摘要：随着我国人民物质生活水平不断提高，用电需求不断增加，输电铁塔的用量也在急剧上升。输电铁塔在长期的使用过程中，受到大气环境的影响，会发生腐蚀问题，影响输电铁塔的安全性，因此，采取有效的防腐技术应对输电铁塔的腐蚀问题，提升输电完全具有重要的现实意义。
关键词：输电铁塔；腐蚀；防腐技术
输电铁塔是输电系统的重要结构装置，其可靠性对整个供电系统的安全有着重要的影响。输变电工程中的输电铁塔、变电构架及换流站阀厅服役时处于各种自然环境中，时刻经受着大气腐蚀破坏。国内现有的输电塔大多采用钢结构，主要采用热镀锌方式防锈蚀，在一般大气环境中可维持多年，基本满足输电铁塔的运行要求。然而，输电铁塔在其服役期间，所处的环境复杂多样，输电铁塔在不同程度上遭受着环境腐蚀，因此，开发高耐腐蚀性的输变电工程钢构件防腐材料，提高输电线路的使用寿命，降低输电铁塔维护成本具有重要意义。
一、输电铁塔的腐蚀现状
输电铁塔是输电工程建设和安装中重要的配套构件。随着我国经济的快速发展，用电需求的逐步增加，近二十多年以来国内输电铁塔的使用量也在逐渐增加。我国输电铁塔主材为16Mn、辅材为Q235，防锈蚀方式主要采用热镀锌方式。一般来说，在沿海地区铁塔热镀锌防锈蚀效果一般为多年，随后铁塔开始局部锈蚀，局部锈蚀会带动整塔锈蚀使锈蚀速度呈比例增长。目前，铁塔锈蚀后维护方式为刷油漆，常用油漆为冷涂锌漆，油漆的防锈蚀寿命为2～3年，维护频繁，且工程量大。输电铁塔建设的时间不同，不同时期输电铁塔加工工艺、安装和防腐维护水平的差异，致使输电铁塔现在的锈蚀情况也呈现出差异。因此，有必要通过研究室外变电站典型金属设备腐蚀分布情况、设备涂层种类、现阶段的防腐蚀修护方法，为已有腐蚀的服役金属构件制定满足生产要求的二次修复处理方法，为入网设备材料选择形成能评价金属构件抗腐蚀性能的评价方法。
二、输电铁塔腐蚀防腐技术
（一）热浸镀锌技术
热镀锌作为钢铁覆盖保护材料越来越受到人们的重视。一直以来，人们通过往锌浴中添加合金元素来改善锌的流动性、粘附性等解决热浸镀锌问题，提高镀层抗腐蚀性和镀件成型性，如在锌浴中添加Al、Ni、Mg、Si、Re等元素。随着热镀锌产品应用的多样化发展，对其性能提出了更高的要求，为此，开发各种高性能、高适用性的热镀锌合金镀层成为了当务之急。在锌浴中添加一些金属或者氧化物可以明显提升热镀锌涂层耐蚀性能。在锌浴中添加Mg、Al可以提升热浸锌涂层的微观组织及性能。研究表明，Zn-0.5%-Mg-0.25%Al涂层比纯锌和Zn-Mg涂层的耐蚀性能更好。Mg元素的添加可以明显的提升涂层的耐蚀性能。Mg元素含量对Zn-Mg-Al热浸涂层耐蚀性能的影响。在0.5%～2.0%的含量范围内，Zn-5%Al～1.5%Mg涂层的耐蚀性能最好，盐雾腐蚀试验结果表明，Zn-Mg-Al涂层的耐蚀性能要优于纯锌涂层及Zn-5%Al涂层。Mg元素的添加对Al-Zn-Si热浸涂层的微观形貌和长期腐蚀性能的影响。实验表明，由于在枝晶间形成Mg2Si和MgZn2相，Al-Zn-Si-xMg(x=0，1.25%，3%，4%)涂层的耐蚀性能大大提升。ShiweiLietal.研究了添加Si元素和稀土元素对Zn-6Al-3Mg热浸涂层的耐蚀性能的影响。添加稀土元素可以提升Zn-6Al-3Mg热浸涂层的晶粒均匀性。添加Si元素和稀土元素可以抑制Zn5(OH)8Cl2•H2O向Zn5(OH)6(CO3)2的分解，增强腐蚀产物的紧实度，抑制晶间及点状腐蚀。Zn-6Al-3Mg-0.1Si-0.1RE涂层的耐蚀性能优于Zn-6Al-3Mg热浸涂层。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在锌浴中添加纳米级TiO2，CeO2-TiO2以及Al2O3-ZrO2的氧化物颗粒可以得到高性能的热浸锌涂层。添加Al2O3-ZrO2混合氧化物可以得到富铝热浸锌涂层，其摩擦磨损性能很好，并且在腐蚀液中的稳定性也很好。纳米TiO2粉可以促进磷化并且提升粘附性。添加有CeO2-TiO2的热浸锌涂层具有耐蚀性能好，可以有效阻碍腐蚀介质，良好的防污特性以及光洁的涂层表面等优点。
