電力塔架的腐蝕與防護(hù)

摘要：近年來，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國電力事業(yè)發(fā)展迅速，電力塔架的架設(shè)數(shù)量也隨之增加。然而，電力塔架多布設(shè)在空曠之處，由于受自然環(huán)境條件尤其是酸性物質(zhì)的影響，因此電力塔架腐蝕嚴(yán)重。本文將對電力塔架腐蝕特征、原因進(jìn)行分析，并在此基礎(chǔ)上就如何有效防護(hù)，談一下自己的觀點(diǎn)和認(rèn)識(shí)，以供參考。

關(guān)鍵詞：電力塔架；腐蝕；防護(hù)；研究

電力行業(yè)的快速發(fā)展，架設(shè)的電力塔架數(shù)量也隨之不斷增加，然而，局部地區(qū)污染非常嚴(yán)重，導(dǎo)致電力塔架及相關(guān)配套設(shè)備受到嚴(yán)重的腐蝕，甚至造成結(jié)構(gòu)失效。尤其在重污染、酸雨地帶，輸電鐵塔、金具以及導(dǎo)線等化學(xué)或者電化學(xué)腐蝕嚴(yán)重，因此需對其進(jìn)行有效的防護(hù)，以免引發(fā)更為嚴(yán)重的后果。

1、電力塔架腐蝕問題

1.1電力鐵塔腐蝕不均勻

對于電力塔架而言，腐蝕問題并非全部性，而且受到的腐蝕程度也不盡相同。比如，一些電力塔架腐蝕非常的嚴(yán)重，而有些則比較輕微。很多受到腐蝕的鐵塔材料未見明顯的腐蝕痕跡，僅少部分材料腐蝕嚴(yán)重、或者斷裂，而且也表現(xiàn)出局部性。一般而言，電力塔架上部位置的塔材腐蝕程度要比下部塔材的腐蝕更為嚴(yán)重，橫擔(dān)處斜材腐蝕嚴(yán)重，常見斷裂。

1.2腐蝕多發(fā)于輔材、聯(lián)板和斜材

對于電力鐵塔而言，主材發(fā)生腐蝕的現(xiàn)象并不常見，即便部分主材上的防腐涂料出現(xiàn)了剝落現(xiàn)象，因其鍍鋅層依然完好而未發(fā)生腐蝕。同時(shí)，部分斜材、聯(lián)板等，即便沒有涂料脫落，受腐蝕程度卻非常的嚴(yán)重，而且腐蝕擴(kuò)展范圍也比較大，以致于塔材銹蝕減薄或者穿孔。

1.3腐蝕所發(fā)于部件的邊角以及防腐涂層孔隙位置

電力鐵塔輔材、斜材，最先發(fā)生腐蝕的位置是角鋼邊角位置。邊角位置防腐涂層、鍍鋅層非常薄弱，防腐涂層涂刷過程中，因厚度控制不到位而容易在邊角位置出現(xiàn)應(yīng)力收縮性裂紋；同時(shí)，塔材下緣邊角以及連接邊角位置，容易出現(xiàn)滯留水分現(xiàn)象，如圖1所示。

（圖1：電力塔架輔材以及斜材邊角受到腐蝕）

電力塔架螺栓腐蝕，多發(fā)于兩端面以及螺紋等位置。其中，踏腳釘腐蝕非常均勻，但是如果螺栓防腐涂刷密封好以后，就不會(huì)出現(xiàn)腐蝕問題。在電力塔架施工過程中，塔材的運(yùn)輸與施工，可能會(huì)導(dǎo)致材料局部鍍鋅層受損，這也是腐蝕多發(fā)區(qū)域。此外，因原來防腐涂裝不規(guī)范，質(zhì)量不合格，所以出現(xiàn)了涂層缺陷問題，防腐效果不佳。實(shí)踐中可以看到，因涂裝厚度標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，所以導(dǎo)致涂層厚薄不均勻，局部厚度大約400μm，則可能會(huì)出現(xiàn)開裂病害。同時(shí)，涂裝過程中因控制不到位而造成涂料成膜后缺陷問題比較多，比如起泡、龜裂等。

