金屬腐蝕與防護論文

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金屬腐蝕與防護論文范文第1篇

【關鍵詞】天然氣管道 鹽堿地 陰極保護

1 引言

目前，國內外輸送天然氣資源主要依靠埋地方式鋪設長距離管道來實現，據聲明所說，僅中國石油天然氣股份有限公司，至2012年末，建設管道總長度增長到為66776千米，天然氣管道長度也增加到40995千米，是2000年為止所建天然氣管道長度的兩倍，且該公司目前擁有的天然氣管道長度已占到全國天然氣管道總長度的80%左右。預計2015年時，其天然氣管道長度可達到4.8萬千米，使長度再延長一倍。Visiongain也著眼于全球石油與天然氣管道市場分析表明，全球石油與天然氣管道市場將在2013年達到473.5億美元，包括世界各地的所有新的石油和天然氣管道的施工成本。

但由于埋地鋪設的輸氣管道大都處于復雜的土壤環境中，且土壤中含有不同分量的水和易電離的鹽類等物質，使土壤與管道金屬構成原電池，導致金屬管道外壁上發生不同程度的電化學腐蝕，甚至造成管道失效。一旦輸氣管道出現腐蝕穿孔就會造成油氣泄漏，不僅運輸中斷，而且會污染環境，還可能引發災難性事故，造成的經濟損失難以估量[1]。據調查，我國石油石化工業每年因腐蝕所造成的直接經濟損失達數億元。由于土壤的腐蝕性大小主要取決于土壤的含水量、含鹽種類和含量、pH值及有機物質和微生物含量等因素。因此，鹽類聚集的鹽堿地地區鋪設的輸氣管道所承受的腐蝕作用更為嚴重。

然而，輸氣管道一直是管道工程中的重要環節，它的防腐保護對保障能源運輸乃至于國民經濟的發展等起著十分重要的作用，故一直受到研究人員的關注。為了解決腐蝕問題，除可以在管道外壁覆蓋防腐絕緣層外，陰極保護技術也是防止金屬腐蝕的有效方法，適用于對土壤、淡水和海水等介質中的金屬腐蝕的保護，且經濟效益十分顯著。

2 土壤的腐蝕性分析

土壤是具有固、液、氣三相的毛細管多孔性的膠質體，土壤的空隙為空氣和水所充滿，水中含有一定量的鹽使土壤具有離子導電性[2]。土壤的PH值以及土壤中的含鹽量明顯高于一般的其他地區，其腐蝕性也相應變強。除此以外，還可依照土壤電阻率、自然電位、和氧化還原電位來判斷土壤的腐蝕性的強弱。

由于管道所埋土壤各處的物化性質不同、管道各部分的金相結構不同，如晶格缺陷、雜質、內部應力、表面粗糙程度等原因，一部分金屬易電離，帶正電的金屬離子進入土壤中，從而該段電子過剩電位變負；而另一部分金屬不容易電離，電位變正，從而在兩段間發生電子流動即發生氧化還原反應。失去電子的管道段成為陽極區，得到電子管道段則成為陰極區，并和土壤一起組成回路，形成了電化學電流即腐蝕電流，從而產生了土壤腐蝕[1]。假如管道各段落所處土壤透氣性不同，土壤中氧的濃度也就不同，從而使腐蝕電池發育，腐蝕電池兩極間的距離可達數公里。

3 陰極保護技術

在實際的工程應用中，將被保護的金屬陰極極化以消除電化學不均勻性所引起的金屬腐蝕的方法稱為陰極保護。陰極保護技術就是通過向被保護的管道通以足夠的直流電流，使管道表面產生陰極極化，減小或消除造成管道土壤腐蝕的各種原電池的電極電位差，使腐蝕電流趨于零，進而達到阻止管道腐蝕的目的[3]。該技術方法經過幾十年的快速發展，已經成為技術較為成熟，市場也較為廣闊的管道防腐技術，且操作簡單，實施安裝工程量不大的同時亦能起到很好的排流作用。陰極保護作為防腐層保護的一種補充手段是必不可少的，它可以彌補涂層的缺陷（破壞、漏點等）。因此，陰極保護技術作為第二道防線更好地抑制管線的腐蝕，也是反應管線防腐狀態的重要指標。

目前較為常用的兩種陰極保護方法分別是犧牲陽極陰極保護法和強制（外加）電流陰極保護法。前者是用一種腐蝕電位比被保護金屬腐蝕電位更負的金屬或合金與被保護體組成電偶電池，依靠負電性金屬不斷腐蝕溶解產生的電流供被保護金屬陰極極化而構成保護的方法，由于低電位金屬所在電偶電池中作為陽極，偶接后其自身腐蝕速度增加；后者則是利用外部直流電源直接向被保護金屬通以陰極電流，使之陰極極化，實現被保護體進入免蝕區而受到保護的方法，由輔助陽極、參比電極、直流電源和相關的連接電纜組成[4]。

犧牲陽極法和外加電流陰極保護法各有優缺點，有其各自的應用范圍，應根據供電條件、介質電阻率、所需保護電流的大小、運行過程中工藝條件變化情況、壽命要求、結構形狀等決定[4]。犧牲陽極陰極保護法不需外部電源，投產后維護管理工作量小，但在高電阻率環境中不宜使用，同時保護范圍和輸出電流小且輸出電流還不可調；強制電流陰極保護法輸出電流連續可調，保護范圍大，不受土壤電阻率的限制，適用性強，保護裝置使用壽命長，但是卻需外部電源，投產后需進行維護管理。通常情況下，對有電源、介質電阻率大、所需保護電流大、條件變化大、使用壽命長的大系統，應選用外加電流陰極保護，反之宜選用犧牲陽極保護[4]。在一些情況下，需要將犧牲陽極法和外加電流陰極保護法并聯防護才能取得良好的效果。

