摘要：镀锌铁塔塔脚牢固问题关系到线路的运行安全。对于塔脚局部老化腐蚀现象，采用试验方法对塔脚特殊环境的腐蚀问题进行模拟研究。研究表明，导致其局部腐蚀的主要原因是环境因素及特殊结构。在此基础上提出了相应的防护措施并在送电线路铁塔上加以应用，结果取得了良好的预期效果，本文对输电镀锌铁塔塔脚局部腐蚀失效问题进行分析，对送电线路安全运行提供技术支持。
关键词：铁塔；塔脚；局部腐蚀；措施
输电杆塔是支撑架空送电线路导线和地线并使它们之间及与大地之间保持一定距离的杆形和塔形的构筑物，其安全可靠性直接关系到整个输电线路的安全运行[1]。近几年架空线路铁塔的腐蚀现象频繁出现[2]，其中塔脚的局部腐蚀损伤最为严重，其危害性也最大。但该类腐蚀部位隐蔽，不易发现，已构成严重的事故隐患。因而引起相关部门的高度重视。
一、输电线路铁塔的腐蚀案例
2016年5月发现某220kV输电线路5号铁塔塔脚腐蚀严重。发现已危及铁塔及线路安全，有关部门随即对塔脚材料进行更换。由于处理及时，避免了一次可能引发的倒塔事故。该铁塔型为猫头塔，所用材料为镀锌钢材．该塔地处盐碱湿地地区，目前已成荒地。本文以此为研究对象进行分析。为分析塔脚腐蚀原因．截取一段腐蚀较严重的塔脚样品进行检查与分析．并应用电化学试验方法进行试验模拟研究。
二、验方法与结果
1、宏观检查。现场检查发现．铁塔的腐蚀部位主要集中在塔脚邻近基础水泥保护帽表面的窄小范围内。该塔位于湿地中，其基础保护帽表面较平，基础四周杂草丛生。其他部分塔材表面保护层基本完好未见明显的腐蚀迹象。对现场更换下来的一段主材根部样品进行检查，发现腐蚀部分的上下两段外观形貌明显不同。其下部有螺栓属于埋在水泥基础内的固定端，表面镀锌层依然完整，局部表面有白色的附着物：上部表面的保护漆也未见破损。对腐蚀部分观察发现，其局部腐蚀破坏相当严重。腐蚀已造成角钢一侧缺口长度达到边长的3／4左右．另一侧断裂长度达到边长的1／3左右。其余部分的材料也已明显减薄。
2、电化学测量
1）验证试验方案。该铁塔所用材料为Q235热镀锌角钢．主要通过热镀锌来防止角钢在服役环境中的腐蚀。对Q235角钢而言，其在所服役的大气环境中具有很高的腐蚀速率．角钢在失去镀锌层保护后．钢基体的腐蚀速率非常高．在很短的时间内就会锈蚀减薄。因此，一般对镀锌钢来讲．主要是通过镀锌层的腐蚀速率来预测热镀锌钢的服役寿命。本验证试验主要考察镀锌层在各种环境中的腐蚀速率。考虑到铁塔不同部位所处环境不同，在验证试验中分别模拟混凝土孔隙液环境、塔脚上方的大气环境以及腐蚀部位的高盐浓度的类土壤环境。通过腐蚀电化学测量获得各种模拟环境下铁塔镀层的腐蚀速率．并结合模拟环境分析腐蚀失效机理。试验采用纯锌替代镀锌层来考察镀锌层在不同环境中的腐蚀情况。模拟试验中采用的模拟溶液主要有：(1)模拟混凝土内部环境，采用配制的模拟混凝土孔隙液进行试验：(2)模拟失效部位上方的大气腐蚀，根据铁塔表面盐密值测量统计范围．选取中间浓度的盐密值进行模拟；(3)关于失效部位的腐蚀，由于腐蚀部位存在积尘，在雨水的冲刷下，铁塔上部的盐分会在积尘中积累．盐质量分数较高，试验采用高质量分数的盐密值进行模拟。
2）试验材料及模拟溶液
(1)试验用电极制备与处理。试验电极材料为纯锌板带材(Zn质量分数99．95％)。截取带材样片12mmxl2 mm．并在样片背面焊接铜导线引出．用环氧树脂将背面和边缘包封，露出工作面积1cm：。试验电极经360～l200号砂纸打磨,丙酮清洗除油．干燥后备用。测试前样品依次经乙醇清洗和蒸馏水冲洗.
