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环境对金属井管腐蚀的影响

更新时间：2020-09-06　点击量：1102

　　地下金属井管所处的腐蚀环境主要有大气（地下水位裸露在空气中的井管部分，一般在0-100 m之间）、土壤和地下水，其中土壤和地下水环境是金属井管腐蚀的主要介质。

　　(一）介质酸碱性对腐蚀的影响。

　　介质的DH值变化对腐蚀速度的影响是多方面的。因为氢离子是有效的阴极去极剂，所以当pH值变小时，将有利于腐蚀的进行。另外，pH值的变化对金属表面膜的溶解及保护膜的生成均有影响，因而也将影响到金属的腐蚀速度。河南区域内的地热（中深）井的水，一般pH值均大于7，故在实际中的影响不大。但是，对于一些化工厂和需要酸处理的厂矿企业，由于酸的渗漏致使土壤或地下水遭受污染时，将会产生此类型的腐蚀。

　　介质酸碱性对腐蚀速度的影响有以下三类：

　　(1)标准电极电位较正，稳定性高的金属，腐蚀速度较小，pH值的影响也小。

　　(2)两性金属如锌、铝、铅等，表面膜在酸性和碱性溶液中均可溶，只有在中性溶液中才具有较小的腐蚀速度。

　　(3)-般金属如铁、镁等，其保护膜只溶于酸而不溶于碱。

　　（二）介质的成分及浓度的影响。

　　不同成分和浓度的介质，对金属腐蚀有不同的影响。在非氧化性酸中（如盐酸），金属随介质浓度的增加，腐蚀速度加大。而在氧化性酸中，当浓度增加到一定数值时，表面即生成钝化膜，腐蚀就出现一个峰值，即使再增加浓度，腐蚀速度也不会增大。如碳钢、不锈钢等在浓度为50%左右的硫酸中腐蚀严重，当硫酸浓度增加到60%以上时，腐蚀反而急剧下降。

　　在稀碱液中，铁能生成不易溶解的氢氧化物，使腐蚀速度减小，但当碱液的浓度增加时，则会使其溶解，铁的腐蚀速度就会增大。

　　不同盐类溶液的性质对腐蚀也有较大的影响。非氧化性酸性盐类能引起金属的强烈腐蚀。中性及碱性盐类对金属的腐蚀主要是氧的去极化作用，腐蚀性要比前者小。氧化性盐类有钝化作用，如果浓度得当，可作为缓蚀剂。

　　(1)地下水中的阴离子：金属井管的腐蚀速度与水中的阴离子的种类有密切关系。地下水中不同的阴离子在增加金属腐蚀方面具有以下顺序：

　　N03 -< CH3COO-< SO42 -< CI-< C104 -温度较低的水环境情况下，Cl-等活性离子能破坏碳钢，增加其腐蚀反应的阳极过程速度，引起金属井管的局部腐蚀。

　　(2)硬度：地下水中的钙镁离子浓度总和称水的硬度，钙镁离子浓度过高时，则会与水中的碳酸根、磷酸根或硅酸根作用生成碳酸钙和硅酸镁垢，引起垢下腐蚀。

　　(3)溶解气体：在地下水中存在着氧、二氧化碳、硫化氢、二氧化硫等可溶解气体，它们对金属井管的腐蚀起着一定的作用。其中，氧在中性水中对金属的腐蚀起着重要的作用。

　　二氧化碳在地下水中生成碳酸或碳酸氢盐，使水中的pH值下降，水的酸性增加，将有助于氢的析出和金属表面膜的溶解破坏，没有氧存在时，溶解状态的二氧化碳会导致钢的腐蚀，在地热矿泉水井中含有大量的二氧化碳。在地热或医疗矿泉水井中存在较高浓度的硫化氢、二氧化硫，这两种溶解性气体同样对钢有着很强烈的腐蚀作用。图5-4为溶解氧与腐蚀速度的关系曲线，从图中可以看出，同样浓度的溶解氧在温度较高条件下腐蚀速度比普通冷水高。

