有關(guān)高壓輸電線路的防腐措施分析

龔曉松

摘要：輸電線路包含架空導(dǎo)地線、架線金具、鐵塔、基礎(chǔ)及接地裝置等部分，輸電線路長期在野外，受到各種環(huán)境的威脅，使得輸電線路各個(gè)部分都受到了腐蝕破壞。防腐問題仍然是影響輸電線路使用壽命的突出問題。因此，需要對高壓輸電線路的防腐措施展開研究，進(jìn)而保證輸電線路的穩(wěn)定運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：高壓;輸電線路;防腐;措施

1高壓輸電線路的腐蝕種類

腐蝕破壞會(huì)造成輸電線路壽命的縮短，輸電線路在腐蝕環(huán)境中不能達(dá)到預(yù)期壽命。根據(jù)輸電線路受到腐蝕的環(huán)境不同，可以分成大氣腐蝕、土壤腐蝕以及水腐蝕三種。在開展輸電線路維護(hù)和施工工作的時(shí)候，要綜合分析輸電線路的環(huán)境，了解其受到的腐蝕威脅，對架空導(dǎo)地線、鐵塔、架線金具、基礎(chǔ)、接地裝置等采取對應(yīng)的措施，從而達(dá)到更好的防腐效果。例如空氣會(huì)對鋼鐵產(chǎn)生腐蝕作用，空氣濕度的增加也會(huì)加快鋼鐵受到腐蝕的速度。當(dāng)空氣濕度達(dá)到75%這個(gè)數(shù)值時(shí)，空氣對鋼鐵的腐蝕作用會(huì)明顯加快，腐蝕程度的加快會(huì)影響到鋼鐵的使用壽命，甚至威脅到其安全運(yùn)行。如果環(huán)境溫度較高，環(huán)境將會(huì)較為干燥，這時(shí)輸電線路受到腐蝕的速度也會(huì)稍加緩解。如果環(huán)境溫度出現(xiàn)驟降和驟升，較大的溫差將會(huì)造成空氣溫度變化，使得鋼鐵受到腐蝕的速度加快。此外，輸電線路可能會(huì)經(jīng)過一些特殊區(qū)域，例如煤礦廠以及石油化工廠等區(qū)域，在空氣中會(huì)增加很多顆粒性物質(zhì)，這些物質(zhì)會(huì)附著在鐵塔上，鐵塔周圍的顆粒性物質(zhì)以及工廠排放的廢棄物都將腐蝕到鐵塔。

2架空導(dǎo)地線的防腐措施

架空導(dǎo)地線受到空氣中水分、鹽類物質(zhì)以及化學(xué)成分與鋼芯發(fā)生反應(yīng)，出現(xiàn)腐蝕。這種情況的腐蝕程度受到導(dǎo)線制造工藝的嚴(yán)重限制。導(dǎo)線腐蝕包含電化學(xué)腐蝕和化學(xué)腐蝕兩種。其中，電化學(xué)腐蝕常出現(xiàn)在導(dǎo)線外層。如果空氣濕度逐漸增大，導(dǎo)線表面形成水膜，大氣中二氧化碳、氧氣以及其他物質(zhì)在水膜中溶解，構(gòu)成了電解液的薄層。電解液薄層同金屬表面的氧化膜發(fā)生反應(yīng)，發(fā)生了腐蝕。鋼芯鋁絞線會(huì)出現(xiàn)腐蝕。在鋁線受到腐蝕之后，導(dǎo)線表面會(huì)形成白色粉末，使得導(dǎo)線變脆，使其使用壽命不斷縮短。因此需要在鋼芯和鋁之間刷涂有機(jī)材料，制作防腐蝕油脂，將腐蝕性氣體以及雨露對鋼芯造成的腐蝕阻擋開來，從而讓鋼線壽命得以延長，使鋼線壽命可以和鋁線壽命匹配。使用鋁包鋼芯鋁絞線取代鍍鋅鋼線，這樣導(dǎo)線承力和接觸金屬是同樣金屬，不會(huì)構(gòu)成原電池，電化學(xué)反應(yīng)自然不會(huì)發(fā)生。

3鐵塔的防腐措施

輸電塔大多是鋼筋混凝土、鋼管桿、預(yù)應(yīng)力混凝土電桿以及鐵塔等。鐵塔由于常出現(xiàn)裂縫和銹蝕問題，使得輸電線路中鐵塔的使用受到限制。在出廠安裝之前對鐵塔表面進(jìn)行熱鍍鋅的處理，能夠讓桿塔結(jié)構(gòu)延長使用壽命。使用熱鍍鋅時(shí)，鋼鐵和鋅之間出現(xiàn)擴(kuò)散構(gòu)成了鋅鐵合金層，相比于涂料結(jié)合，這種結(jié)合更加牢固，即使暴露在大氣環(huán)境中，鋅層數(shù)也不會(huì)脫落。如果鍍鋅層出現(xiàn)裂縫損壞，金屬鋅將會(huì)主動(dòng)犧牲陽極保護(hù)裂紋位置的鋼鐵，這也是鍍鋅層具有的優(yōu)勢。鋼鐵材料在大氣中腐蝕屬于電化學(xué)腐蝕，溫度與濕度是引起大氣中腐蝕的關(guān)鍵因素。陰極屬于氧去極化反應(yīng)、具體反應(yīng)式為

