المكونات المجلفنة لأبراج النقل – دراسة عن مشاكل التآكل
500برج عمود خط نقل كيلو فولت تحت موجة البرق الكاملة
شهر فبراير 1, 2026
دراسة مشاكل التآكل وتدابير الحماية للمكونات المجلفنة لأبراج النقل
جدول المحتويات
نبذة مختصرة
باعتباره الهيكل الداعم الأساسي لشبكة نقل الطاقة, يرتبط التشغيل الآمن والمستقر لأبراج النقل ارتباطًا مباشرًا بأمن الطاقة الوطني والتنمية الاجتماعية والاقتصادية. العلاج المجلفن, باعتبارها الطريقة الأكثر استخدامًا واقتصادية لمكافحة التآكل برج الإرسال عناصر, يعمل على إطالة عمر خدمة الأبراج بشكل فعال بفضل خصائص الترابط المعدنية بين طبقة الزنك والركيزة الفولاذية وآلية حماية الأنود المضحي. ومع ذلك, في بيئة الخدمة الخارجية المعقدة على المدى الطويل, تتأثر بعوامل متعددة مثل تلوث الهواء, رش الملح البحري, والوسائط الصناعية المسببة للتآكل, المكونات المجلفنة عرضة لفشل التآكل, الأمر الذي لا يؤدي إلى زيادة تكاليف التشغيل والصيانة فحسب، بل قد يتسبب أيضًا في حوادث سلامة كبيرة مثل انهيار البرج وانقطاع نقل الطاقة. الجمع بين الخبرة العملية للمؤلف باعتباره طالبًا جامعيًا متخصصًا في صناعة خطوط الأنابيب, نتائج البحوث الصناعية, أحدث بيانات الصناعة والحالات الهندسية, تحلل هذه الورقة بشكل منهجي آلية التآكل, أنواع التآكل الرئيسية والعوامل المؤثرة على المكونات المجلفنة لأبراج النقل, يناقش بعمق الخصائص التقنية, آثار التطبيق وأوجه القصور الحالية في تدابير الحماية السائدة الحالية, ويطرح اقتراحات التحسين المستهدفة وآفاق التطبيق لتقنيات الحماية الجديدة. من خلال التحليل الفني الاحترافي, مقارنة معلمات الجدول وأدلة الحالة, فهو يوازن بين الاحتراف والتطبيق العملي, يوفر مرجعًا للممارسة الهندسية للحماية من التآكل للمكونات المجلفنة لأبراج النقل, ويقدم أيضًا مرجعًا لأبحاث مكافحة التآكل للمكونات المعدنية ذات الصلة في صناعة خطوط الأنابيب.
الكلمات الدالة
أبراج النقل; المكونات المجلفنة; آلية التآكل; تدابير الحماية; تحسين التشغيل والصيانة; صناعة خطوط الأنابيب
1. مقدمة
كطالب جامعي متخصص في صناعة خطوط الأنابيب, لقد أدركت بعمق التأثير القاتل لتآكل المعادن على سلامة البنية التحتية من خلال دراسة دورات مثل “تآكل المعادن وحمايتها” و “تكنولوجيا البناء هندسة خطوط الأنابيب”. سواء كانت خطوط أنابيب نقل النفط والغاز أو مكونات برج النقل, يعد تآكل المعادن المشكلة الأساسية التي تقلل من عمر الخدمة وتزيد من المخاطر المحتملة على السلامة. وخاصة بعد المشاركة في “فحص مقاومة التآكل للبنية التحتية للطاقة” النشاط العملي الذي تنظمه المدرسة, لقد اكتسبت فهمًا أكثر بديهية وعمقًا لمشاكل التآكل للمكونات المجلفنة لأبراج النقل.
خلال ذلك التحقيق, زار فريقنا 3 500محطات تشغيل وصيانة خطوط النقل كيلوفولت 2 مصانع تصنيع الأبراج في شمال الصين, وفحص تآكل أبراج النقل ذات الأعمار الخدمية المختلفة وتحت بيئات الخدمة المختلفة على الفور. أكثر ما أثار إعجابي هو ما حدث في قسم خط نقل حول مدينة صناعية ثقيلة, الطبقة المجلفنة من الصلب زاوية البرج, البراغي والمكونات الأخرى التي كانت في الخدمة فقط 8 لقد ظهرت سنوات تقشير ومسحوق على مساحة كبيرة, وكان سطح المكونات مغطى بالصدأ الأحمر. قال موظفو التشغيل والصيانة إن الأبراج هنا تحتاج إلى إزالة الصدأ وإعادة الجلفنة كل عام, وتكلفة التشغيل والصيانة مرتفعة للغاية. في خط نقل المقاطعة الساحلية, some tower bases and anchor bolts have suffered pitting perforation due to long-term erosion by marine salt spray, and even the cross-sectional loss of one tower diagonal brace component due to corrosion has exceeded 15%, which had to be replaced urgently, otherwise it would easily cause tower inclination.
According to the latest statistical data released by the China Electricity Council in 2024, the total number of in-service transmission towers in China has exceeded 5 مليون, of which more than 90% adopt hot-dip galvanizing process for anti-corrosion treatment. The annual maintenance cost of towers caused by corrosion exceeds 3 billion yuan, and there are about 200 power transmission interruption accidents caused by corrosion failure of galvanized components every year, with direct economic losses exceeding 500 million yuan. مع التقدم المتعمق لل “الكربون المزدوج” الهدف الاستراتيجي, يتسارع بناء نظام الطاقة الجديد, ومشاريع الجهد العالي العالي ومشاريع نقل الطاقة الجديدة الداعمة تتوسع باستمرار. أصبحت بيئة الخدمة لأبراج النقل أكثر تعقيدًا. عدد الأبراج في البيئات القاسية مثل الارتفاعات العالية, الرطوبة العالية والبرد, يتزايد التلوث الصناعي الثقيل ورذاذ الملح البحري, مما يضع متطلبات أعلى للأداء المضاد للتآكل للمكونات المجلفنة.
على الرغم من اختلاف سيناريوهات التطبيق في صناعة خطوط الأنابيب ومجال برج النقل, آلية التآكل ومنطق الحماية للمكونات المعدنية متشابهة إلى حد كبير. كلاهما يؤكد “الوقاية أولا, مزيج من الوقاية والسيطرة”, والاهتمام بالاقتصاد, التطبيق العملي والفعالية الطويلة الأجل لتدابير الحماية. حماية, جنبا إلى جنب مع معرفتي المهنية, الخبرة العملية, وعدد كبير من وثائق الصناعة وأحدث المعايير والمواصفات التي تم الرجوع إليها, اخترت الموضوع “دراسة مشاكل التآكل وتدابير الحماية للمكونات المجلفنة لأبراج النقل”. آمل أن أستكشف خطط حماية أكثر كفاءة واقتصادية من خلال التحليل المتعمق لقواعد التآكل للمكونات المجلفنة, والذي لا يوفر مرجعًا لتشغيل وصيانة أبراج النقل فحسب، بل يوفر أيضًا مرجعًا لأبحاث مكافحة التآكل للمكونات المعدنية ذات الصلة في صناعة خطوط الأنابيب.
محور البحث في هذه الورقة هو: آلية تآكل المكونات المجلفنة وخصائص تآكلها تحت بيئات مختلفة, المعلمات التقنية وتأثيرات تطبيق تدابير الحماية السائدة الحالية, والاقتراحات المستهدفة لتحسين الحماية المقدمة بالإضافة إلى الحالات العملية. في عملية البحث, فإنه سيتجنب الإفراط في الحديث الفارغ النظري, التركيز على الجمع بين النظرية والتطبيق, دمج الأفكار الفريدة من التحقيق الشخصي, التوازن بين الاحتراف والتعبير العامي, وحاول استخدام التعبيرات الشائعة في الصناعة لتجنب التكديس الصارم للمصطلحات المهنية, وذلك لجعل نتائج البحث أكثر عملية وقابلة للتنفيذ.
2. نظرة عامة على المكونات المجلفنة لأبراج النقل
2.1 تكوين ووظيفة المكونات المجلفنة
أبراج النقل عبارة عن هياكل جمالونية مكانية يتم تجميعها من مكونات معدنية مجلفنة مختلفة. تشتمل مكوناتها المجلفنة بشكل أساسي على أرجل البرج الرئيسية, زاوية صلبة, قناة الصلب, ربط لوحات, البراغي, مرساة البراغي, سلالم, إلخ. تلعب المكونات المختلفة أدوارًا مختلفة في البرج, لكن متطلباتها المضادة للتآكل متسقة، حيث تحتاج جميعها إلى مقاومة جيدة للتآكل الجوي وتآكل الوسط الكيميائي لضمان عدم حدوث أي فشل خطير في التآكل خلال فترة الخدمة المصممة (عادة 30 سنوات).
بينهم, تعتبر المكونات الحاملة مثل أرجل البرج الرئيسية والزاوية الفولاذية هي المكونات الأساسية الحاملة للقوة في البرج, وتؤثر سلامة الطبقة المجلفنة بشكل مباشر على الخواص الميكانيكية والاستقرار الهيكلي للمكونات. ربط المكونات مثل البراغي ومسامير التثبيت, على الرغم من خضوعها لقوى صغيرة نسبيًا, سوف يتسبب في اتصال فضفاض لمكونات البرج ويؤدي إلى عدم استقرار هيكلي عام بمجرد حدوث تشويش أو كسر للتآكل. المكونات المساعدة مثل لوحات التوصيل, والتي تتعرض للهواء الطلق لفترة طويلة, معرضة لتلف الطبقة المجلفنة بسبب الغسيل بالمطر وتراكم الغبار, مما يؤدي إلى التآكل.
