杨远明
（广东立胜综合能源服务有限公司）
摘要：输电线路作为电网系统的重要组成部分，其运行质量直接影响到供电工作的安全性与稳定性。随着服役时间的不断增加，导线的耐腐蚀性能也在不断的退化，进而会对线路运行效果造成不良影响。因而，现阶段加强对导线耐腐蚀性能方面的研究有着重要意义。本文主要从试验材料、试样制备以及试验步骤等三个不同的方面，对输电线路的电化学腐蚀性能进行研究，并通过对试验结果的分析，得出了服役时间在15年的铝芯材料有着良好的耐蚀性，钢芯材料的耐蚀性最佳时间为50年。
关键词：输电导线；服役时间；耐蚀性；
1引言
随着国内城市化进程的不断加快，城镇企业与居民的用电量急剧增加。同时，经济与社会的发展也加剧了环境污染问题，尤其对一些输配电网架空导线而言，其长期暴露在外界环境中，容易受到的工业污染的影响。此外，导线在储存环节中也可能受到腐蚀，进而造成导线的使用质量下降。通过加强对耐蚀性方面的研究，能够为电力工程施工与线路巡检提供相应的指导。
2输电导线服役时间的概述
在进行电能输送环节中，架空输电导线起到了重要的作用。但是，由于导线长期暴露在外界空旷的环境中，经常受到雷雨、冰雪以及空气污染等因素的影响，再加之正常机械荷载以及电力负荷等因素的作用，进而加速了输电导线的腐蚀问题。同时，电力线路中的各种元件也逐渐趋于老化，严重时可能引发相应的安全事故。因而，目前做好老旧导线力学性能以及耐腐蚀性能的分析，这对于提高导线老化状态的评估质量有着极为重要的意义。一般来说，输电导线腐蚀环节中，导线内部的金属材料以及外部的绝缘材料会与周围环境中的气体、水分发生化学、电化学反应，因而内部的金属将会由原来的单质转化为金属氧合物。在这一环节中，金属导线的外表面将会逐步形成一层较为致密的氧化膜，并且氧化膜有着一定的连续性，进而能够对基体材料起到一定的保护作用。总体而言，可以将导线的腐蚀现象分为以下几种类型：其一，就是点蚀、缝隙腐蚀以及晶间腐蚀问题；其二，就是剥落腐蚀以及应力腐蚀开裂、疲劳腐蚀。由于一些地区的空气中含有盐雾与硫化物，这将加速导线的腐蚀问题。此外，由于服役时间的不同，输电导线在耐腐蚀方面的性能也有着较大的差异。
3电化学腐蚀试验分析
3.1试验材料的选取
具体试验环节中，所选取的试验材料分别是已经服役时间为0年、13年以及15年、50年的钢芯铝合金输电导线。其中，下表1为导线的基本参数。
表1 试验所选导线的基本参数状况
3.2试样制备
在进行电化学腐蚀试验时，对于不同服役时间的导线分别从样品中截取长度为4mm的钢芯，对于铝合金试样也是如此。截取工作结束后，再利用金相砂纸进行圆柱面的打磨工作，直至圆柱面被打磨的光亮。需要注意的是，试验时所用的砂纸根据实际情况分别选用了200号、600号以及800号。上述工作结束后，再利用环节钎焊焊接的方式，把一根粗铜导线和小圆柱的一面进行焊接之后，再利用环氧树脂进行密封，并最终使试样和铜导线之间能够形成一个圆柱型有机体。这一过程中，需要确保小圆柱试样的一面露在外面。此后，还需要使用硅胶把金属和环氧树脂之间的接触位置进行涂抹，并且将其放置于干燥的器皿内进行晾干，以备后续环节使用。
3.3试验步骤
试验环节中，首先要确保检测实验室的温度控制在10℃到25℃之间，同时还要确保设备与腐蚀性气体源隔离，并保证设备能够运行顺利的平稳。其次，要对暴露的金属圆面积进行计算。上述准备工作结束后，就要进行试验溶液的配置。在本次试验中，所使用的是现场配制的浓度为3.5％的NaCl海水溶液，进而对输电导线的腐蚀环境进行模拟。溶液配制完成后，将其倒入到预先准备好的干净的电解池中，同时还要在电解池内部插入相应的辅助电极、盐桥等元件。最后，需要将工作电极浸入到电解池溶液中。这里所指的工作电极，是指带有粗铜导线试样的圆柱端。需要注意的是，要保证圆柱端中暴露的金属面与盐桥出口相对应，并且要确保两者之间间距2mm左右的距离。