拉锚固。管道内一般灌注刚性灌浆材料包覆预应力钢筋, 以达到防腐的目的, 同时也使预应力钢筋与刚性灌浆材料之间具有一定的粘结力。然而常规的灌浆方法往往容易出现局部灌浆空洞, 甚至出现由于施工原因无法灌浆或漏灌浆的情况。这些空洞内的预应力钢筋在潮湿的空气中很容易发生腐蚀, 从而产生耐久性破坏。2) 无粘结预应力体系。无粘结预应力钢筋是指经涂抹防腐油脂, 用聚乙烯套管包裹制成的预应力钢筋。使用时按设计要求铺放在模板内, 然后浇筑混凝土, 待混凝土达到设计要求强度后, 再张拉锚固。无粘结预应力钢筋与混凝土不直接接触, 两者产生相对滑移而成为无粘结体系。其主要优点是工艺简单, 张拉设备轻, 施工方便, 有利于分散布筋与高空作业。3) 体外预应力体系。与体内预应力钢筋不同, 体外预应力钢筋直接暴露于环境中, 且预应力钢筋又是腐蚀敏感材料, 如果防护不当, 就容易发生腐蚀破坏, 因此体外预应力钢筋的防腐极其重要。目前, 体外预应力钢筋的防腐方法大体上可以分为3类:a.预应力钢筋表面涂层。常用的涂层有镀锌和环氧树脂等。镀锌涂层兼有牺牲阳极的阴极保护作用。这种方法简单且价格较便宜, 预应力钢筋的更换及内力调整比较方便。但是这种方法的缺点也比较多:镀锌钢绞线一般采用热镀锌层技术, 高温会造成预应力钢筋强度降低;由于镀锌的牺牲阳极作用可能产生氢, 从而引起氢脆。因此实际工程中环氧树脂涂层预应力钢筋应用较为普遍。b.套管加填充材料。这种方法是在预应力钢筋的外面加套管, 待张拉完预应力筋后, 在套管内灌注填充材料。这种防腐系统增加了两层防腐屏障 (填充材料和套管) , 因此防腐性能优于第一种, 但价格也较高。c.采用单股无粘结预应力钢筋。单股无粘结预应力钢筋自身具有防护系统, 可以不用管道而单独使用, 也可以外面加套管, 并充入灌浆材料构成具有多重防护功能的防腐系统。无粘结预应力钢筋直接在工厂生产, 不仅可以提高质量, 而且也可提高预应力钢筋在运输、存储、安装过程的耐腐蚀性。
5 结语
众多研究表明, 钢筋锈蚀是引起混凝土结构耐久性劣化最主要、最直接的原因。如何通过无损检测对现有混凝土结构中的钢筋锈蚀程度和速度进行评估, 以便采取各种有效措施防止钢筋锈蚀发生和发展是研究钢筋锈蚀机理的目的。进一步加强这方面的研究将对保证建筑质量, 节约能源, 减少损失产生重要意义。
参考文献
[1]金伟良, 赵羽习.混凝土结构耐久性[M].北京:科技出版社, 2002.
[2]牛荻涛.混凝土结构耐久性与寿命预测[M].北京:科技出版社, 2003.
[3]李田, 刘西拉.混凝土结构耐久性分析与设计[M].北京:科学出版社, 1999.