4 結論

天然氣輸送管道的防腐保護對保障能源運輸乃至于國民經濟的發展等起著十分重要的作用，尤其在鹽類聚集的地區，天然氣輸送管道的腐蝕穿孔問題十分嚴重，除在管道上覆蓋防腐絕緣層外，還可以輔助采用陰極保護技術抑制土壤對天然氣輸送管道的腐蝕作用。

參考文獻

[1] 劉佳. 天然氣管道的腐蝕原因防治措施[J].內江科技，2012（6）： 104-105

[2] 陳勝利，蘭志剛，宋積文，等. 長輸天然氣管線的腐蝕與防護[J]. 全面腐蝕控制，2011（1）： 38-41

金屬腐蝕與防護論文范文第2篇

一、在化學課堂教學中，教師密切結合教材內容進行低碳環保教育，培養學生的低碳環保意識

（一）通過蘇教版教科書，教師指導學生學習了《空氣質量的改善》的知識，學生明白了空氣中的主要污染物指標物有SO2、NO2、PM10、PM2.5、CO等等，并結合P2表1-1認識到空氣質量的好壞對人體健康有巨大的影響。課前教師指導學生上網查閱有關大氣污染的資料，了解大氣污染的來源、初步懂得減少污染的措施，空氣污染指數的含義、溫室效應等相關知識，還收集一些與本地大氣污染有關的事件。然后課上組織學生展示、討論，提高學生的低碳環保意識和觀念，讓學生感到環境問題就發生在我們身邊，從而進一步激發學生對低碳環保事業的關注和重視。

（二）學習了《生活垃圾的分類處理》的知識，學生明確了對生活垃圾進行分類處理與再利用的意識。教師針對有機垃圾、危險廢物、可回收垃圾，特別是對后兩者的危害和再利用進行詳細講解，讓學生懂得保護環境，又節約了人類賴以生存的自然資源，從而達到低碳環保教育的作用。

（三）學習了《太陽能、生物質能和氫能的利用》的知識，學生明確了清潔、高效的新能源使用有利于低碳環保。太陽是一個巨大、久遠、無盡的能源，同時也是許多能源的來源。太陽能既是一次能源，又是可再生能源。它的資源豐富，既可免費使用，又無需運輸，對環境沒有任何污染。生物質能直接或間接地來源于植物的光合作用，它每年通過光合作用貯存在植物的枝、莖、葉中的太陽能，相當于全世界每年耗能量的10倍。生物質能是第四大能源，生物質能遍布世界各地，其蘊藏量極大。氫能是一種綠色能源，具有很大的開發利用價值……這些知識的獲得，有助于學生對低碳環保意識的認知和提升。

（四）學習了《金屬的腐蝕與防護》的知識，學生明確了金屬腐蝕的現象以及防護的方法。在教學中，教師可以展示課前所搜集的有關金屬腐蝕造成如橋梁、建筑物等損毀甚至倒塌這類的新聞、圖片的課件和視頻，使學生形象直觀地了解金屬腐蝕的危害，從而理解防護金屬的重要性，更主要地是學會了珍惜使用金屬這種不可再生的資源。

二、在化學實驗操作教學中，教師精心設計低碳環保型實驗，借助學生親身參與活動，從中滲透低碳環保教育

（一）盡量控制反應物的用量，減少有害氣體的產生。如教師進行“二氧化硫性質實驗”的實驗操作教學中，可指導學生用可以上下移動的銅絲代替銅片與濃硫酸反應制取二氧化硫，選此實驗既可以做到藥品使用量少，又可以隨時控制反應的進行或停止，從而盡量減少多余的二氧化硫生成。用堿液吸收多余的二氧化硫，并在試管口放一小團沾有堿液的棉花，有利于防止二氧化硫的泄漏污染。

（二）實驗完畢后的廢液，教師要指導學生按指定處傾倒或回收，然后統一處理，嚴禁隨意胡亂傾倒。如實驗中使用的酸液、堿液、重金屬鹽的溶液如硫酸銅溶液，都不能直接倒入水槽中，而應進行回收處理。這樣既做到節約藥品，又能做到不污染環境。

（三）在一些有毒物質（氣體、液體）的性質實驗可采用多媒體演示。如“氯氣的性質實驗”、“二氧化硫的性質實驗”，教師可結合課件或土豆網視頻來演示，這樣實驗過程更加清晰、形象，效果更加明顯，又做到低碳環保。

（四）對一些化學實驗進行改進。如“鈉的燃燒”。在學生分組實驗中，按課本及參考書中介紹的方法，實驗過程中會損壞很多玻璃管或蒸發皿，如選用石棉網，實驗后的石棉網也不能再次使用，造成很大的浪費。為此，在實驗中改用鋁片做實驗器。具體操作：把鋁片剪成方形，折起四邊成小盒狀，將一綠豆大小的鈉，吸干煤油后放在鋁盒中，將小鋁盒置于三角架上，用酒精燈加熱，鈉很快便可熔化、燃燒。本實驗現象明顯，冷卻后取出燃燒后產物，將鋁片清洗干凈擦干以備后用。實驗的改進可以激發學生學習化學的興趣，端正嚴謹的科學態度，培養學生的實驗能力，提高節約能源、藥品原料的意識，還能增強學生的低碳環保觀念。