　　实际中，有些情况下，腐蚀速度与温度的关系较为复杂，随温度的增加，氧分子溶解度减小，氧浓度下降，腐蚀速度也下降。

　　（三）井内悬浮固体的影响。

　　在所有的地热（中深）井中都不同程度存在着由泥土、砂粒、尘埃、腐蚀产物（垢）、微生物黏泥等不溶性物质组成的悬浮物。当水井流速较低或不经常使用的时候，这些悬浮物容易在井壁管上或缝隙处、变径处、滤水管等部位生成松散的沉积物，从而引起垢下腐蚀。

　　当抽水速度过高或强力开采时，则容易引起磨损腐蚀。

　　（四）井内流速的影响。

　　在地热井中，金属井管腐蚀主要是耗氧腐蚀。因此，在流速低的情况下，金属的腐蚀速度随水的流速增加而增加。这是因为水的流速增加，水携带到金属表面的溶解氧的含量也随之增加。当水流速足够高时，足量的氧到达金属表面，使金属部分或全部钝化，此时金属的腐蚀速度将下降。若水流速继续增大，水对金属表面上的钝化膜的冲击腐蚀将使金属的腐蚀速度重新增大。

　　（五）井内地下水温度的影响。

　　一般情况下，金属的腐蚀速度随温度的增加而增加。

　　（六）土壤中微生物对腐蚀的影响。

　　土壤中细菌作用而引起的腐蚀称为生物腐蚀。一般来说，腐蚀金属井管的微生物有6种类型，其中关系密切且往往伴生在一起的是铁细菌和硫酸盐还原菌2种类型。铁细菌数量随着地下深度增加稍微有所下降，而硫酸盐还原菌数量却明显增加。2种细菌在1-4月份含量都较低，而6-9月份含量高。其繁殖受地下温度影响，在常温范围内细菌数增加，低温或高温时减少。

　　在一些缺氧的土壤中有细菌参加腐蚀过程，细菌腐蚀是由于硫酸盐还原菌的作用引起的。硫酸盐还原菌生长在土壤中，是一种厌氧菌，它参加电极反应，将可溶的硫酸盐转化为硫化氢，并和铁作用生成硫化亚铁。这种细菌生长在潮湿并缺氧的土壤中，当土壤的pH值在5-9之间，温度在25-30℃时有利于细菌的生长和繁殖。硫酸盐还原菌的腐蚀通常有以下3种特征：腐蚀坑充满黑色的腐蚀产物，用盐酸处理时释放出硫化氢。腐蚀产物下面的金属表面往往是发亮的。腐蚀坑表面外形是圆形，其横断面是圆锥形，在坑内呈同心环状。

　　实际中，金属井管表面由于2种细菌对微电池起着阴阳极的去极化作用而加速井管的电化学腐蚀，这种电化学腐蚀的持续进行，使腐蚀产物体积不断增大，在井管表面鼓起包来，这就是我们常见的“锈瘤”。在水井中一般在静水位和动水位之间或附近常见，其深度在0-300 m之间严重，而在水温40℃以上时几乎没有这些现象。

　　（七）井内电偶对腐蚀的影响。

　　不同的金属材料和合金与腐蚀介质接触时将产生电偶效应，电位较负的金属在电偶中成为阳极，被强烈腐蚀。电偶腐蚀的动力是两种金属间的电位差，差值越大，阳极腐蚀就越严重。

　　对于电偶腐蚀还应特别注意距离效应和面积效应。在电偶中，当阳极面积较大时，腐蚀并不显著，如面积过小，阳极的电流密度过大，就易发生严重的孔蚀。再者就是距离效应。电偶效应引起的加速腐蚀，一般在连接处大，距离越远，腐蚀越小，距离的影响还取决于介质的导电率。

　　当两种不同材料在同一水介质中，首先在普通钢管表面形成一层约1mm的腐蚀产物，而镀锌桥式滤水管表面几乎未遭受腐蚀。但是，当试验时间达到120 d时普通钢管的腐蚀速度相对减缓，而镀锌桥式滤水管腐蚀速度相对加快，并产生大量的结垢物（锈瘤）堵塞其缝隙。

