變電站鋼結構防腐設計研究與應用

池翔

摘 要：隨著經濟的發展和科技的進步，我國變電站中的支架多采用鋼結構，這是因為我國的變電站多設于戶外，自然環境較為惡劣，因此，鋼結構的抗腐蝕性能必須得到有力加強。本文通過對變電站鋼結構防腐設計研究及應用的分析，對變電站鋼結構的防腐設計、防腐原理及具體的防腐方法進行了研究與探討。

關鍵詞：變電站；鋼結構；防腐；研究；應用

中圖分類號：TM63 文獻標識碼：A

隨著人們對電能需求量的迅猛增長，作為電力系統輸電運行的關鍵環節，變電站的建立工程也就顯得尤為重要。目前，我國變電站多設于戶外，變電站往往需要經受酷暑寒冬、風霜雨雪，其所處的自然環境較為惡劣，這就對變電站鋼結構的防腐性提出了較高水平的要求。因此，變電站鋼結構防腐設計、方法及應用是本文主要研究的對象。首先，我們需要對鋼結構腐蝕原理進行初步了解。

1.鋼結構腐蝕原理

鋼的銹蝕需要4個條件，即陰極、陽極、金屬接觸與氧氣和電解質，這是一個完整的電化學的發生過程，當以上4個條件滿足同時存在的條件時，鋼就會出現銹蝕現象。這是因為在鋼鐵的陽極部分，鐵通過釋放電子從而形成Fe2+；在它的陰極部分，由于水中所溶解的氧氣對陽極產生的氫氧根OH-離子進行了吸收，使得電子從陽極向陰極不斷流動，從而形成了腐蝕電流，因此，就會在鋼結構的表面區域生成氫氧化鐵的薄膜。具體的化學方程式如下所示：

2Fe+2H2O+O2=2Fe（OH）2

氫氧化鐵Fe（OH）2再同水和氧氣進行結合形成銹蝕，過程如下：

4Fe（OH）2+2H2O+O2=4Fe（OH）3

以上就是鋼結構出現銹蝕的化學原理。

2.變電站鋼結構防腐設計研究

2.1變電站鋼結構的防腐需求

首先，長效性。這是因為我國變電站通常設于戶外，尤其是變電站的支架結構常年處于帶電運行的狀態，無法做到經常性的停電維修，這就使得鋼結構支架的檢修異常困難。因此，變電站鋼結構的防腐方案必須具備防腐長效性；其次，適應性。這是因為鋼結構支架所處的戶外環境需要經歷雨雪風霜和陽光照射等多變的自然氣候條件，這就要求防腐方案對鋼結構支架所處的環境以及氣候條件進行綜合考量，使方案具備優良的適應性；然后，防止變形。在變電站的工程建設中，由于變電站的構件在進行組合時通常采用螺栓進行連接工作，這就使得變電站的構件在防腐的施工作業中極易產生變形的情況，給變電站的安全穩定性造成隱患。因此，防腐方案必須防止變電站其他構件出現變性狀況；最后，節能環保、成本低、壽命高。這就對防腐方案提出了更加全面的要求，使得其在進行設計研究過程中，必須從經濟、使用壽命、節能環保性等多方面進行考量。

2.2鋼結構常用防腐方法及防腐激原理

第一，犧牲陽極以保護陰極的方法。這種方法主要是通過對鋼結構的表面區域進行鋅粉的涂抹覆蓋作業，從而使鋅涂層成為陽極，以此進行對鋼結構的保護。鋼結構的陰極保護電化學方程式具體如下所示：

2Zn-4e=2Zn2+

2H2O+O2+4e=4OH-

2H2O+O2+2Zn=4Zn（OH）2

第二，隔絕防護法。

這種方法主要是通過涂料來防止鋼結構的表面區域與外界的氧氣進行接觸，從而防范鋼結構出現銹蝕，達到對鋼結構的有效保護。

第三，緩蝕防護法。

這種方法中，在對鋼結構的表層所進行涂抹的涂料中含有能夠有效減緩鋼結構腐蝕過程的一些緩腐蝕填料，它能夠在鋼結構的表層區域構成保護的氧化層，從而降低濕氣對鋼結構的滲透性，提高鋼結構支架的使用時長。

