輸電設(shè)備防腐油漆材料的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較

林新生 劉曉東

摘 要：本文通過(guò)對(duì)輸電線路桿塔使用過(guò)的醇酸磁漆、氯化橡膠磁漆和丙稀酸磁漆3種防腐油漆材料防腐原理的分析，并在同一地區(qū)的三段鐵塔，采用三種不同的油漆（每種面漆都配有相應(yīng)的防銹底漆配套施工方案）進(jìn)行防腐的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，得出3種防腐油漆各自的優(yōu)缺點(diǎn)，提出適合南方氣候環(huán)境的桿塔防腐方案。

關(guān)鍵詞：桿塔；防腐 ；材料；經(jīng)濟(jì)技術(shù)；比較

中圖分類號(hào)：TM621 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

腐蝕科學(xué)是研究設(shè)備、材料在環(huán)境下發(fā)生的退化、變質(zhì)、和控制腐蝕的一門(mén)邊緣學(xué)科，本文主要介紹廣東電網(wǎng)輸電設(shè)備的防腐蝕方案與經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較。廣東省地處我國(guó)南部，臨?？拷瑲夂虺睗?，化工大氣多，酸雨等有害介質(zhì)長(zhǎng)期浸蝕著輸電設(shè)備。運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，身處南方沿海城市的輸電設(shè)備相對(duì)比內(nèi)陸城市的輸、變電設(shè)備腐蝕的速度要快，并且維護(hù)工作量較大且周期相對(duì)較短。如何從實(shí)際出發(fā)，研究出合理有效的耐蝕性防腐材料顯得尤為重要。

1 輸電設(shè)備腐蝕的原因

輸電線路在大氣中的腐蝕是因?yàn)榕c大氣中的潮氣（使鍍鋅層表面生存水膜）、氧、及其它有害介質(zhì)共存而發(fā)生的，潮氣、氧和其它有害介質(zhì)任缺其一時(shí)，腐蝕都不會(huì)發(fā)生。

廣東地區(qū)的高壓輸電線路多處于城市周圍、化工大氣、海洋大氣等地區(qū)特征的濕熱帶環(huán)境。下面我們分折一下引發(fā)腐蝕的幾個(gè)因素。

1.1 潮氣：潮氣表示空氣中水蒸汽的含量。通常以相對(duì)濕度（RH）來(lái)表示，RH是指空氣中水蒸氣含量的比值，相對(duì)濕度的大小關(guān)系著金屬腐蝕表面上是否形成水膜和形成的水膜厚度。潔凈的空氣在相對(duì)濕度到達(dá)100%時(shí)，在金屬表面上會(huì)凝結(jié)成水，成為水滴或水膜。當(dāng)空氣中相對(duì)濕度達(dá)到一定濃度，使金屬表面能形成一定厚度的水膜時(shí)，電化學(xué)腐蝕突然上升。

1.2 氧氣：中性介質(zhì)中金屬腐蝕主要為氧的去極化過(guò)程。沒(méi)有氧氣，金屬的大氣腐蝕不會(huì)發(fā)生。有資料證明，鍍鋅的鐵釘泡在脫氧的海水中幾十年仍保持光澤。金屬表面上吸附的水膜相當(dāng)薄，大氣中的氧易溶于其中并擴(kuò)散到金屬表面陰極區(qū)，使氧的進(jìn)極化過(guò)程進(jìn)行甚為順利，故氧在大氣對(duì)金屬腐蝕中常起著主要作用。

1.3 溫度：輸電線路鐵塔在大氣腐蝕中，當(dāng)相對(duì)濕度處于臨界面狀態(tài)以上時(shí)，反應(yīng)速度才隨溫度的提高而增加。每當(dāng)溫度提高10℃，腐蝕速度增加一倍。如果溫度急降時(shí)，相對(duì)濕度大大增加，甚至產(chǎn)生凝露，就會(huì)促進(jìn)腐蝕。例如在晝夜溫差大的地區(qū)或季節(jié)，環(huán)境溫度大幅度下降，金屬表面就很容易凝結(jié)水膜而銹蝕。