防腐机理 篇5
煤焦油中的成分极其复杂。随着石油资源的短缺程度的增加,人们对加工处理后可以得到汽油和柴油的煤焦油的加工越来越重视。在煤焦油的加工过程中,腐蚀问题是占据了主要的地位,为了提升煤焦油的加工效率和加工质量,需要采取有效的防腐技术解决煤焦油加工中的腐蚀问题。
1 煤焦油加工腐蚀机理
煤焦油加工中的腐蚀机理主要包括以下三种:
1.1 由碳粉和高速流体引发的煤焦油加工冲击腐蚀
就煤焦油加工部件的弯头部位而言,介质在这种位置的流速会发生显著提升,这种流速的显著提升会促进湍流的形成,进而引发部件的腐蚀。湍流的产生不仅会对腐蚀作用产生一定的促进作用,还能使煤焦油加工中的金属设备或部件受到较大的流体切应力。这种流体切应力通过对已腐蚀部位的切除,使得腐蚀作用发生在金属的其他部位,也就是说,流体切应力的产生对腐蚀现象范围的扩大产生了一定的促进作用[1]。
1.2 由水和铵盐引发的煤焦油加工电化学腐蚀
当煤焦油加工中的金属设备或部件等长期处于电解质溶液中,金属材料会发生电极反应,电极反应的发生会引发腐蚀现象。当煤焦油加工中的金属设备或金属部件发生氧化反应之后,会形成金属氧化物和金属离子。在煤焦油的生产过程中,会用到氨水,氨水中存在着一定含量的铵盐,铵盐中主要包含着氯化铵、硫氢化铵等。当这些铵盐进入蒸馏系统之后,这些铵盐会与煤焦油中的水发生化学反应,生成CN-、H3O+等离子,在金属材料发生电极反应的过程中,这些离子能够对电极反应产生催化作用,进而加速腐蚀现象的产生。在煤焦油的加工过程中,只要煤焦油中含有一点水分,电化学腐蚀作用就会发生,因此,由铵盐和水引发的腐蚀问题很难控制[2]。
1.3 由铵盐分解过程中产生的游离酸引发的煤焦油加工化学腐蚀
在煤焦油的脱水处理中,仍然包含着铵盐的成分。当温度达到220摄氏度-250摄氏度之间时,铵盐会在温度的作用下分解成氨气和游离酸。如果煤焦油中的水分没有处理干净,这些游离酸就会与水发生化学反应,进而对煤焦油加工设备产生较强的腐蚀作用。
2 解决煤焦油加工腐蚀问题的防腐技术
腐蚀现象给煤焦油加工带来了极大的影响,因此应该采取有效的防腐技术,防止煤焦油加工过程中腐蚀现象的产生。有效解决煤焦油加工过程中腐蚀问题的防腐技术主要包含以下几方面:
2.1 对煤焦油原料进行有效处理以达到防腐目的
对煤焦油原料的处理主要包括以下两部分:
2.1.1 对煤焦油进行脱盐和脱水处理
就煤焦油的脱盐处理而言,需要在原材料中加入氯含量较低的水分,这种做法能够有效溶解原材料中的结晶盐,进而产生形的乳状液。当乳状液产生之后,需要运用一定的方法将原材料中的小水滴聚集到一起,并结合不同的破乳方法的使用。溶液密度的不同会使溶液出现分层现象,水的密度比焦油小,水在上层。就煤焦油的脱水处理而言,脱水对象包含以下三种:第一,溶解水,水是以分子的状态存在与有机化合物中的,因此溶解水的脱水难度较高;第二,悬浮水,与溶解水相比,悬浮水的脱水难度较低;第三,乳化水,乳化水是在煤焦油生产过程中产生的,在这个过程中,需要对原材料进行必要的搅动处理,由于煤焦油中含有一定含量的乳化剂,这些乳化剂会逐渐形成油包水型的入桩液。入桩液的特点是稳定性较高,因此,对其进行脱水处理的难度也较高。通过这三种不同的脱水对象可以看出,脱水工作的重点是分离和破乳,因此,脱水处理与脱盐处理具有一定的共通之处,因此这两种处理方式应该同时进行。就煤焦油而言,它具有乳化性高、粘性大以及比重大的特点,这些特点为煤焦油的脱水、脱盐工作增加了难度[3]。
