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地鐵中雜散電流對給排水管道腐蝕的探討及其防護措施

文檔作者：熊景芷文檔來源：鐵道第三勘察設(shè)計院		點擊數(shù)：	更新時間： 2024年07月01日
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軔一交置·地鐵中雜散電流對給排水管道腐蝕的探討及其防護措施 上海電器技術(shù)(2004 No．41
地鐵中雜散電流對給排水管道腐蝕的探討
及其防護措施
Study on Metro Stray Current in Pipes
鐵道第三勘察設(shè)計院 熊景芷
摘要：根據(jù)地鐵雜散電流對地下埋設(shè)的給排水管道發(fā)生陽極氧化的電化學(xué)腐蝕機理，從理論上上計算分析
了雜散電流對給排水管道的腐蝕，結(jié)合實際經(jīng)驗對地鐵給排水設(shè)計中如何減少雜散電流對管道的腐蝕提出
了具體的建議和措施。
關(guān)鍵詞：地鐵給排水管道 電化學(xué)腐蝕
Abstract：By means of the mechanism of electrochemical co~osion of anodic oxidization of rebars in metallic pipelines
buried underground in metro
Keyword：metro water pipeline electrochemical corrosion
1 概述
在我國，近幾年來地鐵作為城市重要的交通工
具以其快捷、便利、安全、載客量大等優(yōu)點正得到迅
速發(fā)展。除北京、上海、香港、天津和廣州地鐵已正
式投入運營外，目前深圳、青島、南京、成都等城市
地鐵也正在施工或設(shè)計之中，地鐵中防迷流的問題越
來越引起廣泛的關(guān)注。
地鐵雜散電流，又稱地鐵迷流(metro stray
current)，主要是指由采用直流供電牽引方式的地鐵
列車在地下鐵道運行時泄漏到道床及其周圍土壤介質(zhì)
中的電流。北京、天津、上海、廣州和香港地鐵均采
用直流電力牽引的方式。在這種供電方式當(dāng)中，列車
直流牽引系統(tǒng)采用正極接接觸網(wǎng)，而走行軌兼作負回
流線。在地鐵建成并投入運營的初期，走行軌與道床之
間的絕緣程度較高，即軌、地過渡電阻值較大，由走
行軌泄漏到土壤介質(zhì)中的雜散電流也較少。但是隨著
地鐵運營時間的推移，由于受到如潮濕、滲漏水等環(huán)
境因素的影響，使地鐵車站以及區(qū)間隧道中的軌、地
絕緣性能降低或先期防護措施失效，勢必增大了由走
行軌泄漏到土壤介質(zhì)中的雜散電流。
地鐵雜散電流會對地鐵周圍的埋地金屬管道、
通訊電纜金屬外皮以及車站和區(qū)間隧道主體結(jié)構(gòu)中的
鋼筋發(fā)生電化學(xué)腐蝕。就金屬管道而言，雜散電流不
僅影響地鐵系統(tǒng)本身金屬管道的使用壽命，而且還會
影響到與之相連的市政管網(wǎng)，甚至釀成事故。如我國
東北某礦區(qū)的石油天然氣管道由于受到雜散電流的腐
蝕，在短短的幾年中就發(fā)生了多處泄漏現(xiàn)象，造成了
巨大的損失和影響。再如香港曾因地鐵雜散電流引起
煤氣管道的腐蝕穿孔，造成煤氣泄漏的事故。北京地
鐵第一期工程投入運營數(shù)年后，其主體結(jié)構(gòu)鋼筋發(fā)現(xiàn)
嚴重腐蝕，隧道內(nèi)水管腐蝕穿孑L，僅部分區(qū)段更換穿
孔水管就達50余處。
2 腐蝕機理
雜散電流的腐蝕屬電化學(xué)腐蝕的一種，概括起