（二）热喷涂技术
热喷涂指利用某种热源将涂层材料加热到熔融或半熔融状态，并以一定的速度喷射沉积到经过预处理的基体表面形成涂层的方法，赋予基体表面特殊功能的目的。可使基体表面具有耐磨、耐蚀、耐高温氧化、电绝缘、隔热、防辐射、减磨和密封等性能。常用的热喷涂方法包括等离子喷涂、火焰喷涂、超音速火焰喷涂、电弧喷涂和爆炸喷涂等。钢铁构件暴露在大气中，要求其保护涂层具有抵抗风雨、阳光或其他恶劣气候的能力。在工业大气环境中，涂层应能抵抗烟尘沉积、酸雨的腐蚀。热喷金属涂层在大气环境中防腐蚀性能较为突出。在大气环境下，特别是在工业大气和海洋大气环境中，热喷涂防腐蚀涂层与涂料封闭的合理结合是保护钢铁结构件的最佳方案之一。Zn-Al合金涂层在自然环境中的耐蚀性既接近铝涂层，而电化学性能又与锌相同，因此其对钢的保护效果比单纯的锌、铝涂层更佳。而在涂层成分上可以通过改变Al的含量以及加入少量的Mg，稀土等金属元素来提高涂层的耐腐蚀性能。
（三）冷喷涂技术
冷喷涂技术由前苏联科学院理论与应用力学研究所的专家们发明，世界发达国家如俄罗斯、美国、日本及欧共体一直在努力研究用这种与热喷涂不同的独特喷涂方法制备各类涂层，并已经取得了很大的进展。国内中国科学院金属研究所在冷喷涂应用方面开展了大量研究，所研究的抗海水腐蚀涂层和耐高温氧化涂层均已在海洋工程和航天工业得到应用。随着冷喷涂技术的不断发展，在腐蚀防护方面，因获得的涂层致密性高、涂层成分和相组成更接近原始喷涂材料，且成本低适合现场使用，冷喷涂已成为热喷涂技术最强有力的竞争对手，且在二次修复方面优于热喷涂，成为该领域应用的首选。
利用冷喷涂技术，制备了含有不同Zn含量的Zn-Al合金涂层。并详细研究了工艺参数，Al2O3添加量对涂层结合强度，耐蚀性能的影响。结果表明，冷喷涂Zn-Al涂层孔隙率非常低（可以达到小于1%），没有明显的氧化现象，具有明显高于热喷涂Zn-Al涂层的结合强度，具有比热喷涂Zn-Al合金涂层更负的自腐蚀电位，对基体具有明显的阴极保护效应。在长期的盐雾腐蚀后，冷喷涂Zn-Al涂层表面完好，无鼓泡或颗粒脱落现象，且有腐蚀产物的封孔作用，具有更长的防护寿命。
综上所述，在纯锌涂层的基础上添加 Al、Mg、Si、Re 等元素可以明显提升涂层的耐蚀性能，并降低全寿命周期成本。冷喷涂锌铝基合金涂层致密性高、涂层成分和相组成更接近原始喷涂材料，且成本低适合现场使用，具有明显高于热喷涂锌铝基合金涂层的结合强度，具有比热喷涂锌铝基合金涂层更负的自腐蚀电位，对基体具有明显的阴极保护效应。具有更长的防护寿命。因此，冷喷涂锌铝基合金涂层是在重工业污染和海洋气候地区取代热浸镀锌工艺最简单，也是最有效的手段之一。
参考文献
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论文作者:曹良 陈天峰 吕闪闪
论文发表刊物:《基层建设》2017年第9期
论文发表时间:2017/7/24
标签：涂层论文; 铁塔论文; 性能论文; 锈蚀论文; 合金论文; 耐蚀论文; 基体论文; 《基层建设》2017年第9期论文;