全自动野外地温监测系统/冻土地温自动监测系统

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TD-016C型地源热泵能耗监控测温系统

产品关键词：地源热泵测温，地埋管测温，浅层地温在线监测系统，分布式地温监测系统

此款系统专门为地源热泵生产企业，新能源技术安装公司，地热井钻探公司以及节能环保产业等单位设计，通过连接我司单总线地热电缆，以及单通道或多通道485接口采集器，可对接到贵司单位的软件系统。欢迎各类单位以及经销商详询！此款设备支持贴牌，具体价格按量定制。

RS485竖直地埋管地源热泵温度监测系统【产品介绍】

地源热泵空调系统利用土壤作为埋地管换热器的热源或热汇,对建筑物进行供热和供冷.在埋地管换热器设计中,土壤的导热系数是很重要的参数.而对地温进行长期可靠的监测显得特别重要。在现场实测土壤导热系数时测试时间要足够长,测试时工况稳定后的流体进出口及不同深度的温度会影响测试结果的准确性。因此地埋测温电缆的设计显得尤其重点。较传统的测温电缆设计方法，单总线测温电缆因为接线方便、精度高且不受环境影响、性价比高等优点，目前已广泛应用于地埋管及地源热泵系统进行地温监测，因可靠性和稳定性在诸多工程中已得到了验证并取得了较好的口啤。

采集服务器通过总线将现场与温度采集模块相连，温度采集模块通过单总线将各温度传感器采集到的数据发到总线上。每个采集模块可以连接内置1-60个温度传感器的测温电缆相连。本方案可以对大型试验场进行温度实时监测，支持180口井或测温电缆及1500点以上的观测井温度在线监测。

RS485竖直地埋管地源热泵温度监测系统：

1. 地埋管回填材料与地源热泵地下温度场的测试分析

2. U型垂直埋管换热器管群间热干扰的研究

3. U型管地源热泵系统性能及地下温度场的研究

4. 地源热泵地埋管的传热性能实验研究

5. 地源热泵地埋管换热器传热研究

6. 埋地换热器含水层内传热的数值模拟与实验研究，埋地换热器含水层内传热的数值模拟与实验研究。

竖直地埋管地源热泵温度测量系统，主要是一套*基于现场总线和数字传感器技术的在线监测及分析系统。它能有对地源热泵换热井进行实时温度监测并保存数据，为优化地源热泵设计、探讨地源热泵的可持续运行具有参考价值。

二、RS485竖直地埋管地源热泵温度监测系统本系统的重要特点：

１．结构简单，一根总线可以挂接1-60根传感器，总线采用三线制，所有的传感器就灯泡一样，可以直接挂在总线上．

２．总线距离长．采用强驱动模块，普通线，可以轻松测量500米深井.

３．的深井土壤检测传感器，防护等级达到ＩＰ６８，可耐压力高达5Mpa.

４．定制的防水抗拉电缆，增强了系统的稳定性和可靠特点总结：高性价格比，根据不同的需求，比你想象的*．

针对U型管口径小的问题，本系统是传统铂电阻测温系统理想的替代品. 可应用于：

１.地埋管回填材料与地源热泵地下温度场的测试分析

2.U型垂直埋管换热器管群间热干扰的研究

3. U型管地源热泵系统性能及地下温度场的研究

4. 地源热泵地埋管的传热性能实验研究

5. 地源热泵地埋管换热器传热研究

6. 埋地换热器含水层内传热的数值模拟与实验研究。

本系统技术参数：支持传感器：18B20高精度深井水温数字传感器，测井深：1000米，传感器耐压能力：5Mpa ,配置设备：远距离温度采集模块＋测井电缆＋传感器，

RS485竖直地埋管地源热泵温度监测系统系统功能：

1、温度在线监测

2、报警功能

3、数据存储

4、定时保存设置

5、历史数据报表打印

6、历史曲线查询等功能。

【技术参数】

1、温度测量范围：-10℃ ～ +100℃

2、温度精度：正负0.5℃ (-10℃ ～ +80℃)

