Коррозия блуждающими токами - 9 Июля 2009 - ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ - Защита подземных теплопроводов от коррозии
Пятница, 11.06.2010, 08:05
Защита подземных теплопроводов от коррозии
Главная | Регистрация | Вход Приветствую Вас Гость | RSS
Категории раздела
ОСНОВНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ПРОЦЕССА КОРРОЗИИ ПОДЗЕМНЫХ ТЕПЛОПРОВОДОВ [17]
КОРРОЗИОННЫЕ РАЗРУШЕНИЯ ТРУБОПРОВОДОВ ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ [8]
ИЗОЛЯЦИОННЫЕ ПОКРЫТИЯ [7]
Поиск
Календарь
« Июль 2009 »
Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс
1 2 3 4 5
6 7 8 9 10 11 12
13 14 15 16 17 18 19
20 21 22 23 24 25 26
27 28 29 30 31
Архив записей
В избранное

Наш опрос
Оцените мой сайт
Всего ответов: 2
Главная » 2009 » Июль » 9 » Коррозия блуждающими токами
Коррозия блуждающими токами
16:41
Коррозией блуждающими токами называют электрохимическую коррозию металла под воздействием блуждающих токов. Основным источником блуждающих токов является электрифицированный рельсовый транспорт: трамвай, метрополитен, электрифицированные железные дороги.
Тяговая подстанция / получает трехфазный „ток от энергосистемы И осуществляет преобразование его в постоянный тОк напряжением 600 В на трамвае, 800 В на метрополитене, 3000—3400 на магистральных железных дорогах. От подстанции через питающую линию 2 тяговый ток 3 поступает в контактный провод 4. Ток из контактного провода поступает через токоприемник 5 в мотор-вагон, где при помощи аппаратуры подводится к тяговым электродвигателям. Пройдя тяговые двигатели, ток возвращается через колеса электровоза, рельсы 6 и отсасывающую линию на минусовую шину на подстанцию. Так как рельсовый путь не изолирован от земли, то она оказывается шунтирующим проводником, по которому протекает часть тягового тока 7. Эти токи, ответвляющиеся из рельсов в землю, называются блуждающими. В рельсы в районе присоединения отсасывающей линии к рельсам и далее по отсасывающей линии 11 на минусовую шину подстанции.
Участок рельсовой сети, с которого стекает тяговый ток, является анодной зоной рельсов, а участок, на котором ток натекает на рельсы, катодной зоной. Потенциал рельсов по отношению к земле образуется суммарным воздействием токов тяговых нагрузок (положительные потенциалы) и токов отсасывающих кабелей (отрицательные потенциалы). Максимальный положительный потенциал при движении поезда, потребляющего электроэнергию, перемещается вместе с ним вдоль пути, а максимальный отрицательный потенциал всегда находится в точке присоединения к рельсам отсасывающей линии подстанции.
Тяговые нагрузки характеризуются, с одной стороны, непрерывным изменением точек приложения к контактной и рельсовой сетям, с другой стороны, эти нагрузки постоянно и в широких пределах меняются по значению и даже направлению. Действительно, ток, потребляемый двигателями подвижного состава, зависит от скорости поезда, профиля пути, состояния рельсов и многих других причин и меняется от максимальных значений до 0. При рекуперативном торможении меняется и направление тока. Наряду с непрерывным изменением нагрузок по значению происходит непрерывное их перемещение вдоль линии в разных направлениях с изменяющейся ско-ростью.}
Изменение во времени точек приложения нагрузок на рельсовой сети и их значений приводит к соответствующему переменному характеру токов, протекающих по элементам тяговой сети, а следовательно, и вызываемых этими токами падений напряжения и токов утечки с рельсов. Необходимо также учитывать,, что рельсовые сети (особенно в условиях городов) имеют сложную конфигурацию, образуя систему замкнутых и связанных между собой контуров, соединенных с соответствующими подстанциями рядом параллельно работающих отсасывающих кабелей.