陽極反應(yīng)：Fe—Fe2++2e-E0=-0.44V（1）

陰極反應(yīng)O2+2H20+4e-—4OH+中性與堿性溶液中E0=+0.401V（2）

E0—標(biāo)準(zhǔn)電極電位

（1）與（2）反應(yīng)式相加

2Fe2-+2H20+O2—2Fe2-+4OH++2Fe（OH）2（沉淀）（3）

Fe（OH）2不會(huì)溶解在水溶液中，進(jìn)一步與水反應(yīng)

2Fe（OH）2+H2O+1/2O2—2Fe（OH）3沉淀（4）

也有人認(rèn)為大氣環(huán)境腐蝕反應(yīng)式為

陽極反應(yīng)：Fe—Fe2++2e-（5）

陰極反應(yīng)：3FeOOH+e—FeO3O4+H2O+OH-（6）

鋅的電化學(xué)腐蝕與鋼類似，反應(yīng)式如下：

陽極反應(yīng)：Zn-2e—Zn2+（7）

陽極反應(yīng)：02+2H2O+4e-—40H-（8）

陽極發(fā)生鋅的溶解，在陰極發(fā)生氧去極化反應(yīng)。因?yàn)榇髿庵杏幸欢穸?，必然在金屬表面形成水膜，而水中?huì)溶解一定量的氧，尤其在電解液與空氣接觸的界面反應(yīng)更加劇烈。反應(yīng)結(jié)果

Zn2++OH-—Zn（OH）2—ZnO+H2O（9）

如果大氣中沒有被污染，酸性介質(zhì)濃度很低，PH>5.2腐蝕產(chǎn)物一般是非溶性的化合物。如Zn（OH）2或znO有時(shí)形成（ZnC03）熱鍍鋅防護(hù)是犧牲陽極保護(hù)，即鋅的標(biāo)準(zhǔn)電極電位低于鐵，通過鋅層被腐蝕掉保護(hù)鋼基體不被腐蝕。所以熱鍍鋅件的抗腐蝕性能與鍍鋅層厚度密切關(guān)聯(lián)。熱鍍鋅層越厚、抗腐蝕性能也越好。

4架線金具的防腐措施

由于導(dǎo)線送電發(fā)熱，與導(dǎo)線連接的金具長期裸露在大氣中，常年受到日曬、雨淋、風(fēng)塵及化學(xué)活性氣體的侵蝕，造成金屬導(dǎo)體接觸面嚴(yán)重銹蝕或氧化，氧化層會(huì)使金屬接觸面的電纜率增加幾十倍。金具在正常情況下的腐蝕速度快于鐵塔和導(dǎo)線。金具在出廠安裝之前對其表面進(jìn)行熱鍍鋅的處理，同時(shí)，在腐蝕嚴(yán)重地區(qū)，可在安裝之前進(jìn)行涂漆。線路投產(chǎn)運(yùn)行后，需及時(shí)根據(jù)鍍鋅層及漆膜破壞部分進(jìn)行修護(hù)。在工區(qū)的輸電線路金具可采用鋁合金鍍層、涂耐磨涂層、增加鍍鋅厚度等方法進(jìn)行有限防腐。

5基礎(chǔ)的防腐措施

某地區(qū)地下水腐蝕性的測試結(jié)果，如圖1，應(yīng)對有腐蝕性的地下水采取保護(hù)措施。根據(jù)圖1可以了解到，地表水對于桿塔基礎(chǔ)中鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)有著較強(qiáng)的腐蝕性，需要加以保護(hù)。地表水中含有大量的硫酸根，會(huì)腐蝕混凝土結(jié)構(gòu)，同時(shí)氯離子、重碳酸根離子都會(huì)破壞混凝土結(jié)構(gòu)。因此需要使用高于C30強(qiáng)度等級的水泥材料，避免混凝土結(jié)構(gòu)受到腐蝕。如果pH值沒有超過4，需要在混凝土表面刷涂瀝青或者填筑粘土保護(hù)層，起到保護(hù)作用。

6接地裝置的防腐措施

在接地裝置上使用耐腐蝕的金屬材料進(jìn)行鍍層處理，接地裝置中可以利用合金鋼以及有色金屬，避免腐蝕的擴(kuò)大。由于這種方法耗費(fèi)成本比較高，很少使用這種辦法進(jìn)行處理。一般接地裝置表面要涂刷一層導(dǎo)電防腐的材料，避免出現(xiàn)腐蝕過快的情況。常使用的刷涂材料是油漆，最近幾年也出現(xiàn)了很多種導(dǎo)電防腐新型材料，使得接地裝置的使用壽命被大大延長。在涂層上出現(xiàn)了老化的問題，還需要定期進(jìn)行涂刷。同時(shí)漏涂和破損等問題也難以避免，導(dǎo)致局部出現(xiàn)了嚴(yán)重腐蝕的問題。一些防腐效果要求較高的場所，需要在周圍使用高效的降阻防腐劑展開維護(hù)，方可達(dá)到良好的防腐蝕效果。另外也常使用陰極保護(hù)方法，將金屬構(gòu)件當(dāng)做是陰極，利用陰極極化將金屬表面出現(xiàn)的電化學(xué)反應(yīng)消除掉，從而實(shí)現(xiàn)防腐目的。

7結(jié)語

總之，高壓輸電線路作為電網(wǎng)的重要一環(huán)，近年來得到越來越多的重視，其維護(hù)工作也在逐步提升和創(chuàng)新。防腐措施是輸電線路管理工作當(dāng)中十分重要的部分。防腐措施的選擇需要根據(jù)輸電線路不同區(qū)域的環(huán)境特征，采取有針對性的措施，這樣才能保證輸電網(wǎng)可以更加安全穩(wěn)定地運(yùn)行。

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