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铜包钢接地材料在石化行业工程应用中存在的问题

2018-09-26

  由于石油化工厂环境污染比较严重,这使得铜包钢接地材料更易腐蚀,图2 反映的是某化工厂铜包钢接地线暴露在空气中1 年的腐蚀情况。

  由于铜锌铁三者之间的电化学反应,已经导致接地线出现穿透性点腐蚀状况; 若敷设在污染的酸性土质中,土壤中的Cl -、SO2 -4还将加速这一过程,造成接地线横截面减小,无法承受雷电冲击或短路事故形成的大电流,一旦接地网烧毁,地电位升高,高电位将引至二次回路造成电气设备烧毁,并可能危及人身安全。

  因此《石油化工装置防雷设计规范》( GB 50650-2011) 第6. 3. 2 条规定“埋于土壤中的人工接地体通常宜采用热镀锌角钢、钢管、圆钢或扁钢。区域内人工接地体的材料宜采用同一材质[3]”,从规范的角度限制了铜包钢材料在石油化工装置防雷接地中的应用。

  除石油化工厂外,输油气站场的接地也是研究关注的重点。输油气站场建设有大量钢结构和地下管道,由于铜与铁之间存在0. 78 V 的电位差,若地下接地网敷设采用铜包钢接地材料,会出现接地线相邻管道和钢结构加速腐蚀。

  铜在中性土壤中的自腐蚀电位约为- 0. 2Vcse,电偶序中正于钢质结构,与钢质管道或镀锌扁钢等金属材料电连接形成电偶腐蚀电池,从而引起站内埋地金属结构自腐蚀电位正向偏移,导致埋地管道自腐蚀电位异常; 整改结束后,站内自然电位提高到- 0. 8 ~-1. 0 Vcse,自然电位恢复正常,因此对于安全要求较高的长输、高压油气站场应禁止铜包钢接地材料[。

  除上述问题以外,铜包钢接地材料在使用过程中还存在以下弊端:

  1、 铜包钢接地材料的施工问题

  接地装置有三个重要指标: 接地电阻、热稳定性能和使用寿命,这三项指标均与接地材料的施工质量紧密相关,铜包钢接地材料采用热熔焊形式焊接,焊点是否完好是接地施工质量的关键。

  热熔焊是通过引燃焊剂,焊剂发生氧化还原反应放出大量热量,待填充金属在模具腔体里冷却形成接头,焊接头主要是铜材料接头,它将两段铜包钢材料的外层铜材料粘结成一体,但内部钢芯并未进行金属的“再冶炼”,因此在

  使用中焊接处易出现腐蚀开裂现象,从而导致接地电阻的升高,这样一来接地材料在填埋前检查焊接头处的机械强度和焊接头杂质与气孔数量变得至关重要。

  另外,铜包钢接地材料在施工过程中不可避免地会受到建筑材料和施工设备的应力损伤,且破损后不能修复,加剧了接地材料自身的电化学腐蚀速度。因此铜包钢接地材料施工、保管工作量大。

  2、 铜包钢接地材料的环保性差

  敷设在地下的铜包钢接地材料腐蚀产生的铜离子对土壤、地下水及周边环境产生重金属污染。

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