2、電力塔架腐蝕成因分析

之所以會(huì)出現(xiàn)電力塔架腐蝕問題，主要原因在于大氣中含有大量的酸性氣體，與電力塔架接觸，會(huì)導(dǎo)致其表面受到嚴(yán)重的腐蝕。對于輸變電設(shè)備而言，其金屬構(gòu)件的腐蝕主要表現(xiàn)為電化學(xué)腐蝕，其中二氧化硫影響最大，水溶性硫酸鹽會(huì)對鐵塔造成嚴(yán)重的腐蝕，與鋅氧化保護(hù)膜發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，鍍鋅層加速腐蝕溶解。

2Zn+O2→2ZnO ①

ZnO + H2O→Zn（OH）2②

2Zn（OH）2+CO2→Zn（OH）2+ZnCO3+H2O③

Zn（OH）2+2SO2+O2→2ZnSO4+H2O④

基于以上電化學(xué)反應(yīng)可知，電力塔架的鍍鋅層和氧反應(yīng)，產(chǎn)生氧化膜；鋅氧化膜與水反應(yīng)，產(chǎn)生氫氧化物，即鐵塔生白銹；氫氧化物與二氧化碳發(fā)生反應(yīng)，生成一種微溶物質(zhì)——堿式碳酸鋅，減緩了電力塔架的腐蝕速度，起到了防腐作用。由于二氧化硫氣體與上述堿式碳酸鋅反應(yīng)，會(huì)生產(chǎn)可溶性硫酸鹽，對鍍鋅層保護(hù)膜會(huì)產(chǎn)生破壞性影響。

電力塔架腐蝕的另一個(gè)成因是防腐涂料選用不當(dāng)，施工質(zhì)量差加速了電力塔架腐蝕速度。電力塔架防腐涂料的選用不當(dāng)，可能會(huì)導(dǎo)致與堿性物質(zhì)發(fā)生皂化反應(yīng)，對涂料的附著性產(chǎn)生不利影響，進(jìn)而導(dǎo)致其剝落。在涂裝過程中，因表面處理不當(dāng)，涂刷工藝比較粗糙，成膜后會(huì)出現(xiàn)橘皮或者起泡等問題；當(dāng)水汽透過缺陷處時(shí)，會(huì)導(dǎo)致膜下嚴(yán)重受腐，腐蝕物膨脹以后會(huì)破壞涂層。涂層開裂以后會(huì)形成孔隙，并且以縫隙腐蝕形式不斷擴(kuò)展，最終形成嚴(yán)重的腐蝕性病害。

3、電力塔架防腐蝕策略

基于以上分析，筆者認(rèn)為要想有效防范電力塔架腐蝕，確保電力塔架運(yùn)行的安全可靠性，可從以下幾個(gè)方面著手：

3.1 新建塔架防腐措施

對于電力塔架而言，其所處的自然環(huán)境條件呈現(xiàn)出多樣性特點(diǎn)，塔架及其配件腐蝕原因和腐蝕程度也不盡相同。因此，新建塔架防腐處理過程中，應(yīng)當(dāng)根據(jù)具體情況，采用針對性防腐措施。比如，污染不嚴(yán)重的內(nèi)陸地區(qū)，由于空氣中的鹽濃度比較低，而且濕度相對較小，鋅層腐蝕比較輕微，因此熱鍍鋅防腐效果比較明顯。基于此，建議對其采用熱鍍鋅方法處理，對新建塔架進(jìn)行防腐保護(hù)；然而，對于那些濕度相對較大，或者鹽霧濃度相對較高的沿海區(qū)域，因惡劣環(huán)境的影響，容易導(dǎo)致電力塔架受到嚴(yán)重的腐蝕。對于這些地區(qū)的新建塔架，可采用熱鍍鋅+防腐涂料方式，對其進(jìn)行雙重防護(hù)。這種方法，不僅可以延長防腐時(shí)間，而且防腐效果也非常的顯著。

