【精品】毕业论文毕业设计腐蚀与防护论文

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1、摘要:地铁主体结构钢筋、电气设备、地铁附近的埋地管线经常遭受地铁杂散电流的电化学腐蚀。这种杂散电流腐蚀减少埋地管线使用寿命，降低地铁主体结构的耐久性和强度，有时甚至造成灾难性的事故;同时造成一定的经济损失。讨论了地铁杂散电流的危害,并给出了较为详细的减少杂散电流及其防护的方法。关键词:地铁、朵散电流、防护、监测、腐蚀与防护1.概述地铁具有运量大、安全舒适、运输成本低等优点，且与地面的交通工具互不干涉，因此成为解决城市交通拥挤紧张状态的有效途径。冃前地铁列车牵引动力一般用直流电，由设置在沿线的牵引变电所通过架空线或笫三轨向列车馈送电量，并利用走形轨作为回流线路。直流供电的地铁系统的走形轨

2、本身具有电阻且走形轨对地做不到完全绝缘，所以有一部分电流从走形轨泄漏到大地。这部分从走形轨漏出的电流被称为杂散电流乂叫迷流。杂散电流从走形轨漏出后，经过地铁的道床流入大地，然后从大地流回钢轨回流点。若地铁附近有导电性能较好的埋地金属管线（如自来水管、煤气管道、电缆等），则有一部分杂散电流选择屯阻率较低的埋地金属管线作为流通路径，在变电所附近从金属管线中流出流回变电所。对于走形轨杂散电流是在远离变电所的地方流出，对于埋地金属管线杂散电流是从变电所附近的部位流出,由于土壤或其它介质的作用，金属体有电流流出的部位发生电解,使金属体遭受电化学腐蚀。这种电化学反应易腐蚀地铁钢轨、地铁主体结构钢筋

3、、地铁线路附近的埋地金属管线，减少埋地管线使用寿命，降低地铁主体结构的耐久性和强度,有时甚至造成灾难性的事故。钢轨埋设在地表面，易于发现损坏状况，且便于更换，所以杂散电流腐蚀对其的危害不是很大;但由于地铁主体结构钢筋和埋地金属管线埋设在地下,其腐蚀情况不易察觉，所以杂散电流腐蚀对地铁主休结构钢筋和埋地金属管线的腐蚀危害是很人的。例如从20世纪70年代开始运行的北京地铁一期工程的主体机构中的钢筋已发现有严重的杂散电流腐蚀;北京、天津地铁都有水管被侵蚀穿孔的情况;香港也曾因朵散电流腐蚀煤气管道引起煤气泄漏。可见，寻求减少杂散电流腐蚀危害的方法是非常重要的。冃前又是我国建设地铁的高潮时期，因

4、此全而考虑杂散电腐蚀问题，设计合理的朵散电流防护方案具有一定的现实意义。在地铁工程实施中，虽然全线钢轨采取对地绝缘，在任何地点不直接接地或通过其它装置接地，但钢轨对地泄漏电阻率仍不可能无限大，一般在5~100Q•km范围。当列车在两牵引所间运行时,钢轨电位如图1所示,列车位置处为阳极区，钢轨电位为正;牵引所附近为阴极区,钢轨电位为负。钢轨电位产生的原因是牵引回流电流在钢轨上产生了纵向电压。研究表明，钢轨电位的大小，与钢轨泄漏电阻率的关系不大。当钢轨对地泄漏电阻率在5〜100Q•km变化吋，钢轨对地电位基木不变，这是由于钢轨对地泄漏电阻远大于从牵引所至列车位置的钢轨纵向电阻。杂散电流强度

5、的大小,就是图中阴影区段从钢轨泄漏至地下的电流密度的积分。全线杂散电流的总量基木上只与全线钢轨正电位及钢轨对地泄漏电阻有关。因此，降低钢轨电位及增大泄漏电阻是杂散电流防护的基础。3防止杂散电流对钢筋腐蚀的原理杂散电流对金属话件(结构钢筋和金属管线)的腐蚀为电化学腐蚀。当杂散电流进入金属构件时，对其不产生腐蚀;而当杂散电流从金属构件流出至非金属介质吋，对其产生腐蚀。对于结构钢筋，其腐蚀的原理是钢筋与其周围的水泥硅酸盐发生屯化学反应，钢筋释放铁离子与周围电解质反应生成其它化合物。若电流密度小于0.6niA/dm2,则电化学反应发生后会在钢筋表面形成一层白色的化合物。该化合物的电阻率较大。随

6、着时间的延续，当该化合物厚度达到一定程度时，就会成为包裹钢筋的一层外绝缘层，从而阻止钢筋与外部水泥硅酸盐电解质的继续接触,阻止了杂散电流对钢筋的继续腐蚀。该状态称为腐蚀钝化状态。通过合理的措施使钢筋处于腐蚀钝化状态，这是杂散电流防护设计的重要内容。因此，为杂散电流提供至牵引变电所负极的畅通金属通路，尽量减少杂散电流流出金属构件的屯流密度，阻止杂散电流对其腐蚀，是朵散电流防护的重要措施。3.2控制杂散电流流通途径如图2所示，杂散电流首先从钢轨泄漏至道床，再泄漏至隧道结构和其它结构。因此，应从道床结构着手来限制杂散电流向其它结构泄漏。如果将道床钢筋纵向焊接形成一层纵向电气通路，并赋于道床钢

7、筋一定的截面，使道床钢筋流出的电流密度控制在钝化状态内(0.6mA/dm2)时，则尽管有一定数量杂散电流流出钢筋,却不会使道床结构钢筋受到腐蚀。利用道床钢筋可达到两个目的:一是减少了杂散电流继续向下扩散至隧道钢筋和大地;二是市于道床钢筋本身有一定的截面，从而使杂散电流密度较小而使自身处于腐蚀的钝化状态。同理,通过对隧道结构钢筋进行焊接以形成纵向电气连续通路后,对于从道床钢筋中漏泄的杂散电流起到二次收集作用。由于隧道结构钢筋截面更人，从而使得其腐