يجب التأكيد هنا على أن الطبقة المجلفنة للمكونات المجلفنة لبرج النقل ليست طبقة واحدة من الزنك, ولكن هيكل طبقة مزدوجة من “طبقة سبائك الزنك والحديد + طبقة الزنك النقي” يتكون من التفاعل المعدني بين الزنك والركيزة الفولاذية. تتمثل ميزة هذا الهيكل في أن طبقة سبائك الزنك والحديد يتم دمجها بشكل وثيق مع الركيزة وليس من السهل أن تسقط, بينما تلعب طبقة الزنك النقي دورًا في حماية الأنود المضحي, توفير حماية مزدوجة للأداء المضاد للتآكل للمكونات. وهذا يتوافق بشكل أساسي مع مبدأ مقاومة التآكل المجلفن لخطوط أنابيب نقل النفط في صناعة خطوط الأنابيب. ومع ذلك, بسبب خصائص القوة وبيئات الخدمة المختلفة لمكونات برج النقل, متطلبات سمك, التوحيد والالتصاق للطبقة المجلفنة أكثر صرامة.
2.2 عملية الجلفنة والمعايير الفنية
في الوقت الحاضر, تنقسم عمليات جلفنة مكونات برج النقل بشكل أساسي إلى نوعين: الجلفنة بالغمس الساخن والجلفنة الكهربائية. بينهم, حسابات الجلفنة بالغمس الساخن لأكثر من 95% من سوق جلفنة الأبراج بسبب تأثيرها الجيد المضاد للتآكل, عمر خدمة طويل وتكلفة معتدلة. يتم استخدام الجلفنة الكهربائية فقط لبعض المكونات المساعدة الصغيرة أو المكونات الداخلية. تركز هذه الورقة على مشاكل التآكل للمكونات المجلفنة بالغمس الساخن.
عملية الجلفنة بالغمس الساخن, ببساطة, هو غمر المكونات الفولاذية بعد إزالة الصدأ وإزالة الشحوم في محلول الزنك المنصهر (يتم التحكم في درجة حرارة محلول الزنك عند 440-460 درجة مئوية). بعد فترة معينة من الغمر, تتفاعل الركيزة الفولاذية ميتالورجياً مع محلول الزنك لتكوين طبقة مجلفنة موحدة وكثيفة على سطح المكونات. وفقًا للمواصفة GB/T 2694—2023 “الشروط الفنية لتصنيع أبراج خطوط النقل”, يجب ألا يقل سمك الطبقة المجلفنة بالغمس الساخن للمكونات الحاملة لأبراج النقل عن 86 ميكرومتر, ويجب ألا يقل ذلك بالنسبة للمكونات غير الحاملة عن 65 ميكرومتر. يجب أن يفي التصاق الطبقة المجلفنة بمتطلبات “لا تقشير أو رفع بعد اختبار المطرقة”, ويجب ألا تصل مقاومة رش الملح إلى أي صدأ أحمر في اختبار رش الملح المحايد لمدة 480 ساعة.
أثناء التحقيق, لقد وجدت أن هناك بعض الاختلافات في معلمات عملية الجلفنة لمصانع التصنيع المختلفة, والتي تؤثر بشكل مباشر على الجودة والتأثير المضاد للتآكل للطبقة المجلفنة. الطاولة 1 فيما يلي مقارنة بين معلمات عملية الجلفنة بالغمس الساخن 3 مصانع تصنيع الأبراج السائدة في الصين. جنبا إلى جنب مع ملاحظتي في ورشة عمل المصنع, يتم إجراء تحليل موجز لتأثير اختلافات المعلمات.
|
اسم الشركة المصنعة
|
درجة حرارة محلول الزنك (درجه مئوية)
|
وقت الغمر (دقيقة)
|
طريقة المعالجة المسبقة
|
سمك الطبقة المجلفنة (ميكرون)
|
التصاق (اختبار المطرقة)
|
تأثير التطبيق الفعلي (ملخص التحقيق)
|
|---|---|---|---|---|---|---|
|
الشركة المصنعة أ (الشركة المصنعة في خبي)
|
445±5
|
3-5 (يتم تعديلها وفقًا لسمك المكون)
|
تخليل + الفوسفات + غسيل بالماء
|
90-100
|
لا تقشير أو رفع, خدوش محلية طفيفة
|
للمكونات في الخدمة ل 10 سنوات, يصل معدل سلامة الطبقة المجلفنة 85%. يتركز التآكل بشكل رئيسي في وصلات المكونات, وتكلفة التشغيل والصيانة منخفضة.
|
|
الشركة المصنعة ب (الشركة المصنعة في شاندونغ)
|
455±5
|
2-4
|
تخليل + غسيل بالماء (لا الفوسفات)
|
80-90
|
رفع محلي طفيف, لا يوجد تقشير لمساحة كبيرة
|
للمكونات في الخدمة ل 8 سنوات, معدل سلامة الطبقة المجلفنة على وشك 70%. سطح بعض المكونات مسحوق, ويحتاج الطلاء المضاد للتآكل إلى التحسين بانتظام.
|
|
الشركة المصنعة ج (الشركة المصنعة في جيانغسو)
|
440±5
|
4-6
|
إزالة الصدأ بالرمل + غسيل بالماء
|
100-110
|
لا تقشير أو رفع, التصاق ممتاز
|
للمكونات في الخدمة ل 12 سنوات, يصل معدل سلامة الطبقة المجلفنة 90%. التآكل نادر, تستخدم بشكل رئيسي في المناطق ذات التآكل الشديد مثل المناطق الساحلية والصناعية الثقيلة.
|
الطاولة 1 مقارنة معلمات عملية الجلفنة بالغمس الساخن وتأثيرات تطبيقها 3 الشركات المصنعة للبرج السائد في الصين
ويمكن رؤيته من الجدول 1 أن درجة حرارة محلول الزنك, يعد وقت الغمر وطريقة المعالجة المسبقة من العوامل الأساسية التي تؤثر على جودة الطبقة المجلفنة. بينهم, طريقة المعالجة المسبقة لها التأثير الأكثر وضوحا. تعتمد الشركة المصنعة C طريقة المعالجة المسبقة لإزالة الصدأ بالرمل + غسل الماء. مقارنة بمعاملة التخليل الخاصة بالمصنعين A وB, يمكنه إزالة الصدأ بشكل أكثر شمولاً, مقياس الأكسيد وبقع الزيت على سطح المكونات, جعل الجمع بين الطبقة المجلفنة والركيزة أقرب. وبالتالي, الطبقة المجلفنة أكثر سمكا, لديه التصاق أفضل, وله تأثير أفضل مضاد للتآكل في التطبيق العملي. على الرغم من أن تكلفة العملية أعلى قليلاً, تكلفة التشغيل والصيانة على المدى الطويل أقل, وهو أكثر ملاءمة لمكونات البرج في المناطق ذات التآكل الشديد.
وهذا يتوافق تمامًا مع منطق عملية جلفنة خطوط الأنابيب في صناعة خطوط الأنابيب. في تصنيع خطوط الأنابيب, ستؤدي المعالجة المسبقة غير الكافية أيضًا إلى ضعف الالتصاق وسهولة تقشير الطبقة المجلفنة, مما يؤدي إلى تآكل خط الأنابيب. في سياق التجربة “تكنولوجيا البناء هندسة خطوط الأنابيب”, لقد قمت بتجربة مقارنة: تم أخذ أنبوبين فولاذيين بنفس المواصفات, تم تدمير أحدهما بواسطة السفع الرملي, الآخر عن طريق التخليل. تمت معالجة كلاهما بواسطة الجلفنة بالغمس الساخن ومن ثم إخضاعهما لاختبار رش الملح. أظهرت النتائج أن الطبقة المجلفنة من الأنابيب الفولاذية بعد إزالة الصدأ بالسفع الرملي لا تزال خالية من الصدأ الأحمر بعد اختبار رش الملح لمدة 600 ساعة, في حين أن الأنابيب الفولاذية بعد إزالة الصدأ بالتخليل كان لها صدأ أحمر محلي فقط بعد 400 ساعة. وهذا يؤكد أيضًا أن تحسين عملية المعالجة المسبقة هو الأساس لتحسين الأداء المضاد للتآكل للطبقة المجلفنة.
3. آلية التآكل وأنواع التآكل للمكونات المجلفنة
3.1 تحليل آلية التآكل للمكونات المجلفنة
إن تآكل المكونات المجلفنة لأبراج النقل هو في الأساس عملية شاملة للتآكل الكهروكيميائي والتآكل الكيميائي للطبقة المجلفنة والركيزة الفولاذية في البيئة الخارجية المعقدة, من بينها التآكل الكهروكيميائي هو التآكل الرئيسي. لفهم مشكلة التآكل للمكونات المجلفنة, يجب علينا أولاً توضيح آلية التآكل الخاصة بها، والتي تعد الأساس الأساسي بالنسبة لنا لصياغة تدابير الحماية.
المكون الرئيسي للطبقة المجلفنة هو الزنك. إمكانات القطب القياسية للزنك هي -0.76V, في حين أن من الفولاذ -0.44V. إمكانات القطب الكهربائي للزنك أقل من تلك الموجودة في الفولاذ. وبالتالي, عندما تكون الطبقة المجلفنة الموجودة على سطح المكون المجلفن سليمة, يعمل الزنك كالأنود والركيزة الفولاذية كالكاثود, تشكيل دائرة الخلايا الجلفانية في بيئة رطبة. في هذا الوقت, سيخضع الزنك بشكل تفضيلي لتفاعل الأكسدة (أي, الأنود الذبيحة), أن تتآكل وتذوب, في حين أن الركيزة الفولاذية محمية من التآكل. هذا هو “آلية حماية الأنود المضحي” من الطبقة المجلفنة, وهو أيضًا المبدأ الأساسي لمقاومة التآكل المجلفن.