1.4 大氣中污染物：大氣中除了水汽和空氣以外，還含有各種各樣的污染雜質(zhì)，并且因地區(qū)而異。氣體雜質(zhì)如：SO2 、氮的氧化物、CO2、HCl等。海洋大氣中包括有含鹽分的粒子。在工業(yè)地區(qū)，固體的塵埃每月每平方公里上落降數(shù)量達(dá)數(shù)十噸之多。這些塵埃包括有腐蝕性的與非腐蝕性的，有促進(jìn)腐蝕作用的各種粒子。

2 輸電設(shè)備防腐的由來(lái)

鍍鋅角鐵塔是輸電線路常用鐵件材料，已有相當(dāng)長(zhǎng)的歷史應(yīng)用。另外其它鍍鋅件也在逐漸擴(kuò)大應(yīng)用范圍，如鋼管桿、鋼管組合塔、鍍鋅橫擔(dān)、金具、鍍鋅燈桿等。

一般鍍鋅件表面在涂裝前，施工單位一般要做一下擦凈油污的簡(jiǎn)單表面清潔、除銹工作后就涂以普通的油漆，如醇酸磁漆，油性紅丹漆等，這樣的涂裝效果就很差，使用不久后就發(fā)生脫落。許多應(yīng)用部門(mén)并未了解鍍鋅件表面漆膜剝落的原因，往往認(rèn)為是油漆質(zhì)量不高，而不知是選擇涂料和涂裝工藝不當(dāng)所引起。油脂類涂料或醇酸涂料均含有干性油，含許多雙健，在鈷、錳皂等催化下迅速氧化而干燥成膜，但它們成膜后氧化作用并不停止，還在緩慢地進(jìn)行。由于氧化作用，會(huì)產(chǎn)生許多副產(chǎn)品物醛和羧酸，包括蟻酸。這類酸能與鋅元素起反應(yīng)，生成如蟻酸鋅的鹽類，具有一定的水溶性，而使體積膨脹許多倍，這樣就造成涂膜的附著力下降，結(jié)果是涂膜的大片剝落。

3 輸電設(shè)備防腐方案的設(shè)計(jì)關(guān)鍵

3.1 材料的選擇

正確地選擇防腐材料對(duì)于輸電線路的防腐蝕是非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，由于廣東地區(qū)多數(shù)是潮濕海洋性氣候，所以只有選擇耐潮耐堿、耐酸及抗擊紫外線曝曬的涂料，才能使設(shè)備得到有效的保護(hù)。

3.2 防腐蝕結(jié)構(gòu)涂層的設(shè)計(jì)

涂層的結(jié)構(gòu)形式對(duì)輸電線路因化工大氣、酸、堿、引起的大面積腐蝕、縫隙腐蝕等關(guān)系很大。應(yīng)根椐設(shè)備所處實(shí)際環(huán)境狀況及結(jié)合涂料的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)來(lái)制定涂層的結(jié)構(gòu)，目前比較流行的主要采用3～4層，由面漆、中間漆和底漆組成。

常用的底漆包括紅丹防銹底漆、環(huán)氧富鋅防銹底漆；

常用的中間漆包括J6502鋁鐵氯化橡膠中間防銹中間漆、環(huán)氧云鐵防銹中間漆；

常用的面漆包括醇酸磁漆、氯化橡膠面磁漆、丙稀酸面磁漆。

針對(duì)高壓輸電線路所處的地理位置和氣候情況，桿塔的防腐工作必須要多道涂層才能滿足防腐蝕的要求，并且底漆、中間漆、面漆設(shè)計(jì)要根椐周邊環(huán)境的工業(yè)及污染狀況而定。

4 現(xiàn)場(chǎng)的對(duì)比分析

根據(jù)以往的施工經(jīng)驗(yàn)，我們選擇設(shè)計(jì)了三種不同的防腐方案，于2004年9月份分別在110kV碧開(kāi)線和碧開(kāi)線文沖支（同塔雙回路）上進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)對(duì)比：