3、分辨率： 0.1℃

4、采样点数：小于128

5、巡检周期：小于3s（可设置）

6、传输技术： RS485、RF(射频技术)、GPRS

7、测点线长：小于350米

8、供电方式： AC220V /内置锂电池可供电1-3年

9、工作温度： -30℃ ～ +80℃

10、工作湿度：小于90%RH

11、电缆防护等级：IP66

使用注意事项：

防水感温电缆经测试与检测，具备一定的防水和耐水压能力，使用时，请按以下方法操作与使用：
1．使用时，建议将感温电缆置于U形管内以方便后期维护。
若置与U形管外，请小心操作，做好电缆防护，防止在安装过程中电缆被划伤，以保持电缆的耐水压能力和使用寿命。
2. 电缆中不锈钢体为传感器所在位置，因温度为缓慢变化量，正常使用时，请等待测物热平衡后再进行测量。
3. 电缆采用三线制总线方式，红色为电源正，建议电源为3-5V DC，黑色为电源负，兰色为信号线。请严格按照此说明接线操作。
4. 系统理论上支持180个节点，实际使用应该限制在150个节点以内。
5.系统具备一定的纠错能力，但总线不能短路。
6. 系统供电，当总线距离在200米以内，则可以采用DC9V给现场模块供电，当距离在500米之内，可以采用DC12V给系统供电。

【北京鸿鸥成运仪器设备有限公司提供定制各个领域用的测温线缆产品介绍】

由北京鸿鸥成运仪器设备有限公司推出的地源热泵温度场测控系统，硬件采取*ARM技术；上位机软件使用编程语言技术设计，富有人性、直观明了；测温传感器直接封装在电缆内部，根据客户距离进行封装。目前该系统广泛应用于地源热泵地埋管、地源热泵温度场检测、地源热泵地埋换热井、地源热泵竖井及地源热泵温度场系统进行地温监测，本系统的可靠性和稳定性在诸多工程中已得到了验证并取得了较好的口啤。

地源热泵诊断中土壤温度的监测方法：
　　为了实现地源热泵系统的诊断，必须首先制定保证系统正常运行的合理的标准。在系统的设计阶段，地下土壤温度的初始值是一个重要的依据参数，它也是在系统运行过程中可能产生变化的参数。如果在一个或几个空调采暖周期（一般一个空调采暖周期为1年）后，系统的取热和放热严重不平衡，则这个初始温度会有较大的变化，将会大大降低系统的运行效率。所以设计选用土壤温度变化曲线作为诊断系统是否正常的标准。
　　首先对地源热泵系统所控制的建筑物进行全年动态能耗分析，即输入建筑物的条件，包括建筑的地理位置、朝向、外形尺寸、围护结构材料和房间功能等条件，计算出该区域全年供暖、制冷的负荷，我们根据该负荷，选择合适的系统配置，即地埋管数量以及必要的辅助冷热源，并动态模拟计算地源热泵植筋加固系统运行过程中土壤温度的变化情况，得到初始土壤温度标准曲线。采用满足土壤温度基本平衡要求的运行方案运行，同时系统实时监测土壤温度变化情况，即依靠埋置在地下的测温传感器监测土壤的温度，并且将测得的温度传递给地源热泵系统。

浅层地温能监测系统概况：

地源热泵空调系统利用土壤作为埋地管换热器的热源或热汇，对建筑物进行供热和供冷，在埋地管换热器设计中，土壤的导热系数是很重要的参数，而对地温进行长期可靠的监测显得特别重要。在现场实测土壤导热系数时测试时间要足够长，测试时工况稳定后的流体进出口及不同深度的温度会影响测试结果的准确性。因此地源热泵地埋测温电缆的设计显得尤其重点。较传统的地源热泵测温电缆设计方法，北京鸿鸥成运仪器设备有限公司研发的数字总线式测温电缆因为接线方便、精度高且不受环境影响、性价比高等优点，目前已广泛应用于地埋管及地源热泵系统进行地温监测，因可靠性和稳定性在诸多工程中已得到了验证并取得了较好的口啤。