Кроме того, в городе возможно одновременное воздействие нескольких независимых источников блуждающих токов: трамвая, метрополитена, электрифицированных железных дорог. Нагрузки на рельсовой сети очень велики: на трамвае до 250, на метрополитене 400—500, на электрифицированной магистральной железной дороге 100-150 А/км. Пусковые токи достигают на метрополитене 4— 5, на железных дорогах 1—2, на трамвае 0,2 кА. Токи утечки с рельсов магистральных железных дорог в землю могут достигать в некоторых случаях до 70% общей тяговой нагрузки.
Переменный характер токов утечки с рельсов обусловливает переменный характер поля блуждающих токов, а соответственно токов и потенциалов в земле и на подземных сооружениях.
На теплопроводах в зоне влияния блуждающих токов можно выделить три характерных зоны: анодную, катодную и знакопеременную. В анодной и катодной зонах потенциал трубопровода по отношению к грунту изменяется по значению, но стабилен по знаку. В знакопеременной зоне 9 потенциал по отношению к грунту трубопровода меняется во времени как по значению, так и по знаку. На подземных трубопроводах в зоне действия блуждающих токов спектр частот потенциалов сооружения по отношению к грунту изменяется в широких пределах, в основном он расположен ниже 0,5 Гц, т. е. в инфранизкочастотном диапазоне. При этом форма импульса блуждающего тока не может быть выражена элементарной функцией. Частота перехода кривой через 0 в знакопеременной зоне нестабильна.
Измеряемые разности потенциалов при коррозионных измерениях в поле блуждающих токов характеризуются значительными, нерегулярными, сравнительно быстрыми изменениями во времени. Значения их могут колебаться от нескольких десятых вольта до нескольких вольт. Разности потенциалов между рельсами и землей могут составлять десятки вольт.
Обычно очень сложна сеть подземных металлических коммуникаций в районе влияния блуждающих токов. Не только' теплопроводы, но также водо-, газопродуктопроводы и кабели имеют сложную конфигурацию связанных между собой контуров. Нестабильны многие параметры системы рельс — земля — подземное сооружение. Как 'было указано ранее, удельное сопротивление земли зависит от многих факторов: например структуры, влажности, температуры, наличия растворенных минеральных солей. Большие затруднения в выборе средних удельных сопротивлений земли вызывает тот факт, что оно резко меняется с глубиной. Удельное сопротивление грунта, измеренное вдоль трассы сооружения, может измениться во много раз. Кроме того, удельное сопротивление при замерзании грунта может увеличиться в 3—10 раз. Обычно трудно точно знать параметры системы: внешние размеры трубопроводов, толщины стенок, глубину залегания, расстояние между сооружением и рельсовым путем. Трудной задачей является определение фактического сопротивления изоляции трубопроводов. Даже приблизительно эту величину можно определить лишь в предположении, что изоляционное покрытие равномерно по толщине и не имеет нарушений сплошности. Однако практически такие условия не соблюдаются. В зависимости от качества технологии изготовления, а также от старения покрытия, наличия микро- и макронарушений сплошности сопротивление покрытия на отдельных участках изменяется.
Переходное сопротивление рельсов относительно земли зависит от сопротивления шпал, балласта, земляного полотна и сопротивления растеканию токов в земле. В процессе эксплуатации эти величины изменяются: например, переходное сопротивление двухрельсовых ниток одного пути железной дороги при балласте чистом щебеночном составляет 0,5—1; при загрязненном щебеночном 0,3— 0,5; при песчаном 0,15—0,3; при песчаном с примесью глины 0,1—0,15 Ом-км. При увлажнении переходное сопротивление уменьшается в 1,5—2,5 раза, при промерзании увеличивается в 3—10 раз. Реальный диапазон переходных сопротивлений рельсов на железных дорогах и трамваев составляет 0,1—1 Ом-км.