三、在課外活動中，教師加強對學生的低碳環保教育的引導，引領學生自覺參與低碳環保活動

金屬腐蝕與防護論文范文第3篇

關鍵詞：接地網；云平臺；電化學技術；腐蝕狀態；遠程監測；移動終端

1 概述

由于腐蝕導致的接地網金屬導體侵蝕或者斷裂，使得其接地電阻變大，電氣性能變差，接地保護功能喪失。在設計建造接地網的過程中，相關人員也采取各種有效措施來限制接地網腐蝕的發生，但是采取各種有效措施也不能預見接地網因腐蝕導致的意外故障，從而影響整個電力系統的安全運行[1]。在實際接地網腐蝕程度檢測中，常根據一個地區的土壤腐蝕率粗略的來判斷，然后挖開部分區域的接地網進行實際檢查。這種接地網腐蝕檢測手段原始單一、自動化水平低、而且耗費時間人力、具有一定的盲目性，而且無法檢測整個變電站接地網的腐蝕情況。

由于接地網深埋地下，接地網導體會發生土壤腐蝕。腐蝕速率反映腐蝕發生的快慢，土壤的電阻率與土壤的腐蝕速率存在著一定關系，所以可以用土壤的電阻率來衡量腐蝕發生的程度。土壤電阻率與濕度及土壤中各種化學成份有關，電阻率越大，其腐蝕性就越小。金屬會發生多種類的腐蝕，化學腐蝕和電化學腐蝕是金屬腐蝕的最常見形式[2]，而且在大多數情況下，這兩種腐蝕都是并存的發生，但以電化學腐蝕為主要形式，包括接地網腐蝕在內，電化學腐蝕也是其主要形式。故可用電化學腐蝕檢測技術來檢測接地網腐蝕狀態，借助電化學特征參量來描述腐蝕狀態[3]。電化學腐蝕檢測技術具有比其他檢測技術測試速度快、靈敏度高的優點，經常應用于金屬腐蝕的檢測中。線性極化法[4]作為電化學檢測腐蝕速率的最為常用的方法之一，具有實施簡單、快速方便的特點，在腐蝕檢測領域得到廣泛應用。將線性極化技術應用在變電站接地網的腐蝕檢測中，可以準確快速的測定接地網的腐蝕速率，響應時間短，測量精度高。

云計算[5]作為當前正在興起的數據存儲處理計算模式，正發展成為一種全新的商業模型。其已經成為企業在信息領域應用的必不可少的環節。云平臺運用虛擬化的計算資源為用戶提供服務平臺，用戶可根據自身需要獲得相應計算力、存儲數據和軟件功能。作為并行計算、分布式計算和網格計算發展的聚合體，云計算提供了嶄新的數據處理模式，整合海量數據，可靠性高，為用戶提供方便快捷、切實有效的分析功能，極大的提高了企業工廠的工作效率。將云平臺和接地網腐蝕監測系統對接，實現了一種全新的接地網腐蝕監測系統，在該系統中，通過電化學狀態傳感器三電極體系測得接地網的腐蝕速率、腐蝕深度，然后將該信息傳送至云平臺，經過云計算進行科學、全面綜合的分析，掌握接地網的運行狀況，同時對接地網的壽命進行預測，從而及時對接地網進行維修和更換。這種基于云平臺的接地網腐蝕狀態監測系統很大程度上實現了檢測系統的自動化、數字化程度，能夠及時避免因接地故障而導致的安全事故，因此該系統具有很強的應用價值。

2 接地網腐蝕狀態檢測單元

2.1 線性極化法

線性極化法是快速測定金屬瞬時腐蝕速率的電化學腐蝕檢測方法之一。其原理是：對處于自腐蝕狀態的金屬電極施加電位 進行陰極極化時，電極電位將發生負移，根據金屬腐蝕動力學原理，此時的陰極極化電流ik為：

將式（1）中以級數形式展開，因為過電位Δ？漬很小且小于10mV，可將級數中的高次項忽略，可得：

進一步變換，可得：

由式（2）知，ik與Δφ成正比，既當Δφ

或者

其中，S為電極面積；I為電流強度。由式（2）和式（4）可得：

上式稱為Stern-Geary公式。由式（6）可以得出，腐蝕電流icorr與極化電阻Rp成反比，因此一旦知道bk、bA和Rp的值后，便可求得腐蝕電流icorr。因為是在Δφ很小的情況下，過電位與極化電流成線性關系，極化電阻Rp為其直線的斜率，因此，該方法被稱為線性極化法。

根據法拉第定律，將式（6）腐蝕電流icorr轉化為腐蝕速率V和腐蝕深度d，有：

式（7）和式（8）中，v為腐蝕速度（g/m2?h）；d為年腐蝕深度（mm，a）；icorr為腐蝕電流密度（？滋？住/cm2）；M為金屬的克原子量（g）；n為金屬的原子價；F為法拉第常數；？籽為金屬密度（g/cm3）。

2.2 三極狀態傳感器

三電極測量體系是接地網腐蝕檢測系統的狀態傳感器，該傳感器由研究電極、輔助電極和參比電極組成。三個電極之間等間距固定且上端引出導線用于施加電位進行極化反應，三種電極在電化學腐蝕檢測體系中發揮不同的作用，其狀態結構示意如圖1所示。

（1）研究電極

所謂研究電極，是指研究的是該電極上發生的電化學極化反應。對研究電極的要求是該電極上發生的電化學反應不會受電極自身反應的影響，反應接觸也面積不宜太大。各種能導電的材料均能用作電極，可以是固體也可以是液體。通常根據研究測試的性質及內容來預先確定電極材料。國內的接地網金屬一般用Q235碳鋼。