(2)模拟溶液配制。在服役的大气环境中,铁塔的镀锌层表面会由于温差变化和吸附作用而形成液膜，同时。液膜中会逐渐溶解大气中的污染物包括SO2、C02、CI、NO等而形成电解质液膜。为了确定模拟试验中电解液的组成,试验中根据福建省各地区盐密值监测数据,找出盐密值的范同,并根据沉积污染物中的检测数据确定电解液的组分。通过对大量监测数据统计得出盐密值的范围为0.01～0．88 mg／cm2，则试验中将其作为盐密值范围。盐密值测量的沉积污染中同时含有Cl和S0，其中的S0是由SO：溶解到液膜后形成的HSO、进一步氧化而生成的。由于初期以HSO，的形式存在，因此，模拟溶液按照Cl或HSO的不同比例进行配制。
3、测试方法及结果。采用弱极化曲线测量方法．工作电极为自制试验用电极．辅助电极为铂片，参比电极为饱和甘汞电极(SCE)。测量仪器为ACM Field型腐蚀电化学工作站，扫描速率为10 mV／min．扫描电位区间为开路电位±70 mV。测试所用试剂均为分析纯，所有电极电位均相对于饱和甘汞电极(SCE)，测量数据采用Cortest解析软件进行解析。其结果如表所示。
三、讨论
从模拟环境中，锌电极在混凝土模拟孔隙液中的腐蚀电位比较低，但是在阳极区出现了钝化现象，说明在混凝土的模拟环境中锌电极表面可能出现较致密的保护层，其有效地阻碍了锌的进一步腐蚀。尽管锌属于两性金属．但是在该碱性环境中锌表面会形成碱性的氢氧化物覆盖层，抑制了锌的溶解。这与实际体系是对应的，对已开挖的混凝土中的镀锌钢检查，发现其表面附有白色的沉积层，但镀层腐蚀很少。而在模拟大气环境中，锌电极在阳极区则不出现钝化现象，这是由于模拟液中含有Cl离子时，Cl与Zn(OH)：中的Zn2+结合形成可溶性盐．随着C1离子浓度的增加．使得锌表面Zn(0H)：或者Zn0转化为可溶性盐而失去保护作用㈣；另一方面，由于HS03-的弱酸性作用，使得电极表面的腐蚀产物难以形成保护性的氧化层，且随着模拟液中的Cl一和HS03-浓度的增加保护性氧化层逐渐溶解，锌的腐蚀速率逐渐增大。总之。Cl和HS03的存在使得锌在大气模拟液中的腐蚀速率较高。
需要说明的是塔脚腐蚀速率与大气中的相对湿度成正比，在完全干燥时腐蚀速率几乎为零，即塔脚在大气中的腐蚀不是一个连续、恒定的过程，其腐蚀速率应比在模拟溶液中的腐蚀速率低。另外，由于混凝土中氧的扩散过程很慢．塔脚在混凝土中的腐蚀速率也比在模拟环境中的要低一些。而塔脚在尘土下的部分，由于混凝土的毛细作用。该部分则一直处于湿润状态，且由于尘土疏松，便于空气中氧的传输，塔脚在尘土下的部分腐蚀速率较高并一直处于腐蚀状态。由此推断，尘土下的塔脚部分会不断地发生腐蚀，直至破坏失效。受检铁塔塔脚与混凝土基础连接部位特殊的局部结构及环境因素，是导致塔脚局部腐蚀破坏的主要原因。研究表明，对铁塔的常规防护措施不能解决塔脚的局部腐蚀问题，必需采取有针对性的防护措施以满足塔脚的特殊防腐要求。
参考文献：
[1] 杨靖波，李茂华，杨风利．我国输电线路杆塔结构研究新进展[J]．电网技术，2013，32(22).
[2] 温荣亮．刍议电力输电线路防腐措施[J]．中国新技术新产品，2014(24)：127.
[3] 徐兴发.10kV 架空绝缘导线雷击断线原因分析与解决对策［J］.广东电力，2013（12）.
[4]聂一雄，邓小康.浅谈10kV 架空绝缘导线雷击断线分析与防护［J］.电力科学与工程，2014（06）.
[5]陶风波，周志成.气象灾害对电网设备的影响及防御分析［J］.南京信息工程大学学报（自然科学版），2015（05）.
论文作者:孙自堂
论文发表刊物:《防护工程》2018年第3期
论文发表时间:2018/6/8
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