位置处理好之后，就要接好3个电极，并且还要打开工作站的电源设施，通过利用电脑以及相应的元件进行测试与试验。在进行开路电位的稳定测试工作时，需要从菜单目录中寻找到“稳态测试”一项，并在其目录下点击“开路电位”，之后电脑界面将会弹出菜单，试验人员通过将测量时间设定为20min，并将固定速率设定为1Hz，进而确保试验的顺利进行。在进行开路电位测试环节之后，试验人员将会得到相应的稳定开路电位值，之后还需要在菜单目录下“稳态测试”，并点击“动电位扫描”，座钟将扫描速率定为0.2mV/s。
4试验结果分析
按照上述试验步骤所获得的电化学腐蚀试验结果如下图1，其中根据曲线走向的不同，可以将其分为上、下两个不同的部分，并且从图中曲线的中间位置处，分别在水平方向上向上下两侧进行分开。图像的上部表征的是阳极极化曲线，图像的下部表征的是阴极极化曲线。通过对下图1进行观察，我们发现即便每个曲线的在形状上存在着一定的差异，但是其走势是大体一致的。同时，对于阳极极化以及阴极极化曲线，能够将其细分为4个不同的区域：前半部为水平区与缓升区，而后半部为陡降区与水平区。在该试验中，所选取的试样都能够表现出较为显著的稳定钝化特征，因而试验可以以此为依据进行耐腐蚀性能的判断，这一环节中需要对钝化区的转折点引起关注。
（a）铝芯 （b）钢芯
图1 电化学腐蚀试验结果
一方面，对于铝芯而言，在4种服役年限状态下，所选材料都表现出了不同的不同的钝化特性。在进行钝化特征的具体分析过程中，需要对维钝电流以及点蚀点位进行观测。总体而言，4种不同的材料在维钝电流方面是基本相同的。因而，可以将点蚀电位作为耐腐蚀性能的意向重要判断依据。其中，服役时间为15年的铝制材料，其点蚀电位是最高的，这就说明耐腐蚀性能是最好的。另一方面，对于钢芯材料来说，服役时间为0年以及15年的材料，并没有表现出钝化的特征，但是对服役时间为13年以及50年的材料，则表现出相应的钝化特征。由此能够看出，对于服役时间为13年与50年的导线材料，其在耐蚀性方面明显优于新材料和服役时间为15年的导线材料。再进行细致的比较之后，我们发现服役时间为50年的导线材料，其在点蚀电位方面比服役时间为13年的导线材料高一些。同时，服役时间为0年与15年的导线材料，也都表现出了一定的活性溶解特点，因而其在耐腐蚀性能方面有着一定的优势。综合上述分析，可以对钢芯材料的耐腐蚀性能进行一定的排序，即在耐蚀性方面，服役时间为50年的导线材料＞服役时间为13年的导线材料＞服役时间为0年的导线材料＞服役时间为15年的导线材料。此外，还能看出不管是钢芯导线还是铝芯导线，随着时间服役的不断增加，其表面将会生成一层相对致密的氧化膜，进而能够防止内部材料出现进一步的腐蚀问题。对于铝芯材料来说，服役时间为13年的氧化膜保护效果最好。对于钢芯材料来说，服役时间为50年的氧化膜有着最好的保护效果。
5结束语
本文主要以铝芯和钢芯为例，对不同服役时间的输电导线的耐腐蚀性能进行了研究。通过对试验结果的分析，能够看出铝芯材料有着相对显著的钝化特点。而对于钢芯导线来说，其活化溶解特点较为明显。同时，服役时间为15年的铝芯、50年的钢芯材料，有着最好的耐腐蚀性能。因而，电力人员要加强对老旧导线的巡检工作，尤其对一些恶劣环境下的老旧导线，要加强巡视与检测力度。
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[3]黄豪士.超耐腐蚀型导线及其在平潭岛输电线路上的应用[J].电线电缆，2012（2）：15-19.
论文作者:杨远明
论文发表刊物:《河南电力》2018年19期
论文发表时间:2019/4/12
标签：导线论文; 材料论文; 时间为论文; 耐腐蚀论文; 试样论文; 性能论文; 电位论文; 《河南电力》2018年19期论文;