方案A——底漆：紅丹防銹底漆兩遍；面漆：醇酸磁漆面漆兩遍。用于110kV碧開(kāi)線#01～#04鐵塔防腐。

方案B——底漆：環(huán)氧富鋅防銹底漆一遍；中間漆：J6502鋁鐵氯化橡膠中間防銹中間漆一遍；面漆：氯化橡膠面磁漆兩遍。用于110kV文沖支線#01～#05鐵塔防腐。

方案C——底漆：環(huán)氧富鋅防銹底漆一遍；中間漆：環(huán)氧云鐵防銹中間漆一遍；面漆：丙稀酸面磁漆兩遍。用于110kV文沖支線#06～#09鐵塔防腐。

4.1 方案A

4.1.1 紅丹防銹底漆的技術(shù)特點(diǎn)

紅丹：又名鉛丹，分子式Pb3O4，含有2%～15%的PbO。紅丹應(yīng)用歷史悠久，從19世紀(jì)中葉起就一直作為緩蝕材料使用，至今仍未衰敗。它和亞麻油配制的油性底漆具有良好的防銹性能，對(duì)于被涂裝的鐵塔金屬表面處理要求不高，涂在鐵塔帶銹帶油狀態(tài)下的表面仍有很好的防銹效果。

（1）紅丹防銹底漆的優(yōu)點(diǎn)

①紅丹防銹漆主要是靠晶格離子的交換作用在陽(yáng)極區(qū)和陰極區(qū)均起緩蝕作用。紅丹防銹漆在陰極區(qū)的作用是能破壞新生的過(guò)氧化氫，抑制鋼鐵表面不再氧化。紅丹在水和氧的存在下，能與油性漆料生成鉛皂，進(jìn)一步分解成短鏈產(chǎn)物后，具有很好的緩蝕作用。

②紅丹具有很高的氧化能力，在與鋼鐵表面接觸時(shí)，能使表面氧化成Fe3O4的均勻薄膜，使鋼鐵表面鈍化而防腐。

（2）紅丹防銹底漆的缺點(diǎn)

①油漆的毒性和對(duì)環(huán)境的污染。紅丹防銹漆含有大量的鉛化物，不僅在油漆生產(chǎn)和施工中會(huì)引起工作人員的慢性鉛中毒，而且在去除舊紅丹漆膜時(shí)會(huì)造成環(huán)境嚴(yán)重的污染。

②紅丹防銹漆的油性基料耐堿性差，不耐鹽霧、海水的浸漬或化學(xué)品濺滴。而且漆膜交聯(lián)度低，不耐酮類、酯類、芳烴等強(qiáng)溶劑，紅丹防銹底漆只能配套醇酸面漆涂料，不可與強(qiáng)溶劑的環(huán)氧、聚氨酯等涂料配套，以免咬起，故紅丹防銹底漆只能適宜于城鄉(xiāng)的普通鋼結(jié)構(gòu)、江河的橋梁等，不宜適用于海洋環(huán)境、化工廠的鍍鋅鋼結(jié)構(gòu)上。

③由于紅丹防銹漆含有鉛類重金屬，不可用于鋁、鎂、鍍鋅的輸電鐵塔等輕型金屬表面上，以免引起電偶腐蝕。

4.1.2 醇酸磁面漆的技術(shù)特點(diǎn)

醇酸磁面漆是以醇酸樹(shù)脂以多元醇和多元酸的酯為主鏈，以脂肪酸為側(cè)鏈構(gòu)成的。醇酸脂中含植物油的百分?jǐn)?shù)不同而分為短油度（45%以下）、中油度（46%～60%）和長(zhǎng)油度（61%）。醇酸磁漆價(jià)格便宜，原料宜得，在國(guó)內(nèi)涂料總產(chǎn)量中約占25%～30%。自干醇酸涂料品種眾多，應(yīng)用面廣泛。有代表性的戶外醇酸品種有CO4-42各色醇酸磁漆，CO4-53醇酸防銹底漆。其中用于輸、變電設(shè)備的醇酸磁漆耐久性只能達(dá)到3年左右，抗紫外線、抗酸雨能力較差。