（2）參比電極

參比電極作為不極化電極，電極上基本沒有電流通過，其電動勢是已知的。該電極主要作為一個參照來測定研究電極的電勢。

（3）輔助電極

在極化反應的過程中，輔助電極的作用是與研究電極形成回路，使研究電極上的電流順利暢通，以保證電化學反應的發生。為了避免與電解質發生化學反應，對輔助電極的結構和材料有一定的要求，輔助電極要有較大的表面積且自身電阻要小，不宜被極化，其通常由惰性材料制成，耐蝕性的金屬合金、鉑或者石墨都可以作為輔助電極。本文中所介紹的輔助電極采用石墨作為輔助電極。

2.3 三電極傳感器等效模型

三電極傳感器深埋土壤層且未被極化時，設研參考、研輔、輔參三個電極之間土壤的等效電阻分別為Rs1、Rs2、Rs3，等效電路模型如圖2所示。

實際所測得的參研、輔研及參輔電極之間的電阻值為m，n，s，則根據電組的Y型連接與Δ型等效變化可得：

由此式便可得Rs1，Ra2和Ra3。

將參研電極間的自然腐蝕電位Ecorr做為基準，且在輔研電極之間施加階躍電位E，？子為階躍信號持續的時間， ？駐E為研參電極之間電位的變化值，如圖3所示。

此外，在輔研電極之間所加的階躍信號應滿足以下條件：

當電極之間施加小于10mv的小幅值過電位，且持續時間很短時，此時電極表面電化學反應很快，電極表面反應物濃度接近于零，電極表面相當于一個漏電的電容器，等效于一個電容和電阻的并聯，如圖4所示。

根據線性極化理論，結合圖3和圖4可得三電極狀態傳感器系統極化時的等效電路如圖5。其中，ΔE為極化電位，即研究電極與參考電極之間的電位改變值；i，i1，i2，ic和ip為相應的支路電流；u為雙層電容上的充電電壓。

2.4 硬件的選擇與設計

系統的硬件部分主要有以下四部分構成：在輔助電極與研究電極之間施加極化激勵信號的0-100uA階躍電流信號模塊；采集參比電極和研究電極之間激勵響應的獨立雙積分電壓數據采集模塊；為裝置各模塊供電的電源管理模塊；對0-100uA階躍電流信號控制、雙積分數據采樣信號進行分析所得到的土壤腐蝕速率的微處理器模快。

0-100uA階躍電流信號模塊依次由REF200標準用100uA電流鏡像源、精密運算放大器OPA602、階躍式電阻配比繼電器控制模塊構成；REF200用于產生100uA的基準電流源，精密運算放大器OPA602用于對REF200產生100uA電流信號進行放大或者縮小，階躍式電阻配比繼電器控制模塊用于控制OPA602運算放大器的放大或縮小倍數，如圖6所示。雙積分數據采樣ICL7135模塊用于測量參比電極與研究電極的自腐蝕電位以及在研究電極和輔助電極施加激勵后采集參比電極與研究電極之間的響應信號，如圖7。微處理器模塊用于控制0-100uA階躍電流信號的大小和采集雙積分數據采樣ICL7135模塊的數據，如圖8；并以此數據來分析計算出土壤的腐蝕速率后傳送至上位機顯示監測站。

激勵與檢測模塊由控制模塊控制，微處理器模塊的輸入端接入用于采集雙積分電壓數據模塊的輸出電壓信號，微處理器模塊的輸入端接用于控制0-100uA階躍電流信號輸出大小的模塊。檢測時ICL7135雙積分電壓數據采集模塊用于采集參比電極與研究電極之間的電位差V，并在0-100uA電流激勵未加入研究電極與輔助電極之間的時候，記錄參比電極與研究電極之間的自腐蝕電位V0。然后，0-100uA階躍電流激勵施加階躍信號，每隔30s由微處理器模塊控制繼電器模塊使得輸出電流階躍式由小到大變為I1=20uA、I2=24uA、I3=30uA、I4=36uA、I5=39uA、I6=47uA、I7=51u、I8=56uA、I9=62uA、I10=68uA、I11=75uA，并通過ICL7135雙積分電壓采集模塊記錄其相應的響應V1、V2、V3、V4、V5、V6、V7、V8、V9、V10、V11。

由控制模塊將每次階躍激勵時，檢測的電壓值傳送至上位機，微處理器模塊將階躍式激勵電流作為X軸，雙積分采集電路所采集電壓響應作為Y軸，擬合出其關系曲線，并在所擬合的曲線上找出線性程度最優處，以該最優處所在的坐標（I、U）得極化電阻RP=U/I，由極化電阻RP可求出腐蝕電流密度Icorr=25/Rp，由腐蝕電流Icorr可得出土壤年腐蝕速率V=8.56？鄢10-3？鄢Icorr，進一步得出土壤年腐蝕深度為d=9.65？鄢10-3Icorr。

3 云平臺的實現

微處理器模塊控制部分將所計算出的土壤腐蝕速率通過GPRS模塊傳輸至上位機，再由上位機經無線網絡傳送至云平臺，即云監測系統。

云監測系統主要由位于監測現場前端的電化學腐蝕檢測體系、位于云計算中心的后端測試服務軟件系統和工作人員手中的移動終端設備組成。通過互聯網與云平臺的對接，打破了以前只能進行小規模的監測、監測數據需通過專用網絡傳輸到監控中心和工作人員需安裝相應監測終端的繁瑣過程，不受離線操作的限制，實現了大面積、大規模監測接地網腐蝕的情況。前端設備主要由在線腐蝕速率傳感器和檢測儀組成，前端設備采集到的腐蝕信息，通過網絡的傳，經服務器進行數據的接受與處理，然后再存入云端，進行云存儲和云計算，并且通過WEB服務器進行數據的最后處理和公布。