2.1.2 降低煤焦油中铵盐和水的含量
煤焦油中能够引发腐蚀问题的因素包含硫氢化铵、氯化铵以及硫酸铵等。这些铵盐有一个共同的特点,它们都具有可溶性,因此,为了降低煤焦油中铵盐的含量,可以通过降低煤焦油中水的含量来实现。通常情况下,在煤焦油加工过程中,人们会运用超离法对煤焦油进行处理,超离能够将煤焦油中的焦油渣和水分去除,超离结束之后,可以将煤焦油加热,进行精致脱水处理,这种做法能够使煤焦油中的水含量保持在2%以下。当煤焦油中水的含量被有效控制之后,铵盐的含量也得到了有效控制,进而减少腐蚀问题的发生。这种处理方法无法将能够引发腐蚀问题的因素全部取出,因此,这种方法只能延迟腐蚀问题的发生时间,并不能完全杜绝腐蚀现象的发生。
2.2 运用加碱中和技术解决腐蚀问题
目前,煤焦油加工中使用率较高的防腐技术是在煤焦油中加入碳酸钠,碳酸钠会与氯化铵发生化学反应,形成稳定性较高的钠盐。对煤焦油加工系统进行加碱处理之后,腐蚀程度被大大减轻。与其他防腐技术相比,加碱中和防腐技术具有便于操作的优点,但运用这种技术进行防腐也存在着一定的缺点。当加入适量的碱性物质之后,化学反应所产生的钠盐会留在沥青中,这会导致沥青中钠离子的质量分数发生显著增加,钠离子质量分数的变化会对煤焦油加工所产生的沥青的质量产生不良影响,进而为煤焦油加工企业造成一定的经济损失。
3 结论
腐蚀现象会对煤焦油加工的速率和质量产生不良影响。在煤焦油加工过程中,腐蚀问题主要是由碳粉和高速流体、水和铵盐以及铵盐分解过程中产生的游离酸引发的。为了解决煤焦油加工中的腐蚀问题,需要对煤焦油进行脱盐和脱水处理以及运用加碱中和防腐技术有效避免或减少腐蚀现象的发生。
参考文献
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[2]郜维栋.煤焦油处理装置腐蚀失效分析与研究[D].天津大学,2013.
防腐机理 篇6
关键词：钢筋混凝土结构,腐蚀,机理,防腐,措施
我省的海岸线2610km, 属于海岸线较长的省份之一, 其中有70%的段落位于大连境内, 由于黄海携带高浓度海盐的风力影响, 2008年施工的沈大与大庄高速公路连接线、土羊高速公路很大面积的混凝土结构受到了侵蚀, 病害形态多呈鱼鳞状点蚀, 剥蚀多发生在粗骨料表面。根据调查, 有30%的墩柱发生腐蚀情况。发生腐蚀比较严重的部位主要分布在混凝土的迎风面, 靠近海边的位置。为此, 必须对桥梁混凝土的腐蚀机理及其防护方法进行研究, 并在结构设计、材料配合比设计、养护维修等方面, 充分考虑混凝土结构可能发生的腐蚀和性能劣化的问题。以达到桥梁混凝土结构安全可靠、长期耐用、整洁美观的目的。
1 混凝土结构的腐蚀机理
由于大连地区的海风和冻融循环频繁等因素的影响, 沈大与大庄连接线、土羊高速公路产生的病害是典型的“盐冻”腐蚀。众所周知, 海水含有大量的阴离子 (Cl-, SO
1.1 氯盐的侵蚀
氯离子是一种穿透力极强的腐蚀介质, 即使在强碱性环境中, 氯离子引起的点锈腐蚀依然会发生, 同时由于水往往会渗透到混凝土, 而这种水并非纯水, 是含有一些杂质的电解液, 电化学作用导致锈蚀加快进行。当氯离子渗透到达钢筋表面, 钢筋钝化膜被破坏, 成为活化态。在氧和水充足的条件下, 活化的钢筋表面形成一个小阳极, 大面积钝化膜区域作为阴极, 结果阳极金属铁溶解, 形成腐蚀坑, 一般称这种腐蚀为“点蚀”。点蚀形成的Fe (OH) 3若继续失水就形成水化物红锈, 一部分氧化不完全的变成Fe3O4 (即为黑锈) , 在钢筋表面形成锈层。由于铁锈层成多孔状, 即使锈层较厚, 其阻挡进一步腐蚀的效果也不大, 因而腐蚀将不断向内部发展。
