杂散电流防护用石墨接地体及制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电化学腐蚀技术领域，尤其涉及一种杂散电流防护用石墨接地体及制备方法。
【背景技术】
[0002]杂散电流腐蚀也称电腐蚀或干扰腐蚀，是由外来杂散电流引起的腐蚀。所谓杂散电流就是在非指定回路上流动的电流，在土壤或水介质中的金属构件均可能产生杂散电流腐蚀，在阴极保护体系中也常会遇到杂散电流影响。
[0003]在运行的直流电力设备电路中，其所属的导体或设备又不止一点接地，那么此电力装置就有可能产生直流杂散电流，例如直流电气铁路、地下铁路、工矿的铁路机车、有轨电车、直流输电系统的接地极等，都可能在土壤中产生部分电流流失，该电流在另一处从土壤返回到电源回路。此时将会对处于两个电极间的金属构件造成杂散电流腐蚀。
[0004]杂散电流腐蚀的实质是电解腐蚀，其腐蚀量与杂散电流强度成正比，服从法拉第电解定律。由于杂散电流源的电位往往很高，电流强度一般较大，故杂散电流引起的腐蚀通常比一般腐蚀强烈。如与电气铁路平行敷设的壁厚为7?8_的钢管，4?5个月就可发生腐蚀穿孔。而且杂散电流的影响范围有时很远，甚至会影响数十公里外的地下金属构件。
[0005]目前针对杂散电流腐蚀的保护方法主要包括减少干扰源泄流、金属构件远离干扰源敷设、排流保护等措施。但是随着现在电力铁路、特高压输电工程的逐年发展，想要让地下金属构件完全避开直流干扰源已经很难实现；此外，排流保护施工复杂，排流效果与排流点的选择、排流方式、排流量的确定有很大关系，适用面较窄。
【发明内容】
[0006]针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种施工简便的杂散电流防护用石墨接地体及制备方法。
[0007]为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案:
[0008]—、杂散电流防护用石墨接地体，包括内层复合石墨线束和内层复合石墨线束外侧包裹的外层复合石墨线编织层，内层复合石墨线束由复合石墨线平行排列成m排η列构成，2m< η < 1m ;外层复合石墨线编织层由复合石墨线编织获得；其中，复合石墨线由复合石墨带捻合获得，复合石墨带包括两层蠕虫石墨层和敷设于两层石墨层间的骨架纤维，骨架纤维包覆有粘合剂层，所述的骨架纤维包括玻璃纤维和碳纤维。
[0009]作为优选，骨架纤维直径为0.08?0.2mm。
[0010]作为优选，粘合剂层为丙烯酸乙酯水溶性粘合剂层或树脂类水溶性粘合剂层。
[0011]二、杂散电流防护用石墨接地体的制备方法，包括步骤:
[0012]步骤I，对婦虫石墨进行棍压制成婦虫石墨纸；
[0013]步骤2，将骨架纤维表面浸润粘合剂，并等间距敷设于两层蠕虫石墨纸间，经热固、辊压得到复合石墨纸，所述的骨架纤维包括玻璃纤维和碳纤维；
[0014]步骤3，裁切复合石墨纸得到复合石墨带，对复合石墨带进行捻合获得复合石墨线；
[0015]步骤4，复合石墨线平行排列成m排η列构成内层复合石墨线束，2m ^ n ^ 1m ；
[0016]步骤5，采用复合石墨线在内层复合石墨线束外编织外层复合石墨线编织层。
[0017]作为优选，蠕虫石墨碳含量高于85%。
[0018]作为优选，婦虫石墨纸厚度为0.1?Imm0
[0019]作为优选，相邻骨架纤维间隔0.5?1.2mm。
[0020]作为优选，复合石墨带宽度为10?25mm。
[0021]作为优选，粘合剂为丙烯酸乙酯水溶性粘合剂或树脂类水溶性粘合剂。