基于云平臺的接地網腐蝕狀態監測平臺的開發，可以讓任何非專業人員通過專業的監控APP掌握接地網的運行情況。該平臺基于純HTML5技術和標準的工業總線技術，可以在包括平板電腦、手機及電腦在內的移動設備上應用。多比物聯網云監控平臺可以作為現有的SCADA系統，在無需改造現有系統的情況下可以提供很好的遠程移動控制和維護功能。

在變電站運行監控中心能夠遠程實時監控接地網情況；當接地網的腐蝕程度達到一定程度或者出現故障時，及時發出報警信號，協助遠程相關人員及時維修接地網；在有網絡信號的情況下，通過移動終端設備實時監控接地網運行狀態，及時獲取報警信息；包括傳統組態在內的所有功能在內，云平全可以實現，包括實時顯示查詢、歷史數據記錄、報警功能、趨勢圖、流程圖及報表等。

4 結束語

本論文根據金屬導體電化學腐蝕的特點，設計了一種新的接地網腐蝕電化學檢測方法；提出了修正線性極化法，利用腐蝕電位與極化電位的關系來測定金屬腐蝕速率的方案。利用網關技術，實現了現場檢測儀數據經無線通訊技術傳送到云端，實現了基于云平臺的在線查詢、歷史數據和報警顯示功能的監測平臺。基于云平臺的接地網腐蝕監測系統為接地網的定期檢測提供了一種快速有效的手段，全面提高了接地網腐蝕狀態檢測的自動化水平和巡檢工作效率、質量。

參考文獻

[1]季誠，郝承磊，張秀麗，等.接地網腐蝕狀態電化學檢測傳感器的研制[J].華北電力技術.

[2]趙志英.金屬的電化學腐蝕與防護[J].內蒙古石油化工.

[3]楊滔.接地網腐蝕狀態檢測及其壽命預測[D].湖南大學，2011.

金屬腐蝕與防護論文范文第4篇

實驗結果表明：經過處理的鋁合金表面形成熔凝層，表面粗糙度降低，而隨著脈沖電流增大，材料粗糙度由小變大。而隨著脈沖電子束轟擊次數的增多，材料粗糙度由小逐漸變大再逐漸變小。而隨著脈沖電壓增大，材料粗糙度逐漸變小。

關鍵詞：強流脈沖電子束； 鋁合金； 表面改性

引言

鋁合金具有質量輕、耐腐蝕、外觀平整度好、容易制造復雜曲面、比強度高等優點點，是工業中應用最廣泛的一類有色金屬結構材料，在航空、航天、汽車、機械制造、船舶及化學工業中已大量應用[1-3]。強流脈沖電子束表面處理具有能量利用率高、工藝可控、無污染等優點，能有效改變樣品表層的成分分布及顯微組織結構，進而提高材料的硬度、降低摩擦磨損及腐蝕等表面性能[4，5]。本文主要研究在不同電流，電壓和不同的脈沖轟擊次數下觀察表面形貌的變化，粗糙度的變化。

1. 實驗材料及設備

1.1 樣品的制作及處理

取一塊7075鋁合金材料，表1為7075鋁合金的化學成分，通過手鋸切割成15mm寬13mm厚6mm左右的形狀后，用手工拋光先用80#砂紙初磨至試件平整后，再通過100#，240#，進行初拋光，然后再用800#，1000#，1500#進行精拋光，讓后把試樣放入式樣袋中，防止空氣氧化。

1.2 實驗設備及參數

實驗采用Nadezhda-2型強流脈沖電子束（HCPEB）系統，將10個試樣放入到脈沖電子束真空處理器當中，分別用不同的電壓和電流對試樣進行電子束表面處理，所采用的電壓為分別為11KV，12KV，13KV，14KV，所采用的電流分別為120A，140A，160A，180A然后采用適當的電流電壓搭配對試樣進行轟擊實驗，轟擊的次數分別為5次，10次，15次，轟擊處理完畢后將試樣取出，并標上該試樣接受處理時的電壓，電流及次數，以為了與其他的各個試樣做比較，并裝袋封存。以下是進行過脈沖電子束沖擊實驗的試樣記錄。 表2 實驗參數

Tab.2 Experimental parameter

2. 實驗與結果分析

2.1 試樣處理后的截面組織變化

如圖1（b）所示，該圖片為脈沖電子束處理電壓為11kV，電流為160A，經脈沖電子束轟擊次數為10次的試樣，最上部分為經過轟擊的表面可稱為處理層，中間部分為受到脈沖電子束處理影響的熱影響層，最下層部分受到影響最小的原始層，其組織與原始樣相比沒有發生太大的變化，而熱影響層的組織有部分發生了變化，處理層的組織經脈沖電子束轟擊后發生了很大的變化，表層大顆粒的碳化物發生部分或全部液相溶解，未熔碳化物顆粒彌散分布，均勻細小，并且組織偏析減少，表層組織均勻化。