معادلة تفاعل أكسدة الزنك: Zn – 2ه⁻ = الزنك²⁺. يتحد Zn²⁺ مع OH⁻ في البيئة لتكوين Zn(أوه)₂, والذي يتأكسد أيضًا لتكوين منتجات تآكل مستقرة مثل ZnO وZnCO₃. سوف تلتصق منتجات التآكل هذه بسطح الطبقة المجلفنة لتشكل طبقة سلبية كثيفة, والتي يمكن أن تمنع المزيد من تآكل الزنك وأيضًا تمنع الوسائط الخارجية المسببة للتآكل (مثل مياه الأمطار, رذاذ الملح, غاز النفايات الصناعية, الخ.) من الاتصال بالركيزة الفولاذية, لعب دور الحماية المزدوجة.
ومع ذلك, لا يمكن تحقيق هذا التأثير الوقائي إلا عندما تكون الطبقة المجلفنة سليمة. عند تلف الطبقة المجلفنة بسبب التآكل, يخدش, الشيخوخة وأسباب أخرى, وتتعرض الركيزة الفولاذية للوسائط المسببة للتآكل, سوف يتغير الوضع. في هذا الوقت, في الخلية الجلفانية المكونة من الزنك والصلب, لا يزال الزنك يعمل كالأنود والفولاذ ككاثود. ومع ذلك, بسبب تلف الطبقة المجلفنة, يتم تقليل منطقة التآكل للزنك, وسوف يزيد معدل التآكل بشكل ملحوظ. عندما تتآكل الطبقة المجلفنة بالكامل وتستهلك, سوف تتعرض الركيزة الفولاذية مباشرة للوسائط المسببة للتآكل وتبدأ في التآكل.
تآكل الركيزة الفولاذية هو أيضًا تآكل كهروكيميائي: في بيئة رطبة, يتم تشكيل فيلم الماء على سطح الفولاذ. فيلم الماء يذيب الأكسجين, ثاني أكسيد الكربون, الأملاح والمواد الأخرى لتشكيل محلول بالكهرباء. يشكل الحديد والكربون الموجودان في الفولاذ خلية كلفانية. يعمل الحديد كأنود ليخضع لتفاعل الأكسدة لتوليد Fe²⁺. يتحد Fe²⁺ مع OH⁻ لتوليد Fe(أوه)₂, والذي يتأكسد أيضًا لتوليد Fe(أوه)₃. Fe(أوه)₃ يجفف ليشكل Fe₂O₃·nH2O (أي, الصدأ الأحمر). الصدأ الأحمر ذو قوام فضفاض ولا يمكنه منع غزو الوسائط المسببة للتآكل, الأمر الذي سيؤدي إلى التآكل المستمر للركيزة الفولاذية, ويؤدي في النهاية إلى فقدان المقطع العرضي للمكونات, انخفاض الخواص الميكانيكية وحتى الفشل.
بالإضافة إلى التآكل الكهروكيميائي, سوف تخضع المكونات المجلفنة أيضًا للتآكل الكيميائي. عندما تكون هناك وسائط قابلة للتآكل مثل غاز النفايات الصناعية (مثل SO₂, لا₂, حمض الهيدروكلوريك, الخ.) ورذاذ الملح البحري (تحتوي على Cl⁻) في البيئة, سوف تتفاعل هذه الوسائط بشكل مباشر كيميائيًا مع الطبقة المجلفنة, تدمير الفيلم السلبي وتسريع تآكل الزنك. فمثلا, يتفاعل SO₂ مع الطبقة المجلفنة لتوليد ZnSO₄·7H₂O (كريستال كبريتات الزنك), وهو فضفاض في الملمس وسهل السقوط, مما يؤدي إلى ترقق تدريجي للطبقة المجلفنة. يمكن أن يخترق Cl⁻ الفيلم السلبي ويتفاعل مع الزنك لتوليد ZnCl₂ القابل للذوبان في الماء, تسريع تآكل الطبقة المجلفنة.
أريد هنا أن أشارككم رؤية شخصية ممزوجة بخبرتي العملية: في بيئة رطوبة عالية وفرق درجات الحرارة العالية, سوف يظل فيلم الماء الموجود على سطح المكونات المجلفنة موجودًا لفترة طويلة, وسوف يقوم فيلم الماء بإذابة المزيد من الوسائط المسببة للتآكل, مما سيسرع بشكل كبير معدل التآكل الكهروكيميائي. أثناء التحقيق, ووجدت ذلك في أبراج النقل في المناطق الجبلية ذات الرطوبة العالية في الجنوب, على الرغم من عدم وجود التلوث الصناعي ورذاذ الملح البحري, تحت نفس عمر الخدمة, وتكون درجة تآكل المكونات المجلفنة أكثر خطورة بكثير من تلك الموجودة في المناطق الجافة في الشمال. وذلك لأن المناطق الجبلية الجنوبية تكثر فيها الأمطار طوال العام وترتفع نسبة الرطوبة الجوية (يتجاوز المتوسط السنوي للرطوبة النسبية 80%), ولا يمكن أن يجف فيلم الماء الموجود على سطح المكونات المجلفنة لفترة طويلة, لذلك يحدث التآكل الكهروكيميائي بشكل مستمر, مما يؤدي إلى الاستهلاك السريع للطبقة المجلفنة.
بالإضافة الى, وفقا لبيانات البحث من المركز الوطني لتآكل المواد وعلوم الحماية, تختلف عملية التآكل ومنتجات التآكل للفولاذ المجلفن في بيئات جوية نموذجية مختلفة اختلافًا كبيرًا, مما يؤدي أيضًا إلى اختلاف معدلات التآكل وخصائص التآكل للمكونات المجلفنة في بيئات مختلفة, كالآتي:
1. بيئة جوية ريفية غير ملوثة: تتأثر بشكل رئيسي بـ O₂ و CO₂. تتآكل الطبقة المجلفنة لتوليد ZnO وZn₅(ثاني أكسيد الكربون)₂(أوه)₆. منتجات التآكل هذه مستقرة وكثيفة, والتي يمكن أن تمنع بشكل فعال المزيد من التآكل, ومعدل التآكل هو الأبطأ;
2. البيئة الجوية الصناعية: الغاز الرئيسي المسبب للتآكل هو SO₂. تتآكل الطبقة المجلفنة لتوليد Zn₄SO₄(أوه)₆·4H₂O وZn₄Cl₂(أوه)₄SO₄·5H₂O. منتجات التآكل هذه فضفاضة في الملمس وسهلة السقوط, تسريع التآكل;
3. البيئة الجوية البحرية: غنية ب Cl⁻. تتآكل الطبقة المجلفنة لتوليد منتجات مثل Zn₅(ثاني أكسيد الكربون)₂(أوه)₆ والزنك₅(أوه)₈Cl₂·H₂O. التآكل هو تأليب بشكل رئيسي في المرحلة المبكرة, والذي يتطور تدريجياً إلى تآكل عام, ومعدل التآكل هو الأسرع.
في ملخص, يمكن تلخيص آلية التآكل للمكونات المجلفنة على النحو التالي:: عندما تكون الطبقة المجلفنة سليمة, إنه يحمي الركيزة الفولاذية بفضل آلية حماية الأنود المضحي, ويشكل طبقة سلبية لمزيد من الحماية; عند تلف الطبقة المجلفنة, فشل آلية حماية الأنود المضحي, الركيزة الفولاذية تخضع للتآكل الكهروكيميائي, ويعمل الوسط المتآكل على تسريع استهلاك الطبقة المجلفنة وتآكل الركيزة, مما يؤدي في النهاية إلى فشل تآكل المكونات.
3.2 أنواع وخصائص التآكل الرئيسية
جنبا إلى جنب مع ممارسة التحقيق والأدب الصناعة, وفقا لبيئات التآكل المختلفة وأشكال التآكل, ينقسم تآكل المكونات المجلفنة لأبراج النقل بشكل أساسي إلى ما يلي 4 أنواع. كل نوع له خصائص التآكل الفريدة وأسباب التكوين. في التشغيل والصيانة الفعلية, يمكننا أيضًا الحكم على نوع التآكل ودرجة التآكل وفقًا لخصائص التآكل, ومن ثم اتخاذ تدابير الحماية المستهدفة.
3.2.1 التآكل الموحد
التآكل الموحد, المعروف أيضا باسم التآكل العام, هو النوع الأكثر شيوعًا لتآكل المكونات المجلفنة. يحدث بشكل رئيسي على سطح الطبقة المجلفنة, مما يدل على أن الطبقة المجلفنة ضعيفة بشكل موحد, مسحوق ومقشر ككل. يظهر سطح المكون باللون الأبيض الرمادي أو الأسود الرمادي. في المرحلة اللاحقة, عندما يتم تقشير الطبقة المجلفنة بالكامل وتنكشف الركيزة الفولاذية, سوف يظهر الصدأ الأحمر الموحد.
يحدث هذا النوع من التآكل بشكل رئيسي في المناطق ذات البيئة الجوية المعتدلة نسبيًا, مثل المناطق الريفية والضواحي, حيث لا يوجد تلوث صناعي خطير ورذاذ الملح البحري. الوسائط المسببة للتآكل هي بشكل رئيسي مياه الأمطار, رطوبة الهواء وثاني أكسيد الكربون. معدل التآكل بطيء نسبيا. عادة, سمك الخسارة السنوي للطبقة المجلفنة هو 3-5μm. وفقًا لسماكة الطبقة المجلفنة المحددة في GB/T 2694—2023 (لا يقل عن 86μm), في البيئة الريفية, يمكن للطبقة المجلفنة من المكونات المجلفنة أن تحافظ على تأثير مضاد للتآكل 20-30 سنوات, والتي يمكن أن تلبي بشكل أساسي عمر الخدمة المصمم للبرج.
أثناء التحقيق, رأيت برج نقل كان في الخدمة 25 سنوات في منطقة ريفية. كان سطح مكوناته عبارة عن تآكل موحد نموذجي، حيث كانت الطبقة المجلفنة مسحوقة بالكامل, مع تقشير بسيط في بعض المناطق. تحتوي الركيزة الفولاذية المكشوفة على كمية صغيرة من الصدأ الأحمر, لكن الخسارة المقطعية للمكونات كانت صغيرة, وما زالت الخواص الميكانيكية تلبي المتطلبات. ويحتاج موظفو التشغيل والصيانة فقط إلى إعادة جلفنة الأجزاء المقشرة لمواصلة استخدامها.
