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摘要：本文通过对架空输电线路设施腐蚀形态进行分析，分析其产生的腐蚀原因、常见腐蚀机理，并就主要部件腐蚀提出预防措施，避免类似事故的发生。
关键词：架空输电线路；腐蚀原因；腐蚀分析；防腐措施；预防措施
0 前言
架空输电线路是高压输电的主体，随着经济的快速发展，部分地区环境被污染，架空输电线路经过环境污染严重地区，特别是化工厂区域。腐蚀性环境使得架空输电线路及其设施保护层受到腐蚀，如：钢绞线、铁塔、导地线、线夹等。保护层的破坏，导致架空输电线路及其设施失去保护，从而使得导致架空输电线路及其设施发生锈蚀、开裂、断裂等，严重影响设备的安全运行，缩短线路使用寿命。本文综述了国内外研究成果，对后续开展架空输电线路防腐具有一定指导意义。
1 架空输电线路的腐蚀形态
架空输电线路包括：输电线、架空地线、铁塔或水泥杆、金具以及在地面固定用的基础设施及其附属配件，它们发生腐蚀的形态与腐蚀原因不尽相同。
1.1输电线、架空地线
输电线、架空地线的腐蚀形态主要表现为铝线的腐蚀、粉化断裂，钢芯锈蚀及腐蚀断裂等。输电线、架空地线主要腐蚀原因有：空气的均匀腐蚀、钢线和铝线间的电偶腐蚀、绞线间的间隙腐蚀等[1]。如图1所示钢芯铝绞线的腐蚀形貌。
1.5 接地装置的腐蚀
接地装置的腐蚀形态主要表现为防腐蚀涂料破损、镀锌层减薄或完全腐蚀、钢材腐蚀减薄。 接地装置腐蚀主要以电偶腐蚀形态为主。
2 常见的腐蚀机理及防护措施
架空输电线路投运后，由于受环境因素的影响，会发生不同程度腐蚀。常见的腐蚀机理如下所示。
2.1 均匀腐蚀
架空输电线路的均匀腐蚀是指架空输电线路暴露的金属表面直接与空气中的氧等发生化学反应发生的腐蚀。反应在全部暴露的表面上均匀地进行，金属逐渐变薄，最终失效。对于铝导线而言，在自然条件下，在铝表面生成一层致密的氧化物膜而使铝表面钝化，从而保护内部金属不受腐蚀。是最常见的一种腐蚀形态。对于镀锌碳钢而言，锌、铁与氧反应生成氧化物，氧化物结构疏松、易脱落，并可连续不断地向内部渗入，直至金属材料完全破坏。
防止或减少均匀腐蚀的主要措施有：1）合理选材；2）表面涂覆保护层；3）介质中加入缓蚀剂；4）阴极保护。
2.2 电偶腐蚀
架空输电线路的电偶腐蚀是指架空输电线路异种金属在同一介质中相互接触，电位低的金属溶解速度增加，造成接触处的局部腐蚀。在电偶腐蚀电池中，腐蚀电位较低的金属由于和腐蚀电位较高的金属接触而产生阳极极化，其结果是溶解速度增加；而电位较高的金属由于和腐蚀电位较低的金属接触而产生阴极极化，其结果是溶解速度下降，即受到了保护。影响电偶腐蚀的主要因素：1）电偶对的电位差；2）环境因素；3）腐蚀介质的电导率；4）偶对中的阴极和阳极面积之比。
2.3缝隙腐蚀
由于金属与金属或金属与非金属之间缝隙存在，并使缝隙内的介质处于滞流状态，从而加剧了缝隙内金属的腐蚀，这种现象叫缝隙腐蚀。对于架空输电线路而言，导线间的间隙、螺钉连接部位以及导线与连接金具、分割线夹等的间隙存在，可能产生缝隙腐蚀。缝隙的存在使得反应的物质难以向缝隙内补充，腐蚀产物又难以扩散出来，结果就导致缝隙内金属表面的加速腐蚀，缝隙外金属腐蚀较慢。
防止或减缓缝隙腐蚀的主要措施有：1）合理选材；2）设计时尽量避免缝隙和死角区的存在，易采用焊接，不易采用铆接和螺钉连接；3）采用电化学保护；4）结构上无法采用无缝方案时，要考虑缝隙处的妥善排流或用固体填充料把缝隙填实。
2.4小孔腐蚀
若金属的大部分表面不发生腐蚀（或腐蚀很轻），而只在局部地方出现腐蚀小孔并向纵深发展，这种现象称为小孔腐蚀。小孔腐蚀虽然失重不大，但由于阳极面积很小，因而腐蚀速度很快，严重时会造成穿孔。小孔腐蚀始于金属表面保护膜的破坏，金属表面保护膜破坏后，形成一个电解池，电池阳极是面积较小的活化金属区，在微小阳极区域产生大的电流，加速金属区的腐蚀，形成麻点。
防止小孔腐蚀的主要措施有：1）选用耐孔蚀的材料；2）降低钢材杂质含量，提高钢材的耐孔蚀性能3）用阳极保护法抑制孔蚀。
3 架空输电线路的腐蚀监测技术
架空输电线路的腐蚀监测方法主要有：涡流探伤法、超声波测厚法、图像处理法、声发射探测法、自然电位法等等，针对不同对象、不同材料可灵活选择应用。
（1）涡流探伤是将线圈做成适当的探头（探测块），在导线表面来回滑动，所得到的信号被发射给遥感记录仪，以此监测铝线和钢芯的破裂和孔蚀过程。
（2）超声波测厚法主要针对铁塔，铁塔钢材在大气环境下会发生腐蚀而均匀减薄或局部减薄。通过超声波测厚仪测量被腐蚀铁塔钢材的厚度来诊断其腐蚀程度和使用寿命，并采取相应的处理措施，保证铁塔的安全。