2.2 表面形貌分析

2.2.1 實驗參數對表面形貌的影響

如圖2所示，電流160A，電壓13kv，從a到c隨著脈沖的轟擊次數的增加，試樣的表面也變得細密光滑。

2.3 脈沖電子束對材料粗糙度的影響

2.3.1 不同電流對粗糙度的影響

圖3 粗糙度數值曲線

Fig.3 Roughness numerical curve

選取相同電壓，相同脈沖轟擊次數，不同電流的四個試驗。將電壓同為13KV，脈沖轟擊次數為10次，電流分別為120A，140A，160A，180A的四個試樣進行粗糙度分析。用RM-20袖珍式粗糙度儀對四個試件進行測試，電流120A時的粗糙度測得為0.8，電流為140A時的粗糙度測得為1.8，電流為160A時的粗糙度測得為4.1，電流為180A時的粗糙度測得為3.3（如圖3所示）。

2.3.2 不同電壓對粗糙度的影響

圖4 粗糙度數值曲線

Fig.4 Roughness numerical curve

選取相同電流，相同脈沖轟擊次數，不同電壓的四個試驗。將電流同為160A，脈沖轟擊次數為10次，電流分別為11kV，12kV，13kV，14kV的四個試樣進行粗糙度分析。用RM-20袖珍式粗糙度儀對四個試件進行測試，電壓11KV時的粗糙度測得為3.0，電壓12kV時的粗糙度測得為3.2，電壓13KV時的粗糙度測得為4.1，電流為14kV時的粗糙度測得為2.4（如圖4所示）。

2.3.3 不同脈沖轟擊次數對粗糙度的影響

圖5 粗糙度曲線

Fig.5 Roughness curve

取相同電流，相同電壓，不同脈沖轟擊次數的三個試驗。將電流同為160A，電壓為13KV，脈沖轟擊次數分別為5，10，15次的三個試樣進行粗糙度分析。用RM-20袖珍式粗糙度儀對三個試件進行測試，脈沖轟擊次數為5次時的粗糙度測得為2.1，脈沖轟擊次數為10次時的粗糙度測得為4.1，脈沖轟擊次數為15次時的粗糙度測得為2.7（如圖5所示）。

2.4 脈沖電子束對對材料顯微硬度的影響

為了研究脈沖電子束對7075合金材料的顯微硬度的影響，取13kV 160A脈沖次數分別為5次，10次，15次的三個試樣，對脈沖次數不同的三個試樣進行硬度測試，數值分別是165、192、238。

圖6 硬度曲線

Fig.6 Hardness curve

根據以上這個圖形，我們可以得出，經過不同次數的脈沖電子束轟擊次數后其顯微硬度發生了變化，隨著次數增多，顯微硬度在一定范圍內都得到了不同程度的提高。

3.結 論

3.1 強流脈沖電子束改變了鋁合金材料的表面形貌組織，并且在電子束轟擊中心區域的表面形貌改變最大，出現了熔坑，經轟擊后表面組織偏析減少使基體均勻化。

3.2 強流脈沖電子束對材料的顯微硬度有很大的影響，在離處理中心區近百微米范圍內的顯微硬度都得到了不同程度的提高，且離中心區域越近的地方硬度提高的效果更好。并且隨著脈沖次數的增多，硬度值能夠提高的程度更大。

3.3 鋁合金材料經過強流脈沖電子束處理，表面粗糙度降低，隨著脈沖電子束電流增大，材料粗糙度由小變大。而隨著脈沖電子束轟擊次數的增多，材料粗糙度由小逐漸變大再逐漸變小。而脈沖電子束電壓增大，材料粗糙度逐漸變小。

參考文獻

[1] 徐增華.金屬腐蝕材料[J].腐蝕與防護，2001.（12）：549-551

[2] 周鼎華.鋁合金表面處理技術新進展[J]，熱處理技術與裝備，2006.27（4） ：10-15

[3] 吳敏，孫勇.鋁及其合金表面處理的研究現狀[J].表面技術，2003.32（3） ：13-151

金屬腐蝕與防護論文范文第5篇

關鍵詞：接地裝置；運行管理

一、前言

電是生活中不可缺少的一部分，生活上所有使用電源的電器都需要電，工業中電是經濟前行的動力，大中小型設備都需要電的啟動，是工業的血液，比如就拿我礦來說吧，大到提升機、通風壓風機，小到職工宿舍照明、礦燈的充電，樣樣都離不開電。

但是有句話說得好“電看不到，摸不著”當電氣設備的絕緣損壞時，可能使正常不帶電的金屬外殼或支架帶電，如果人身觸及這些帶電的金屬外殼或支架，便會發生觸電事故，危及生命危險及安全生產。

為了防止這種觸電事故，應采取有效的保護接地措施，既將正常時不帶電的金屬外殼和支架接地，確保人身安全。哪什么是接地？什么是接地保護裝置？接下來我我們就來一一了解什么是接地裝置、接地裝置的標準以及接地裝置的運行管理。

二、接地裝置的概念

電氣設備的任何部分與大地（土壤）間作良好的電氣連接稱為接地。

接地是確保電氣設備正常工作和安全防護的重要措施。電氣設備接地通過接地裝置實施。接地裝置由接地體和接地線組成。與土壤直接接觸的金屬體稱為接地體；連接電氣設備與接地體之間的導線（或導體）稱為接地線。用來實現電氣設備外殼或支架接地的引線和接地極，稱為接地裝置。

