井下雜散電流腐蝕分析

石杰

摘要：雜散電流加劇了煤礦井下管線腐蝕的進程，增加了腐蝕防護的難度。本文通過建立數(shù)學(xué)模型對管線上通過的雜散電流進行了計算，并且利用法拉第電解定律估算出金屬的腐蝕量。文章還分析了雜散電流腐蝕的防護措施。

關(guān)鍵詞：煤礦;雜散電流;腐蝕;防護

由于煤礦井下環(huán)境條件惡劣，金屬的腐蝕問題相當(dāng)嚴重。煤炭行業(yè)每年因腐蝕造成鋼材損失近400萬噸，直接經(jīng)濟損失達十億元以上，因設(shè)備腐蝕損壞，影響生產(chǎn)造成更大的間接損失。統(tǒng)計表明，高壓鎧裝電纜故障有20%是由于電纜受腐蝕引起。雜散電流的存在加速了腐蝕的進程，提高了腐蝕防護的難度。

1 雜散電流腐蝕機理

煤礦井下金屬的腐蝕本質(zhì)上是電化學(xué)腐蝕。煤礦井下管線眾多，主要有排水管路、瓦斯管路、壓風(fēng)管路、高壓電纜等，這些管線中含有大量的金屬材料，相對于巷道底板來說電阻較低。由于雜散電流選擇電阻值最小的路徑，因此，管線中有雜散電流流過。井下巷道十分潮濕，一般相對濕度多在60%～90%，加上煤層中散發(fā)出的CO、SO、HS等氣體，使得水多為酸性。金屬腐蝕的化學(xué)方程式如下：

為了減小腐蝕的危害性，人們采取了加強通風(fēng)、合理選材、設(shè)置涂料保護層以及防止雜散電流等措施。由于人們對雜散電流腐蝕的潛在威脅認識不夠，也沒有采取防治措施。因此，這里主要從降低雜散電流的角度來提出腐蝕的防護措施。

從圖4可以看出，機車電流、軌道電阻率、過渡電導(dǎo)以及供電區(qū)間長度均與金屬的腐蝕量成正比，減小上述參數(shù)有助于減緩腐蝕的進行，軌道電阻率和過渡電導(dǎo)得變化對腐蝕的影響相對來說較大。對于一個確定的煤礦直流牽引供電系統(tǒng)，供電區(qū)間長度是無法改變的。機車電流的降低可以通過提高直流牽引供電系統(tǒng)的電壓等級來實現(xiàn)——當(dāng)電壓由250V 升高到550V時，在容量不變的情況下，機車電流減少一半。

提高過渡電導(dǎo)是雜散電流腐蝕防護的有效措施之一。具體措施就是保證良好的軌地絕緣，“對道床經(jīng)常清理，應(yīng)無雜物、無浮煤、無積水”。此外，采用電阻率較低的鋼軌，確保鋼軌接縫電阻較小也有助于降低管線的腐蝕，文獻對此作了規(guī)定。

4 結(jié)束語

本文通過定量計算，分析了雜散電流與煤礦管線腐蝕之間的關(guān)系。由于現(xiàn)場環(huán)境的制約，實際腐蝕量還受到諸如腐蝕生成物與氧化膜形成鈍化層、管線表面的機械性損壞等因素的影響。因此，管線的理論腐蝕量與實際腐蝕量之間有一定的差距。但分析結(jié)果給出的相關(guān)參數(shù)變化對腐蝕量的影響曲線具有重要意義，有助于腐蝕的防護。

此外，本文還通過定量計算給出了存在雜散電流腐蝕危險的區(qū)域，這對現(xiàn)場的雜散電流腐蝕防護具有指導(dǎo)作用。

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