为方便研究土壤、水质等环境对空调换热井能效等方面的可靠研究或温度测量，目前地源热泵地埋管测温电缆对于地埋换热井，有口径小，深度较深等特点的测温方式,如果测量地下120米的地源热泵井，要放12路线PT100传感器。12根测温线缆若平均放置，即10米放一个探头，则所需线材要1500米，在井上需配置一个至少12通道的巡检仪，若需接入电脑进行温度实时记录，该巡检仪要有RS232或RS485功能,根据以上成本估计，这口井进行地热测温至少成本在8000元，虽然选择高精度的PT100可提高系统的测温精度，但对模拟量数据采集，提供精度的有效办法是提供仪器的AD转换器的位数，即提供巡检仪的测量精度，若能够在长距离测温的条件下进行多点测温，能够做到0.5度的精度，则是非常不容易。针对这一需求，北京鸿鸥成运仪器设备有限公司推出“数字总线式地源热泵地埋管测温电缆”及相应系统。矿井深部地温监测，地源热泵温度监测研究，地源热泵温度测量系统，浅层地热测温系统。

地源热泵数字总线测温线缆与传统测温电缆对比分析：
传统的温度检测以热敏电阻、PT100或PT1000作为温度敏感元件，因其是模拟量，要对温度进行采集，若需较高精度，需要选择12位或以上的AD转换及信号处理电路，近距离时，其精度及可靠性受环境影响不大，但当大于30米距离传输时，宜采用三线制测方式，并需定期对温度进行校正。当进行多点采集时，需每个测温点放置一根电缆，因电阻作为模拟量及相互之间的干扰，其温度测量的准确度、系统的精度差，会受环境及时间的影响较大。模块量传感器在工作过程中都是以模拟信号的形式存在，而检测的环境往往存在电场、磁场等不确定因素，这些因素会对电信号产生较大的干扰，从而影响传感器实际的测量精度和系统的稳定性，每年需要进行校准，因而它们的使用有很大的局限性。

北京鸿鸥成运仪器设备有限公司研发的总线式数字温度传感器，具有防水、防腐蚀、抗拉、耐磨的特性，总线式数字温度传感器采用测温芯片作为感应元件，感应元件位于传感器头部，传感器的精度和稳定性决定于美国进口测温芯片的特性及精度级别，无需校正，因数据传输采用总线方式，总线电缆或传感器外径可做得很小，直径不大于12mm,且线路长短不会对传感器精度造成任何影响。这是传统热电阻测温系统*的优势。所以数字总线式测温电缆是地源热泵地埋管管测温、地温能深井和地层温度监测理想的设备。数字总线式数据传感器本身自带12位高精度数据转换器和现场总线管理器，直接将温度数据转换成适合远距离传输的数字信号，而每个传感器本身都有唯的识别ID，所以很多传感器可以直接挂接在总线上，从而实现一根电缆检测很多温度点的功能。

地源热泵大数据监控平台建设

一、系统介绍

1、建设自动监测监测平台，可监测大楼内室内温度；热泵机组空调侧和地源侧温度、

压力、流量；系统空调侧和地源侧温度、压力、流量；热泵机组和水泵的电压、电流、功率、

电量等参数；地温场的变化等，实现热泵机组运行情况 24 小时实时监测，异常情况预

警，做到真正的无人值守。可对热泵系统的长期运行稳定性、系统对地温场的影响以及能效

比等进行综合的科学评价，为进一步示范推广与系统优化的工作提供数据指导依据。

具体测量要求如下：

1）各热泵机组实时运行情况；

2）室内温度监测数据及变化曲线；

3）室外环境温度数据及变化曲线；

4）机房内空调侧出回水温度、压力、流量等监测数据及变化曲线；

5）机房内地埋管侧出回水温度、压力、流量等监测数据及变化曲线；

6）机房内用电设备的电流、电压、功率、电能等监测数据及变化曲线；

7）地温场内不同深度的地温监测数据及变化曲线；

8）能耗综合分析、系统 COP 分析以及系统节能量的评价分析。

2、自动监测平台建成以后可以对已经安装自动监测设备的地热井实施自动监测的数据分

析展示，可实现地热井和回灌井的水位、水温、流量实施传输分析，并可实现数据异常情况预

警，做到实时监管，有地热井运行的稳定性。

1）开采水量及回水水量的流量监测及变化曲线；

2）开采水温及回水水温的温度监测及变化曲线；

3）开采井井内水位监测及变化曲线；

环境对金属井管腐蚀的影响

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