雜散電流防護用石墨接地體的應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電化學(xué)腐蝕技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種雜散電流防護用石墨接地體的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]雜散電流腐蝕也稱電腐蝕或干擾腐蝕，是由外來雜散電流引起的腐蝕。所謂雜散電流就是在非指定回路上流動的電流，在土壤或水介質(zhì)中的金屬構(gòu)件均可能產(chǎn)生雜散電流腐蝕，在陰極保護體系中也常會遇到雜散電流影響。
[0003]在運行的直流電力設(shè)備電路中，其所屬的導(dǎo)體或設(shè)備又不止一點接地，那么此電力裝置就有可能產(chǎn)生直流雜散電流，例如直流電氣鐵路、地下鐵路、工礦的鐵路機車、有軌電車、直流輸電系統(tǒng)的接地極等，都可能在土壤中產(chǎn)生部分電流流失，該電流在另一處從土壤返回到電源回路。此時將會對處于兩個電極間的金屬構(gòu)件造成雜散電流腐蝕。
[0004]雜散電流腐蝕的實質(zhì)是電解腐蝕，其腐蝕量與雜散電流強度成正比，服從法拉第電解定律。由于雜散電流源的電位往往很高，電流強度一般較大，故雜散電流引起的腐蝕通常比一般腐蝕強烈。如與電氣鐵路平行敷設(shè)的壁厚為7?8_的鋼管，4?5個月就可發(fā)生腐蝕穿孔。而且雜散電流的影響范圍有時很遠，甚至?xí)绊憯?shù)十公里外的地下金屬構(gòu)件。
[0005]目前針對雜散電流腐蝕的保護方法主要包括減少干擾源泄流、金屬構(gòu)件遠離干擾源敷設(shè)、排流保護等措施。但是隨著現(xiàn)在電力鐵路、特高壓輸電工程的逐年發(fā)展，想要讓地下金屬構(gòu)件完全避開直流干擾源已經(jīng)很難實現(xiàn)；此外，排流保護施工復(fù)雜，排流效果與排流點的選擇、排流方式、排流量的確定有很大關(guān)系，適用面較窄。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供了一種施工簡便的雜散電流防護用石墨接地體的應(yīng)用。
[0007]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案:
[0008]雜散電流防護用石墨接地體的應(yīng)用，其特點是:將石墨接地體設(shè)于土壤內(nèi)被保護金屬構(gòu)件周圍，且使石墨接地體橫截面的窄邊與土壤表面平行；所述的石墨接地體包括內(nèi)層復(fù)合石墨線束和內(nèi)層復(fù)合石墨線束外側(cè)包裹的外層復(fù)合石墨線編織層，內(nèi)層復(fù)合石墨線束由復(fù)合石墨線平行排列成m排η列構(gòu)成，2m彡η彡1m ;外層復(fù)合石墨線編織層由復(fù)合石墨線編織獲得；其中，復(fù)合石墨線由復(fù)合石墨帶捻合獲得，復(fù)合石墨帶包括兩層蠕蟲石墨層和敷設(shè)于兩層石墨層間的骨架纖維，骨架纖維包覆有粘合劑層，所述的骨架纖維包括玻璃纖維和碳纖維。
[0009]作為優(yōu)選，骨架纖維直徑為0.08?0.2mm。
[0010]作為優(yōu)選，粘合劑層為丙烯酸乙酯水溶性粘合劑層或樹脂類水溶性粘合劑層。
[0011]將石墨接地體敷設(shè)于被保護金屬構(gòu)件周圍，石墨接地體即在被保護金屬構(gòu)件周圍形成電屏蔽層，外部干擾源產(chǎn)生的雜散電流在流經(jīng)被保護金屬構(gòu)件附近時，由于石墨接地體提供的低阻通道而絕大部分通過石墨接地體向遠端散流，從而保護了金屬構(gòu)件。