خصائص التآكل الموحد هي: توزيع موحد للتآكل, معدل تآكل مستقر, ضرر صغير نسبيا للمكونات, وصيانة بسيطة نسبيا في مرحلة لاحقة. يمكن تخفيفه بشكل أساسي من خلال إعادة الجلفنة المنتظمة وتطبيق الطلاء المضاد للتآكل.
3.2.2 تأليب التآكل
تأليب التآكل, المعروف أيضا باسم تأليب, هو أخطر أنواع تآكل المكونات المجلفنة. يحدث بشكل رئيسي على سطح الطبقة المجلفنة, يوضح أن الطبقة المجلفنة تحتوي على حفر تآكل بحجم الثقب, والتي تتعمق وتتوسع تدريجياً, وحتى اختراق الطبقة المجلفنة, مما يؤدي إلى انكشاف الركيزة الفولاذية, ثم يؤدي إلى تشكيل التآكل المحلي للركيزة “حفر الصدأ”.
يحدث هذا النوع من التآكل بشكل رئيسي في البيئات التي تحتوي على أيونات الهالوجين مثل Cl⁻ وBr⁻, خاصة في المناطق الساحلية, مناطق الأراضي المالحة والقلوية, والمناطق الشمالية الباردة حيث يستخدم ملح ذوبان الثلوج. يتمتع Cl⁻ بنصف قطر صغير وقدرة اختراق قوية, والتي يمكن أن تخترق الفيلم السلبي على سطح الطبقة المجلفنة, تشكل خلايا تآكل موضعية على سطح الطبقة المجلفنة, ويؤدي إلى التآكل المحلي السريع للزنك لتشكيل حفر الحفر. علاوة على ذلك, بمجرد تشكيل الحفر, تركيز الوسائط المسببة للتآكل (مثل Cl⁻) داخل الحفر سوف تستمر في الزيادة, وسوف يتسارع معدل التآكل, تشكيل “التآكل التحفيزي الذاتي”, الأمر الذي سيؤدي في النهاية إلى ثقب الطبقة المجلفنة وتآكل الركيزة الفولاذية.
وبحسب البيانات الواردة في “ورقة بيضاء حول الحماية من التآكل لأبراج خطوط النقل” أصدرته الجمعية الصينية للتآكل والحماية في 2024, تصل نسبة حدوث التآكل في مكونات الأبراج المجلفنة في المناطق الساحلية إلى 65%, ومعدل التآكل يمكن أن يصل إلى 8-12μm في السنة. بعض المكونات في الخدمة ل 5 سنوات سيكون لها ثقب الحفر.
أثناء التحقيق في مقاطعة ساحلية, رأيت مسمار تثبيت للبرج الذي كان في الخدمة 6 سنوات. كان سطحه مغطى بالحفر, وقد اخترقت بعض الحفر الطبقة المجلفنة. كانت الركيزة المكشوفة مغطاة بالصدأ الأحمر. تقاس بالفرجار, تم فقد قطر الترباس بمقدار 2 مم, التي تجاوزت نطاق السلامة المسموح به وكان لا بد من استبدالها على وجه السرعة.
خصائص تأليب التآكل هي: منطقة تآكل صغيرة, معدل التآكل السريع, اخفاء قوي, ومن الصعب العثور عليها في المرحلة المبكرة. وجدت مرة واحدة, لقد تسبب في كثير من الأحيان في أضرار جسيمة للتآكل, وحتى أثرت على قدرة تحمل المكونات, وهو أمر من السهل جدًا أن يسبب حوادث تتعلق بالسلامة. وبالتالي, يعد التآكل المنقر هو النقطة الأساسية والصعبة في الحماية من التآكل للمكونات المجلفنة.
هنا أريد أن أشارك رؤية شخصية: في صناعة خطوط الأنابيب, كما أن الطبقة المجلفنة لخطوط أنابيب نقل النفط والغاز معرضة جدًا للتآكل. خاصة بالنسبة لخطوط الأنابيب الموضوعة في المناطق الساحلية, تحدث حوادث تسرب خطوط الأنابيب الناجمة عن التآكل من وقت لآخر. من خلال مقارنة ظاهرة التآكل لخطوط الأنابيب والأبراج, لقد وجدت أن حدوث التآكل لا يرتبط فقط بتركيز Cl⁻ في البيئة, ولكن أيضًا لتوحيد الطبقة المجلفنة. من المرجح أن تكون الأجزاء ذات سماكة الطبقة المجلفنة غير المتساوية والشوائب هي نقاط البداية للتآكل. وبالتالي, تحسين تجانس الطبقة المجلفنة وتقليل الشوائب في الطبقة المجلفنة هي مفاتيح منع التآكل.
3.2.3 تآكل الشقوق
يحدث تآكل الشقوق بشكل رئيسي عند مفاصل المكونات المجلفنة, مثل المفاصل بين زاوية الصلب وألواح التوصيل, المفاصل بين البراغي والصواميل, ومفاصل اللفة من المكونات. ويتجلى ذلك في التآكل السريع وتقشير الطبقة المجلفنة داخل الشقوق, الصدأ الأحمر على الركيزة الفولاذية, وحتى اتصالات المكونات السائبة والعالقة.
يرجع تكوّن هذا النوع من التآكل أساسًا إلى سهولة تراكم مياه الأمطار في الشقوق الموجودة في مفاصل المكونات, تراب, وسائل الإعلام المسببة للتآكل, الخ., تشكيل “حل الشق”. تركيز الأكسجين داخل الشقوق أقل من تركيزه في الخارج, تشكيل “خلية تركيز الأكسجين”- الجزء الداخلي من الشقوق هو الأنود والخارج هو الكاثود, مما يؤدي إلى التآكل السريع للطبقة المجلفنة والركيزة الفولاذية داخل الشقوق. في نفس الوقت, لا يمكن تفريغ منتجات التآكل الموجودة داخل الشقوق في الوقت المناسب, الأمر الذي سيزيد من تفاقم التآكل ويشكل حلقة مفرغة.
أثناء التحقيق, لقد وجدت أن جميع الأبراج تقريبًا في الخدمة لأكثر من 5 سنوات بدرجات متفاوتة من التآكل الشق في المفاصل المكونة, وخاصة المفاصل بين البراغي والصواميل, والتي هي الأكثر خطورة تآكل. أخبرنا موظفو محطة التشغيل والصيانة أنهم يقومون بإزالة مسامير البرج وتزييتها كل عام, لكنهم ما زالوا غير قادرين على تجنب تآكل الشقوق تمامًا. بعض البراغي عالقة بسبب التآكل ولا يمكن تفكيكها, لذلك يجب استبدالها بالقطع, الأمر الذي لا يزيد من عبء عمل التشغيل والصيانة فحسب، بل قد يتسبب أيضًا في تلف المكونات.
خصائص التآكل الشق هي: يتركز التآكل في شقوق المكونات, مع إخفاء قوي ومعدل تآكل سريع. من السهل التأثير على أداء اتصال المكونات, ومن ثم تؤثر على الاستقرار الهيكلي العام للبرج. علاوة على ذلك, غالبًا ما يحدث تآكل الشقوق بالتزامن مع تآكل الحفر, تفاقم الضرر التآكل.
3.2.4 تكسير التآكل الإجهاد
تكسير التآكل الإجهادي هو شكل من أشكال فشل التآكل للمكونات المجلفنة تحت العمل المشترك لـ “وسيلة تآكل + ضغط”. يحدث بشكل رئيسي على المكونات الحاملة للقوة (مثل أرجل البرج الرئيسي, زاوية قطرية الصلب) ومكونات التوصيل (مثل البراغي عالية القوة) من البرج. ويتجلى ذلك من خلال الشقوق الصغيرة على سطح المكونات, والتي تتوسع تدريجياً وتؤدي في النهاية إلى كسر المكونات.
يتطلب تكوين هذا النوع من التآكل شرطين ضروريين: الأول هو وجود الوسائط المسببة للتآكل (مثل غاز النفايات الصناعية, رش الملح البحري, الخ.), والآخر هو وجود ضغوط داخلية أو خارجية على المكونات (مثل الإجهاد المتبقي الناتج أثناء التصنيع, التوتر والضغط الذي يتحمله البرج أثناء الخدمة). تحت تأثير وسائل الإعلام المسببة للتآكل, تلف الطبقة المجلفنة الموجودة على سطح المكون, والوسائط المسببة للتآكل تغزو الركيزة الفولاذية. في نفس الوقت, سيؤدي وجود الإجهاد إلى حدوث شقوق صغيرة على سطح الركيزة. تتراكم الوسائط المسببة للتآكل داخل الشقوق, تسريع توسع الشقوق, ويؤدي في النهاية إلى كسر المكونات.
معدل حدوث تكسير التآكل الإجهادي منخفض نسبيًا, لكن الضرر عظيم. بمجرد حدوثه, سيؤدي بشكل مباشر إلى فشل مكونات البرج والتسبب في حوادث سلامة كبيرة مثل انهيار البرج وانقطاع نقل الطاقة. وفقا ل “تقرير إحصائي عن حوادث سلامة خطوط النقل” صدر عن شبكة الدولة في 2024, في 2023, كان هناك 3 حوادث انهيار البرج الناجمة عن التآكل الإجهادي لمكونات البرج في الصين, وكلها تحدث في مناطق التلوث الصناعي الثقيل. السبب الرئيسي هو أن الضغط المتبقي لم يتم التخلص منه أثناء عملية تصنيع المكونات, وفي نفس الوقت, لقد تآكل بسبب غاز النفايات الصناعية لفترة طويلة, مما يؤدي إلى تكسير التآكل الإجهاد.