4.1.3 應(yīng)用與效果

2007年10月對(duì)110kV碧開(kāi)線#01～ #04段進(jìn)行檢查、檢測(cè)發(fā)現(xiàn)漆面顏色變淡，失去光澤，小部分脫落，漆面硬度變軟，有部分經(jīng)摩擦起粉狀，防腐功能明顯降低，綜上所述，方案A的防銹周期是三年左右。

4.2 方案B

4.2.1 環(huán)氧富鋅的特點(diǎn)

它是用環(huán)氧樹(shù)脂、超細(xì)鋅粉、填料和混合有機(jī)溶劑制成組分一，使用時(shí)按比例加入組分二，使用時(shí)按比例混勻。在被涂金屬表面不能完全清除銹蝕后，不能做到完全滲入表面的不規(guī)則部位時(shí)，采用環(huán)氧富鋅防銹底漆能提供優(yōu)良滲透及保護(hù)性能。鋅做為一種犧牲金屬，保護(hù)了鋼鐵不受腐蝕。

4.2.2 J6502鋁鐵氯化橡膠中間防銹漆的特點(diǎn)

它是由氯化橡膠加入氧化鐵紅等顏料經(jīng)研磨后加入鋁銀漿、助劑及有機(jī)溶劑調(diào)制而成。漆膜干燥快、耐水、防潮，具有良好的防腐性和防銹性。

4.2.3 氯化橡膠磁面磁漆的特點(diǎn)

它是由天然橡膠或合成的異戊橡膠降解后氯化而得，呈白色粉末。氯化橡膠磁面磁漆有優(yōu)良的耐水性、耐候性，在防腐及其它方面得到了廣泛應(yīng)用。由于制造過(guò)程中需要大量四氯化碳，產(chǎn)生大量四氯化碳蒸汽，帶來(lái)污染問(wèn)題，有致癌的報(bào)道，處于不發(fā)展?fàn)顟B(tài)。國(guó)外采用其它氯化烯烴樹(shù)脂代替氯化橡膠。

4.2.4 應(yīng)用與效果

2007年10月對(duì)110kV文沖支線#01～#05段進(jìn)行檢查、檢測(cè)發(fā)現(xiàn)漆面顏色光亮，未發(fā)現(xiàn)脫落現(xiàn)象，漆面硬度正常，經(jīng)摩擦不會(huì)起粉狀，防腐功能完好。2009年9月又對(duì)110kV文沖支線#01～#05段進(jìn)行檢查、檢測(cè)發(fā)現(xiàn)漆面顏色變淡，失去光澤，小部分脫落，漆面硬度變軟，有部分經(jīng)摩擦起粉狀，防腐功能明顯降低，綜上所述，方案B的防銹周期是五年。

4.3 方案C

4.3.1 環(huán)氧富鋅防銹底漆的特點(diǎn)

它是以環(huán)氧樹(shù)脂、超細(xì)鋅粉、填料和混合有機(jī)溶劑制成組分一，使用時(shí)按比例加入組分二，使用時(shí)按比例混勻。在被涂金屬表面不能完全清除銹蝕后，不能做到完全滲入表面的不規(guī)則部位時(shí)，采用環(huán)氧富鋅防銹底漆能提供優(yōu)良滲透及保護(hù)性能。鋅做為一種犧牲金屬，保護(hù)了鋼鐵不受腐蝕。

4.3.2 環(huán)氧云鐵防銹中間漆的特點(diǎn)

