孫海陽

安慶供電公司-安慶電力規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司 安徽 安慶 246003

引言

我國逐漸完善了輸電線路的建設(shè)，加強(qiáng)了對輸電網(wǎng)的管理，但防腐問題仍然成為影響輸電線路使用壽命的突出問題。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。因此，需要對高壓輸電線路的防腐措施展開研究，提高輸電線路的抗腐蝕性能，保護(hù)輸電線路的穩(wěn)定運(yùn)行。

1 腐蝕機(jī)理

1.1 混凝土結(jié)構(gòu)腐蝕機(jī)理

鋼筋的腐蝕是混凝土中水泥和鋼筋通過腐蝕介質(zhì)的腐蝕，硫酸和氯是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)腐蝕的主要原因。從本質(zhì)上講，由于SO42的外部影響，硫酸鹽的失效——進(jìn)入混凝土的空隙，將化學(xué)反應(yīng)分布到特定的混凝土組，是一種膨脹產(chǎn)物，當(dāng)應(yīng)力的膨脹超過混凝土的強(qiáng)度時(shí)，會(huì)導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度下降。對于氯零版本，Cl代碼會(huì)在較高的cl密度下直接導(dǎo)致腐蝕介質(zhì)上的氯化鋁晶體損傷，這與C3A熟礦物的水文反應(yīng)有關(guān)。對于耐腐蝕介質(zhì)中的低Cl密度，cl代碼使用簡單的C3A化學(xué)物質(zhì)生成氮化鋁，該化學(xué)物質(zhì)不會(huì)大量膨脹，輸定線路自身所處于的環(huán)境之中，發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，即能夠?qū)е码娀瘜W(xué)腐蝕現(xiàn)象出現(xiàn)，主要原因在于，金屬與介質(zhì)之間存在不均勻的介質(zhì)電化學(xué)，導(dǎo)致原電池發(fā)生腐蝕，同時(shí)受到pH數(shù)值以及電阻率等多方面因素的影響，即能夠出現(xiàn)腐蝕問題，另外，土壤環(huán)境之中包含諸多不確定性，例如其中可能存在微型電池結(jié)構(gòu)等，導(dǎo)致腐蝕問題進(jìn)一步發(fā)展。

1.2 鋼結(jié)構(gòu)腐蝕機(jī)理

鋼的腐蝕是由熱性能不穩(wěn)定引起的，安裝基地的角鋼結(jié)構(gòu)主要受腐蝕介質(zhì)的電化學(xué)侵蝕和應(yīng)力腐蝕影響。鋼元素位于腐蝕介質(zhì)上，由于鋼的物理化學(xué)性質(zhì)不均勻，引起電化學(xué)腐蝕。當(dāng)腐蝕電池的太陽和陰影部分位于金屬表面的不規(guī)則分布上時(shí)，會(huì)發(fā)生均勻腐蝕。局部腐蝕發(fā)生在腐蝕電池極面積較小且負(fù)面積相對較大的情況下。局部腐蝕增加了鋼結(jié)構(gòu)受損的可能性，大大降低了結(jié)構(gòu)的抗逆性。鋼應(yīng)力腐蝕在很大程度上與化學(xué)物質(zhì)相同，只是受應(yīng)力的影響。當(dāng)腐蝕介質(zhì)到達(dá)鋼元素表面時(shí)，裂紋的存在為局部侵蝕創(chuàng)造了條件。

1.3 電化學(xué)腐蝕

輸定線路自身所處于的環(huán)境之中，發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，即能夠?qū)е码娀瘜W(xué)腐蝕現(xiàn)象出現(xiàn)，主要原因在于，金屬與介質(zhì)之間存在不均勻的介質(zhì)電化學(xué)，導(dǎo)致原電池發(fā)生腐蝕，同時(shí)受到pH數(shù)值以及電阻率等多方面因素的影響，即能夠出現(xiàn)腐蝕問題，另外，土壤環(huán)境之中包含諸多不確定性，例如其中可能存在微型電池結(jié)構(gòu)等，導(dǎo)致腐蝕問題進(jìn)一步發(fā)展[1]。

2 防腐措施

2.1 涂料防腐

防腐涂料的發(fā)展是涂料的重要組成部分，反映了涂料行業(yè)的整體發(fā)展，也反映了其特殊性。彩業(yè)目前主要面向環(huán)境和可持續(xù)性發(fā)展，防腐模式的發(fā)展越來越朝著綠色和高性能的方向發(fā)展。今后防腐涂料主要由粉末涂層、親水性、高固體和無溶劑綠色組成；無污染低污染、耐久性高、建筑材料簡單、成本低是防腐疲勞的必然途徑。納米技術(shù)和納米材料在防腐包裝中的應(yīng)用也成為熱點(diǎn)。防腐涂料目前是戶外運(yùn)行高能結(jié)構(gòu)所需特殊要求的最佳選擇。涂料的防腐蝕作用機(jī)理主要體現(xiàn)在以下四個(gè)方面：①屏蔽作用；②漆膜的電阻效應(yīng)；③顏料的緩蝕作用和鈍化作用；④陰極保護(hù)作用。防腐涂料涂裝前應(yīng)對鋼鐵構(gòu)件進(jìn)行除銹處理，對金屬表面處理工作應(yīng)結(jié)合工作現(xiàn)場具體情況，如施工條件、舊漆面的大小、構(gòu)件的腐蝕深度及銹蝕面積的大小等而采取對應(yīng)的不同措施。一般可選用以下方法中的一種或數(shù)種配合使用以達(dá)到簡單快速處理目的：酸洗膏除銹、噴砂除銹、機(jī)械除銹、手工除銹等。