來可將發(fā)生腐蝕的氧化還原反應(yīng)分為兩種：當(dāng)金屬鐵
— 6l一
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上海電器技術(shù)(2004 No．4) 地鐵中雜散電流對給排水管道腐蝕的探討及其防護措施·軔疊交置
Fe周圍的介質(zhì)是酸性電解質(zhì)，即oH<7時，發(fā)生
的氧化還原反應(yīng)是析氫腐蝕，以H 為去極化劑；當(dāng)
金屬鐵Fe周圍的介質(zhì)是堿性電解質(zhì)，即oH≥7時，
發(fā)生的氧化還原反應(yīng)為吸氧腐蝕。
由于地鐵中的潮濕環(huán)境多成酸性，這樣雜散電
流通過周圍金屬管道時，就如同金屬電解一樣，從而
使金屬腐蝕。由地鐵走行軌泄漏出來的雜散電流流入
土壤主體結(jié)構(gòu)中后產(chǎn)生地電場，使土壤和主體結(jié)構(gòu)中
的不同地電位之間有電流流過，電位差越大，電流也
越大。當(dāng)土壤和混凝土主體結(jié)構(gòu)中有金屬導(dǎo)體時，流
過兩種不同介質(zhì)和金屬導(dǎo)體中的電流密度也不同。以
土壤中埋置的金屬管道為例，經(jīng)過測試和理論計算：
泄漏的雜散電流基本上是沿管道流動，而不再經(jīng)過土
壤流動；金屬在電解質(zhì)溶液中自發(fā)地進行電化學(xué)腐
蝕的腐蝕量與流過金屬的電量成正比。1A的電流可
在1年內(nèi)腐蝕掉9．13kg的鋼鐵，這是按照鐵在電解質(zhì)
溶液中自然腐蝕的電化學(xué)當(dāng)量從理論上來計算的，由于
環(huán)境不同，其實際結(jié)果與理論計算也有差異。
3 防護措施
鑒于以上測試結(jié)果，需從源頭上對雜散電流進
行防護。一般采取“防堵為主，疏導(dǎo)為輔”的方法，
即：
(1)從牽引供電系統(tǒng)本身限制雜散電流，如采用
高電壓等級為列車供電、減少牽引變電站的間距、供
電系統(tǒng)采用雙邊供電等措施。
(2)力求鋼軌和大地絕緣，并具有良好的回流通
路，如使用絕緣墊和絕緣扣件，采用無絕緣電路
等。
(3)施工時，在道床下和隧道主體結(jié)構(gòu)中埋設(shè)
排流鋼筋，變電站設(shè)置排流柜，以便積極疏導(dǎo)雜散電
流。
(4)地鐵的給排水管道設(shè)計時，要考慮雜散電流
減少對其腐蝕，如：
1)地下車站和區(qū)間除消防管外，應(yīng)盡量采用非金
屬管道。
2)區(qū)間消防管道盡量減少穿越股道的次數(shù)，在
必須穿越的股道的情況下管道應(yīng)采取絕緣措施或干脆
采用不銹鋼管(一般消防管穿越股道的距離較短，不
影響投資)。
3)地鐵車站的水源一般以城市自來水為給水水
源，為了防止雜散電流對市政管網(wǎng)的腐蝕，可在消防
管道進入車站以前加絕緣井并同時加一段3m左右長
的給水塑料管，把雜散電流堵在地鐵車站及區(qū)間內(nèi)。
4)在管道進入車站、管道穿越結(jié)構(gòu)處、支管與干
管的連接處、管道穿越股道的兩端、新舊管道及不同
材質(zhì)管道的連接處和直線管路上一定距離處可加防雜
散電流絕緣管道法蘭接頭。
5)管道與結(jié)構(gòu)相接觸或相通處均應(yīng)采用一定的絕
緣措施，如管道與支架之間加絕緣墊、橡膠圈等，防
止雜散電流通過管道對主體結(jié)構(gòu)鋼筋的腐蝕。
雜散電流在地鐵中雖然難以避免，但我們?nèi)裟?
根據(jù)它的腐蝕原理來采取有效的防護手段，還是能將
它的腐蝕范圍和程度降到最低的。

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