[0012]石墨接地體用于雜散電流保護時，將石墨接地體橫截面的窄邊與土壤表面平行的角度敷設(shè)進土壤，這樣可有效增大石墨接地體與土壤縱向接觸面積，從而提高了材料利用率。
[0013]石墨接地體由于其導(dǎo)電主體完全由石墨構(gòu)成，不含任何金屬成分，因此石墨接地體本身就具有優(yōu)良的耐腐蝕性，將其用于雜散電流防護時不用擔(dān)心接地體本身的腐蝕問題。
[0014]和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點和有益效果:
[0015]1、和現(xiàn)有的雜散電流防護技術(shù)相比，本發(fā)明僅需將石墨接地體敷設(shè)于被保護金屬構(gòu)件周圍，施工簡便，適用面廣。
[0016]2、本發(fā)明石墨接地體具有重量輕、電阻小、柔性好、制備工藝簡單、成本低廉等優(yōu)點，將其用于雜散電流防護時，易于施工，且防護效果優(yōu)。
【附圖說明】
[0017]圖1為實施例中石墨接地體的橫截面示意圖；
[0018]圖2?3為實施例中石墨接地體的雜散電流防護應(yīng)用示意圖；
[0019]圖4為本發(fā)明雜散電流防護原理圖。
[0020]圖中，1-內(nèi)層復(fù)合石墨線束，2-外層復(fù)合石墨線編織層，3-金屬管道，4-石墨接地體，5-絕緣連接件，6-第一腐蝕點，7-第二腐蝕點，8- 土壤表面。
【具體實施方式】
[0021]具體實施中，本發(fā)明主要制備原料包括碳含量高于85%的高純?nèi)湎x石墨、丙烯酸乙酯水溶性粘合劑、玻璃纖維和碳纖維。對蠕蟲石墨進行輥壓制成表面光滑平整、厚度均勻的婦蟲石墨紙，婦蟲石墨紙厚度以0.1?Imm為宜，婦蟲石墨紙厚度過大，捻合時石墨帶易發(fā)生斷裂。
[0022]復(fù)合石墨帶的具體制備方法如下:采用粘合劑將玻璃纖維和碳纖維表層浸潤，并等間距敷設(shè)于上下兩層蠕蟲石墨紙間，相鄰纖維間隔0.5mm?1.2mm。于80?120°C溫度保持60?10s進行熱固處理；然后，經(jīng)兩次以上輥壓得到復(fù)合石墨紙。進一步地，裁切復(fù)合石墨紙得到寬度1mm?25_的復(fù)合石墨帶，所得復(fù)合石墨帶表面應(yīng)光滑平整，無骨架纖維裸露出石墨帶表層。
[0023]對復(fù)合石墨帶進行捻合得到復(fù)合石墨線，將復(fù)合石墨線平行排列成m排η列構(gòu)成內(nèi)層復(fù)合石墨線束，采用編織機在內(nèi)層復(fù)合石墨線束外編織外層復(fù)合石墨線編織層，獲得雜散電流防護用石墨接地體。圖1為一種具體的雜散電流防護用石墨接地體的橫截面圖，其中，內(nèi)層復(fù)合石墨線束平行排列成2排7列。
[0024]圖2?3為實施例中石墨接地體的雜散電流防護應(yīng)用示意圖，其中圖2為俯視圖，圖3為側(cè)視圖。本實施例中，在金屬管道(3)四周敷設(shè)4條石墨接地體(4)，金屬管道(3)即被保護金屬構(gòu)件，石墨接地體(4)平行于金屬管道(3)、且其橫截面的窄邊平行于土壤表面⑶。
[0025]圖4是圖2?3所示雜散電流防護應(yīng)用的原理圖，圖中，Rl代表第一腐蝕點(6)與土壤間的接觸電阻，1?代表通流部分金屬管道(3)本體電阻，R2代表第二腐蝕點(7)與土壤間的接觸電阻，R3代表石墨接地體(4)與土壤間的接觸電阻；R5代表通流部分石墨接地體(4)的本體電阻；R4代表石墨接地體(4)與土壤之間的接觸電阻。總所周知，石墨接地體的本體電阻是遠遠小于其與土壤間的接觸電阻。此時，決定低阻通道阻值的關(guān)鍵因素是石墨接地體兩端的接觸電阻R3、R4。金屬管道由于表面的絕緣防腐層造成只有腐蝕點局部與土壤接觸，該接觸電阻必遠遠大于整體敷設(shè)在土壤中的石墨接地體，則由電阻R3、R4構(gòu)成的新低阻通道阻值勢必大大低于原本由電阻Rl、R2組成的低阻通道，那土壤中大量的直流雜散電流將經(jīng)由新低阻通道流向遠方，從而達到雜散電流腐蝕保護目標。