2.2 裝配式基礎(chǔ)中混凝土結(jié)構(gòu)防腐蝕措施

裝配式基礎(chǔ)中混凝土結(jié)構(gòu)防腐蝕措施應(yīng)根據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范（2009版）》（GB50021—2001）防腐等級確定。當(dāng)裝配式基礎(chǔ)中混凝土結(jié)構(gòu)存在強(qiáng)腐蝕時(shí)，預(yù)制構(gòu)件采用三摻C40混凝土，并采用梯度防腐技術(shù)施工；當(dāng)裝配式基礎(chǔ)中混凝土結(jié)構(gòu)存在中腐蝕時(shí)，預(yù)制構(gòu)件采用三摻C35混凝土，并采用梯度防腐技術(shù)施工，墊層混凝土最低強(qiáng)度等級C25，最小厚度為100mm；當(dāng)裝配式基礎(chǔ)中混凝土結(jié)構(gòu)存在弱腐蝕時(shí)，預(yù)制構(gòu)件采用三摻C30混凝土，并采用梯度防腐技術(shù)施工，墊層混凝土最低強(qiáng)度等級為C20，最小厚度為100mm；當(dāng)裝配式基礎(chǔ)中混凝土結(jié)構(gòu)存在微腐蝕時(shí)，可不考慮防腐措施，按照常規(guī)設(shè)計(jì)。

2.3 接地裝置的防腐措施

設(shè)計(jì)和建設(shè)接地裝置時(shí)，要對建設(shè)嚴(yán)格把關(guān)，控制接地裝置埋設(shè)位置遠(yuǎn)離腐蝕性強(qiáng)、出現(xiàn)嚴(yán)重污染的場地，需要避開風(fēng)化石以及沙石地帶，如果沒有辦法避開透氣性強(qiáng)的地帶應(yīng)該想辦法對接地裝置附近的土壤進(jìn)行改良。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。另外也常使用陰極保護(hù)方法，將金屬構(gòu)件當(dāng)作是陰極，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。陰極保護(hù)作為保護(hù)接地裝置最有效的方法，可以有效地避免腐蝕反應(yīng)的出現(xiàn)，抑制電化學(xué)現(xiàn)象的出現(xiàn)。

2.4 對材料進(jìn)行優(yōu)化

為了實(shí)現(xiàn)輸電線路的防腐水平的切實(shí)提升，要求相關(guān)工作人員能夠增加對材料的關(guān)注，盡量避免對再生鋼進(jìn)行應(yīng)用。一般來說，輸電線路接地裝置的埋深應(yīng)該控制在0.6m以上，并且需要使用稀土對其進(jìn)行回填，同時(shí)采用分層夯實(shí)的方式對該部分進(jìn)行處理。對于焊接材料來說，必須對其均勻性進(jìn)行保障，以避免出現(xiàn)焊接脫節(jié)情況。只有將材料管理工作的質(zhì)量進(jìn)行有效提升，才能夠避免出現(xiàn)質(zhì)量問題所導(dǎo)致的電化學(xué)腐蝕情況。在開展實(shí)際管理工作的過程中，可以對高效降阻劑進(jìn)行應(yīng)用，因?yàn)槠渥陨砑熬哂谢瘜W(xué)性能穩(wěn)定的特點(diǎn)，所以對于接地金屬不會(huì)導(dǎo)致其發(fā)生腐蝕，還能夠促使件數(shù)保護(hù)效果得到提升。根據(jù)相關(guān)的技術(shù)規(guī)定，針對埋設(shè)材料，需要開展技術(shù)腐蝕性測驗(yàn)工作，將每年的平均腐蝕率控制在0.05mm以下。除以上之外，在降阻劑發(fā)生凝固之后，其可以對土壤中的腐蝕性液體進(jìn)行有效隔離，也就能夠?qū)饘匐姌O的固體進(jìn)行有效保護(hù)，從而對輸電線路管理的基本要求進(jìn)行有效滿足。

2.5 內(nèi)防腐技術(shù)