氯离子除对钢筋有腐蚀外, 对水泥混凝土也可产生腐蚀。氯化钠和氯化钙同水泥中水化铝酸钙作用可产生膨胀性的氯盐, 引起混凝土爆裂而破坏。
3CaO·Al2O3·6H2O+CaCl2+4H2O→3CaO·Al2O3·CaCl2·10 H2O (1)
1.2 硫酸盐的侵蚀
硫酸盐侵蚀也是一种常见的化学侵蚀形式。海水中的硫酸盐与水泥水化生成的Ca (OH) 2反应生成硫酸钙。
Ca (OH) 2+SO
在流动的水中, 反应 (2) 可不断进行。硫酸钙与水泥熟料矿物铝酸三钙C3A水化生成的水化铝酸钙C3AH6和水化单硫铝酸钙3CaO、Al2O3 、CaSO4、18H2O都能反应生成水化三硫铝酸钙 (又称钙矾石) 。
4CaO·Al2O3·19H2O+ 3CaSO4+14 H2O→3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O+ Ca (OH) 2 (3)
3CaO·Al2O3·3CaSO4·18H2O+2 CaSO4+14 H2O→3CaO·Al2O3·5CaSO4·32H2O (4)
环境水中, SO
1.3 镁盐的侵蚀
镁盐可以与水泥中的硅酸盐矿物水化生成的水化硅酸钙凝胶反应, 使其分解。镁盐首先与硅酸盐矿物水化生成的Ca (OH) 2反应生成Mg (OH) 2。
Ca (OH) 2+Mg2+→Mg (OH) 2+Ca2+ (5)
3CaO·2SiO2·nH2O+3Mg2++mH2O→3Mg (OH) 2+ m Ca2++2SiO2· (m+n-3) H2O (6)
镁盐使水泥中硅酸盐矿物水化生成的水化硅酸钙凝胶处于不稳定状态, 分解出Ca (OH) 2, 从而破坏水化硅酸钙凝胶的胶凝性造成混凝土的溃散。
1.4 氧和水的作用
氧参与钢筋腐蚀电化学过程的阴极反应, 因而钢筋的腐蚀速度受到水中溶解氧扩散过程的控制。
阳极反应: Fe→ Fe+++2e (7)
阴极反应:1/2O2+H2O +2e→2OH- (8)
二次反应:Fe+++2OH-→Fe (OH) 2 (9)
如果氧供应充分的话, Fe (OH) 2会逐步被氧化成含水的四氧化三铁Fe3O4·mH2O和含水的三氧化二铁Fe2O3·nH2O。
水不仅可加速混凝土的碳化作用, 也为钢筋的腐蚀提供了条件。
1.5 其它的作用
影响混凝土的耐久性的其它因素还包括冻融交替、干湿交替、微生物、碱-集料反应等。
2 混凝土结构外防腐措施的选择
为了抑制钢筋腐蚀, 提高混凝土结构的耐久性, 可以采取多种防腐蚀措施, 包括:混凝土结构耐久性设计、混凝土防腐蚀配合比设计、混凝土表面涂覆、钢筋表面涂覆、钢筋阻锈剂、混凝土表面硅烷浸渍、阴极保护等。其中, 混凝土表面专用涂料涂覆具有经济、有效、施工便捷的优点, 是目前得到广泛应用的混凝土结构防腐措施。
混凝土表面涂层保护按作用机理分主要有封闭型和隔离型两大类:
(1) 封闭型
将黏度很低的硅烷或水性涂料涂装于已熟化的混凝土表面, 靠毛细孔的表面张力作用吸入深约数毫米的混凝土表层中, 明显降低混凝土的吸水性和氯化物的渗透性, 达到保护混凝土目的。
(2) 隔离型
在混凝土表面涂装有机涂料, 阻隔腐蚀性介质对混凝土表面的侵蚀和渗透。一般作为混凝土表面保护涂料的主要有:环氧涂料、氯化橡胶涂料、丙烯酸涂料、聚氨酯涂料等。 (见图1)
