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環(huán)境對金屬井管腐蝕的影響

更新時間：2020-09-06　點擊量：1786

　　地下金屬井管所處的腐蝕環(huán)境主要有大氣（地下水位裸露在空氣中的井管部分，一般在0-100 m之間）、土壤和地下水，其中土壤和地下水環(huán)境是金屬井管腐蝕的主要介質。

　　(一）介質酸堿性對腐蝕的影響。

　　介質的DH值變化對腐蝕速度的影響是多方面的。因為氫離子是有效的陰極去極劑，所以當pH值變小時，將有利于腐蝕的進行。另外，pH值的變化對金屬表面膜的溶解及保護膜的生成均有影響，因而也將影響到金屬的腐蝕速度。河南區(qū)域內的地熱（中深）井的水，一般pH值均大于7，故在實際中的影響不大。但是，對于一些化工廠和需要酸處理的廠礦企業(yè)，由于酸的滲漏致使土壤或地下水遭受污染時，將會產生此類型的腐蝕。

　　介質酸堿性對腐蝕速度的影響有以下三類：

　　(1)標準電極電位較正，穩(wěn)定性高的金屬，腐蝕速度較小，pH值的影響也小。

　　(2)兩性金屬如鋅、鋁、鉛等，表面膜在酸性和堿性溶液中均可溶，只有在中性溶液中才具有較小的腐蝕速度。

　　(3)-般金屬如鐵、鎂等，其保護膜只溶于酸而不溶于堿。

　　（二）介質的成分及濃度的影響。

　　不同成分和濃度的介質，對金屬腐蝕有不同的影響。在非氧化性酸中（如鹽酸），金屬隨介質濃度的增加，腐蝕速度加大。而在氧化性酸中，當濃度增加到一定數(shù)值時，表面即生成鈍化膜，腐蝕就出現(xiàn)一個峰值，即使再增加濃度，腐蝕速度也不會增大。如碳鋼、不銹鋼等在濃度為50%左右的硫酸中腐蝕嚴重，當硫酸濃度增加到60%以上時，腐蝕反而急劇下降。

　　在稀堿液中，鐵能生成不易溶解的氫氧化物，使腐蝕速度減小，但當堿液的濃度增加時，則會使其溶解，鐵的腐蝕速度就會增大。

　　不同鹽類溶液的性質對腐蝕也有較大的影響。非氧化性酸性鹽類能引起金屬的強烈腐蝕。中性及堿性鹽類對金屬的腐蝕主要是氧的去極化作用，腐蝕性要比前者小。氧化性鹽類有鈍化作用，如果濃度得當，可作為緩蝕劑。

　　(1)地下水中的陰離子：金屬井管的腐蝕速度與水中的陰離子的種類有密切關系。地下水中不同的陰離子在增加金屬腐蝕方面具有以下順序：

　　N03 -< CH3COO-< SO42 -< CI-< C104 -溫度較低的水環(huán)境情況下，Cl-等活性離子能破壞碳鋼，增加其腐蝕反應的陽極過程速度，引起金屬井管的局部腐蝕。

　　(2)硬度：地下水中的鈣鎂離子濃度總和稱水的硬度，鈣鎂離子濃度過高時，則會與水中的碳酸根、磷酸根或硅酸根作用生成碳酸鈣和硅酸鎂垢，引起垢下腐蝕。

　　(3)溶解氣體：在地下水中存在著氧、二氧化碳、硫化氫、二氧化硫等可溶解氣體，它們對金屬井管的腐蝕起著一定的作用。其中，氧在中性水中對金屬的腐蝕起著重要的作用。

　　二氧化碳在地下水中生成碳酸或碳酸氫鹽，使水中的pH值下降，水的酸性增加，將有助于氫的析出和金屬表面膜的溶解破壞，沒有氧存在時，溶解狀態(tài)的二氧化碳會導致鋼的腐蝕，在地熱礦泉水井中含有大量的二氧化碳。在地熱或醫(yī)療礦泉水井中存在較高濃度的硫化氫、二氧化硫，這兩種溶解性氣體同樣對鋼有著很強烈的腐蝕作用。圖5-4為溶解氧與腐蝕速度的關系曲線，從圖中可以看出，同樣濃度的溶解氧在溫度較高條件下腐蝕速度比普通冷水高。

