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连云港市煤化工企业防雷装置防腐蚀技术研究

发表时间：2021/7/2 来源：《中国科技信息》2021年8月作者：单康兵

[导读] 本文结合连云港市煤化企业防雷实际，根据接地装置腐蚀机理和危害，简要探讨了煤化企业防雷装置易腐蚀部位和原因，最后重点分析了防雷装置的防腐蚀措施，以提升防雷接地效果，延长使用寿命，降低雷击事故。

连云港市长虹防雷有限责任公司单康兵 222200

摘要：本文结合连云港市煤化企业防雷实际，根据接地装置腐蚀机理和危害，简要探讨了煤化企业防雷装置易腐蚀部位和原因，最后重点分析了防雷装置的防腐蚀措施，以提升防雷接地效果，延长使用寿命，降低雷击事故。
关键词：煤化企业防雷接地腐蚀措施连云港市
        引言：通常情况下，煤化工企业在生产过程大都伴随着有毒有害、易燃易爆介质，且介质在传输中会有静电、人体静电以及雷电等介质产生，极易引发火灾或爆炸事故，因此，做好防雷接地装置和静电接地显得尤为重要。由于煤化工企业的接地装置长期处于阴暗潮湿且含有各种酸、碱、盐等化学成分的环境中，运行环境极为恶劣，很容易引发腐蚀。再加上接地装置的隐蔽性特点突出，缺少监视装置，遭受长期腐蚀很难第一时间察觉。一旦接地装置出现腐蚀，钢材将会变脆、变薄，截面积减小，甚至是出现断裂。由于长期处于腐蚀的环境中，会使接地装置使用年限大幅度缩短，进而引发接地网内部、接地线与接地网连接处断裂。腐蚀产物的出现会使接地性能下降，使得接地电阻值增加，进而出现地电位反击，造成设备受损，威胁人们生命安全。因此，需要采取科学有效的办法做好煤化企业防雷装置防腐。
        1、接地装置腐蚀机理和危害
        1.1腐蚀机理
        实际上，金属在土壤中的腐蚀就是电化学腐蚀，由于土壤中含有大量的盐或者其他物质类型的水，可以将其看做是电解质溶液，对于埋藏在土壤中的金属来说，在电解质溶液的作用下金属表面将因原电池作用而出现腐蚀。碳钢接地体在酸性、中性和碱性溶液中的吸氢腐蚀速率不尽相同。通过对电极反应进行分析，铁不断的将电子传导给碳，之后则在电解质溶液中投入正离子，此时的铁将被溶解，进而引起腐蚀；与此同时，碳发挥着传递电子的作用，即使其周围存在吸氢腐蚀或吸氧腐蚀现象，而碳自身却没有任何变化。由此说明，若是接地体材料的化学成本不纯、状态不均匀或者是结构不均匀很容易引起腐蚀。除此之外，在阴极、阳极间电位差的作用下，电子不断朝着阴极移动，会不断加剧阳极反应，此时金属的腐蚀速率也会进一步加剧。实际上，吸氧腐蚀出现频率要比吸氢腐蚀频率高。
        1.2腐蚀后的危害
        现阶段，我国选用的防雷装置接地材料以碳钢为主，防雷系统中，接地装置需具备以下三个条件：①在雷电流一定的情况下具有热稳定性和动态稳定性；②始终确保接地装置的电位均衡；③雷电中的雷电流在进入到大地的瞬间，需要将接地电位控制在允许范围内，若是防雷接地装置遭受腐蚀，将会造成接地碳钢材料受损，因表面层存在腐蚀产物，进而降低了接地性能，很难满足泄露过程中对热稳定性和动态稳定性的要求。若是接地网上有雷电冲击电流经过，极有可能将接地网断开。除此之外，当接地装置遭受腐蚀后，会增加跨步电压，严重威胁着人们生命财产安全。再加上有很大一部分的防雷接地装置同设备以及电源共用接地装置，若是过电压出现在接地装置上，会以过电压的方式入侵到电力系统上，进而对相关设备产生地电位反击，极易引发雷击事故现象。
        2、接地装置易腐蚀部位和原因
        通常情况下，接地设备易腐蚀的部位主要有设备接地线以及与其相连的螺钉、电缆沟均压带、水平接地体、电缆沟中的均压带及各个焊接头等部位。因这些区域较为特殊，同时具备了大气腐蚀环境和土壤腐蚀环境，其产生的腐蚀以电化学腐蚀为主，特别是吸氧腐蚀是最多的。尤其是煤化工企业污染较为严重的区域，如存在化学有害气体的区域会有化学腐蚀方面的问题存在。在开展防雷检测中，接地导体腐蚀断裂的主要原因是大部分的设备没有与接地网进行连接。