混凝土表面涂覆和混凝土表面硅烷浸渍作为混凝土的两种防护手段, 两者各有利弊。详见表1。
因混凝土表面涂覆防腐技术具有良好的经济性, 现场检测的方便性、可装饰性等特点, 2008年我省沈大与大庄高速公路连接线、土羊高速公路均采用了该种防腐措施。
环氧涂料具有优良的附着力、耐碱性、与其他面漆的良好配套性, 优先选择作为混凝土保护涂料体系的底漆和中间层漆。混凝土保护涂料的面漆目前主要的有聚氨酯面漆、氯化橡胶面漆、丙烯酸面漆、环氧面漆和氟碳树脂面漆等。
2006年我国交通部颁布了《公路工程混凝土结构防腐蚀技术规范》 (JTG B07-01-2006) , 规定混凝土表面采用油漆涂装进行外防腐方法, 提出环氧系、环氧沥青系、丙烯酸系、聚氨酯系、乙烯系和氯化橡胶系为有效的防腐涂层。
3 混凝土结构外防腐涂料的性能要求
(1) 渗透性
用于混凝土表面的涂料, 其底漆的渗透性必须非常强, 封闭混凝土毛细孔, 粘住混凝土的表面尘土, 增强混凝土表面层强度, 为后道漆的施工提供足够强的基础。
(2) 附着力
底漆与混凝土表面必须具有优良的粘结力。中间漆与底漆和面漆必须相容且附着良好。如果混凝土结构处于潮湿环境或干湿交替环境, 底漆必须具有良好的渗透性和润湿性来牢固地附在混凝土表面。
(3) 耐碱性
混凝土的PH值为12.5, 涂料必须具有良好的耐碱性。
(4) 抗氯离子渗透性
混凝土外防腐涂料复合涂层必须具有良好的抗氯离子渗透性, 以阻截氯离子的渗透。
(5) 耐老化性
面漆不仅要有丰富的色彩可选, 同时还要求在腐蚀大气环境中长期保护良好的耐大气老化性能。
4 结束语
防腐机理 篇7
农村电网安全运行水平有待提高[1]，面对的不利局面之一是现有接地系统的腐蚀使导体截面减小甚至断线，造成故障电流或雷电流无法快速泄放入地，将威胁人身安全和电气设备安全。
由于农村电网覆盖面广，不同地区地网腐蚀机理不甚一致，且当地的腐蚀参数很难测定，因此腐蚀程度往往较设计时预估的严重。其中，接地引下线的腐蚀程度较主地网更为严重，却并未引起足够的重视。
本文通过研究农村电网接地引下线的腐蚀机理，研制出了新型防腐接地引下线，以解决农村电网接地引下线易腐蚀的问题。
1 农村电网接地引下线的腐蚀机理
1.1 农村电网接地系统遭遇的环境现状
农村电网接地系统遭遇的环境包括经济、设备、土壤条件、人为等因素[1]。
(1）农村电网建设与改造资金相对紧张。故需要低成本长效型设备。
(2）农村电网设备分散，安全检查工作往往不到位，事故率高且查找困难，故需要耐用设备。
(3）农村电网现有设备质量偏低，部分设备长期存在泄漏电流，加速接地引下线的腐蚀。
(4）影响土壤腐蚀的单项指标达20多项，且农村各地土壤情况差异大，故需要通用型强效型设备。
(5）施肥等农事活动会随机改变土壤构成，极易增强腐蚀因素。
(6）裸露金属部分（如接地引下线地上部分）引发偷盗。
1.2 农村电网接地引下线的腐蚀因素与过程
土壤的腐蚀因素多，主要包括土壤电阻率、土壤氧化还原电位、土壤盐分、土壤含水量、土壤含气量、土壤温度、土壤微生物、土壤有机质、土壤杂散电流以及气候条件等等[3]。空气中也有大量的离子，特别是工业区和沿海地区。
农村电网接地引下线因所处环境特殊（一部分处于土壤中，另一部分暴露在空气中）以及受到接地电流作用，其腐蚀为各腐蚀电池及电解作用的结果，成因较城网接地引下线更为复杂。而腐蚀电池的组成部分包括阳极（金属表面被腐蚀的那一部分）、阴极（电流离开土壤电解质并且由此返回金属的那部分金属表面）、用于连接阳极和阴极的导电金属通道（金属本身）[4,5,6]。