　　實際中，有些情況下，腐蝕速度與溫度的關系較為復雜，隨溫度的增加，氧分子溶解度減小，氧濃度下降，腐蝕速度也下降。

　　（三）井內懸浮固體的影響。

　　在所有的地熱（中深）井中都不同程度存在著由泥土、砂粒、塵埃、腐蝕產物（垢）、微生物黏泥等不溶性物質組成的懸浮物。當水井流速較低或不經常使用的時候，這些懸浮物容易在井壁管上或縫隙處、變徑處、濾水管等部位生成松散的沉積物，從而引起垢下腐蝕。

　　當抽水速度過高或強力開采時，則容易引起磨損腐蝕。

　　（四）井內流速的影響。

　　在地熱井中，金屬井管腐蝕主要是耗氧腐蝕。因此，在流速低的情況下，金屬的腐蝕速度隨水的流速增加而增加。這是因為水的流速增加，水攜帶到金屬表面的溶解氧的含量也隨之增加。當水流速足夠高時，足量的氧到達金屬表面，使金屬部分或全部鈍化，此時金屬的腐蝕速度將下降。若水流速繼續(xù)增大，水對金屬表面上的鈍化膜的沖擊腐蝕將使金屬的腐蝕速度重新增大。

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　　一般情況下，金屬的腐蝕速度隨溫度的增加而增加。

　　（六）土壤中微生物對腐蝕的影響。

　　土壤中細菌作用而引起的腐蝕稱為生物腐蝕。一般來說，腐蝕金屬井管的微生物有6種類型，其中關系密切且往往伴生在一起的是鐵細菌和硫酸鹽還原菌2種類型。鐵細菌數(shù)量隨著地下深度增加稍微有所下降，而硫酸鹽還原菌數(shù)量卻明顯增加。2種細菌在1-4月份含量都較低，而6-9月份含量高。其繁殖受地下溫度影響，在常溫范圍內細菌數(shù)增加，低溫或高溫時減少。

　　在一些缺氧的土壤中有細菌參加腐蝕過程，細菌腐蝕是由于硫酸鹽還原菌的作用引起的。硫酸鹽還原菌生長在土壤中，是一種厭氧菌，它參加電極反應，將可溶的硫酸鹽轉化為硫化氫，并和鐵作用生成硫化亞鐵。這種細菌生長在潮濕并缺氧的土壤中，當土壤的pH值在5-9之間，溫度在25-30℃時有利于細菌的生長和繁殖。硫酸鹽還原菌的腐蝕通常有以下3種特征：腐蝕坑充滿黑色的腐蝕產物，用鹽酸處理時釋放出硫化氫。腐蝕產物下面的金屬表面往往是發(fā)亮的。腐蝕坑表面外形是圓形，其橫斷面是圓錐形，在坑內呈同心環(huán)狀。

　　實際中，金屬井管表面由于2種細菌對微電池起著陰陽極的去極化作用而加速井管的電化學腐蝕，這種電化學腐蝕的持續(xù)進行，使腐蝕產物體積不斷增大，在井管表面鼓起包來，這就是我們常見的“銹瘤”。在水井中一般在靜水位和動水位之間或附近常見，其深度在0-300 m之間嚴重，而在水溫40℃以上時幾乎沒有這些現(xiàn)象。

　?。ㄆ撸┚畠入娕紝Ωg的影響。

　　不同的金屬材料和合金與腐蝕介質接觸時將產生電偶效應，電位較負的金屬在電偶中成為陽極，被強烈腐蝕。電偶腐蝕的動力是兩種金屬間的電位差，差值越大，陽極腐蝕就越嚴重。

　　對于電偶腐蝕還應特別注意距離效應和面積效應。在電偶中，當陽極面積較大時，腐蝕并不顯著，如面積過小，陽極的電流密度過大，就易發(fā)生嚴重的孔蝕。再者就是距離效應。電偶效應引起的加速腐蝕，一般在連接處大，距離越遠，腐蝕越小，距離的影響還取決于介質的導電率。