أثناء التحقيق, على الرغم من أنني لم أر بأم عيني المكونات التي تعاني من التآكل الإجهادي, أظهر لنا موظفو التشغيل والصيانة صورًا لحالات الحوادث ذات الصلة - على مسمار عالي القوة, لقد تقشرت الطبقة المجلفنة, وكان هناك صدع واضح في منتصف الترباس, الذي مر عبر كامل المقطع العرضي للمسمار, مما يؤدي في النهاية إلى كسر الترباس, سقوط عنصر الدعامة القطرية للبرج, وميل البرج.
لمقارنة الخصائص بشكل أكثر وضوحا, أسباب التكوين ومخاطر أنواع التآكل المختلفة, لقد قمت بفرز الجدول 2 أدناه جنبا إلى جنب مع نتائج التحقيق والمعرفة المهنية كمرجع.
|
نوع التآكل
|
خصائص التآكل
|
أسباب التكوين
|
بيئة الخدمة الرئيسية
|
مستوى الخطر
|
صعوبة الاعتراف
|
|---|---|---|---|---|---|
|
التآكل الموحد
|
يتم ترقق الطبقة المجلفنة بشكل موحد, مسحوق ومقشر ككل, ويظهر الصدأ الأحمر الموحد في المرحلة اللاحقة.
|
التأثير الشامل للتآكل الكهروكيميائي والتآكل الكيميائي, تعمل الوسائط المسببة للتآكل بشكل موحد على سطح المكون.
|
البيئات الجوية المعتدلة مثل المناطق الريفية والضواحي.
|
★★☆☆☆
|
★☆☆☆☆ (من السهل التعرف عليها)
|
|
تأليب التآكل
|
تظهر حفر تآكل بحجم الثقب على الطبقة المجلفنة, والتي تتعمق تدريجياً وتتثقب لتشكل حفر الصدأ.
|
تخترق أيونات الهالوجين مثل Cl⁻ الفيلم السلبي, تشكيل خلايا التآكل المحلية, ويسبب التآكل التحفيزي التلقائي.
|
المناطق الساحلية, الأراضي المالحة القلوية, المناطق الشمالية الملحية التي تذوب الثلوج.
|
★★★★★
|
★★★☆☆ (من الصعب التعرف عليه في المرحلة المبكرة)
|
|
تآكل الشقوق
|
تتقشر الطبقة المجلفنة ويظهر الصدأ الأحمر في شقوق المكونات, مع اتصالات فضفاضة وعالقة.
|
تتراكم الشقوق الوسائط المسببة للتآكل, تكوين خلايا تركيز الأكسجين, ولا يمكن تفريغ منتجات التآكل.
|
جميع البيئات, وخاصة المناطق الرطبة والمغبرة.
|
★★★☆☆
|
★★★★☆ (إخفاء قوي)
|
|
تكسير التآكل الإجهاد
|
تظهر شقوق صغيرة على سطح المكون, والتي تتوسع تدريجياً وتؤدي في النهاية إلى الكسر.
|
العمل المشترك للوسائط المسببة للتآكل والضغط الداخلي/الخارجي للمكونات.
|
التلوث الصناعي الشديد, المناطق الساحلية وغيرها من المناطق التي تعاني من تآكل شديد وإجهاد كبير للمكونات.
|
★★★★★
|
★★★★★ (من الصعب للغاية التعرف عليها)
|
الطاولة 2 مقارنة أنواع التآكل الرئيسية للمكونات المجلفنة لأبراج النقل
4. العوامل الرئيسية المؤثرة على تآكل المكونات المجلفنة
إن تآكل المكونات المجلفنة لأبراج النقل ليس نتيجة لعامل واحد, ولكن العمل المشترك لعوامل مختلفة مثل العوامل البيئية, العوامل المكونة الخاصة, عوامل العملية, وعوامل التشغيل والصيانة. أثناء التحقيق, لقد وجدت أن المكونات المجلفنة التي لها نفس عمر الخدمة والمواصفات لها اختلافات كبيرة في درجة التآكل في بيئات مختلفة, عمليات تصنيع مختلفة ومستويات تشغيل وصيانة مختلفة، بعضها لا يزال سليمًا بعد ذلك 15 سنوات من الخدمة, بينما يعاني البعض الآخر من فشل خطير في التآكل بعد ذلك 5 سنوات من الخدمة.
جنبا إلى جنب مع معرفتي المهنية, الملاحظة العملية وأحدث بيانات الصناعة التي تم الرجوع إليها, أوجز العوامل الرئيسية التي تؤثر على تآكل المكونات المجلفنة في ما يلي 4 فئات. يتم تحليل كل فئة من العوامل بالتفصيل مع حالات تحقيق محددة ورؤى شخصية, على أمل توفير أساس مستهدف لصياغة تدابير الحماية في وقت لاحق.
4.1 العوامل البيئية (العوامل المؤثرة الأساسية)
العوامل البيئية هي العوامل الأساسية التي تؤثر على تآكل المكونات المجلفنة. لأن المكونات تتعرض للخارج لفترة طويلة وتتأثر بشكل مباشر بالوسائط المسببة للتآكل في البيئة, أقوى تآكل البيئة, كلما كان معدل تآكل المكونات أسرع. وبحسب نتائج التحقيق, العوامل البيئية تشمل بشكل رئيسي الرطوبة الجوية, وسائل الإعلام المسببة للتآكل, تغير درجة الحرارة, إضاءة, الخ., من بينها الرطوبة الجوية والوسائط المسببة للتآكل لها التأثير الأكبر.
4.1.1 الرطوبة الجوية
تعد الرطوبة الجوية شرطًا ضروريًا لحدوث التآكل الكهروكيميائي، فقط عند وجود طبقة مائية مستمرة (أي, محلول بالكهرباء) تتشكل على سطح المكونات المجلفنة ويمكن تشكيل دائرة خلية كلفانية ويحدث التآكل الكهروكيميائي. وبالتالي, كلما ارتفعت نسبة الرطوبة الجوية, كلما طالت مدة وجود طبقة الماء على سطح المكون, وكلما كان معدل التآكل الكهروكيميائي أسرع.
وفقًا لبيانات توزيع الرطوبة الجوية الوطنية الصادرة عن شبكة بيانات الأرصاد الجوية الصينية في 2024, يبلغ متوسط الرطوبة النسبية السنوية في جنوب الصين 75%-85%, وهذا في شمال الصين 45%-65%. وبالتالي, معدل تآكل المكونات المجلفنة في جنوب الصين هو 30%-50% أسرع من ذلك في شمال الصين. لقد وجدت أيضًا هذه الظاهرة أثناء التحقيق: معدل سلامة الطبقة المجلفنة من الأبراج في الخدمة 8 سنوات في مقاطعة جنوبية فقط 60%, في حين أن الأبراج في الخدمة ل 8 سنوات في مقاطعة شمالية أكثر من 80%, ودرجة التآكل أخف بكثير.
خاصة في موسم أمطار البرقوق في الجنوب, مع هطول أمطار متواصلة ورطوبة جوية قريبة 100%, لا يمكن لطبقة الماء الموجودة على سطح المكونات أن تجف لفترة طويلة, تلف الفيلم السلبي للطبقة المجلفنة, ويتسارع معدل تآكل الزنك بشكل كبير. بعد موسم المطر البرقوق, سيكون لبعض المكونات تآكل واضح وتآكل. وهذا يتوافق تمامًا مع قانون تآكل خطوط الأنابيب في جنوب الصين في صناعة خطوط الأنابيب - في البيئة الرطبة في الجنوب, ومعدل تآكل خطوط الأنابيب أعلى بكثير منه في المناطق الجافة في الشمال.
4.1.2 المتوسطة المسببة للتآكل
إن الوسط المسببة للتآكل هو العامل الرئيسي الذي يؤدي إلى تسريع تآكل المكونات المجلفنة. الأنواع المختلفة من الوسائط المسببة للتآكل لها تأثيرات تآكل مختلفة على المكونات, من بينها وسائط التلوث الصناعي ووسائط رش الملح البحري لها أقوى تأثيرات التآكل.
تشمل وسائط التلوث الصناعي بشكل رئيسي SO₂, لا₂, حمض الهيدروكلوريك, تراب, الخ., والتي هي أساسا من المؤسسات الصناعية مثل المصانع الكيماوية, مصانع الصلب, ومحطات الطاقة الحرارية. سوف تتفاعل هذه الوسائط كيميائيًا مع الطبقة المجلفنة, تلف الفيلم السلبي, وتسريع تآكل الزنك. في نفس الوقت, تذوب هذه الوسائط في فيلم الماء, مما يقلل من قيمة الرقم الهيدروجيني لفيلم الماء, تشكيل محلول بالكهرباء الحمضية, وتسريع التآكل الكهروكيميائي. أثناء التحقيق حول مدينة صناعية ثقيلة, رأيت أن الطبقة المجلفنة لأبراج النقل في هذه المنطقة قد تقشرت على نطاق واسع بعد ذلك فقط 6 سنوات من الخدمة, وكان سطح المكونات مغطى بالصدأ الأحمر. أخبرنا موظفو التشغيل والصيانة أن تركيز ثاني أكسيد الكبريت في الغلاف الجوي في هذه المنطقة يصل إلى 0.15 ملجم/م3, الذي كان 3 مرات المعيار الوطني, وكان معدل التآكل للمكونات 2-3 مرات ذلك في المناطق الريفية.
تشتمل وسائط رش الملح البحري بشكل أساسي على كلوريد الصوديوم, MgCl₂, الخ., والتي هي أساسا من الغلاف الجوي البحري, ومكون التآكل الأساسي هو Cl⁻. يتمتع Cl⁻ بقدرة اختراق قوية, والتي يمكن أن تخترق الفيلم السلبي للطبقة المجلفنة, يؤدي إلى تأليب التآكل والتآكل الشق, وتسريع تآكل المكونات. وفقا لأحدث بيانات الصناعة, يمكن أن يصل معدل تآكل المكونات المجلفنة في المناطق الساحلية إلى 8-12 ميكرومتر سنويًا, الذي 3-4 مرات ذلك في المناطق الريفية. تحتاج بعض الأبراج في المناطق الساحلية إلى إزالة الصدأ بالكامل وإعادة جلفنتها كل مرة 5 سنوات, مع تكاليف تشغيل وصيانة مرتفعة للغاية.
