中国电力设备管理协会

首页>专业论文

输电线路杆塔的腐蚀与防治对策

作者:   发布时间:2017-09-11

        输电线路杆塔结构件防腐保护性能的可靠性,是影响线路长期安全运行的重要因素之一。杆塔结构件一般采用热镀锌防腐。本文根据镀锌层在大气环境中的腐蚀特点和青海部分地区输电铁塔锈蚀情况的观测资料,提出输电线路杆塔腐蚀的防治对策。

        1 热镀锌层对钢铁的防腐蚀作用

        输电线路杆塔采用热镀锌防腐,可使杆塔结构在室外暴露情况下获得较长的使用寿命。热镀锌时,锌与钢铁之间发生扩散形成锌铁合金层,锌铁之间为冶金结合,比一般涂料结合更牢固,暴露在大气环境中的锌层数十年不会脱落。

        镀锌层有小的裂纹或损坏时,锌将以牺牲阳极的型式继续防止裂纹或损坏处的钢铁生锈,这是镀锌层比其他涂镀层优越的主要特点。由于锌能溶解于酸和强碱,热镀锌层只能适用于一般大气和天然水环境中。镀锌层在接触空气和水时,可产生轻微的电化学腐蚀。在乡村、丛林等空气洁净地区,镀锌层能维持多年,而在工业污染区和沿海地区,镀锌层的耐用年限就很短。锌层耐用年限与锌层厚度成正比。

        2 镀锌层大气腐蚀机理

        2.1 大气主要污染物对镀锌层的腐蚀影响

        大气中的主要污染物是二氧化硫和氮氧化合物,试验研究表明,氮氧化合物对镀锌层的腐蚀不明显,二氧化硫对镀锌层的腐蚀是主要的,其腐蚀过程主要是二氧化硫湿沉降薄液层下的电化学腐蚀过程。锌在高浓度二氧化硫污染的自然环境中生成的腐蚀产物与锌在高湿的二氧化硫气体箱中形成的腐蚀产物相似,二氧化硫湿沉对锌腐蚀的影响大于二氧化硫干沉对锌腐蚀的影响。二氧化硫污染越重,锌腐蚀越严重,在一定二氧化硫浓度下,湿度是影响锌腐蚀的重要因素,即湿度越高,锌腐蚀越快。

        不同地点、不同时间进行的暴露试验研究表明,环境温度、湿度与二氧化硫共同对锌腐蚀起作用,二氧化硫污染是控制锌腐蚀的主要因素。工业城市大气以二氧化硫污染为主,沿海地区海盐粒子(氯化物湿沉)是主要污染因素,森林和热带雨林地区空气较洁净,锌腐蚀属于潮湿的大气腐蚀。

        处于工业大气污染严重的地区,研究不同高度对钢材腐蚀的影响,发现在地表的腐蚀率最大,在l~9 m高度内腐蚀率有明显下降,9~25 m高度内腐蚀率的下降幅度很小,说明随高度增加大气腐蚀的影响逐渐减弱。对试验区域主要污染物二氧化硫的监测结果表明,二氧化硫浓度与材料腐蚀率成正比,地表二氧化硫浓度较大,9 m高度处浓度最小,25 m高度的二氧化硫浓度最大。但在25 m高度风速大于地表,有利于污染物漂流扩散。

        2.2 青海海西盐湖部分地区铁塔腐蚀观测结果

        为了了解输电线路杆塔结构受大气腐蚀的影响,海西供电公司分别对某运行10年左右的、位于青海格尔木盐湖地区的330 kV线路铁塔,近郊区某新建的、位于河道、农田、高速公路与城镇附近的330 kV线路铁塔锌镀层状况进行了观测。观测结果表明,城区和公路附近铁塔镀锌层状况明显差于位于河道、农田区域的铁塔,说明大气污染物对铁塔镀锌镀层有显著影响。

        3 热浸镀锌主要技术要求

        输电铁塔热浸镀锌采用国家标准GB/T13912-92,主要技术、质量要求有明确规定。对镀锌层质量的要求主要包括外观、锌层厚度(附着量)和附着强度等。

        3.1 外观

        热镀锌的目的是防腐蚀而非装饰,不能用美观性来判断质量好坏。合格的镀件表面应清洁、平滑、无损伤。镀锌后立即采取钝化处理可避免或减少出现“白锈”现象,保证镀件表面清洁。毛刺、结瘤和锌灰(渣)是镀锌工艺不良造成的,虽不影响耐腐蚀性,但影响外观,并可能影响安装。局部漏镀是标准不容许的,微小的漏镀或镀层损伤允许修复。

        3.2 镀锌层厚度与附粉强度

        镀锌层厚度与耐蚀寿命成正比,附着强度是耐蚀寿命的保证,必须符合有关标准。镀锌层厚度与均匀性可用硫酸铜试验法检验,锌层附着强度可锤击试验,也可用硬刀试验(适用性强)。

        4 输电线路杆塔腐蚀防治对策

        根据实际观测和试验结果结合铁塔镀锌质量要求,提出输电线路杆塔腐蚀防治对策。

        4.1 加强铁塔监造,重视现场锌层厚度与锌层附着强度的检验

        用户不能只重视外观整洁光亮,忽视镀锌层厚度要求,甚至忽略锌层厚度检验。有关研究表明0.2 %的铝足以使镀锌层明显降低,造成大面积镀锌层达不到要求。所以,应该加强铁塔监造工作,监造时要重视镀锌层厚度与镀锌层附着强度的检验。如条件允许,应进行组塔前的现场镀锌层厚度抽样检验。

        4.2 针对特别塔型制定特殊要求

        输电线路大跨越工程越来越多,其铁塔高、结构复杂,在运行中不便检测腐蚀情况,修复和更换困难。对于这类铁塔钢结构件的镀锌应提出特别要求。对局部材料可采取增加镀锌层厚度的特别要求。施工时应进行铁塔钢结构件的镀锌质量检查工作。

        4.3 大气污染严重区域的防治措施

        对跨越盐湖地区、矿山、工业污染区等存在严重大气污染物区域的输电线路,应根据局部环境下污染物对铁塔的腐蚀特点,采取铁塔防腐措施。一般仍采用热镀锌防腐,但应增加镀锌层厚度,保证铁塔镀锌层的耐蚀寿命。

        4.4 制定有关热镀锌的标准

        考虑到大气污染物对铁塔镀锌层的腐蚀影响,对跨越工业大气污染严重的地区,如跨越矿山、盐湖地区的输电线路铁塔,应制定这些地区关于热镀锌质量要求的标准,便于铁塔监造,也可为铁塔订货方提供相关技术条件。铁塔构件存在微小的漏镀或镀层损伤时允许修复,目前采用的方法多种多样,没有标准可依。应该尽快制定热镀锌层修复标准,保证热镀锌层修复质量。