　　當兩種不同材料在同一水介質中，首先在普通鋼管表面形成一層約1mm的腐蝕產物，而鍍鋅橋式濾水管表面幾乎未遭受腐蝕。但是，當試驗時間達到120 d時普通鋼管的腐蝕速度相對減緩，而鍍鋅橋式濾水管腐蝕速度相對加快，并產生大量的結垢物（銹瘤）堵塞其縫隙。

全自動野外地溫監(jiān)測系統(tǒng)/凍土地溫自動監(jiān)測系統(tǒng)

地源熱泵分布式溫度集中測控系統(tǒng)

礦井總線分散式溫度測量系統(tǒng)方案

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TD-016C型地源熱泵能耗監(jiān)控測溫系統(tǒng)

產品關鍵詞：地源熱泵測溫，地埋管測溫，淺層地溫在線監(jiān)測系統(tǒng)，分布式地溫監(jiān)測系統(tǒng)

此款系統(tǒng)專門為地源熱泵生產企業(yè)，新能源技術安裝公司，地熱井鉆探公司以及節(jié)能環(huán)保產業(yè)等單位設計，通過連接我司單總線地熱電纜，以及單通道或多通道485接口采集器，可對接到貴司單位的軟件系統(tǒng)。歡迎各類單位以及經銷商詳詢！此款設備支持貼牌，具體價格按量定制。

RS485豎直地埋管地源熱泵溫度監(jiān)測系統(tǒng)【產品介紹】

地源熱泵空調系統(tǒng)利用土壤作為埋地管換熱器的熱源或熱匯,對建筑物進行供熱和供冷.在埋地管換熱器設計中,土壤的導熱系數(shù)是很重要的參數(shù).而對地溫進行長期可靠的監(jiān)測顯得特別重要。在現(xiàn)場實測土壤導熱系數(shù)時測試時間要足夠長,測試時工況穩(wěn)定后的流體進出口及不同深度的溫度會影響測試結果的準確性。因此地埋測溫電纜的設計顯得尤其重點。較傳統(tǒng)的測溫電纜設計方法，單總線測溫電纜因為接線方便、精度高且不受環(huán)境影響、性價比高等優(yōu)點，目前已廣泛應用于地埋管及地源熱泵系統(tǒng)進行地溫監(jiān)測，因可靠性和穩(wěn)定性在諸多工程中已得到了驗證并取得了較好的口啤。

采集服務器通過總線將現(xiàn)場與溫度采集模塊相連，溫度采集模塊通過單總線將各溫度傳感器采集到的數(shù)據(jù)發(fā)到總線上。每個采集模塊可以連接內置1-60個溫度傳感器的測溫電纜相連。本方案可以對大型試驗場進行溫度實時監(jiān)測，支持180口井或測溫電纜及1500點以上的觀測井溫度在線監(jiān)測。

RS485豎直地埋管地源熱泵溫度監(jiān)測系統(tǒng)：

1. 地埋管回填材料與地源熱泵地下溫度場的測試分析

2. U型垂直埋管換熱器管群間熱干擾的研究

3. U型管地源熱泵系統(tǒng)性能及地下溫度場的研究

4. 地源熱泵地埋管的傳熱性能實驗研究

5. 地源熱泵地埋管換熱器傳熱研究

6. 埋地換熱器含水層內傳熱的數(shù)值模擬與實驗研究，埋地換熱器含水層內傳熱的數(shù)值模擬與實驗研究。

豎直地埋管地源熱泵溫度測量系統(tǒng)，主要是一套*基于現(xiàn)場總線和數(shù)字傳感器技術的在線監(jiān)測及分析系統(tǒng)。它能有對地源熱泵換熱井進行實時溫度監(jiān)測并保存數(shù)據(jù)，為優(yōu)化地源熱泵設計、探討地源熱泵的可持續(xù)運行具有參考價值。

二、RS485豎直地埋管地源熱泵溫度監(jiān)測系統(tǒng)本系統(tǒng)的重要特點：

１．結構簡單，一根總線可以掛接1-60根傳感器，總線采用三線制，所有的傳感器就燈泡一樣，可以直接掛在總線上．

２．總線距離長．采用強驅動模塊，普通線，可以輕松測量500米深井.