(1）金属结构（如钢）在发生土壤腐蚀时，阴极过程包括氧的还原（在阴极区域生成OH-离子）、硫酸根的还原以及金属离子的还原。
(2）氧浓差电池，其形成与土壤透气性有关。对于农村电网接地引下线来说，这种电池作用是最经常遇到的。接地体两侧与上部的土壤相对底部来说比较疏松，于是从地面渗入的氧更容易穿透到达这些部位，形成了一个供氧差异电池，接地体的底表面是阳极而其余表面则是阴极。甚至接地引下线在土壤与空气交界处的两侧就能形成氧浓差电池。
(3）盐浓差电池，即土壤中电解质浓度不均匀性而在接地体不同部分之间产生电位差。农村电网中曾普遍使用的降阻剂引起的腐蚀往往与盐浓度差腐蚀有关。
(4）应力电池，金属结构件处于较高应力状态的部位成为阳极，而处于较低应力状态的部位成为阴极。接地引下线的拐弯处经受冷弯，而农村电网中因受施工工艺水平限制，亦常出现应力腐蚀。
(5）电偶电池，如接地引下线通过不同成分的土壤时，电偶电池使在一种土壤中的钢相对于另一种土壤中的钢成为阳极等。
(6）电解作用，接地引下线遭受变电站泄流（包括泄漏电流和故障电流）时造成电解腐蚀。
2 农村电网接地引下线防腐新措施
2.1 现有接地引下线防腐方法的缺陷
《交流电气装置的接地DL/T621-1997》对接地网提出了要求[7]，而《电力设备接地设计技术规程SDJ8-79》中建议“敷设在腐蚀性较强的场所中的接地装置，应根据腐蚀性质的不同采取热镀锡、热镀锌等防腐措施，或适当加大横截面积”。实际工程中，接地引下线往往采用与接地网相同的材料，亦采用与接地网相同的防腐方法[4,5]，并未考虑接地引下线的特殊性。
(1）镀锌法最为常用。但农村电网接地引下线由于所处特殊环境以及受到接地电流的作用，镀锌层很快就被电解掉，寿命较短，尤其是当出现工艺问题（镀锌层较薄或存在缺陷）时或引下线转向处更是如此。一旦锌层破损，锌层会因与基材构成的电偶对加速其腐蚀，很快便使基材暴露出来遭受腐蚀。
(2）置换法将基材由钢换为铜，以利用铜的耐腐蚀性和稳定性。此法用于引下线时受阻于材料成本与加工成本高，且易造成土壤重金属污染。
2.2 农村电网新型防腐接地引下线
既然接地引下线的腐蚀是由于金属与其所处环境中离子发生作用，那么如果能将接地引下线与土壤和空气有效长期隔离，就能防止腐蚀，故可采用涂层防腐[8]。
采用防腐涂层包覆接地引下线的包覆法可以达到以上目的。同时，为弥补涂层可能出现的针孔、破损等缺陷，延长防腐年限，适当辅以牺牲阳极。具体实现如下（参见图1）。
在接地引下线入地电极的适当位置（通常取总长度的1/2左右处———统计数据表明入地电极于地表面上下约0.4m的位置最易遭受腐蚀），紧密包裹一层防腐材料（涂层长度视埋入深度而定，并保证土壤与空气交界处得到保护），防腐材料采用硫化硅橡胶。硅橡胶是一种高分子材料，分子结构中十分稳定的硅-氧键使得其化学和机械性能稳定，参见图2。室温硫化硅橡胶是以较低分子量聚有机硅氧烷为基础胶料，室温下可在交联剂和催化剂作用下，其结构上的羟基封端缩聚形成三维网络结构。此类涂层具有较好的致密性和抗渗性，能够阻止H2O、O2-、Cl-、SO42-等成分在涂层中传输，使涂层下的金属不发生腐蚀。在施工和使用中还能满足一些特殊要求，如抗弯曲性、一定的硬度和耐磨性、抗冲击能力、抗风化能力、较好的补口和补伤性能等等[9,10]，且成品具有绝缘性，能提高带电作业场所的安全性。
