井下杂散电流腐蚀分析

石杰

摘要：杂散电流加剧了煤矿井下管线腐蚀的进程，增加了腐蚀防护的难度。本文通过建立数学模型对管线上通过的杂散电流进行了计算，并且利用法拉第电解定律估算出金属的腐蚀量。文章还分析了杂散电流腐蚀的防护措施。

关键词：煤矿;杂散电流;腐蚀;防护

由于煤矿井下环境条件恶劣，金属的腐蚀问题相当严重。煤炭行业每年因腐蚀造成钢材损失近400万吨，直接经济损失达十亿元以上，因设备腐蚀损坏，影响生产造成更大的间接损失。统计表明，高压铠装电缆故障有20%是由于电缆受腐蚀引起。杂散电流的存在加速了腐蚀的进程，提高了腐蚀防护的难度。

1 杂散电流腐蚀机理

煤矿井下金属的腐蚀本质上是电化学腐蚀。煤矿井下管线众多，主要有排水管路、瓦斯管路、压风管路、高压电缆等，这些管线中含有大量的金属材料，相对于巷道底板来说电阻较低。由于杂散电流选择电阻值最小的路径，因此，管线中有杂散电流流过。井下巷道十分潮湿，一般相对湿度多在60%～90%，加上煤层中散发出的CO、SO、HS等气体，使得水多为酸性。金属腐蚀的化学方程式如下：

为了减小腐蚀的危害性，人们采取了加强通风、合理选材、设置涂料保护层以及防止杂散电流等措施。由于人们对杂散电流腐蚀的潜在威胁认识不够，也没有采取防治措施。因此，这里主要从降低杂散电流的角度来提出腐蚀的防护措施。

从图4可以看出，机车电流、轨道电阻率、过渡电导以及供电区间长度均与金属的腐蚀量成正比，减小上述参数有助于减缓腐蚀的进行，轨道电阻率和过渡电导得变化对腐蚀的影响相对来说较大。对于一个确定的煤矿直流牵引供电系统，供电区间长度是无法改变的。机车电流的降低可以通过提高直流牵引供电系统的电压等级来实现——当电压由250V 升高到550V时，在容量不变的情况下，机车电流减少一半。

提高过渡电导是杂散电流腐蚀防护的有效措施之一。具体措施就是保证良好的轨地绝缘，“对道床经常清理，应无杂物、无浮煤、无积水”。此外，采用电阻率较低的钢轨，确保钢轨接缝电阻较小也有助于降低管线的腐蚀，文献对此作了规定。

4 结束语

本文通过定量计算，分析了杂散电流与煤矿管線腐蚀之间的关系。由于现场环境的制约，实际腐蚀量还受到诸如腐蚀生成物与氧化膜形成钝化层、管线表面的机械性损坏等因素的影响。因此，管线的理论腐蚀量与实际腐蚀量之间有一定的差距。但分析结果给出的相关参数变化对腐蚀量的影响曲线具有重要意义，有助于腐蚀的防护。

此外，本文还通过定量计算给出了存在杂散电流腐蚀危险的区域，这对现场的杂散电流腐蚀防护具有指导作用。

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