３．的深井土壤檢測傳感器，防護等級達到ＩＰ６８，可耐壓力高達5Mpa.

４．定制的防水抗拉電纜，增強了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠特點總結：高性價格比，根據(jù)不同的需求，比你想象的*．

針對U型管口徑小的問題，本系統(tǒng)是傳統(tǒng)鉑電阻測溫系統(tǒng)理想的替代品. 可應用于：

１.地埋管回填材料與地源熱泵地下溫度場的測試分析

2.U型垂直埋管換熱器管群間熱干擾的研究

3. U型管地源熱泵系統(tǒng)性能及地下溫度場的研究

4. 地源熱泵地埋管的傳熱性能實驗研究

5. 地源熱泵地埋管換熱器傳熱研究

6. 埋地換熱器含水層內傳熱的數(shù)值模擬與實驗研究。

本系統(tǒng)技術參數(shù)：支持傳感器：18B20高精度深井水溫數(shù)字傳感器，測井深：1000米，傳感器耐壓能力：5Mpa ,配置設備：遠距離溫度采集模塊＋測井電纜＋傳感器，

RS485豎直地埋管地源熱泵溫度監(jiān)測系統(tǒng)系統(tǒng)功能：

1、溫度在線監(jiān)測

2、報警功能

3、數(shù)據(jù)存儲

4、定時保存設置

5、歷史數(shù)據(jù)報表打印

6、歷史曲線查詢等功能。

【技術參數(shù)】

1、溫度測量范圍：-10℃ ～ +100℃

2、溫度精度：正負0.5℃ (-10℃ ～ +80℃)

3、分辨率： 0.1℃

4、采樣點數(shù)：小于128

5、巡檢周期：小于3s（可設置）

6、傳輸技術： RS485、RF(射頻技術)、GPRS

7、測點線長：小于350米

8、供電方式： AC220V /內置鋰電池可供電1-3年

9、工作溫度： -30℃ ～ +80℃

10、工作濕度：小于90%RH

11、電纜防護等級：IP66

使用注意事項：

防水感溫電纜經測試與檢測，具備一定的防水和耐水壓能力，使用時，請按以下方法操作與使用：
1．使用時，建議將感溫電纜置于U形管內以方便后期維護。
若置與U形管外，請小心操作，做好電纜防護，防止在安裝過程中電纜被劃傷，以保持電纜的耐水壓能力和使用壽命。
2. 電纜中不銹鋼體為傳感器所在位置，因溫度為緩慢變化量，正常使用時，請等待測物熱平衡后再進行測量。
3. 電纜采用三線制總線方式，紅色為電源正，建議電源為3-5V DC，黑色為電源負，蘭色為信號線。請嚴格按照此說明接線操作。
4. 系統(tǒng)理論上支持180個節(jié)點，實際使用應該限制在150個節(jié)點以內。
5.系統(tǒng)具備一定的糾錯能力，但總線不能短路。
6. 系統(tǒng)供電，當總線距離在200米以內，則可以采用DC9V給現(xiàn)場模塊供電，當距離在500米之內，可以采用DC12V給系統(tǒng)供電。

【北京鴻鷗成運儀器設備有限公司提供定制各個領域用的測溫線纜產品介紹】

由北京鴻鷗成運儀器設備有限公司推出的地源熱泵溫度場測控系統(tǒng)，硬件采取*ARM技術；上位機軟件使用編程語言技術設計，富有人性、直觀明了；測溫傳感器直接封裝在電纜內部，根據(jù)客戶距離進行封裝。目前該系統(tǒng)廣泛應用于地源熱泵地埋管、地源熱泵溫度場檢測、地源熱泵地埋換熱井、地源熱泵豎井及地源熱泵溫度場系統(tǒng)進行地溫監(jiān)測，本系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性在諸多工程中已得到了驗證并取得了較好的口啤。