3.2輸電鐵塔防腐措施

對于服役多年的輸電鐵塔而言，因常年處在室外大氣環(huán)境條件，所以或多或少地會(huì)受到環(huán)境的影響，比如霧霾等。對于輸電鐵塔而言，使用前需采取熱鍍鋅法做防腐處理。輸電鐵塔熱鍍鋅過程中，鋅與塔架材料鋼鐵發(fā)生擴(kuò)散，進(jìn)而形成一層鋅鐵合金，鋅鐵冶金結(jié)合以后，較之于普通涂料結(jié)合力更強(qiáng)，即使暴露在自然環(huán)境條件下，鋅層也可以多年不落。當(dāng)鍍鋅層出現(xiàn)較小裂紋以后，鋅就會(huì)犧牲陽極防止裂紋處的鋼鐵生銹。涂覆涂料防腐方法，具有成本低、工藝簡單等優(yōu)點(diǎn)，所以在銹蝕電力塔架防護(hù)過程中應(yīng)用非常廣泛。對于涂料防腐蝕措施而言，其作用表現(xiàn)如下：

第一，具有屏蔽作用。采用防腐涂料施工方法，可以有效阻止水、氧以及離子透過漆膜，隔離腐蝕介質(zhì)、金屬，有效避免腐蝕電池問題發(fā)生。

第二，陰極保護(hù)作用。將含有陽極金屬粉的涂料均勻地覆蓋在金屬基體上，以免金屬受到腐蝕，而且還可以延長應(yīng)用壽命。

第三，漆膜電阻效應(yīng)。腐蝕電池回路中，雖然無法阻止金屬電子從陽極流向陰極，但是絕緣性比較好的漆膜可抑制溶液中的陽極金屬離子溶出。

第四，顏料緩蝕以及鈍化作用。一般而言，普通的涂料體系耐腐蝕性相對較差，而且防護(hù)時(shí)間也比較短，通常僅2至3年的時(shí)間，比如醇酸紅丹涂料等。重防腐涂料體系，即在惡劣環(huán)境條件下，具有長效防護(hù)作用的高性能涂料，其構(gòu)成材料有底漆、面漆和中間漆，漆膜厚度一般不小于200 μm，有效防護(hù)時(shí)間至少15年。底漆對面漆、底材的附著力以及粘接力比較強(qiáng)，而且還具有良好的緩蝕防銹作用，以富鋅涂料為主；對于中層漆而言，一般是過渡層，具有抗?jié)B效果；面漆的作用是抵抗腐蝕介質(zhì)以及外部應(yīng)力，與富鋅涂料相適應(yīng)的中層和面層涂料，主要有環(huán)氧樹脂類、氟碳類以及聚氨酯類等。

3.3電力塔架改造

為了有效防范電力塔架腐蝕，可對其進(jìn)行適當(dāng)?shù)母脑欤热缭谶x擇防腐涂料時(shí)，針對螺栓、塔材等關(guān)鍵部位和材料進(jìn)行合理的選擇。對于底漆而言，以環(huán)氧磷酸鋅底漆為宜，其厚度至少要在40μm以上；對于中間漆而言，以環(huán)氧云鐵中間漆為宜，其厚度至少80μm；對于面漆而言，以丙烯酸聚氨酯面漆為宜，其厚度至少40μm。針對舊涂層塔架，需先對舊涂層用溶劑擦洗，驗(yàn)證底漆是否適應(yīng)，讓后才能涂裝；涂料成膜后，需檢測其缺陷、附著力以及厚度。當(dāng)螺栓涂刷完成后，補(bǔ)涂厚漿型環(huán)氧漆，并將縫隙、邊角縫好，或用彈性密封膠對其封裝。

結(jié)語

電力塔架腐蝕成因復(fù)雜，因此應(yīng)當(dāng)根據(jù)鐵塔所處的環(huán)境、防腐需求，選用合適的防護(hù)體系，并對防腐方案進(jìn)行優(yōu)化。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳云 強(qiáng)春媚 王國剛 苗文華.輸電鐵塔的腐蝕與防護(hù)[J]電力建設(shè)，2010（08）.

[2]劉純 陳軍君 陳紅冬 彭繼文.輸電鐵塔的腐蝕特性和防護(hù)[J]湖南電力，2012（06）.

[3]馬承志 楊宏倉 余啟育 梁位正 林岳凌.沿海地區(qū)輸電鐵塔防腐蝕方法對比分析[J]機(jī)電工程技術(shù)，2014（12）.

[4]金曉鴻，王建，劉新，等.防腐蝕涂裝工程[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008.