梯度防腐技術(shù)通過在水泥基材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，采用高性能水泥基復(fù)合表面強(qiáng)化材料與高耐久性混凝土結(jié)構(gòu)層共同構(gòu)成梯度結(jié)構(gòu)。應(yīng)用保護(hù)層表面強(qiáng)化技術(shù)使梯度結(jié)構(gòu)水泥基材料離子傳輸性能顯著降低，抗離子滲透性能明顯提高，有利于提高侵蝕環(huán)境下混凝土耐久性。利用高抗?jié)B抗裂材料對混凝土表面進(jìn)行強(qiáng)化處理，可阻斷腐蝕介質(zhì)進(jìn)入混凝土內(nèi)部，從而提高混凝土耐久性。①高性能水泥基復(fù)合防腐。高性能水泥基復(fù)合防腐材料用于混凝土的外表面以及與混凝土接觸的基礎(chǔ)壁面上，將防腐材料作為抵抗硫酸鹽及氯鹽侵蝕的第一道防線，通過防腐材料的阻隔作用盡量降低硫酸鹽及氯鹽對混凝土的侵蝕破壞作用。針對地下水的強(qiáng)腐蝕性特征，基于水化產(chǎn)物優(yōu)化、界面過渡區(qū)強(qiáng)化、纖維增強(qiáng)機(jī)理及骨料最緊密堆積等基本原理，優(yōu)化膠凝材料組分、骨料顆粒級配及外加劑等砂漿性能的各影響因素，通過摻入減縮劑、聚丙烯纖維、防腐劑、礦物摻和料等手段來提高高性能水泥基復(fù)合防腐材料的防腐能力，從而優(yōu)化設(shè)計(jì)出防腐材料的配合比。通過對高性能水泥基復(fù)合防腐材料的力學(xué)性能、抗硫酸鹽侵蝕性能、抗水滲透性能、抗氯離子滲透性能的研究綜合評價(jià)其防腐性能。②高耐久性混凝土材料。在混凝土中同時(shí)摻入礦粉、粉煤灰和硅灰可提高其抗腐蝕性能。通過對三摻礦物摻和料混凝土的抗硫酸鹽性能、抗水滲透性能、抗氯離子滲透性能的研究，分析摻入礦粉、粉煤灰、硅灰對混凝土材料各方面性能的影響與改善效果。

2.6 鍍鋅防腐

①鍍普通鋅防腐鍍鋅是目前防止鐵質(zhì)金屬構(gòu)件腐蝕的常用手段，該方法已經(jīng)有一百多年的歷史，工藝成熟，應(yīng)用廣泛，具有相對較好的經(jīng)濟(jì)效益。在當(dāng)今世界范圍來看，鍍鋅仍是鋼鐵防腐的主體技術(shù)手段。我國輸電線路桿塔結(jié)構(gòu)幾乎全部采用鍍鋅工藝進(jìn)行防腐處理。鋼鐵構(gòu)件鍍鋅防腐的基本原理電化學(xué)腐蝕中的犧牲陽極的陰極保護(hù)法。具體說來，鋼鐵構(gòu)件暴露在濕潤的空氣中，表面的金屬鋅和金屬鐵兩種活性不同的金屬構(gòu)成原電池的兩極，空氣中的水分、SO2、CO2以及其他電解質(zhì)一起構(gòu)成電解液，三者構(gòu)成原電池，表面鍍鋅層中的鋅元素被氧化，桿塔結(jié)構(gòu)的鋼鐵構(gòu)件基體被保護(hù)。②新型合金鍍層防腐所謂新型合金鍍層防腐是在鍍鋅的鍍鋅液中加入一些特定的合金元素，來影響鍍鋅液的表面張力、黏度和熔點(diǎn)，改變鍍鋅層中的金屬相化合物（主要包括ζ相、δ相、Γ1相、Γ相等）的生長行為，進(jìn)而使得鍍鋅層的性能得以改善。新型耐腐蝕合金鍍層有：鋁鋅合金（Galvalume）、鋅鋁合金（Galfan）、鋅鋁鎂合金（Zn-Al-Mg）及鋅鋁鎂稀土合金（Zn-Al-Mg-Re）等[2]。

2.7 外防腐技術(shù)

外防腐技術(shù)主要是指在混凝土強(qiáng)度形成后，在其外表面涂刷或包裹一層防護(hù)材料，防止侵蝕介質(zhì)進(jìn)入混凝土內(nèi)部從而起到阻隔作用，達(dá)到防腐目的。瀝青土工布疊層防腐系統(tǒng)中，普通級瀝青土工布防腐結(jié)構(gòu)采用三油三布，防腐層總厚度為4.0～5.5mm；加強(qiáng)級瀝青土工布防腐結(jié)構(gòu)采用四油四布，防腐層總厚度為5.5～7.0mm。特加強(qiáng)級瀝青土工布防腐結(jié)構(gòu)采用五油五布，防腐層總厚度≥7.0mm。高氯化聚乙烯防腐涂料具備優(yōu)異的耐水性、耐油性良好，可廣泛適用于冶金、石油、化工、電力、機(jī)械等行業(yè)的各種工業(yè)設(shè)備和設(shè)施的表面防腐，使其免受各種腐蝕環(huán)境的侵蝕，延長被涂件的使用壽命

3 結(jié)束語

防腐措施是輸電線路管理中十分重要的部分。防腐措施的選擇需要根據(jù)輸電線路不同位置的特征，采取有針對性措施，才能起到防腐蝕的作用，讓輸電線路可以保持健康水平，保證輸電網(wǎng)可以更加安全穩(wěn)定地運(yùn)行。我國在輸電線路管理中，需要提高防腐措施有效性，保護(hù)輸電線路安全。