地源熱泵診斷中土壤溫度的監(jiān)測方法：
　　為了實現(xiàn)地源熱泵系統(tǒng)的診斷，必須首先制定保證系統(tǒng)正常運行的合理的標準。在系統(tǒng)的設計階段，地下土壤溫度的初始值是一個重要的依據(jù)參數(shù)，它也是在系統(tǒng)運行過程中可能產生變化的參數(shù)。如果在一個或幾個空調采暖周期（一般一個空調采暖周期為1年）后，系統(tǒng)的取熱和放熱嚴重不平衡，則這個初始溫度會有較大的變化，將會大大降低系統(tǒng)的運行效率。所以設計選用土壤溫度變化曲線作為診斷系統(tǒng)是否正常的標準。
　　首先對地源熱泵系統(tǒng)所控制的建筑物進行全年動態(tài)能耗分析，即輸入建筑物的條件，包括建筑的地理位置、朝向、外形尺寸、圍護結構材料和房間功能等條件，計算出該區(qū)域全年供暖、制冷的負荷，我們根據(jù)該負荷，選擇合適的系統(tǒng)配置，即地埋管數(shù)量以及必要的輔助冷熱源，并動態(tài)模擬計算地源熱泵植筋加固系統(tǒng)運行過程中土壤溫度的變化情況，得到初始土壤溫度標準曲線。采用滿足土壤溫度基本平衡要求的運行方案運行，同時系統(tǒng)實時監(jiān)測土壤溫度變化情況，即依靠埋置在地下的測溫傳感器監(jiān)測土壤的溫度，并且將測得的溫度傳遞給地源熱泵系統(tǒng)。

淺層地溫能監(jiān)測系統(tǒng)概況：

地源熱泵空調系統(tǒng)利用土壤作為埋地管換熱器的熱源或熱匯，對建筑物進行供熱和供冷，在埋地管換熱器設計中，土壤的導熱系數(shù)是很重要的參數(shù)，而對地溫進行長期可靠的監(jiān)測顯得特別重要。在現(xiàn)場實測土壤導熱系數(shù)時測試時間要足夠長，測試時工況穩(wěn)定后的流體進出口及不同深度的溫度會影響測試結果的準確性。因此地源熱泵地埋測溫電纜的設計顯得尤其重點。較傳統(tǒng)的地源熱泵測溫電纜設計方法，北京鴻鷗成運儀器設備有限公司研發(fā)的數(shù)字總線式測溫電纜因為接線方便、精度高且不受環(huán)境影響、性價比高等優(yōu)點，目前已廣泛應用于地埋管及地源熱泵系統(tǒng)進行地溫監(jiān)測，因可靠性和穩(wěn)定性在諸多工程中已得到了驗證并取得了較好的口啤。

為方便研究土壤、水質等環(huán)境對空調換熱井能效等方面的可靠研究或溫度測量，目前地源熱泵地埋管測溫電纜對于地埋換熱井，有口徑小，深度較深等特點的測溫方式,如果測量地下120米的地源熱泵井，要放12路線PT100傳感器。12根測溫線纜若平均放置，即10米放一個探頭，則所需線材要1500米，在井上需配置一個至少12通道的巡檢儀，若需接入電腦進行溫度實時記錄，該巡檢儀要有RS232或RS485功能,根據(jù)以上成本估計，這口井進行地熱測溫至少成本在8000元，雖然選擇高精度的PT100可提高系統(tǒng)的測溫精度，但對模擬量數(shù)據(jù)采集，提供精度的有效辦法是提供儀器的AD轉換器的位數(shù)，即提供巡檢儀的測量精度，若能夠在長距離測溫的條件下進行多點測溫，能夠做到0.5度的精度，則是非常不容易。針對這一需求，北京鴻鷗成運儀器設備有限公司推出“數(shù)字總線式地源熱泵地埋管測溫電纜”及相應系統(tǒng)。礦井深部地溫監(jiān)測，地源熱泵溫度監(jiān)測研究，地源熱泵溫度測量系統(tǒng)，淺層地熱測溫系統(tǒng)。