三、接地的類型

（1）工作接地為滿足電力系統或電氣設備的運行要求，而將電力系統的某一點進行接地，稱為工作接地，如電力系統的中性點接地；

（2）防雷接地為防止雷電過電壓對人身或設備產生危害，而設置的過電壓保護設備的接地，稱為防雷接地，如避雷針、避雷器的接地；

（3）保護接地為防止電氣設備的絕緣損壞，將其金屬外殼對地電壓限制在安全電壓內，避免造成人身電擊事故，將電氣設備的外露可接近導體部分接地，稱為保護接地，如： ①電機、變壓器、照明器具、手持式或移動式用電器具和其他電器的金屬底座和外殼；②電氣設備的傳動裝置；③配電、控制和保護用的盤（臺、箱）的框架；④交直流電力電纜的構架、接線盒和終端盒的金屬外殼、電纜的金屬護層和穿線的鋼管；⑤室內、外配電裝置的金屬構架或鋼筋混凝土構架的鋼筋及靠近帶電部分的金屬遮攔和金屬門；⑥架空線路的金屬桿塔或鋼筋混凝土桿塔的鋼筋以及桿塔上的架空地線、裝在桿塔上的設備的外殼及支架；⑦變（配）電所各種電氣設備的底座或支架；⑧民用電器的金屬外殼，如洗衣機、電冰箱等。

（4）重復接地在低壓配電系統的TN-C系統中，為防止因中性線故障而失去接地保護作用，造成電擊危險和損壞設備，對中性線進行重復接地。TN-C系統中的重復接地點為：①架空線路的終端及線路中適當點；②四芯電纜的中性線；③電纜或架空線路在建筑物或車間的進線處；④大型車間內的中性線宜實行環形布置，并實行多點重復接地；

（5）防靜電接地為了消除靜電對人身和設備產生危害而進行的接地，如將某些液體或氣體的金屬輸送管道或車輛的接地；

（6）屏蔽接地為防止電氣設備因受電磁干擾，而影響其工作或對其它設備造成電磁干擾的屏蔽設備的接地。

四、電氣設備接地技術原則

（1）為保證人身和設備安全，各種電氣設備均應根據國家標準GB14050《系統接地的形式及安全技術要求》進行保護接地。保護接地線除用以實現規定的工作接地或保護接地的要求外，不應作其它用途。

（2）不同用途和不同電壓的電氣設備，除有特殊要求外，一般應使用一個總的接地體，按等電位聯接要求，應將建筑物金屬構件、金屬管道（輸送易燃易爆物的金屬管道除外）與總接地體相連接。

（3）人工總接地體不宜設在建筑物內，總接地體的接地電阻應滿足各種接地中最小的接地電阻要求。

（4）有特殊要求的接地，如弱電系統、計算機系統及中壓系統，為中性點直接接地或經小電阻接地時，應按有關專項規定執行。

五、接地裝置的技術要求

1.變電所的接地裝置

（1）變電所的接地裝置的接地體應水平敷設。其接地體采用長度為2.5m、直徑不小于12mm的圓鋼或厚度不小于4mm的角鋼，或厚度不小于4mm的鋼管，并用截面不小于25mm×4mm的扁鋼相連為閉合環形，外緣各角要做成弧形。

（2）接地體應埋設在變所墻外，距離不小于3m，接地網的埋設深度應超過當地凍土層厚度，最小埋設深度不得小于0.6m.

（3）變電所的主變壓器，其工作接地和保護接地，要分別與人工接地網連接。

（4）避雷針（線）宜設獨立的接地裝置。

2.易燃易爆場所的電氣設備的保護接地

（1）易燃易爆場所的電氣設備、機械設備、金屬管道和建筑物的金屬結構均應接地，并在管道接頭處敷設跨接線。

（2）在1kV以下中性點接地線路中，當線路過電流保護為熔斷器時，其保護裝置的動作安全系數不小于4，為斷路器時，動作安全系數不小于2.

（3）接地干線與接地體的連接點不得少于2個，并在建筑物兩端分別與接地體相連。

（4）為防止測量接地電阻時產生火花引起事故，需要測量時應在無爆炸危險的地方進行，或將測量用的端鈕引至易燃易爆場所以外地方進行。

3.直流設備的接地

由于直流電流的作用，對金屬腐蝕嚴重，使接觸電阻增大，因此在直流線路上裝設接地裝置時，必須認真考慮以下措施。

（1）對直流設備的接地，不能利用自然接地體作為PE線或重復接地的接地體和接地線，且不能與自然接地體相連。

（2）直流系統的人工接地體，其厚度不應小于5mm，并要定期檢查侵蝕情況。

4.手持式、移動式電氣設備的接地

手持式、移動式電氣設備的接地線應采用軟銅線，其截面不小于1.5 mm2，以保證足夠的機械強度。接地線與電氣設備或接地體的連接應采用螺栓或專用的夾具，保證其接觸良好，并符合短路電流作用下動、熱穩定要求。

5.煤礦井下接地的要求

井下各種電氣設備雖然都裝了單獨的接地體，但當人體觸及帶電外殼時，并不能消除電的危險。為了防止不同電氣設備的不同相同時碰殼所帶來的危險，就必須采用共同接地線，不同相同時接地時會在共同接地線上形成較大的短路電流，使短路保護可靠作用，切斷電源。

《煤礦安全規程》規定：

第四百八十二條、電壓在36V以上的和由于絕緣損壞可能帶有危險電壓的電氣設備的金屬外殼、構架、鎧裝電纜的鋼帶（或鋼絲）、鉛

（二）裝有電氣設備的硐室和單獨裝設的高壓電氣設備皮或屏蔽護套等必須有保護接地

煤礦井下保護接地系統由主接地極、局部接地極（即單獨接地體）、接地母線、輔助接地母線、接地導線和連接導線組成。煤礦井下的共同接地線是利用鎧裝電纜的金屬鋼帶和橡套電纜的接地芯線，把井下所有的接地裝置和移動設備的外殼連接起來后，再與水倉中的主接地極相連，構成井下總接地網。主接地極在主、副水倉中各設一個，以保證清理水倉時，另一個仍起作用。主接地極一般采用厚度不小于5mm，面積不小于0.75的鋼板制成。局部接地極一般采用1.5m長，直徑為35mm以上的鍍鋅鋼管，打入潮濕的地中，或用面積不小于0.6、厚度不小于3mm的鍍鋅鋼板埋在巷道的水溝里。

