淺談海涂地區(qū)輸電線路防腐措施

臺州電業(yè)局 姜天煥

浙江省電力公司電力經(jīng)濟技術(shù)研究院 劉燕平

1.前言

臺州市位于浙江省沿海中部，全市陸地面積9411平方公里，淺海面積8萬平方公里，大陸海岸線745公里，占浙江省的三分之一。半個多世紀里，全市已圍墾1000畝以上項目100多項，約占沿海6個縣（市、區(qū)）土地面積的7.7%。至目前，全市開工在建萬畝以上灘涂圍墾工程9項、計25萬畝，建設規(guī)模為歷史之最。

海涂土壤、地下水、空氣氯離子等會對輸電線路中的鐵塔、基礎、接地體、導地線、絕緣子等造成極為嚴重的腐蝕，腐蝕破壞使得輸電導線的壽命大大縮短，尤其對處于腐蝕環(huán)境下的輸電線路，往往不能達到其預期設計壽命，需采取切實有效的防腐蝕措施，減低或阻止腐蝕的產(chǎn)生，保證輸電線路長期安全、穩(wěn)定地運行。目前臺州電力基建工程約7成位于海涂圍墾開發(fā)區(qū)，在輸電線路工程中做好防腐工作已迫在眉睫。

2.腐蝕機理

2.1 金屬腐蝕

大多數(shù)金屬在海水及含鹽土壤中的腐蝕均屬于氧去極化的電化學腐蝕，即溶解在其中的氧氣得到電子成為OH負離子，金屬失去電子成為金屬離子，金屬離子與OH結(jié)合氧化成為金屬氧化物。當金屬被放置在潮濕的大氣中，金屬表面會形成一種微電池，也稱腐蝕電池。陽極上發(fā)生氧化反應，使陽極發(fā)生溶解，陰極上發(fā)生還原反應，一般只起傳遞電子的作用。腐蝕電池的形成原因主要是由于金屬表面吸附了空氣中的水分，形成一層水膜，因而使空氣中CO2，SO2，NO2等溶解在這層水膜中，形成電解質(zhì)溶液，而浸泡在這層溶液中的金屬又總是不純的[1]，如電力線路鐵塔所用的鋼鐵，實際上是合金，即除鐵之外，還含有石墨、滲碳體以及其它金屬和雜質(zhì)，它們大多數(shù)沒有鐵活潑。這樣形成的腐蝕電池的陽極為鐵，而陰極為雜質(zhì)，又由于鐵與雜質(zhì)緊密接觸，使得腐蝕不斷進行。

2.2 大氣腐蝕

空氣中的氧氣是電化學腐蝕陰極過程中的去極化劑，水膜的厚度及干濕交變頻率、氧的擴散速度，直接影響大氣腐蝕的過程。金屬腐蝕破壞程度隨所處環(huán)境的不同有很大的差別，在海洋大氣環(huán)境中，隨距海岸的遠近、高度，海鹽粒子濃度變化，金屬構(gòu)件腐蝕程度也不同。

海洋大氣主要是以大氣中含有海鹽粒子為特征，在這種大氣環(huán)境中，海鹽粒子被風攜帶并沉降在暴露的金屬表面上，它具有很強的吸濕性，并溶于水膜中形成很強腐蝕性介質(zhì)，加速腐蝕過程。

2.3 鹽風化

鹽風化是由于混凝土表面鹽溶液結(jié)晶膨脹導致混凝土破壞的一種現(xiàn)象。由下列兩種方式形成鹽結(jié)晶：第一種，處于海涂地下水中的混凝土，當其中有一表面暴露于空氣中時，滲入到混凝土內(nèi)部的含鹽水會通過毛細作用向暴露面移動，在暴露面蒸發(fā)，使鹽集聚在這一區(qū)域；第二種，處于海水中的混凝土，混凝土承受鹽水交替的浸潤和干燥作用，鹽水被吸收并干燥，使混凝土內(nèi)的含鹽量增大。在這些情況下，孔隙中的鹽結(jié)晶，產(chǎn)生膨脹應力，一定程度時導致混凝土成塊剝落。海涂地線路混凝土基礎由于鹽風化使混凝土膨脹破壞是比較嚴重而且是重要的問題。

2.4 硫酸鹽腐蝕

硫酸鹽對水泥石有顯著的侵蝕作用，它能與水泥石中的氫氧化鈣及水化鋁酸鈣發(fā)生化學反應，生成石膏和硫鋁酸鈣，產(chǎn)生體積膨脹，使混凝土成為一種易碎的，甚至松散的狀態(tài)。硫酸鹽侵蝕的速度隨其濃度的增加而加快，當水溶液中SO4-的含量達到1g/L，土壤中SO4-的含量達到2g/L時，對混凝土侵蝕作用就非常嚴重[2]。全國土壤腐蝕試驗網(wǎng)站資料表明，在土壤中埋設28年后，硅酸鹽混凝土的強度下降了40%，個別試件膠結(jié)料變成粉狀。海水中含有2.7g/L硫酸鹽，海涂圍墾中，水溶液中硫酸鹽含量將不斷增加，土壤中的SO4-的含量也由于不斷滲透而變高，且混凝土基礎還存在干濕循環(huán)，當硫酸鹽腐蝕配合以干縮濕脹時，則會導致混凝土迅速崩解。