包覆工艺亦决定防腐效果。第一步，采用酸洗工艺将需包裹防腐材料的部分进行酸洗，把工件表面的锈皮等一切污物清除。第二步，采用喷砂工艺将需包裹防腐材料的部分进行喷砂处理，在工件表面建立起毛面，通过调换不同粒度的磨料，达到不同程度的粗糙度，使黏接件黏接更牢固。第三步，使防腐材料成黏稠状，将其附着到接地引下线上[11]，因硅橡胶属厚型防腐材料，成型厚度3mm。
在涂层两端安置环状电负性金属（如镁、铝、锌或合金），并与引下线（钢）电性相连。通过电负性金属的电解消耗以提供阴极极化保护电流，使作为阴极的引下线表面富集电子而不再产生离子，从而避免腐蚀。下面粗略确定阳极长度以作参考。
因接地引下线选用扁钢还是圆钢在效果上没有很大差别，通常采用Φ12mm圆钢或40mm×4mm扁钢（参见DL/T621-1997交流电气装置的接地之接地装置导体的最小尺寸）。
设引下线采用Φ12mm的圆钢，长度为3m，包覆厚度3mm。土壤电阻率为30Ω·m，宜采用镁合金牺牲阳极（阳极驱动电压E取0.65V），按规程要求，可取保护电流密度为i=15mA/m2。则保护电流为I=1.7mA，即阳极发生电流。进一步可得阳极接地电阻为R=38.2Ω。选用参考简式（1），得阳极长度约为0.5m。
实际应用时应根据现有引下线截面、埋入深度及土壤电阻率等确定，或选用更标准的公式进行计算。
现场安装严格执行《GB50169-2006电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》。
3 新型防腐接地引下线的性能分析
3.1 性能试验
对农村电网新型防腐接地引下线涂层部分（包覆部分）进行耐老化、耐腐蚀性能试验。试验依据为ASTMD 4587-2005《涂料及相关涂层的荧光紫外线聚合曝光的标准实施规程》以及JB/T 7901-1995《金属材料实验室均匀腐蚀全浸试验方法》。主要试验仪器设备包括紫外线老化试验箱、高低温交变湿热试验箱、生化培养箱等。
试验表明防腐材料性能稳定。结果见表1。
3.2 经济性分析
按照一个变电站20个接地点，计算每个变电站所需费用。
(1）Φ12mm圆钢3m/根，重量7.6kg:6.85元/kg×7.6×20=1041.2元；
(2）牺牲阳极：35元/m×0.5×20=350元；
(3）包裹防腐材料：220元/根×20=4 400元。
总计成本5 791.2元，设计寿命30a，并且能大大降低日常维护费用。
4 结语
针对农村电网接地引下线的腐蚀特点以及现有防腐措施的不足，本文提出采用包覆法+牺牲阳极法的防腐新措施，防腐效果明显，能大大延长接地引下线的使用寿命。设计中亦考虑到成本、可靠性、防盗、维护工作量等因素。在佛山供电局、常山供电局等多处试运行，均反映“线路运行正常，达到设计指标，具有更好的防腐、防盗性能，日常维护工作量明显减少”。
摘要：农村电网覆盖面广,不同的土壤条件、缺乏维护及低成本设备缺陷造成农村电网接地引下线腐蚀问题严重。而接地引下线的腐蚀有着不同于接地网的腐蚀机理,即多种环境与化学作用的综合体现,所以农村电网接地引下线需要新的防腐措施。通过对已有研究成果探究,本文提出了包覆法结合牺牲阳极法的农村电网接地引下线防腐新措施,并对其实现进行了论述。
关键词：农村电网,接地引下线,防腐,电池作用,包覆法,牺牲阳极法
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