《煤礦安全規程》規定：

第四百八十三條、接地網上任一保護接地點的接地電阻值不得超過2Ω。每一移動式和手持式電氣設備至局部接地極之間的保護接地用的電纜芯線和接地連接導線的電阻值，都不得超過1Ω。

第四百八十四條、所有電氣設備的保護接地裝置（包括電纜的鎧裝、鉛皮、接地芯線）和局部接地裝置，應與主接地極連接成一個總接地網。

主接地極應在主副水倉各設埋設1塊。主接地極應用耐腐蝕的鋼板制成，其面積不得小于0.75、厚度不得小于5mm.

在鉆孔中敷設的電纜不能與主接地極連接時，應單獨形成一分區接地網，其接地電阻阻值不得超過2Ω。

第四百八十五條、下列地點應裝設局部接地極

第一，采區變電所（包括移動變電站和移動變壓器）

第二，低壓配電點活裝有3臺以上的電氣設備的地點

第三，無低壓配電點的采煤機工作面的運輸巷、回風巷、集中運輸巷（膠帶運輸巷）以及由變電所單獨供電的掘進工作面，至少應分別設置一個局部接地極。

第四，連接高壓動力電纜的金屬鏈接裝置

局部接地極可設置于巷道水溝內或其他就近的潮濕處。設置在水溝中的局部接地極應用面積不小于0.6、厚度不小于3mm的鋼板活具有同等有效面積的鋼管制成，并應平放于水溝深處。設置在其他地點的局部接地極，可用直徑不小于35mm、長度不小于1.5m的鋼管制成，管上應至少鉆20個直徑不小于5mm的透孔，并垂直全部埋入底板；也可用直徑不小于22mm、長度為1m的2根鋼管制成，每根鋼管上應鉆10個直徑不小于5mm的透孔，2根鋼管相距不得小于5m，并聯后垂直埋入底板，垂直埋深不得小于0.75m。

第四百八十六條、連接主接地極的接地母線，應采用截面不小于50 mm2的銅線，或截面不小于100 mm2的鍍鋅鐵線，或厚度不小于4mm、截面不小于100 mm2的扁鋼。

電氣設備的外殼與接地母線或局部接地極的連接，電纜連接裝置兩頭的鎧裝、鉛皮的連接，應采用截面不小于25 mm2的銅線，或截面不小于50 mm2的鍍鋅鐵線，活厚度不小于4mm、截面不小于50 mm2的扁鋼。

第四百八十七條、橡套電纜的接地芯線，除用作監測接地回路外，不得兼作接地用。

六、接地裝置運行

接地裝置運行中，接地線和接地體會因外力破壞或腐蝕而損傷或斷裂，接地電阻也會隨土壤變化而發生變化，因此，必須對接地裝置定期進行檢查和試驗

（1）檢查周期：

①變電所的接地裝置一般每年檢查一次；②根據車間或建筑物的具體情況，對接地線的運行情況一般每年檢查1～2次；③各種防雷裝置的接地裝置每年在雷雨季前檢查一次。④對有腐蝕性土壤的接地裝置，應根據運行情況一般每3～5年對地面下接地體檢查一次；⑤手持式、移動式電氣設備的接地線應在每次使用前進行檢查；⑥接地裝置的接地電阻一般1～3年測量一次。

（2）檢查項目：

①檢查接地裝置的各連接點的接觸是否良好，有無損傷、折斷和腐蝕現象。②對含有重酸、堿、鹽等化學成分的土壤地帶（一般可能為化工生產企業、藥品生產企業及部分食品工業企業）應檢查地面下500mm以上部位的接地體的腐蝕程度。③在土壤電阻率最大時（一般為雨季前）測量接地裝置的接地電阻，并對測量結果進行分析比較。④電氣設備檢修后，應檢查接地線連接情況，是否牢固可靠。⑤檢查電氣設備與接地線連接、接地線與接地網連接、接地線與接地干線連接是否完好。

七、接地裝置的接地電阻值不符合要求時的改進措施：

（1）增加接地體的總長度或增加垂直接地體的數量。

（2）在接地體周圍更換土壤電阻率低的土，如黃粘土、黑土（土壤電阻率在50Ω以下）。

（3）采用化學降阻劑，處理接地體。

八、結束語

在現實生活中越來越多地出現用電事故，究其主要原因，大多是因為人們不重視電氣設備接地裝置的運行和維護，所以有必要進行探討以引起人們的警覺。有必要的保證接地系統的完整和完善，通過對本人實習的龍王莊煤礦35KV變電站的接地系統的檢查，并實地測量了其接地電阻，都符合標準！能保證供電的要求以及全礦的安全用電。另外在低壓配電系統中，有接地要求的單相設備，應用三孔插座，不得使用兩孔插座，三孔插座也不得用于三相電源的設備。使用雙孔插座時，接線應正確，將插座上的電源中性線的孔和接地的孔用導線分別連接到工作中性線（N）和保護線（PE）上，不得將插座上的電源中性線的孔和接地線串聯，以防止中性線松落時，設備外殼帶電危及人身安全。還有杜絕習慣性違章，嚴格按照操作規程來進行電氣設備的操作。生命短暫，請珍愛生命！

參考文獻：

[1]國家標準GB14050《系統接地的形式及安全技術要求》

[2]《煤礦安全規程》2010版