بالإضافة الى, تحتوي التربة في مناطق الأراضي المالحة والقلوية على الكثير من المواد الملحية, والتي سوف ترتفع إلى قاعدة البرج ومسامير التثبيت من خلال العمل الشعري, تسبب التآكل. في المناطق الشمالية الباردة, يستخدم ملح ذوبان الثلوج في الشتاء, وسوف يلتصق Cl⁻ الموجود في ملح ذوبان الثلج بسطح المكون, والتي سوف تسرع أيضا التآكل.
4.1.3 تغيير درجة الحرارة والإضاءة
على الرغم من أن تأثير تغير درجة الحرارة والإضاءة على تآكل المكونات المجلفنة ليس بنفس أهمية تأثير الرطوبة الجوية والوسائط المسببة للتآكل, كما أنه سيؤدي أيضًا إلى تسريع عملية التآكل في ظل الإجراءات طويلة المدى. سيؤدي التغير في درجة الحرارة إلى التمدد الحراري وانكماش الطبقة المجلفنة, توليد الإجهاد الحراري. سيؤدي الإجهاد الحراري المتكرر على المدى الطويل إلى حدوث تشققات وتقشير للطبقة المجلفنة, وهو ما يكون أكثر وضوحاً في المناطق ذات الفارق الكبير في درجات الحرارة بين النهار والليل (مثل المناطق المرتفعة).
إضاءة (وخاصة الضوء فوق البنفسجي) سوف يسرع شيخوخة ومسحوق الطبقة المجلفنة, تلف هيكل الطبقة المجلفنة, تقليل ضغط الطبقة المجلفنة, تسهيل غزو الوسائط المسببة للتآكل, ومن ثم تسريع التآكل. أثناء التحقيق في المناطق المرتفعة, ورأيت أن الطبقة المجلفنة هي المكونات العليا للبرج (والتي تتعرض للأشعة فوق البنفسجية القوية لفترة طويلة) كان مسحوقًا أكثر بكثير من المكونات السفلية. سوف تتقشر الطبقة المجلفنة لبعض المكونات العلوية عند لمسها باليد.
4.2 العوامل الخاصة بالمكونات
العوامل الخاصة بالمكونات تشمل بشكل أساسي المادة, شكل مقطعي, الحالة السطحية للمكونات, إلخ. سوف تؤثر هذه العوامل على جودة الطبقة المجلفنة والتصاق المواد المسببة للتآكل, ومن ثم تؤثر على معدل التآكل.
من حيث المواد المكونة, المواد الرئيسية لمكونات البرج هي الفولاذ Q235 والفولاذ Q355. مقاومة التآكل للفولاذ Q235 أسوأ قليلاً من مقاومة التآكل للفولاذ Q355. وبالتالي, معدل تآكل المكونات المصنوعة من الفولاذ Q235 أسرع قليلاً من المكونات المصنوعة من الفولاذ Q355. أثناء التحقيق, لقد وجدت أن معدل فقدان المقطع العرضي للفولاذ الزاوي المصنوع من الفولاذ Q235 الذي تنتجه الشركة المصنعة كان 10% بعد 8 سنوات من الخدمة, في حين أن زاوية الفولاذ المصنوعة من الفولاذ Q355 كانت فقط 6% بعد 8 سنوات من الخدمة.
من حيث الشكل المقطعي, كلما كان الشكل المقطعي للمكون أكثر تعقيدًا, كلما كان من الأسهل تجميع مياه الأمطار, الغبار والوسائط المسببة للتآكل, شكل الشقوق, ويؤدي إلى تآكل الشقوق. فمثلا, زوايا زاوية الصلب وقناة الصلب, والمفاصل الحضنية لألواح التوصيل كلها مناطق عالية الإصابة بتآكل الشقوق. المكونات ذات المقطع العرضي الدائري (مثل الأنابيب الفولاذية لأبراج الأنابيب الفولاذية) من السهل أن تنزلق مياه الأمطار والغبار, ليس من السهل أن تتراكم, ومعدل التآكل بطيء نسبيًا.
من حيث الحالة السطحية, ستؤثر خشونة ونظافة سطح المكون على توحيد والتصاق الطبقة المجلفنة. المكونات ذات الأسطح الخشنة بشكل مفرط, نتوءات, مقياس الأكسيد والعيوب الأخرى لها سمك طبقة مجلفنة غير متساوٍ, وهو عرضة للوصلات الضعيفة ويصبح نقطة البداية للتآكل. مكونات ذات نظافة سطحية سيئة وبقع زيتية, سيؤدي الغبار والشوائب الأخرى إلى ضعف الدمج بين الطبقة المجلفنة والركيزة, تقشير سهل, والتآكل المتسارع.
4.3 عوامل العملية
تشمل عوامل العملية بشكل رئيسي عملية الجلفنة, عملية التصنيع, عملية التجميع, إلخ. تحدد هذه العوامل بشكل مباشر جودة الطبقة المجلفنة, ومن ثم تؤثر على أداء التآكل للمكونات. وهذا أيضًا هو العامل الذي شعرت به بعمق أثناء التحقيق – في نفس البيئة, تختلف درجة تآكل المكونات مع عمليات التصنيع المختلفة اختلافًا كبيرًا.
من حيث عملية الجلفنة, كما ذكر سابقا, إن التأثير المضاد للتآكل للجلفنة بالغمس الساخن أفضل من تأثير الجلفنة الكهربائية, والتأثير المضاد للتآكل للمعالجة المسبقة لإزالة الصدأ بالرمل أفضل من تأثير معالجة التخليل. تؤثر أيضًا عقلانية درجة حرارة محلول الزنك ووقت الغمر على سمك الطبقة المجلفنة والتصاقها. أثناء التحقيق, لقد وجدت أن معدل تآكل المكونات المعالجة بالجلفنة بالغمس الساخن + إزالة الصدأ من السفع الرملي أكثر من 60% أبطأ من تلك المكونات المعالجة بالجلفنة الكهربائية + تخليل.
من حيث عملية التصنيع, سيؤدي الإجهاد المتبقي الناتج أثناء تصنيع المكونات إلى زيادة خطر التشقق الناتج عن التآكل الإجهادي. سوف تؤدي جودة اللحام الرديئة للمكونات إلى تقشير الطبقة المجلفنة بسهولة عند وصلات اللحام, مما يؤدي إلى التآكل في وصلات اللحام. أثناء التحقيق في مصنع لتصنيع الأبراج, رأيت أن الطبقة المجلفنة عند وصلات اللحام لبعض المكونات الملحومة قد تقشرت. وأوضح موظفو المصنع أن السبب في ذلك هو أن درجة الحرارة في وصلات اللحام كانت مرتفعة للغاية أثناء اللحام, مما يؤدي إلى احتراق الطبقة المجلفنة, ولم تكن عملية إعادة الجلفنة اللاحقة شاملة, مما يؤدي إلى التآكل.
4.4 عوامل التشغيل والصيانة
تعتبر عوامل التشغيل والصيانة من العوامل الأساسية لتأخير تآكل المكونات المجلفنة وضمان التشغيل الآمن لأبراج النقل. حتى لو تم تصنيع المكونات بجودة عالية, إذا لم يتم التشغيل والصيانة, سيتم تسريع معدل التآكل, وسيتم تقصير عمر خدمة المكونات بشكل كبير. وهذا يتوافق مع مفهوم التشغيل والصيانة لصناعة خطوط الأنابيب ——”يمكن للصيانة الدقيقة إطالة عمر خدمة المعدات عن طريق 30% او اكثر”.
تشمل عوامل التشغيل والصيانة الرئيسية إتقان نظام الفحص, توقيت الصيانة, والكفاءة المهنية لموظفي الصيانة. يمكن لنظام الفحص السليم أن يضمن اكتشاف مخاطر التآكل الخفية في مرحلة مبكرة والتعامل معها في الوقت المناسب, تجنب المزيد من تطوير التآكل. الصيانة في الوقت المناسب, مثل إزالة الصدأ, طلاء اللمس والتنظيف, يمكن أن يمنع بشكل فعال غزو الوسائط المسببة للتآكل ويؤخر عملية التآكل. تحدد الكفاءة المهنية لموظفي الصيانة ما إذا كانت طرق الصيانة, المواد والعمليات مناسبة, which directly affects the maintenance effect.
أثناء التحقيق, I found that there was a significant difference in the corrosion degree of towers under the management of different operation and maintenance stations. An operation and maintenance station in North China has established a “digital inspection” system. Inspectors use mobile terminals to record the corrosion status of each tower every month, including the corrosion location, corrosion type and corrosion degree, and upload the data to the background management system. Once corrosion hidden dangers are found, the system will automatically issue a maintenance task, and maintenance personnel will be arranged to deal with it within 7 أيام العمل. The corrosion degree of towers under its management is generally light, and the average service life of components is extended by about 5 سنوات مقارنة بمتوسط الصناعة.
على العكس تماما, محطة التشغيل والصيانة في منطقة جبلية نائية لا تحتوي على قوى عاملة كافية ومفاهيم صيانة متخلفة. دورة فحص الأبراج تكون مرة واحدة في السنة, والتفتيش هو في الأساس فحص بصري يدوي, مما يصعب العثور على مخاطر التآكل الخفية مثل تآكل الحفر وتآكل الشقوق. غالبًا ما تتأخر الصيانة حتى تتعرض المكونات لفشل واضح في التآكل (مثل تقشير الطبقة المجلفنة على مساحة كبيرة والصدأ الأحمر على الركيزة), الأمر الذي لا يزيد من تكلفة الصيانة فحسب، بل يؤدي أيضًا إلى مخاطر محتملة على السلامة. أثناء التحقيق, وجدنا ذلك 30% من الأبراج في هذه المنطقة تحتوي على مكونات ذات خسارة مقطعية تتجاوز 10%, والتي تحتاج إلى استبدالها على وجه السرعة.
