电力塔架的腐蚀与防护论文_丛日春

丛日春

浙江建业电力承装有限公司 浙江绍兴 312000

摘要:近年来,随着社会经济的快速发展,我国电力事业发展迅速,电力塔架的架设数量也随之增加。然而,电力塔架多布设在空旷之处,由于受自然环境条件尤其是酸性物质的影响,因此电力塔架腐蚀严重。本文将对电力塔架腐蚀特征、原因进行分析,并在此基础上就如何有效防护,谈一下自己的观点和认识,以供参考。

关键词:电力塔架;腐蚀;防护;研究

电力行业的快速发展,架设的电力塔架数量也随之不断增加,然而,局部地区污染非常严重,导致电力塔架及相关配套设备受到严重的腐蚀,甚至造成结构失效。尤其在重污染、酸雨地带,输电铁塔、金具以及导线等化学或者电化学腐蚀严重,因此需对其进行有效的防护,以免引发更为严重的后果。

1、电力塔架腐蚀问题

1.1电力铁塔腐蚀不均匀

对于电力塔架而言,腐蚀问题并非全部性,而且受到的腐蚀程度也不尽相同。比如,一些电力塔架腐蚀非常的严重,而有些则比较轻微。很多受到腐蚀的铁塔材料未见明显的腐蚀痕迹,仅少部分材料腐蚀严重、或者断裂,而且也表现出局部性。一般而言,电力塔架上部位置的塔材腐蚀程度要比下部塔材的腐蚀更为严重,横担处斜材腐蚀严重,常见断裂。

1.2腐蚀多发于辅材、联板和斜材

对于电力铁塔而言,主材发生腐蚀的现象并不常见,即便部分主材上的防腐涂料出现了剥落现象,因其镀锌层依然完好而未发生腐蚀。同时,部分斜材、联板等,即便没有涂料脱落,受腐蚀程度却非常的严重,而且腐蚀扩展范围也比较大,以致于塔材锈蚀减薄或者穿孔。

1.3腐蚀所发于部件的边角以及防腐涂层孔隙位置

电力铁塔辅材、斜材,最先发生腐蚀的位置是角钢边角位置。边角位置防腐涂层、镀锌层非常薄弱,防腐涂层涂刷过程中,因厚度控制不到位而容易在边角位置出现应力收缩性裂纹;同时,塔材下缘边角以及连接边角位置,容易出现滞留水分现象,如图1所示。

(图1:电力塔架辅材以及斜材边角受到腐蚀)

电力塔架螺栓腐蚀,多发于两端面以及螺纹等位置。其中,踏脚钉腐蚀非常均匀,但是如果螺栓防腐涂刷密封好以后,就不会出现腐蚀问题。在电力塔架施工过程中,塔材的运输与施工,可能会导致材料局部镀锌层受损,这也是腐蚀多发区域。此外,因原来防腐涂装不规范,质量不合格,所以出现了涂层缺陷问题,防腐效果不佳。实践中可以看到,因涂装厚度标准不统一,所以导致涂层厚薄不均匀,局部厚度大约400μm,则可能会出现开裂病害。同时,涂装过程中因控制不到位而造成涂料成膜后缺陷问题比较多,比如起泡、龟裂等。

2、电力塔架腐蚀成因分析

之所以会出现电力塔架腐蚀问题,主要原因在于大气中含有大量的酸性气体,与电力塔架接触,会导致其表面受到严重的腐蚀。对于输变电设备而言,其金属构件的腐蚀主要表现为电化学腐蚀,其中二氧化硫影响最大,水溶性硫酸盐会对铁塔造成严重的腐蚀,与锌氧化保护膜发生化学反应,镀锌层加速腐蚀溶解。

2Zn+O2→2ZnO ①

ZnO + H2O→Zn(OH)2②

2Zn(OH)2+CO2→Zn(OH)2+ZnCO3+H2O③

Zn(OH)2+2SO2+O2→2ZnSO4+H2O④

基于以上电化学反应可知,电力塔架的镀锌层和氧反应,产生氧化膜;锌氧化膜与水反应,产生氢氧化物,即铁塔生白锈;氢氧化物与二氧化碳发生反应,生成一种微溶物质——碱式碳酸锌,减缓了电力塔架的腐蚀速度,起到了防腐作用。由于二氧化硫气体与上述碱式碳酸锌反应,会生产可溶性硫酸盐,对镀锌层保护膜会产生破坏性影响。

电力塔架腐蚀的另一个成因是防腐涂料选用不当,施工质量差加速了电力塔架腐蚀速度。电力塔架防腐涂料的选用不当,可能会导致与碱性物质发生皂化反应,对涂料的附着性产生不利影响,进而导致其剥落。在涂装过程中,因表面处理不当,涂刷工艺比较粗糙,成膜后会出现橘皮或者起泡等问题;当水汽透过缺陷处时,会导致膜下严重受腐,腐蚀物膨胀以后会破坏涂层。涂层开裂以后会形成孔隙,并且以缝隙腐蚀形式不断扩展,最终形成严重的腐蚀性病害。