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        3、连云港市煤化工企业防雷装置防腐蚀措施
        3.1增加接地体截面积
        当前，煤化工企业防雷装置防腐蚀技术最为直观的做法就是增加接地体截面积。主要操作方法是增加防雷接地装置的截面积或者是对接地装置表面进行镀锌操作，可以有效降低接地装置腐蚀速率。若是接地装置缺少防腐蚀措施，一旦每年的腐蚀速率不高于0.1mm，需要确保圆钢接地体的直径在12mm以上，钢管接地体厚度在5mm以上；扁钢接地体厚度在5mm以上；若是每年的腐蚀速率高于0.1mm，需要对接地体的直径和厚度进行增加。若是在碳钢上采取镀锌防腐蚀技术，可以采用表面层镀锌的方式对接地网进行保护，但是只有保证周围环境温和才能使锌的抗腐蚀性能达到最佳。若是在普通的土壤环境中，锌平均每年的腐蚀速率达到了0.065mm。尤其是腐蚀性较强的环境下，从根本上很难解决该问题，同时还会造成大量的金属材料浪费。
        3.2阴极保护法
        阴极保护法就是在被保护金属上外加的阴极极化，进而避免金属腐蚀的方法。阴极保护可以通过牺牲阳极法和外加电流法进行实现。其中前者操作简单方便，不需要单独维护，主要是在被保护的接地网上连接与负极且容易腐蚀的金属或合金进行连接，通过阳极的腐蚀溶解对阴极进行保护；后者则是通过外加直流电源，连接被保护接地网与电源负极，使得接地网成为阴极而进行阴极极化，以防止金属腐蚀。不管是选择何种类型的阴极保护方式，都应确保接地网阴极电位不高于-850mV或者接地网自然腐蚀电位负移不低于100mV。只有保证接地网阴极极化电位，才有有效防止金属腐蚀。对于实施阴极保护的电网来说，整个电网不需要采用降阻剂，对于辅助阳极或牺牲阳极的地方，为了降低阳极接地电阻值，需要化学填实包或碳素回填料。对于选择阴极保护法的接地网，其延长受用寿命可以达到25~30年。
        3.3改善接地装置结构，优化施工工艺
        应尽量避免接地装置设置成网格状，在施工过程中可以选择深埋式的垂直地极敷设方式。即使在煤化工企业中有很多腐蚀物质存在，但是深层土壤内的氧气含量相对较小，这样可以有效降低腐蚀强度。在埋设接地体时，可以将碎石等建筑垃圾清理干净，并选择稀土进行回填和夯实，以增加与土壤之间的接触面积，进而将接地电阻值降到最低，同时还能减少接地体受土壤的腐蚀速度。在改善施工工艺的过程中，主要是改善接地极间的电气贯通工艺。当前，金属焊接是较为常见的连接方式，可以优先选用热焊接，防止出现虚焊和假焊。该过程中需要管控焊接头的焊口长度和质量，同时还要对焊口进行刷漆处理，以降低因电位不同而引发的电化学腐蚀。在选用降阻防腐剂时需要均匀涂抹，避免脱节问题出现。在敷设接地极的过程中，应尽量保证平直，防止机械力损伤和局部的应力过于集中，进而引发断裂。除此之外，应使用科学有效的方法对材料进行选择，避免选用再生钢，接地体埋设深度需超过0.6m。
        结论：
        综上所述，煤化企业接地事故的主要原因是接地装置腐蚀引起的，因此应高度重视其接地体腐蚀问题。接地装置腐蚀是多种原因引起的，对其的防腐问题进行研究需要从各个方面进行，对设计、选材、施工、验收、运行及维护进行严格把关，并采取科学有效的防腐措施，以延长接地装置使用寿命，提升防雷效果。
参考文献：
[1]吴坚铃,钟博宏.防雷接地装置的腐蚀及防腐措施探讨[J].城市建设理论研究:电子版，2013(12).
[2]陆明明.化工企业接地装置的腐蚀问题[J].黑龙江气象,2014,31(1):36-38

作者简介：单康兵（1977.04），男，汉族，江苏省连云港灌云县人，大专，助理工程师，从事防雷工作。