它是以環(huán)氧樹(shù)脂、云母氧化鐵粉、防銹顏料、有機(jī)溶劑調(diào)制為甲組分，由聚酰胺樹(shù)脂液組成乙組分。云母氧化鐵簡(jiǎn)稱云鐵。它的主要成分是a-Fe2O3，一種特殊形狀的赤鐵礦，呈薄片狀的結(jié)晶體。它的耐堿性好，但對(duì)酸較為敏感，顏料很容易為所有的涂料基料和溶劑所潤(rùn)濕，且水溶性很低。

4.3.3丙稀酸面磁漆的特點(diǎn)

它是以（甲基）丙烯酸及苯乙烯為主的含雙健的單體，在一定條件下通過(guò)自由基聚合的高聚物。該涂料具有極高的裝飾性、突出優(yōu)點(diǎn)是耐候性好，在長(zhǎng)期暴曬下，涂層保光、保色性好，在航空航天器材、汽車工業(yè)、戶外輸、變電設(shè)備等方面得到廣泛應(yīng)用。國(guó)內(nèi)定型產(chǎn)品有B04-11各色丙稀酸磁漆（自干）、B04各色丙稀酸烘干磁漆。

4.3.4 應(yīng)用與效果

2007年10月對(duì)110kV文沖支線#06～#09段進(jìn)行檢查、檢測(cè)發(fā)現(xiàn)漆面顏色光亮，未發(fā)現(xiàn)脫落現(xiàn)象，漆面硬度正常，經(jīng)摩擦不會(huì)起粉狀，防腐功能完好。2009年9月第二次對(duì)110kV文沖支線#06～#09段進(jìn)行檢查、檢測(cè)發(fā)現(xiàn)漆面顏色稍為變淡，未發(fā)現(xiàn)脫落現(xiàn)象，漆面硬度正常，漆面經(jīng)摩擦不會(huì)起粉狀，防腐功能完好，2012年9月份第三次對(duì)110kV文沖支線#06～#09段進(jìn)行檢查、檢測(cè)發(fā)現(xiàn)漆面顏色變淡，未發(fā)現(xiàn)脫落現(xiàn)象，有小部分漆面澎脹，漆面硬度正常，漆面經(jīng)摩擦不會(huì)起粉狀，對(duì)環(huán)境污染影響較少，防腐功能開(kāi)始下降，綜合上述，方案C的防銹周期達(dá)八年以上。

5 選擇涂料的實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性

正確的選擇材料對(duì)于輸電線路的桿塔防腐是非常重要的一環(huán)，在選擇涂每條輸電線路之前，都要確定使用該涂料的預(yù)定壽命。通過(guò)對(duì)材料組成、使用檢測(cè)情況、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等一系列的分析比較，丙稀酸是一種防腐性能優(yōu)異、保色、保光性能良好的環(huán)保型涂料，有效耐用時(shí)間已證實(shí)了這方面的性能優(yōu)勢(shì)，雖然比普通涂料昂貴一些，但有效地減少設(shè)備的維護(hù)周期。它一次性投資相比普通涂料高，但保護(hù)設(shè)備耐蝕時(shí)間最長(zhǎng)，是氯化橡膠磁漆的2倍，是普通涂料的3倍。防腐工程成本，環(huán)氧丙稀酸漆每噸塔材的防腐成本是普通醇酸磁漆1.6倍，是氯化橡膠磁漆1.2倍，見(jiàn)表1。

結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)三種方案的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)分析和綜合比較，并經(jīng)多年實(shí)踐，可以看出醇酸磁漆、氯化橡膠滋漆及丙稀酸磁漆三種材料之間的各自優(yōu)缺點(diǎn)，方案C的丙稀酸磁漆無(wú)論在材料防腐性能、環(huán)境污染、綜合經(jīng)濟(jì)指標(biāo)都較為優(yōu)勝，值得在沿海地區(qū)輸變電設(shè)備防腐蝕工作中推廣使用，目前方案C已在廣州供電局的輸電線路桿塔防腐工程中推廣使用。

參考文獻(xiàn)

[1]王冰厚，劉杏慈.涂料防腐蝕技術(shù)300問(wèn)[M].北京：金盾出版社，1995.