酸性红壤环境中变电站接地材料腐蚀及防护研究

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1、学校代码：10406分类号：TB37学号：130085204039南昌航空大学硕士学位论文（专业学位研究生）酸性红壤环境中变电站接地材料腐蚀及防护研究硕士研究生：郜友彬导师：李多生副教授申请学位级别：硕士学科、专业：材料工程所在单位：材料科学与工程学院答辩日期：2015年11月授予学位单位：南昌航空大学ResearchonCorrosionandProtectionofSubstationGroundingMaterialsinAcidRedSoilADissertationSubmittedfortheDegreeofMas

2、terOnMaterialEngineeringbyGaoYou-binUndertheSupervisionofAssociateProf.LiDuo-shengSchoolofMaterialScienceandEngineeringNanchangHangkongUniversity,Nanchang,ChinaNovember,2015摘要接地装置是电力系统安全运行的基本保障，加强地网的安全建设也符合社会发展的需要。本文以酸性红壤为研究环境，开展了接地材料在选材和防腐方面的研究，为酸性红壤区接地网的改造提供理论和技术上

3、的支持。在实验方面，首先对多种接地材料（碳钢、镀锌钢、表面钝化的镀锌钢、锌铝合金涂层钢、铜、铜覆钢、炭黑导电涂层钢以及碳聚合物导电涂层钢）进行现场埋设实验，从腐蚀电位、腐蚀形貌、腐蚀产物及腐蚀数据等方面分析接地材料的腐蚀机理及耐蚀性能。然后采用降阻剂（炭黑系降阻剂和膨润土系降阻剂）和阴极保护法对常用接地材料进行防护研究，分析不同措施的防腐效果。此外还开展了阴极保护的工程技术试验研究，分析牺牲阳极保护法和外加电流保护法的使用范围和实际保护效果。实验研究结果表明：在红壤环境中，碳钢腐蚀严重，腐蚀速率可达到6.9393g/dm2·a

4、；镀锌钢次之，腐蚀速率可达3.2575g/dm2·a，对碳钢具有一定的保护作用，但锌层太薄，寿命有限。钝化锌层和锌铝合金涂层都可以较好地改善锌涂层的性能，延长涂层寿命，其中锌铝合金涂层效果最为显著，腐蚀速率可降低至0.6333g/dm2·a。铜及铜覆钢活性较低，耐蚀性很好。碳钢以点蚀为主，但随含水量的增加有向不均匀的全面腐蚀发展的趋势。锌及锌合金涂层具有较好的阴极保护作用，以涂层的局部腐蚀为主，基体金属不存在点蚀现象。两种有机涂层材料（炭黑导电涂层和碳聚合物导电涂层）都具有很强的耐蚀性，但存在着涂层破损的问题，易造成严重点蚀，

5、宜与阴极保护和涂覆锌合金涂层等抗点蚀的防腐措施联合使用。炭黑降阻剂电阻率很低，具有很好的降阻效果，但其腐蚀性受其自身和接地材料结构影响很大。当其能够与接地材料紧密结合时，可以隔离腐蚀介质与接地体，减小腐蚀，但当结合松散时则会造成加速腐蚀。膨润土降阻剂不但降阻效果良好，且腐蚀性很低，其包覆碳钢的腐蚀速率可降至1.1950g/dm2·a，点蚀现象较轻。阴极保护法可较好地阻止点蚀的发生，尤其对于有机涂层材料。但保护电位不宜过负，以防止造成严重的阴极析氢现象。牺牲阳极的阴极保护法宜用于小型地网的防腐，保护度可达到约70%。外加电流阴极

6、保护法可用于大型地网的防腐，实际保护度可达到80%。关键词：酸性红壤，接地材料，腐蚀机理，降阻剂，阴极保护IAbstractGroundingdeviceisthebasicguaranteeforthesafetyofpowersystem,anditmeetstheneedsofsocialdevelopmentduetoimprovingthesecurityofthegroundinggrid.Inthispaper,theanticorrosionofgroundingmaterialwasstudiedbasedo

7、nacidredsoil.Itwillprovideareferenceofdesigninggroundingmaterialgridinacidredsoil.Intheexperiment,firstly,avarietyofgroundingmaterialsascarbonsteel,galvanizedsteel,galvanizedsteelwithpassivatedsurface,Zn-Alcoatedsteel,copper,coppercladsteel,steelcoatedcarbonblackand

8、steelcoatedcarbonpolymerwereburiedintheacidredsoil.Thecorrosionmechanismandcorrosionresistanceofgroundingmaterialfromthecorrosionpotential