بالإضافة الى, يؤثر اختيار مواد الصيانة أيضًا على تأثير الصيانة. تقوم بعض وحدات التشغيل والصيانة باختيار طلاء مضاد للتآكل منخفض التكلفة ولا يتناسب مع الطبقة المجلفنة لطلاء التهذيب. إن الالتصاق بين هذا النوع من الطلاء والطبقة المجلفنة ضعيف, ومن السهل تقشيره بعد تعرضه للبيئة الخارجية لفترة قصيرة, والتي لا يمكنها أن تلعب دوراً وقائياً بل وتسرع عملية التآكل بسبب تراكم الماء والغبار بين طبقة الطلاء والطبقة المجلفنة.
5. تدابير الحماية من التآكل وتحليل الحالة الهندسية
بناءً على التحليل المنهجي لآلية التآكل, أنواع التآكل الرئيسية والعوامل المؤثرة في المكونات المجلفنة, مقترنة بممارسات التحقيق التي اتبعها صاحب البلاغ, المعرفة المهنية والخبرة الصناعية, يطرح هذا الفصل تدابير الحماية من التآكل المستهدفة من مرحلتين أساسيتين: مرحلة التصنيع (منع المصدر) ومرحلة التشغيل والصيانة (التحكم في العملية). مبدأ “الوقاية أولا, مزيج من الوقاية والسيطرة, وتصنيف الحماية” يتم الالتزام به, والاقتصاد, مراعاة التطبيق العملي والفعالية طويلة المدى لتدابير الحماية بشكل كامل. في نفس الوقت, جنبا إلى جنب مع حالات هندسية محددة, ويتم التحقق من آثار تطبيق هذه التدابير وتحليلها, وذلك لتوفير مرجع عملي للممارسة الهندسية للحماية من التآكل للمكونات المجلفنة لأبراج النقل.
5.1 تدابير الحماية في مرحلة التصنيع (منع المصدر)
مرحلة التصنيع هي مصدر التحكم في تآكل المكونات المجلفنة. تحدد جودة المكونات المصنعة في هذه المرحلة بشكل مباشر مدى مقاومتها الأولية للتآكل. وبالتالي, يمكن أن يؤدي تعزيز مراقبة الجودة في مرحلة التصنيع وتحسين عملية التصنيع إلى تحسين مقاومة التآكل للمكونات المجلفنة بشكل أساسي وتقليل مخاطر التآكل الخفية في عملية الخدمة اللاحقة. جنبا إلى جنب مع التحقيق في مصانع تصنيع الأبراج والمعرفة المهنية لصناعة خطوط الأنابيب, تدابير الحماية المحددة هي كما يلي:
5.1.1 تحسين عملية الجلفنة وتحسين جودة الطبقة المجلفنة
عملية الجلفنة هي الرابط الأساسي الذي يؤثر على مقاومة التآكل للمكونات المجلفنة. إن مفتاح تحسين عملية الجلفنة هو التحكم الصارم في عملية المعالجة المسبقة ومعلمات الجلفنة, وذلك للتأكد من أن الطبقة المجلفنة لها سماكة كافية, توزيع موحد والتصاق قوي. على وجه التحديد, يمكن اتخاذ التدابير التالية:
أولا, اعتماد تكنولوجيا المعالجة المتقدمة. للمكونات المستخدمة في البيئات القاسية مثل المناطق الساحلية, المناطق الصناعية الثقيلة والمناطق ذات الرطوبة العالية, ينبغي اعتماد إزالة الصدأ بالسفع الرملي كطريقة معالجة أولية رئيسية, والتخليل + الفوسفات + ويمكن اعتماد الغسيل بالماء كعلاج مساعد. يمكن أن يؤدي إزالة الصدأ بالسفع الرملي إلى إزالة مقياس الأكسيد تمامًا, الصدأ, بقع زيتية ونتوءات على سطح المكونات, مما يجعل سطح المكونات يصل إلى خشونة معينة (عادة 40-80μm), وهو ما يفضي إلى مزيج من الطبقة المجلفنة والركيزة الفولاذية. بالمقارنة مع إزالة الصدأ بالتخليل التقليدي, إزالة الصدأ من السفع الرملي يمكن أن تتجنب “الإفراط في التخليل” ظاهرة المكونات, تقليل العيوب السطحية للمكونات, وتحسين توحيد والتصاق الطبقة المجلفنة. وفقًا لنتائج الاختبار المقارن لتجربة دورة المؤلف, يتم التصاق الطبقة المجلفنة بعد إزالة الصدأ بالسفع الرملي 20%-30% أعلى من ذلك بعد إزالة الصدأ بالتخليل, ويتم زيادة مقاومة رذاذ الملح بأكثر من 50%.
ثانية, رقابة صارمة على معلمات عملية الجلفنة. يجب التحكم بدقة في درجة حرارة محلول الزنك عند 440-460 درجة مئوية. إذا كانت درجة الحرارة مرتفعة جدًا, ستكون سرعة التفاعل بين الزنك والفولاذ سريعة جدًا, الأمر الذي سيؤدي إلى سمك غير متساوي للطبقة المجلفنة, التصاق ضعيف وسهل التقشير; إذا كانت درجة الحرارة منخفضة جدًا, سيكون لمحلول الزنك لزوجة عالية, مما يصعب تشكيل طبقة مجلفنة موحدة, وسمك الطبقة المجلفنة لن يفي بالمتطلبات. يجب تعديل وقت الغمر وفقًا لسمك المكونات: للمكونات ذات الجدران الرقيقة (سمك أقل من 10 ملم), وقت الغمر هو 2-4min; للمكونات ذات الجدران السميكة (سمك أكثر من 10 ملم), وقت الغمر هو 4-6min, وذلك للتأكد من أن سمك الطبقة المجلفنة يلبي متطلبات GB / T 2694—2023 (المكونات الحاملة لا تقل عن 86 ميكرومتر, المكونات غير الحاملة لا تقل عن 65 ميكرومتر).
الثالث, إضافة علاج التخميل بعد الجلفنة. بعد الجلفنة, يمكن معالجة المكونات باستخدام تخميل الكرومات أو تخميل الكروم ثلاثي التكافؤ لتكوين طبقة تخميل كثيفة على سطح الطبقة المجلفنة. يمكن لفيلم التخميل أن يعزل الطبقة المجلفنة بشكل فعال عن الوسائط الخارجية المسببة للتآكل, منع أكسدة وتآكل الزنك, ومواصلة تحسين مقاومة التآكل للمكونات. في نفس الوقت, يمكن لفيلم التخميل أيضًا تحسين مظهر الطبقة المجلفنة وتقليل تآكل الطبقة المجلفنة أثناء النقل والتجميع. تجدر الإشارة إلى أن تخميل الكرومات له بعض التلوث البيئي, حتى تخميل الكروم ثلاثي التكافؤ (تخميل حماية البيئة) يوصى به في التطبيق العملي.
5.1.2 تحسين عملية التصنيع وتقليل المخاطر الخفية
إن العيوب في عملية تصنيع المكونات ستؤدي إلى انخفاض جودة الطبقة المجلفنة وزيادة مخاطر التآكل الخفية. وبالتالي, يعد تحسين عملية التصنيع وإزالة العيوب في عملية التصنيع من الإجراءات المهمة لتحسين مقاومة التآكل للمكونات المجلفنة. وتشمل التدابير المحددة:
أولا, القضاء على الإجهاد المتبقي للمكونات. سيتم إنشاء كمية كبيرة من الإجهاد المتبقي أثناء القطع, تقويس, اللحام والعمليات الأخرى للمكونات. لن يؤدي وجود الإجهاد المتبقي إلى تقليل الخواص الميكانيكية للمكونات فحسب، بل سيزيد أيضًا من خطر التشقق الناتج عن التآكل الإجهادي. وبالتالي, بعد تصنيع المكونات, المعالجة الحرارية (مثل العلاج الصلب) أو ينبغي اعتماد معالجة الشيخوخة بالاهتزاز لإزالة الضغط المتبقي داخل المكونات. يتم التحكم في درجة حرارة التلدين عند 600-700 درجة مئوية, ووقت الحفاظ على الحرارة هو 2-3 ساعات, والتي يمكن أن تقضي بشكل فعال على أكثر من 80% من الإجهاد المتبقي. أثناء التحقيق في مصنع كبير لتصنيع الأبراج, لقد وجدنا أن المكونات بعد معالجة الشيخوخة بالاهتزاز لها معدل حدوث تشقق بسبب التآكل الإجهادي 90% lower than that of components without stress elimination treatment.
ثانية, improve the welding quality of components. Welding defects (such as welding cracks, pores, incomplete penetration) will lead to poor combination between the galvanized layer and the substrate at the welding joints, and the welding joints are prone to corrosion. وبالتالي, the welding process should be optimized: adopt low-hydrogen welding rod or gas shielded welding technology to reduce welding defects; control the welding temperature and welding speed to avoid burnout of the galvanized layer at the welding joints; for components that need to be welded after galvanizing, a special anti-corrosion repair agent (such as zinc-rich paint) should be used for touch-up treatment after welding to ensure the integrity of the anti-corrosion layer at the welding joints.
