架空輸電線路金具腐蝕分析及防護(hù)對策

劉凱強(qiáng)

摘要：在高壓輸電線路當(dāng)中，電力金具指的主要是與輸電鐵塔導(dǎo)線和絕緣子等相連，起到支持和固定作用的金屬附件。如果金具出現(xiàn)腐蝕會導(dǎo)致線路出現(xiàn)墜落或斷開，甚至?xí)斐赏ｋ娞l的事故。在高空運(yùn)行的過程中，金具無法有效的進(jìn)行維護(hù)，所以一定要對金具腐蝕機(jī)理進(jìn)行研究，并且采取有針對性的措施提前進(jìn)行預(yù)防，通過分析發(fā)現(xiàn)氮氧化物、硫化物、氣候條件等都會對金具產(chǎn)生腐蝕影響，然而在關(guān)鍵腐蝕因素方面依然缺乏認(rèn)識。

關(guān)鍵詞：架空輸電線路;金具腐蝕;防護(hù);分析

1架空輸電線路金具腐蝕的現(xiàn)狀

輸電線路由于長期暴露在野外，受到風(fēng)霜雨雪的侵蝕很容易出現(xiàn)腐蝕的情況，而且金具是一種小型連接部件，在腐蝕速度方面通常比導(dǎo)線和鐵塔快，鋼制金具往往使用熱浸鍍鋅的方式進(jìn)行防腐，希望能夠保證其使用壽命達(dá)到20年以上，但是在很多區(qū)域，由于酸雨的因素出現(xiàn)強(qiáng)腐蝕破壞，在實際壽命方面往往無法達(dá)到設(shè)計需求。金具腐蝕失效對電網(wǎng)的安全運(yùn)行產(chǎn)生較大的影響。一般情況下金具處于高空，所以無法進(jìn)行檢修維護(hù)，因此一定要重視架空輸電線路金具腐蝕的分析及防護(hù)。

2采樣分析

對我國南部某工業(yè)區(qū)的線路進(jìn)行取樣，該工業(yè)區(qū)當(dāng)中具有大型冶煉廠，設(shè)計污穢等級為中污區(qū)二級。對樣品進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)連板平行掛板和直角掛板之間出現(xiàn)了嚴(yán)重的腐蝕，覆蓋了紅銹，而懸垂線夾、u型螺栓等也出現(xiàn)了明顯的腐蝕，局部周邊產(chǎn)生了紅銹，另外一些U型掛環(huán)也出現(xiàn)了較輕的腐蝕。

除去金屬金具腐蝕最嚴(yán)重部位的表面浮銹之后，對其尺寸測量發(fā)現(xiàn)，懸垂線夾掛架位置出現(xiàn)了嚴(yán)重的腐蝕，腐蝕程度達(dá)到了20%左右。另外平行掛板和直角掛板也產(chǎn)生了17%的腐蝕，由此可以發(fā)現(xiàn)懸垂線夾因為邊角縫隙較多，而且形狀復(fù)雜，盡管整體銹蝕不是非常嚴(yán)重，但局部出現(xiàn)了很嚴(yán)重的腐蝕時，很多被腐蝕的金具尺寸已經(jīng)無法達(dá)到要求，承載能力大幅度下降。

3腐蝕產(chǎn)物分析

3.1X衍射分析

為了對腐蝕產(chǎn)物的物相進(jìn)行分析，從銹蝕位置將粉末適當(dāng)刮出，在x射線衍射儀當(dāng)中進(jìn)行測試，大多數(shù)為四氧化三鐵，主要物相和鐵腐蝕產(chǎn)物組合，導(dǎo)致金具銹蝕宏觀上呈紅褐色，另外還可以表明有含鐵硫酸鹽的存在，出現(xiàn)了硫腐蝕。

3.2電子顯微鏡分析

截取直角掛板上的方形試塊，在電子顯微鏡下進(jìn)行分析，銹層當(dāng)中有很多顆粒狀腐蝕產(chǎn)物，而且可以明顯看到孔洞和裂紋，截面當(dāng)中的深灰色氧化區(qū)域和淺灰色鐵基體有明顯的結(jié)合面，而且基體相對較為致密，氧化區(qū)比較疏松。這就說明一些腐蝕性物質(zhì)逐步開始進(jìn)入到鐵基體當(dāng)中，對鐵進(jìn)行腐蝕。另外對氧化區(qū)域截面基體和表面進(jìn)行EDS分析，最終測得基體的主要成分為鐵，并且還有少量的錳，符合16Mn材質(zhì)，這就說明出現(xiàn)了嚴(yán)重的腐蝕，而且表面熱鍍鋅的保護(hù)層，只有少許殘留，說明鍍鋅層已經(jīng)無法達(dá)到應(yīng)有的效果。

分析EDS線掃描的記錄發(fā)現(xiàn)從基體到表層的含氧量大幅度提升，鐵含量進(jìn)一步下降，而且具有一定的含硫含量，這些硫元素主要是工業(yè)污染大氣產(chǎn)生的，就會導(dǎo)致金具的腐蝕大幅度增加。

4架空輸電線路金具腐蝕原因及防護(hù)對策

4.1大氣污染當(dāng)中硫元素的影響

金具腐蝕主要是電化學(xué)腐蝕表面熱鍍鋅的電位相對較低，首先，腐蝕鋅起到陰極保護(hù)的作用，如果潮氣和雨水在鋅表面吸附形成薄液膜，就會產(chǎn)生電解液的環(huán)境，最終出現(xiàn)微觀電化學(xué)腐蝕。

