摘要：环境因素和金具材料因素是引起金具失效的两个重要因素。随着工业排放、城市冬季采暖等因素影响，大气中腐蚀介质含量增高，无形中对输电线路金具的性能造成了重要影响。在含有硫化物、氮化物等腐蚀介质的大气环境下，当大气相对湿度达到一定程度，腐蚀就会逐渐发生，其中主要是电化学腐蚀。长期腐蚀，将导致电力金具机械性能、力学性能下降，成为电力系统安全、稳定运行的重要隐患。鉴于此，本文对架空输电线路金具腐蚀失效进行分析，以供参考。
关键词：输电线路；金具；腐蚀；失效
引言
目前，国内有关铝及铝合金在沙漠大气环境下的腐蚀机理研究较少，该环境下的腐蚀数据仍处于空白，其腐蚀原因尚未有一个明确的定论。一般认为，铝及其合金在干燥的大气中是稳定的，然而，大量铝及铝合金设备在沙漠大气环境下的使用过程中出现了不同程度的腐蚀情况，给设备的稳定运行带来了一定的安全隐患。
1腐蚀失效情况
2018年某月，工作人员在对某750kV输电线路巡查过程中发现该导线一处间隔棒表面存在大量白色腐蚀斑点。相关资料显示，该间隔棒所在线路为于2012年投入运行，采用ZL102材料。从图1的宏观特征可见，库存的导线间隔棒表面呈灰色金属光泽，未见腐蚀迹象;使用过后，整个间隔棒金属表面存在均匀的白色圆形斑点，大小不一。斑点外表面为一层白色粉末状物质，去除该白色粉末状物质后，原腐蚀斑点处留有一处颜色较深的腐蚀痕迹，在光学放大镜下未见明显的腐蚀坑深度。
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2金属电极腐蚀试验
2.1试验样品
绝缘体铁盖和水泥和绝缘部件的位置有一个狭缝，其中电场功率大，考虑到绝缘铁帽屋顶梁厚度超过6mm，不同的悬架绝缘帽屋顶梁形成设计与斜坡表面和非斜面，且间隙有一定的水量，因此直径为6mmx6mm的拳击球墨铸铁，A3铁由3种不同形式的金属电极制成，电极的长度为5厘米。金属电极如图2所示。
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图2金属电极形状
绝缘体铁帽中使用的材料是球墨铸铁，具有更快的天然锈蚀。A3铁腐蚀在自然条件下变慢，如球墨铸铁。304不锈钢含有一定量的铬和镍，将一种镀膜放在金属表面，在自然条件下如球墨铸铁，A3铁更好的防腐蚀效果。为了表明304不锈钢在直流电场的作用下也具有较好的防腐效果，它被放置在更加严格的电锈环境中。当直径为304的不锈钢电极比球墨铸铁更严重时，A3铁电极小时，电场变形的等级会更严重，所以横截面为4mmx4mm304不锈钢棒，使10长8cm兰根西迪格金属电极。
2.2试验电路及方法
试验电路如图3所示。
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图3试验电路
将测试产品放在密封的透明存储箱的一侧，将具有一定浓度的氯化钠（3个测试中的氯化钠溶液浓度相同）的溶液放在接收盒的另一侧，以及通过超声波雾化使溶液失效，提高空气的导电性，从而加速腐蚀。本文讨论了金材料、电场和水对金锈的影响：使用3种不同的织物烯烃电极来研究材料对葫芦的影响，并并行每组试验中的五个金属电极通过铜线，确保金属电极的电位相同，利用不同形式的阳极金，通过阳极与阴极之间的距离控制电场;影响本实验结果的因素有金属电极的面积、温度和湿度。为了确保除所述变量外的剩余因素相同，将４组样品分别放置于４个容积相等的透明收纳箱中，用单位时间产雾量相同的超声波雾化器增加空气湿度，并监测电子水平的空气湿度;每304个不锈钢电极的面积约为1312mm2，每个球墨铸铁和A3铁电极的表面不低于1215mm2，不大于1272mm2，因此金表面的差值不超过57mm2，不同表面造成的腐蚀差异可能微不足道。
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图4扫描电子显微镜(SEM)下的微观组织形貌
3腐蚀产物分析
3.1微观腐蚀形貌分析
首先，采用扫描电子显微镜，分别在×150、×400倍镜下观察了铝合金表面白色斑点处的形貌，如图4(a)、(b)所示。从图中可见，经过喷砂处理的铸件表面存在较小的凹坑，试样表面的白色斑点附着物以团絮状、块状分布，并存在大量龟裂，且具有剥落倾向，说明该表面附着层对基体的保护性很差。
最后，采用扫描电子显微镜，分别在×150、×1500倍镜下观察了白色斑点截面腐蚀形貌，如附图A5、A6所示。如图(e)可见，试样附着的白色斑点下方未发现明显的腐蚀坑点;但图(f)显示，在喷砂留下的凹坑下，沉积了大量颗粒状产物，同时具有剥落倾向。
3.2腐蚀原因分析
Al2O3•3H2O在较大的pH范围内都会保持稳定，在pH值小于4或大于9时开始溶解，使得铝合金有较强的局部腐蚀倾向。降雨、雾、表面蒸发浓缩的液层和铝合金表面的小孔内的电解质都会使铝处于腐蚀状态，其主要的腐蚀形式是如点蚀、晶间腐蚀和剥层腐蚀等局部腐蚀。
铝合金发生点蚀的一个主要原因是Cl－1。通过盐沉积作用，Cl－1首先以活性位吸附的方式进入铝合金表面，并与氧化膜发生化学反应，进而造成氧化膜的减薄及裸露铝合金的直接溶解。其氯化步骤形成如下:
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从微观形貌的分析结果看，腐蚀层下尚未发现明显的腐蚀坑，腐蚀仍处于前期孕育阶段，对基体的损伤程度较小，但当长时间运行后，基体表面将沉积大量盐渍土，对基体的腐蚀也将加剧，会给该线路的安全运行带来一定的不安全因素。目前对于该种铝合金腐蚀速率的研究尚未明确，尚不能确定其安全运行时间。
3.3综合分析
在打开外观、形貌检查和显微分析可知，由铜铝浇铸工艺制成的旧线夹，其铜板和铸铝间的结合强度较弱。旧线夹显微组织中存在Al2Cu相，，并导致晶界贫铜区，使得线夹易发生晶间腐蚀，降低了纱线夹的耐腐蚀性。另外显微疏松破坏了铸件微观结构的完整性并降低夹子的机械性能。在外力作用下，铜端子与废弃铝槽的结合首先产生裂缝，导致雨水积水，为铜与铝的共聚物腐蚀提供了条件。在外力和腐蚀的双重作用下，裂纹沿铜铝界面不断扩展，同时伴随有腐蚀的深入，使得线夹最终发生了开裂和断裂。
结束语
金属部件作为电网主要设备的主要部件，具有支撑确认、传输功率和导电流的作用，其性能质量直接关系到电网的安全稳定运行。通过铸造、锻造、焊接以及热处理等加工方式制造而成的电力设备，经过长时间的户外操作，特别是在太阳、雨水、电磁、机械等综合作用下，容易发生腐蚀故障，威胁设备安全。
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论文作者:郑海楠
论文发表刊物:《电力设备》2020年第1期
论文发表时间:2020/4/22
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