3.防腐措施

3.1 鐵塔

國內(nèi)相關(guān)研究結(jié)果表明，海洋大氣中鋼結(jié)構(gòu)的平均腐蝕速度是內(nèi)陸鄉(xiāng)間大氣鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕速度的4-5倍。為保證其具有足夠的耐久性，鐵塔需采用熱浸鍍鋁或鋁鋅合金(并加少量稀土元素)、刷防腐涂料等措施以提高塔材的耐腐性能。并適當提高基礎頂面，防止海潮對鐵塔下部材料的直接影響。目前輸電線路用鐵塔一般采用熱鍍鋅加工，配合鍍鋅層外定期噴防護漆，可以滿足海涂地區(qū)立塔要求。

3.2 基礎

防止埋設于含鹽土壤中的混凝土或鋼筋混凝土基礎產(chǎn)生化學和物理化學的破壞，是確保輸電線路長期安全運行的重點。基礎防腐可采用以下各項措施：

(1)基礎混凝土四周(包括底版)設置隔離層，以防止土壤中的水、氧化物、硫酸鹽、二氧化碳等有害侵蝕介質(zhì)滲入混凝土。隔離層可采用塊石和丙烯酸共聚乳液水泥砂漿砌筑，或用具有陰極保護的鋼板焊接成鋼板護套。

(2)根據(jù)海涂土壤及地下水化學分析結(jié)果，應選用合適的水泥品種，以提高混凝土的抗防腐性能。

(3)在混凝土攪拌時，摻加具有高效減水、保塑、調(diào)凝和引氣等復合功能的高性能外加劑，降低混凝土的水灰比(0.4以下)，提高混凝土的密實度和抗?jié)B性能。

(4)提高混凝土級別，加大鋼筋保護層厚度。

3.3 接地體

接地體可采用加大截面的鍍鋅圓鋼，必要時可采用犧牲陽極的陰極保護，或采用防鹽堿性能較好的材料。臺州灘涂線路接地一般做法是在鍍鋅圓鋼上涂導電防腐涂料。此法有諸多優(yōu)點：防腐性能好、導電性能好、不污染土壤和周圍環(huán)境、經(jīng)久耐用、經(jīng)濟合理。如果鐵塔基礎采用鋼板隔離方式，可不敷設接地體。另外還可以采用防腐降阻劑，如原土壤PH≈6，為弱酸性，這種降阻劑PH≈10，為弱堿性，即堿離子OH比原土壤濃度高。同時，它與標準電極電位差減小，抑制鐵失去電子，使得氫反應和氧化反應減緩或停止，達到保護接地體的目的。

3.4 導地線

海涂上空的大氣環(huán)境即海洋大氣，其對導地線、金具、絕緣子等的腐蝕可沿用沿海地區(qū)的常規(guī)防腐蝕措施。導線可采用防腐性能良好的涂防腐油的中防腐導線，地線可采用防腐性能較好的鋁包鋼線。

3.5 絕緣子

海涂地區(qū)鹽密值大，空氣污穢嚴重，泄漏比距大于3.8cm/kV，且空氣潮濕，在工作電壓長時間作用下絕緣子可能因表明污穢不均勻發(fā)熱、局部烘干后烘干帶被擊穿、泄漏電流加大導致熱游離而發(fā)生污閃。絕緣子應選用防污能力強、憎水性能好、爬電距離大的品種，如合成絕緣子或者增加絕緣子片數(shù)等。

4.結(jié)論

通過對鐵塔采用熱鍍鋅并刷防腐涂料、基礎選用適宜防腐施工處理、導線采用防腐型、地線采用鋁包鋼型、接地體采用鍍鋅鋼材料、絕緣子采用防污、防腐性能好的合成絕緣子、金具加厚鍍層厚度等多種復合措施，是能夠保證輸電線路設備在海涂環(huán)境長期安全運行的。

[1]田惠文,李偉華,宗成中,侯保榮.海洋環(huán)境鋼筋混凝土腐蝕機理和防腐涂料研究進展[J].涂料工業(yè),2008,8:62-67.

[2]梁詠寧,黃君一,林旭健,季韜.氯鹽對受硫酸鹽腐蝕混凝土性能的影響[J].福州大學學報(自然科學版),2011,39(6):947-951.