[0026]實施例
[0027]采用30根直徑2.2mm的復(fù)合石墨線平行排列成3行10列構(gòu)成內(nèi)層復(fù)合石墨線束，外層采用24根直徑2.2mm的復(fù)合石墨線編織以包裹內(nèi)層復(fù)合石墨線束，得到結(jié)構(gòu)如圖1的雜散電流防護用石墨復(fù)合接地體，采用四極法微電阻測量本實施例石墨復(fù)合接地體每米電阻約100毫歐。
[0028]上述實施例所述是用以具體說明本專利，文中雖通過特定的術(shù)語進行說明，但不能以此限定本專利的保護范圍，熟悉此技術(shù)領(lǐng)域的人士可在了解本專利的精神與原則后對其進行變更或修改而達到等效目的，而此等效變更和修改，皆應(yīng)涵蓋于權(quán)利要求范圍所界定范疇內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.雜散電流防護用石墨接地體的應(yīng)用，其特征在于: 將石墨接地體設(shè)于土壤內(nèi)被保護金屬構(gòu)件周圍，且使石墨接地體橫截面的窄邊與土壤表面平行；所述的石墨接地體包括內(nèi)層復(fù)合石墨線束和內(nèi)層復(fù)合石墨線束外側(cè)包裹的外層復(fù)合石墨線編織層，內(nèi)層復(fù)合石墨線束由復(fù)合石墨線平行排列成m排η列構(gòu)成，2m^n^ 1m ;外層復(fù)合石墨線編織層由復(fù)合石墨線編織獲得；其中，復(fù)合石墨線由復(fù)合石墨帶捻合獲得，復(fù)合石墨帶包括兩層蠕蟲石墨層和敷設(shè)于兩層石墨層間的骨架纖維，骨架纖維包覆有粘合劑層，所述的骨架纖維包括玻璃纖維和碳纖維。2.如權(quán)利要求1所述的雜散電流防護用石墨接地體的應(yīng)用，其特征在于: 所述的骨架纖維直徑為0.08?0.2mm。3.如權(quán)利要求1所述的雜散電流防護用石墨接地體的應(yīng)用，其特征在于: 所述的粘合劑層為丙烯酸乙酯水溶性粘合劑層或樹脂類水溶性粘合劑層。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種雜散電流防護用石墨接地體的應(yīng)用，即將石墨接地體設(shè)于土壤內(nèi)被保護金屬構(gòu)件周圍，且使石墨接地體橫截面的窄邊與土壤表面平行；所述的石墨接地體包括內(nèi)層復(fù)合石墨線束和內(nèi)層復(fù)合石墨線束外側(cè)包裹的外層復(fù)合石墨線編織層，內(nèi)層復(fù)合石墨線束由復(fù)合石墨線平行排列成m排n列構(gòu)成，2m≤n≤10m；外層復(fù)合石墨線編織層由復(fù)合石墨線編織獲得；其中，復(fù)合石墨線由復(fù)合石墨帶捻合獲得，復(fù)合石墨帶包括兩層蠕蟲石墨層和敷設(shè)于兩層石墨層間的骨架纖維，骨架纖維包覆有粘合劑層，所述的骨架纖維包括玻璃纖維和碳纖維。和現(xiàn)有的雜散電流防護技術(shù)相比，本發(fā)明僅需將石墨接地體敷設(shè)于被保護金屬構(gòu)件周圍，施工簡便，適用面廣。
【IPC分類】H01R4/66
【公開號】CN105071062
【申請?zhí)枴緾N201510593775
【發(fā)明人】阮江軍, 龔若涵, 胡元潮, 葛賀飛
【申請人】武漢大學(xué)
【公開日】2015年11月18日
【申請日】2015年9月17日