地源熱泵數(shù)字總線測溫線纜與傳統(tǒng)測溫電纜對比分析：
傳統(tǒng)的溫度檢測以熱敏電阻、PT100或PT1000作為溫度敏感元件，因其是模擬量，要對溫度進行采集，若需較高精度，需要選擇12位或以上的AD轉換及信號處理電路，近距離時，其精度及可靠性受環(huán)境影響不大，但當大于30米距離傳輸時，宜采用三線制測方式，并需定期對溫度進行校正。當進行多點采集時，需每個測溫點放置一根電纜，因電阻作為模擬量及相互之間的干擾，其溫度測量的準確度、系統(tǒng)的精度差，會受環(huán)境及時間的影響較大。模塊量傳感器在工作過程中都是以模擬信號的形式存在，而檢測的環(huán)境往往存在電場、磁場等不確定因素，這些因素會對電信號產生較大的干擾，從而影響傳感器實際的測量精度和系統(tǒng)的穩(wěn)定性，每年需要進行校準，因而它們的使用有很大的局限性。

北京鴻鷗成運儀器設備有限公司研發(fā)的總線式數(shù)字溫度傳感器，具有防水、防腐蝕、抗拉、耐磨的特性，總線式數(shù)字溫度傳感器采用測溫芯片作為感應元件，感應元件位于傳感器頭部，傳感器的精度和穩(wěn)定性決定于美國進口測溫芯片的特性及精度級別，無需校正，因數(shù)據(jù)傳輸采用總線方式，總線電纜或傳感器外徑可做得很小，直徑不大于12mm,且線路長短不會對傳感器精度造成任何影響。這是傳統(tǒng)熱電阻測溫系統(tǒng)*的優(yōu)勢。所以數(shù)字總線式測溫電纜是地源熱泵地埋管管測溫、地溫能深井和地層溫度監(jiān)測理想的設備。數(shù)字總線式數(shù)據(jù)傳感器本身自帶12位高精度數(shù)據(jù)轉換器和現(xiàn)場總線管理器，直接將溫度數(shù)據(jù)轉換成適合遠距離傳輸?shù)臄?shù)字信號，而每個傳感器本身都有唯的識別ID，所以很多傳感器可以直接掛接在總線上，從而實現(xiàn)一根電纜檢測很多溫度點的功能。

地源熱泵大數(shù)據(jù)監(jiān)控平臺建設

一、系統(tǒng)介紹

1、建設自動監(jiān)測監(jiān)測平臺，可監(jiān)測大樓內室內溫度；熱泵機組空調側和地源側溫度、

壓力、流量；系統(tǒng)空調側和地源側溫度、壓力、流量；熱泵機組和水泵的電壓、電流、功率、

電量等參數(shù)；地溫場的變化等，實現(xiàn)熱泵機組運行情況 24 小時實時監(jiān)測，異常情況預

警，做到真正的無人值守?？蓪岜孟到y(tǒng)的長期運行穩(wěn)定性、系統(tǒng)對地溫場的影響以及能效

比等進行綜合的科學評價，為進一步示范推廣與系統(tǒng)優(yōu)化的工作提供數(shù)據(jù)指導依據(jù)。

具體測量要求如下：

1）各熱泵機組實時運行情況；

2）室內溫度監(jiān)測數(shù)據(jù)及變化曲線；

3）室外環(huán)境溫度數(shù)據(jù)及變化曲線；

4）機房內空調側出回水溫度、壓力、流量等監(jiān)測數(shù)據(jù)及變化曲線；

5）機房內地埋管側出回水溫度、壓力、流量等監(jiān)測數(shù)據(jù)及變化曲線；

6）機房內用電設備的電流、電壓、功率、電能等監(jiān)測數(shù)據(jù)及變化曲線；

7）地溫場內不同深度的地溫監(jiān)測數(shù)據(jù)及變化曲線；

8）能耗綜合分析、系統(tǒng) COP 分析以及系統(tǒng)節(jié)能量的評價分析。

2、自動監(jiān)測平臺建成以后可以對已經安裝自動監(jiān)測設備的地熱井實施自動監(jiān)測的數(shù)據(jù)分

析展示，可實現(xiàn)地熱井和回灌井的水位、水溫、流量實施傳輸分析，并可實現(xiàn)數(shù)據(jù)異常情況預

警，做到實時監(jiān)管，有地熱井運行的穩(wěn)定性。

1）開采水量及回水水量的流量監(jiān)測及變化曲線；

2）開采水溫及回水水溫的溫度監(jiān)測及變化曲線；

3）開采井井內水位監(jiān)測及變化曲線；

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環(huán)境對金屬井管腐蝕的影響

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