[0022]将石墨接地体敷设于被保护金属构件周围，石墨接地体即在被保护金属构件周围形成电屏蔽层，外部干扰源产生的杂散电流在流经被保护金属构件附近时，由于石墨接地体提供的低阻通道而绝大部分通过石墨接地体向远端散流，从而保护了金属构件。
[0023]石墨接地体用于杂散电流保护时，将石墨接地体横截面的窄边与土壤表面平行的角度敷设进土壤，这样可有效增大石墨接地体与土壤纵向接触面积，从而提高了材料利用率。
[0024]石墨接地体由于其导电主体完全由石墨构成，不含任何金属成分，因此石墨接地体本身就具有优良的耐腐蚀性，将其用于杂散电流防护时不用担心接地体本身的腐蚀问题。
[0025]和现有技术相比，本发明具有如下优点和有益效果:
[0026]1、和现有的杂散电流防护技术相比，本发明仅需将石墨接地体敷设于被保护金属构件周围，施工简便，适用面广。
[0027]2、本发明石墨接地体具有重量轻、电阻小、柔性好、制备工艺简单、成本低廉等优点，将其用于杂散电流防护时，易于施工，且防护效果优。
【附图说明】
[0028]图1为实施例中石墨接地体的横截面示意图；
[0029]图2?3为实施例中石墨接地体的杂散电流防护应用示意图；
[0030]图4为本发明杂散电流防护原理图。
[0031]图中，1-内层复合石墨线束，2-外层复合石墨线编织层，3-金属管道，4-石墨接地体，5-绝缘连接件，6-第一腐蚀点，7-第二腐蚀点，8- 土壤表面。
【具体实施方式】
[0032]具体实施中，本发明主要制备原料包括碳含量高于85%的高纯蠕虫石墨、丙烯酸乙酯水溶性粘合剂、玻璃纤维和碳纤维。对蠕虫石墨进行辊压制成表面光滑平整、厚度均匀的婦虫石墨纸，婦虫石墨纸厚度以0.1?Imm为宜，婦虫石墨纸厚度过大，捻合时石墨带易发生断裂。
[0033]复合石墨带的具体制备方法如下:采用粘合剂将玻璃纤维和碳纤维表层浸润，并等间距敷设于上下两层蠕虫石墨纸间，相邻纤维间隔0.5mm?1.2mm。于80?120°C温度保持60?10s进行热固处理；然后，经两次以上辊压得到复合石墨纸。进一步地，裁切复合石墨纸得到宽度1mm?25_的复合石墨带，所得复合石墨带表面应光滑平整，无骨架纤维裸露出石墨带表层。
[0034]对复合石墨带进行捻合得到复合石墨线，将复合石墨线平行排列成m排η列构成内层复合石墨线束，采用编织机在内层复合石墨线束外编织外层复合石墨线编织层，获得杂散电流防护用石墨接地体。图1为一种具体的杂散电流防护用石墨接地体的横截面图，其中，内层复合石墨线束平行排列成2排7列。
[0035]图2?3为实施例中石墨接地体的杂散电流防护应用示意图，其中图2为俯视图，图3为侧视图。本实施例中，在金属管道(3)四周敷设4条石墨接地体(4)，金属管道(3)即被保护金属构件，石墨接地体(4)平行于金属管道(3)、且其横截面的窄边平行于土壤表面⑶。
[0036]图4是图2?3所示杂散电流防护应用的原理图，图中，Rl代表第一腐蚀点(6)与土壤间的接触电阻，1?代表通流部分金属管道(3)本体电阻，R2代表第二腐蚀点(7)与土壤间的接触电阻，R3代表石墨接地体(4)与土壤间的接触电阻；R5代表通流部分石墨接地体(4)的本体电阻；R4代表石墨接地体(4)与土壤之间的接触电阻。总所周知，石墨接地体的本体电阻是远远小于其与土壤间的接触电阻。此时，决定低阻通道阻值的关键因素是石墨接地体两端的接触电阻R3、R4。金属管道由于表面的绝缘防腐层造成只有腐蚀点局部与土壤接触，该接触电阻必远远大于整体敷设在土壤中的石墨接地体，则由电阻R3、R4构成的新低阻通道阻值势必大大低于原本由电阻Rl、R2组成的低阻通道，那土壤中大量的直流杂散电流将经由新低阻通道流向远方，从而达到杂散电流腐蚀保护目标。