Проводимость рельсовой сети зависит от проводимости рельсов и мест их соединений — стыков. Для обеспечения необходимого продольного сопротивления из соображений надежности на электрифицированных участках приняты приварные медные стыковые соединения. Состояние этих соединений во многом определяет значение продольного сопротивления.
Таким образом, рельсы, лежащие на шпалах и балласте, не могут быть изолированы от земли. Поднять сопротивление изоляции рельсов выше определенного уровня в условиях значительных динамических нагрузок, периодического увлажнения и загрязнения верхнего строения пути практически невозможно и наличие токов утечки с рельсов в землю следует признать неизбежным фактором принятой в настоящее время системы электрификации рельсового транспорта. Поэтому необходимо учитывать объективно существующую в этом случае опасность коррозионного воздействия блуждающих токов на подземные металлические сооружения. Обычно коррозия блуждающими токами более интенсивна, чем почвенная коррозия.
Коррозионные потери незащищенного железа в различных грунтовых условиях находятся в пределах 70— 2800 г/м2, что соответствует скорости коррозии 0,01— 0,4 мм/год.
Электрохимический эквивалент для железа равен 9,12 кг/(А-год). При этом объемные потери железа равны 1165 см3/А. При плотности стекающего тока 1 А/м2= = 0,1 мА/см2 скорость коррозии железа равна 9,12/7,86 = = 1,16 мм/(А-год).
На трубопроводы могут натекать токи силой в сотни ампер, при наличии покрытия на трубопроводе они могут стекать лишь с мест повреждений в покрытии. Поэтому плотности стекающих токов в отдельных случаях очень велики. В практике-встречаются случаи, когда в анодных зонах действия блуждающих токов сквозные отверстия в стенках труб образуются через несколько месяцев после прокладки трубопроводов.
В реальных условиях протекания процесса электрокоррозии стальных трубопроводов в анодных зонах основными факторами, определяющими потери металла по массе, являются параметры наложенного тока.
Проведенные исследования показывают, что анодное растворение стальных трубопроводов в грунтовых условиях при наложении анодного тока плотностью 0,01 — 10 мА/см2 подчиняется закону Фарадея.
При наложении знакопеременного тока .плотностью, аналогичной плотности анодного тока, коррозионные потери снижаются по сравнению с потерями в устойчивой анодной зоне. С увеличением частоты фактические потери металла уменьшаются. Знакопеременный ток со Значительным преобладанием анодных импульсов создает условия, близкие по опасности в анодной зоне, а с преобладанием катодных импульсов — близкие к условиям в катодной зоне.
Результирующий эффект коррозии стали при действии знакопеременных токов сложной конфигурации может быть определен на основе рассмотренных ранее представлений электрохимической кинетики.
Теоретические и экспериментальные исследования показывают, что скорость коррозии пропорциональна разности количества электричества, проникающего в анодный и катодный импульсы тока. Однако это не значит, что если количество электричества в анодный импульс меньше, чем в катодный, коррозии не будет. При любой длительности анодного импульса имеет место необратимый унос ионов железа с поверхности трубопровода, причем чем больше длительность анодного импульса, т. е. чем меньше частота тока, тем выше необратимые потери металла. Поэтому подземные трубопроводы подвержены коррозии в знакопеременных зонах блуждающих токов.
Характерным признаком коррозии блуждающими токами является язвенный характер повреждений. Сначала появляются каверны, а впоследствии — сквозные отверстия (свищи, язвы).
Критерием опасности коррозии, вызываемой блуждающими токами, является, таким образом, наличие на теплопроводах анодных и знакопеременных зон.
Категория : ОСНОВНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ПРОЦЕССА КОРРОЗИИ ПОДЗЕМНЫХ ТЕПЛОПРОВОДОВ | Просмотров : 732 | Добавил : Аdmin | Рейтинг : 0.0/0 |
Всего комментариев : 0
Имя *:
Email:
Код *:
Copyright Защита подземных теплопроводов от коррозии © 2010