2.3防腐方法綜述

從當前情況來講，在鋼結構中較為常用的防腐方法有以下幾種：金屬覆蓋層的防腐方法、有機涂層的防腐方法和無機非金屬涂層的防腐方法。首先，有機涂層的防腐方法通常會受到涂料自身防護原理的限制，其對鋼結構的防護期限在5～10年，如果在涂抹過程中出現失誤狀況，就會致使該薄弱區域在1年～2年后就會發生銹蝕。變電站的使用壽命通常為50年，為了確保變電站的高效運行，就必須避免進行斷電檢修作業，因此，有機涂層的防腐方法對變電站鋼結構的應用存在局限性；其次，無機非金屬涂層的防腐方法雖然具備耐腐蝕、耐熱性良好以及高度絕緣性的優勢，然而，它的韌性弱、脆性大，這就使得其在變電站鋼結構的防腐應用中受到限制。但是，隨著重防腐涂料的出現，這一狀況得到了有效改善；最后，金屬覆蓋層的防腐方法。從目前來看，金屬覆蓋層方法中較為常用的是熱鍍鋅和熱噴鋅的防腐方法，而在變電站支架鋼結構的防腐作業中，熱鍍鋅的應用更為廣泛。近些年來，隨著科技水平的不斷進步，冷噴鋅的技術方法已經在國外得到了普遍應用，我國也開始進行冷噴鋅防腐方法的嘗試與推廣。

3.變電站鋼結構防腐設計應用

3.1鋼結構的表面處理

在對變電站鋼結構進行防腐作業前，必須對鋼結構的表層進行清理作業。這是因為鋼結構的表面由于暴露在室外環境中，其表面通常會附著各種灰塵、泥土、銹跡、殘渣等需要清理的污物殘留，這些都會對鋼結構防腐作業產生影響，因此，無論是進行重防腐涂裝還是熱鍍鋅與冷噴鋅的防腐方法作業，都需要將鋼結構的表面清理干凈。在整個清理過程中，施工人員首先需要對鋼結構的表面進行仔細清理，確保鋼結構表面無粘附雜質、酸堿殘留、氧化物及銹跡等污物，且要確保鋼結構的構件表面具有一定程度的粗糙度，確保在進行重防腐涂裝或鍍鋅等防腐方法施工作業時不會出現涂料脫皮的現象。

3.2重防腐涂裝應用

重防腐油漆對鋼結構能夠進行10年～15年的保護，從而節省了電力設施的檢修費用，但是，在進行重防腐涂料的涂裝工作時，需要對鋼板的表面情況、周圍的大氣環境、鋼板溫度等客觀環境因素進行注意，在雨雪等濕度高于85%的氣候條件下，不能進行重防腐涂裝的施工作業。此外，在進行涂裝作業前，需對鋼板的表面溫度進行溫度計測量，同時，在施工操作時需要將噴頭與鋼板表面盡量近距離進行施工作業，避免干噴現象的出現。

3.3熱鍍鋅與冷噴鋅應用

首先，我們需要對熱鍍鋅與冷噴鋅這兩種鋼結構的防腐方法進行比較。熱鍍鋅主要是利用金屬高溫熔化和霧化后在鋼結構構件表面所形成的金屬表層來發揮防腐效用的。在實際的施工作業中，通常是將鋼結構構件浸入金屬鋅的熱熔溶液中，使得鋼結構表層被金屬鋅牢牢覆蓋，以此達到最終的防腐目的；冷噴鋅則是運用涂裝的手段使得鋼構件表層形成金屬鋅的保護盾牌，充分發揮犧牲陽極以保護陰極的化學原理來對鋼結構進行有效保護，在經過鋅盾的常溫噴涂作業后，鋼結構表面鋅鍍層中鋅的含量高于96%；其次，從施工作業難度來講，冷噴鋅的方法較之熱鍍鋅更為簡單；最后，從經濟方面來講，冷噴鋅更為節能環保，且成本較低。因此，在對變電站鋼架構進行防腐作業時，采用冷噴鋅方法是最佳方案。

結語

綜上所述，本文通過對現階段我國變電站鋼結構防腐設計、防腐原理及防腐方法的分析與研究，對變電站鋼結構防腐設計的應用進行了進一步解析，從而對變電站鋼結構進行更加高效地防腐處理，確保變電站鋼結構的安全穩定性，更好地為變電站電力系統的工作運行提供服務。

參考文獻

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