若是大氣當(dāng)中沒有被污染，酸性介質(zhì)相對較小，腐蝕出現(xiàn)的氫氧化鋅、碳酸鋅等化合物會進(jìn)一步產(chǎn)生堿式碳酸鋅的致密薄膜，這種產(chǎn)物無法溶于水，可以阻止水分進(jìn)一步進(jìn)行后續(xù)腐蝕，可以做到自我保護(hù)的作用。但是如果出現(xiàn)了二氧化硫等，會逐步溶解和氧化，導(dǎo)致氫離子的出現(xiàn)，造成鋅表面薄膜進(jìn)一步酸化。在酸性條件下原本致密的堿式碳酸鋅保護(hù)膜逐步與硫反應(yīng)生成硫酸鋅。

這種硫酸鋅的特點和堿式碳酸鋅完全不同，其非常容易溶于水，在自然界很容易被水沖走。這樣在金具使用的過程中，就會導(dǎo)致鍍鋅層進(jìn)一步消耗，在鍍鋅層消耗完之后也會失去陰極保護(hù)而逐步生銹。

當(dāng)前金具保護(hù)主要使用的是熱浸鍍鋅層，在大氣環(huán)境下這種方式的穩(wěn)定性較高，但是含硫氣氛條件下腐蝕速度大幅度增加。相對而言，鍍鋁層在耐硫腐蝕方面相對較強(qiáng)，而且密度較輕，但是不耐磨，所以可以使用鋅鋁合金鍍層，對兩者的優(yōu)點進(jìn)行綜合。當(dāng)前，國內(nèi)外主要較為成熟的方法有鋁鋅合金以及熱鍍鋅鋁合金，這些材料在抗硫腐蝕方面的性能相對較強(qiáng)，在工業(yè)區(qū)金具防腐方面效果非常明顯。

4.2金具自身特點導(dǎo)致腐蝕加劇

金具由于其自身的特點也會導(dǎo)致其腐蝕速度超過導(dǎo)線和鐵塔。由于金具結(jié)構(gòu)相對較為復(fù)雜，所以很容易出現(xiàn)接觸腐蝕和縫隙腐蝕，從邊角縫隙處產(chǎn)生嚴(yán)重的腐蝕。其次，金具在使用的過程中往往需要承受一定的拉應(yīng)力。在這種拉力的條件下，金屬比靜止?fàn)顟B(tài)更容易受到腐蝕，應(yīng)力增加會導(dǎo)致鍍鋅層表面破壞的程度進(jìn)一步加大，導(dǎo)致表面裂紋增多，很多腐蝕介質(zhì)會滲入到鍍鋅層當(dāng)中。金具運(yùn)行的過程中，磨擦碰撞也會導(dǎo)致腐蝕的產(chǎn)生，金具連接輸電線路的過程中沒有完全進(jìn)行固定，在風(fēng)、冰等附加載荷條件下會導(dǎo)致輸電線路出現(xiàn)振動、風(fēng)飄，帶動金具相互接觸摩擦，這樣會導(dǎo)致輕微腐蝕的出現(xiàn)。另外，這種摩擦?xí)霈F(xiàn)一定的缺陷，導(dǎo)致復(fù)蘇的速度大幅度加快。

通過運(yùn)行分析發(fā)現(xiàn)，城市的輸電線路金具腐蝕較早。在鄉(xiāng)村大氣條件下熱鍍鋅保護(hù)金具可以維持20年的壽命以上，但是在工業(yè)區(qū)無法達(dá)到相應(yīng)要求，所以一定要重視加強(qiáng)防護(hù)，尤其是需要對微動腐蝕進(jìn)行重視。在鍍鋅表面可以涂抹一層柔性耐磨涂層，這樣可以讓微動腐蝕大幅度下降，提高防腐效果。由于金具在運(yùn)行的過程中無法有效地進(jìn)行維護(hù)，所以在安裝之前就需要進(jìn)行涂覆。

4.3鍍鋅層質(zhì)量對金具的腐蝕影響

根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)金具鋼件厚度達(dá)到6mm的時候，標(biāo)準(zhǔn)的鍍鋅層的平均厚度需要達(dá)到85μm。然而分析所使用的金具可以發(fā)現(xiàn)直角掛板和聯(lián)板鍍鋅層在厚度方面偏低，這也是導(dǎo)致這兩種金具往往出現(xiàn)嚴(yán)重腐蝕，覆蓋紅銹的一個重要原因。所以，在安裝金具前，需要重視質(zhì)量控制，重視鍍鋅質(zhì)量的檢測工作，在保證尺寸精度的要求下，讓鍍鋅的厚度增加，這樣可以有效地提高金具的使用壽命，保證金具的使用效果。

結(jié)束語

當(dāng)前經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，導(dǎo)致工業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，在此過程中，污染區(qū)酸雨形成強(qiáng)腐蝕破壞，嚴(yán)重地影響了輸電線路金具，導(dǎo)致其實際壽命無法達(dá)到要求。金具腐蝕失效會導(dǎo)致非常嚴(yán)重的問題，比如說導(dǎo)致線路斷開或是絕緣子掉串，對電網(wǎng)的安全產(chǎn)生嚴(yán)重影響。而金具主要在高空當(dāng)中，處于帶電運(yùn)行的狀態(tài)，在實際操作過程中無法有效維護(hù)，所以，一定要重視加強(qiáng)架空輸電線路金具腐蝕分析及防護(hù)。

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