3、电力塔架防腐蚀策略

基于以上分析,笔者认为要想有效防范电力塔架腐蚀,确保电力塔架运行的安全可靠性,可从以下几个方面着手:

3.1 新建塔架防腐措施

对于电力塔架而言,其所处的自然环境条件呈现出多样性特点,塔架及其配件腐蚀原因和腐蚀程度也不尽相同。因此,新建塔架防腐处理过程中,应当根据具体情况,采用针对性防腐措施。比如,污染不严重的内陆地区,由于空气中的盐浓度比较低,而且湿度相对较小,锌层腐蚀比较轻微,因此热镀锌防腐效果比较明显。基于此,建议对其采用热镀锌方法处理,对新建塔架进行防腐保护;然而,对于那些湿度相对较大,或者盐雾浓度相对较高的沿海区域,因恶劣环境的影响,容易导致电力塔架受到严重的腐蚀。对于这些地区的新建塔架,可采用热镀锌+防腐涂料方式,对其进行双重防护。这种方法,不仅可以延长防腐时间,而且防腐效果也非常的显著。

3.2输电铁塔防腐措施

对于服役多年的输电铁塔而言,因常年处在室外大气环境条件,所以或多或少地会受到环境的影响,比如雾霾等。对于输电铁塔而言,使用前需采取热镀锌法做防腐处理。输电铁塔热镀锌过程中,锌与塔架材料钢铁发生扩散,进而形成一层锌铁合金,锌铁冶金结合以后,较之于普通涂料结合力更强,即使暴露在自然环境条件下,锌层也可以多年不落。当镀锌层出现较小裂纹以后,锌就会牺牲阳极防止裂纹处的钢铁生锈。涂覆涂料防腐方法,具有成本低、工艺简单等优点,所以在锈蚀电力塔架防护过程中应用非常广泛。对于涂料防腐蚀措施而言,其作用表现如下:

第一,具有屏蔽作用。采用防腐涂料施工方法,可以有效阻止水、氧以及离子透过漆膜,隔离腐蚀介质、金属,有效避免腐蚀电池问题发生。

第二,阴极保护作用。将含有阳极金属粉的涂料均匀地覆盖在金属基体上,以免金属受到腐蚀,而且还可以延长应用寿命。

第三,漆膜电阻效应。腐蚀电池回路中,虽然无法阻止金属电子从阳极流向阴极,但是绝缘性比较好的漆膜可抑制溶液中的阳极金属离子溶出。

第四,颜料缓蚀以及钝化作用。一般而言,普通的涂料体系耐腐蚀性相对较差,而且防护时间也比较短,通常仅2至3年的时间,比如醇酸红丹涂料等。重防腐涂料体系,即在恶劣环境条件下,具有长效防护作用的高性能涂料,其构成材料有底漆、面漆和中间漆,漆膜厚度一般不小于200 μm,有效防护时间至少15年。底漆对面漆、底材的附着力以及粘接力比较强,而且还具有良好的缓蚀防锈作用,以富锌涂料为主;对于中层漆而言,一般是过渡层,具有抗渗效果;面漆的作用是抵抗腐蚀介质以及外部应力,与富锌涂料相适应的中层和面层涂料,主要有环氧树脂类、氟碳类以及聚氨酯类等。

3.3电力塔架改造

为了有效防范电力塔架腐蚀,可对其进行适当的改造,比如在选择防腐涂料时,针对螺栓、塔材等关键部位和材料进行合理的选择。对于底漆而言,以环氧磷酸锌底漆为宜,其厚度至少要在40μm以上;对于中间漆而言,以环氧云铁中间漆为宜,其厚度至少80μm;对于面漆而言,以丙烯酸聚氨酯面漆为宜,其厚度至少40μm。针对旧涂层塔架,需先对旧涂层用溶剂擦洗,验证底漆是否适应,让后才能涂装;涂料成膜后,需检测其缺陷、附着力以及厚度。当螺栓涂刷完成后,补涂厚浆型环氧漆,并将缝隙、边角缝好,或用弹性密封胶对其封装。

结语

电力塔架腐蚀成因复杂,因此应当根据铁塔所处的环境、防腐需求,选用合适的防护体系,并对防腐方案进行优化。

参考文献:

[1]陈云 强春媚 王国刚 苗文华.输电铁塔的腐蚀与防护[J]电力建设,2010(08).

[2]刘纯 陈军君 陈红冬 彭继文.输电铁塔的腐蚀特性和防护[J]湖南电力,2012(06).

[3]马承志 杨宏仓 余启育 梁位正 林岳凌.沿海地区输电铁塔防腐蚀方法对比分析[J]机电工程技术,2014(12).

[4]金晓鸿,王建,刘新,等.防腐蚀涂装工程[M].北京:化学工业出版社,2008.

论文作者:丛日春

论文发表刊物:《基层建设》2015年14期供稿

论文发表时间:2016/1/13

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