（3）图像处理法，导线腐蚀时会有鼓胀现象。通过图像处理技术，测量导线外径，在长度方向读出外径变化，通过和基准值的比较诊断导线的腐蚀。
（4）声发射探测法是利用超声波检测技术，检测钢筋凝土中钢筋发生腐蚀[9]。利用传感器接收钢筋锈蚀引起周围混凝土开裂释放的弹性应力波，从而确定钢筋发生锈蚀膨胀的确切位置。
（5）自然电位法是通过测定混凝土中钢筋电极电位来推断钢筋的腐蚀程度[9]。该方法使用的设备简单，操作也比较简单，可操作性强，对钢筋体系没有太大影响。
4 架空输电线路腐蚀预防措施
架空输电线路主要防腐措施如下：1、线路设计应避开腐蚀环境；2、选择最适当的耐腐蚀性材料；3、在材料表面覆盖保护层，隔离腐蚀；4、牺牲阳极阴极保护法[1]。针对不同部件选择一种或几种组合。
4.1导线防腐
铝、钢、铜是导线制造中常用的三种材料，铜一般不必采取防腐措施（不适用于有亚硫酸腐蚀气体），因此主要考虑的是铝导线和钢导线的防腐。
（1）铝及其合金导线防腐
铝及其合金是目前国内使用最多的高压输电线路导体材料，在自然条件下，铝与空气中的氧反应在表面生成一层连续的、致密的并与基体结合性强的氧化膜，从而保护内部金属不受腐蚀[4]。铝导线本身具有良好的防腐蚀性，但铝导线强度较低，与异种金属易产生接触腐蚀。目前工程中常用的是铝包钢线、铝锌合金镀层钢芯铝绞线[1]。
（2）钢导线防腐
架空地线主要使用镀锌的钢绞线，由于耐腐蚀性能差，因此腐蚀速度大大超过铝线[2]。目前工程中常用的是铝包钢线、铝锌合金镀层钢芯铝绞线[1]。
4.2铁塔防腐
铁塔防腐主要采用热镀锌、刷防腐蚀性材料。热镀锌是防止钢材腐蚀最有效的方法，铁塔在安装前所用钢材应全部热镀锌。热镀锌钢的高耐蚀性主要归于隔离保护和阴极保护。采用热镀锌设计寿命一般在30-50a，，热镀锌的寿命与环境密切相关。在一般性地区初期有效寿命一般为15-30 a，在沿海、重工业污染区等重腐蚀环境中，约为5-7a。如果镀锌铁塔表面发现黄色的锈蚀，可采用刷防腐蚀性漆。
4.3接地体防腐
接地体是指与土壤直接接触的金属导体，一般采用对接地体镀锌的方法防腐[2]。在锌的表面生成一层薄而致密的氧化膜，从而阻止进一步腐蚀，在锌层发生破坏并露出铁时，锌作为阳极被溶解，铁受到保护[2]。牺牲阳极为接地体防腐的另一种形式，它是使接地体处于较低电位，保护接地体不被腐蚀。
4.4金具防腐
金具的结构通常较为复杂，运行过程中容易发生局部摩擦碰撞，正常情况下腐蚀速度要比导线和铁塔要快。金具防腐一般采用热镀锌。与铁塔防腐基本相同]。
4.5基础防腐
输电线路的基础是由水泥、砂子、碎石与水搅拌与钢筋共同浇铸而成为钢筋混凝土，通过水泥与水进行化学反应凝固而成。导致混凝土基础腐蚀主要包括两个方面：第一，外部环境影响。受风化或者化学腐蚀及钢筋腐蚀等的影响。第二，材料内部的因素影响。混凝土粒料本身会发生反应，同时，吸水性与渗透性会发生变化。
通常，基础防腐目前有以下几个方面。
（1）合理选择混凝土品种
水泥矿物质的组成不同，对于腐蚀性介质的耐蚀性能也存在一定的差异。要根据不同腐蚀介质选择不同品种的混凝土。
（2）加入耐腐蚀性添加剂
普通硅酸盐水泥不添加耐腐蚀性的外添加剂。在钢筋混凝土基础现场浇制时，加入改性环氧峡喃树脂胶液，增强钢筋混凝土耐酸碱性能，增强其耐候性，减少混凝土内部毛细管、提高其自身的防渗性能，提升耐腐蚀性。
（3）涂防腐蚀涂层
材料发生腐蚀必须有电解质溶液存在，要防止混凝土和钢筋产生腐蚀，就必须在基础表面有一层能阻止电解质溶液进入混凝土内部的保护层。在基础表面涂防腐涂料是目前最有效的办法。
参考文献：
[1] 安少明，架空输电线路的腐蚀原因及对策，中国新技术新产品，2013（10）：82-83
[2] 叶祖科，浅谈架空输电线路的金具腐蚀和防护研究，电工技术，2015（4）：229-230
[3] 詹约章，架空输电线路设施腐蚀的监测方法及预防措施，材料保护，2015，9（48）
[4] 陈国宏，王家庆，张建堃，张涛，徐光青，汤文明，高压架空钢绞Al导线的腐蚀与防护，中国材料科技与设备，2009（6）21-24
[5] 任华钢，环境对架空输电线路的污秽和腐蚀，湖南电力，1999（01）28-29
作者简介：
何军（1963-），男，安徽巢湖人，高级工程师，硕士，主要从事金属材料试验、研究工作。
论文作者:何军1,王亦民1,何天磊2
论文发表刊物:《电力设备》2017年第21期
论文发表时间:2017/11/29
标签：线路论文; 导线论文; 金属论文; 缝隙论文; 铁塔论文; 阳极论文; 发生论文; 《电力设备》2017年第21期论文;