[0037]实施例
[0038]采用30根直径2.2mm的复合石墨线平行排列成3行10列构成内层复合石墨线束，外层采用24根直径2.2mm的复合石墨线编织以包裹内层复合石墨线束，得到结构如图1的杂散电流防护用石墨复合接地体，采用四极法微电阻测量本实施例石墨复合接地体每米电阻约100毫欧。
[0039]上述实施例所述是用以具体说明本专利，文中虽通过特定的术语进行说明，但不能以此限定本专利的保护范围，熟悉此技术领域的人士可在了解本专利的精神与原则后对其进行变更或修改而达到等效目的，而此等效变更和修改，皆应涵盖于权利要求范围所界定范畴内。
【主权项】
1.杂散电流防护用石墨接地体，其特征在于，包括: 内层复合石墨线束和内层复合石墨线束外侧包裹的外层复合石墨线编织层，内层复合石墨线束由复合石墨线平行排列成m排η列构成，2m彡η彡1m ;外层复合石墨线编织层由复合石墨线编织获得；其中，复合石墨线由复合石墨带捻合获得，复合石墨带包括两层蠕虫石墨层和敷设于两层石墨层间的骨架纤维，骨架纤维包覆有粘合剂层，所述的骨架纤维包括玻璃纤维和碳纤维。2.如权利要求1所述的杂散电流防护用石墨接地体，其特征在于: 所述的骨架纤维直径为0.08?0.2mm。3.如权利要求1所述的杂散电流防护用石墨接地体，其特征在于: 所述的粘合剂层为丙烯酸乙酯水溶性粘合剂层或树脂类水溶性粘合剂层。4.杂散电流防护用石墨接地体的制备方法，其特征在于，包括步骤: 步骤I，对婦虫石墨进行棍压制成婦虫石墨纸； 步骤2，将骨架纤维表面浸润粘合剂，并等间距敷设于两层蠕虫石墨纸间，经热固、辊压得到复合石墨纸，所述的骨架纤维包括玻璃纤维和碳纤维； 步骤3，裁切复合石墨纸得到复合石墨带，对复合石墨带进行捻合获得复合石墨线； 步骤4，复合石墨线平行排列成m排η列构成内层复合石墨线束，2m ^ n ^ 1m ； 步骤5，采用复合石墨线在内层复合石墨线束外编织外层复合石墨线编织层。5.如权利要求4所述的杂散电流防护用石墨接地体的制备方法，其特征在于: 所述的婦虫石墨纸厚度为0.1?Imm06.如权利要求4所述的杂散电流防护用石墨接地体的制备方法，其特征在于: 相邻骨架纤维间隔0.5?1.2mm。7.如权利要求4所述的杂散电流防护用石墨接地体的制备方法，其特征在于: 所述的复合石墨带宽度为10?25mm。8.如权利要求4所述的杂散电流防护用石墨接地体的制备方法，其特征在于: 所述的粘合剂为丙烯酸乙酯水溶性粘合剂或树脂类水溶性粘合剂。
【专利摘要】本发明公开了一种杂散电流防护用石墨接地体及制备方法，该石墨接地体包括内层复合石墨线束和内层复合石墨线束外侧包裹的外层复合石墨线编织层，内层复合石墨线束由复合石墨线平行排列成m排n列构成，2m≤n≤10m；外层复合石墨线编织层由复合石墨线编织获得；其中，复合石墨线由复合石墨带捻合获得，复合石墨带包括两层蠕虫石墨层和敷设于两层石墨层间的骨架纤维，骨架纤维包覆有粘合剂层，所述的骨架纤维包括玻璃纤维和碳纤维。和现有的杂散电流防护技术相比，本发明仅需将石墨接地体敷设于被保护金属构件周围，施工简便，适用面广。
【IPC分类】H01R4/66
【公开号】CN105098392
【申请号】CN201510594146
【发明人】阮江军, 龚若涵, 胡元潮, 葛贺飞
【申请人】武汉大学
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2015年9月17日