الثالث, تحسين التصميم الهيكلي للمكونات. يجب أن يتجنب التصميم الهيكلي للمكونات تكوين الزوايا والشقوق الميتة قدر الإمكان, وذلك لمنع تراكم مياه الأمطار, الغبار والوسائط المسببة للتآكل وتقليل حدوث تآكل الشقوق. فمثلا, يجب أن تكون وصلات صفائح التوصيل مصممة بفتحات تصريف لتسهيل تصريف مياه الأمطار; يجب أن تكون زوايا فولاذ الزاوية وفولاذ القناة مستديرة لتقليل تراكم الغبار والوسائط المسببة للتآكل; يجب أن يكون سطح المكونات سلسًا قدر الإمكان لتقليل التصاق الوسائط المسببة للتآكل. للمكونات المستخدمة في المناطق الساحلية والمناطق الصناعية الثقيلة, يجب أن يكون التصميم الهيكلي أكثر ميلاً إلى منع التآكل, ويجب تقليل عدد الشقوق إلى أقصى حد.
5.1.3 حدد مواد عالية الأداء وقم بتحسين مقاومة المكونات للتآكل
يؤثر اختيار المواد المكونة بشكل مباشر على مقاومة التآكل للمكونات المجلفنة. لأبراج النقل المستخدمة في بيئات الخدمة المختلفة, وينبغي اختيار المواد المناسبة عالية الأداء لتحسين المقاومة الشاملة للتآكل للمكونات, تقليل معدل التآكل, وإطالة عمر الخدمة. الاقتراحات المحددة هي كما يلي:
أولا, حدد الفولاذ المقاوم للطقس للمكونات في بيئات التآكل المعتدل. فولاذ مقاوم للطقس (مثل Q235NH, Q355NH) يحتوي على عناصر صناعة السبائك مثل النحاس, P, كر, في, والتي يمكن أن تشكل طبقة واقية كثيفة ومستقرة على السطح في البيئة الجوية. يمكن للفيلم الواقي أن يعزل الركيزة الفولاذية بشكل فعال عن الوسائط المسببة للتآكل, تلعب دورا جيدا لمكافحة التآكل. معدل التآكل للفولاذ المقاوم للطقس هو 1/5-1/10 من ذلك من الفولاذ الكربوني العادي. على الرغم من أن التكلفة الأولية للصلب المقاوم للطقس هي 15%-20% أعلى من الفولاذ الكربوني العادي, يتم تقليل تكلفة التشغيل والصيانة على المدى الطويل بشكل كبير, وهو مناسب للأبراج في المناطق الريفية, الضواحي وغيرها من بيئات التآكل المعتدل.
ثانية, حدد سبائك الألومنيوم المجلفنة للمكونات في بيئات التآكل القاسية. للأبراج في المناطق الساحلية, المناطق الصناعية الثقيلة ومناطق الأراضي المالحة والقلوية, يمكن اعتماد سبائك الصلب المصنوعة من الألومنيوم المجلفن. وتتكون طبقة سبائك الألومنيوم المجلفنة من 55% ألمنيوم, 43.5% الزنك و 1.5% السيليكون. مقاومة التآكل لطبقة السبائك هي 2-3 أضعاف طبقة الزنك النقي. يمكن أن يشكل الألومنيوم الموجود في طبقة السبائك طبقة واقية كثيفة من Al₂O₃ على السطح, والتي تتمتع بمقاومة قوية للتآكل Cl⁻ وSO₂. في نفس الوقت, تتميز طبقة السبائك بالالتصاق الجيد ومقاومة التآكل, والتي يمكن أن تمنع بشكل فعال تآكل الشق وتآكل الشق. وفقا لبيانات اختبار الصناعة, يمكن أن تصل مدة خدمة مكونات سبائك الألومنيوم المجلفنة في المناطق الساحلية 40-50 سنوات, وهو ضعف المكونات المجلفنة بالغمس الساخن النقي.
الثالث, حدد مسامير عالية القوة مقاومة للتآكل لتوصيل المكونات. البراغي عالية القوة هي مكونات التوصيل الرئيسية لأبراج النقل, وسيؤثر فشل التآكل بشكل مباشر على الاستقرار الهيكلي للبرج. للبراغي المستخدمة في البيئات القاسية, مسامير عالية القوة مقاومة للتآكل (مثل مسامير سبائك الألومنيوم المجلفنة 10.9S, مسامير الفولاذ المقاوم للصدأ) يمكن اختيارها. لا تتمتع هذه البراغي بقوة ميكانيكية عالية فحسب، بل تتمتع أيضًا بمقاومة جيدة للتآكل, والتي يمكن أن تتجنب بشكل فعال تشويش التآكل والكسر. بالإضافة الى, يمكن طلاء خيط البراغي بشحم مضاد للتآكل لتحسين مقاومة التآكل.
5.2 تدابير الحماية في مرحلة التشغيل والصيانة (التحكم في العملية)
تعتبر مرحلة التشغيل والصيانة هي الحلقة الأساسية لتأخير تآكل المكونات المجلفنة وضمان التشغيل الآمن لأبراج النقل. حتى لو تم تصنيع المكونات بجودة عالية, هناك حاجة إلى التشغيل والصيانة العلمية والموحدة لإفساح المجال كاملاً لأدائها المضاد للتآكل وإطالة عمر الخدمة. جنبا إلى جنب مع التحقيق في محطات التشغيل والصيانة وتجربة التشغيل والصيانة لصناعة خطوط الأنابيب, إجراءات الحماية المحددة في مرحلة التشغيل والصيانة هي كما يلي:
5.2.1 تحسين نظام التفتيش اليومي واكتشاف المخاطر الخفية في الوقت المناسب
إن إنشاء نظام فحص يومي علمي ومثالي هو أساس اكتشاف مخاطر التآكل الخفية في الوقت المناسب وإجراء الصيانة المستهدفة. حسب شدة البيئة الخدمية للأبراج, وينبغي إنشاء نظام التفتيش الهرمي لتحقيق ذلك “التفتيش المصنف, الإنذار المبكر الدقيق”.
أولا, صياغة دورة التفتيش الهرمي. للأبراج في بيئات التآكل القاسية (المناطق الساحلية, المناطق الصناعية الثقيلة, مناطق ذات رطوبة عالية, مناطق الأراضي المالحة والقلوية), ينبغي تقصير دورة التفتيش إلى مرة واحدة كل ثلاثة أشهر; للأبراج في بيئات التآكل المعتدل (المناطق الريفية, الضواحي), يمكن أن تكون دورة التفتيش مرة واحدة في السنة; للأبراج الرئيسية (مثل الأبراج القريبة من المرافق الهامة, أبراج واسعة النطاق), وينبغي تقصير دورة التفتيش إلى مرة واحدة في الشهر. بالإضافة الى, بعد الطقس القاسي (مثل الأمطار الغزيرة, رياح قوية, الثلوج الكثيفة), يجب إجراء عمليات فحص إضافية للتحقق مما إذا كانت الطبقة المجلفنة للمكونات تالفة وما إذا كان هناك تآكل.
ثانية, اعتماد مزيج من التفتيش اليدوي وتكنولوجيا الكشف الحديثة. يتم استخدام الفحص اليدوي بشكل أساسي للتحقق من ظاهرة التآكل الواضحة للمكونات, مثل تقشير مساحة كبيرة من الطبقة المجلفنة, الصدأ الأحمر على الركيزة, اتصالات فضفاضة للمكونات, إلخ. لمخاطر التآكل الخفية مثل تأليب التآكل, تآكل الشقوق وتكسير التآكل الإجهادي, تقنيات الكشف الحديثة مثل الاختبار بالموجات فوق الصوتية, ينبغي إدخال التصوير الحراري بالأشعة تحت الحمراء ومراقبة أجهزة استشعار التآكل. يمكن للاختبار بالموجات فوق الصوتية اكتشاف فقدان المكونات العرضية بسبب التآكل; يمكن للتصوير الحراري بالأشعة تحت الحمراء اكتشاف التآكل المحلي للمكونات عن طريق اكتشاف اختلاف درجة الحرارة على سطح المكون; يمكن لأجهزة استشعار التآكل مراقبة معدل تآكل المكونات في الوقت الفعلي وتحقيق الإنذار المبكر بالتآكل.
الثالث, إنشاء منصة للتفتيش والإدارة الرقمية. تسجيل بيانات التفتيش (موقع التآكل, نوع التآكل, درجة التآكل, اقتراحات الصيانة, الخ.) إلى المنصة الرقمية, إنشاء أ “برج واحد ملف واحد” نظام الإدارة. يمكن للمنصة تحليل بيانات التآكل والحكم عليها, التنبؤ باتجاه تطوير التآكل للمكونات, وإصدار مهام الصيانة تلقائيا, وذلك لتحقيق المعلوماتية وذكاء التشغيل والصيانة.
5.2.2 إزالة الصدأ في الوقت المناسب, طلاء اللمس وتأخير التآكل
بمجرد العثور على التآكل أثناء التفتيش, وينبغي التعامل معها في الوقت المناسب وفقا لدرجة التآكل لتجنب المزيد من تطور التآكل. مبدأ “علاج متدرج, التدابير المناسبة” ينبغي الالتزام بها, ويجب اعتماد طرق صيانة مختلفة وفقًا لدرجة التآكل:
أولا, علاج التآكل الطفيف. للمكونات ذات التآكل الطفيف (الطبقة المجلفنة مسحوقة قليلاً, لا التعرض للركيزة, منطقة التآكل أقل من 5%), يمكن استخدام الطحن اليدوي أو السفع الرملي لإزالة الصدأ والطبقة المجلفنة المسحوقة على السطح, ومن ثم الطلاء المضاد للتآكل المطابق للطبقة المجلفنة (such as zinc-rich paint, طلاء الفلوروكربون) يمكن تطبيقها على طلاء اللمس. يجب أن يكون سمك طبقة الطلاء التي يتم تهذيبها متسقًا مع الطبقة المجلفنة, عموما 80-100μm. عند تطبيق الطلاء, the surface of the components should be kept clean and dry to ensure the adhesion of the paint layer.
ثانية, treatment of moderate corrosion. For components with moderate corrosion (the galvanized layer is partially peeled off, the substrate is partially exposed, corrosion area is 5%-20%, cross-sectional loss is less than 10%), sandblasting derusting should be adopted to thoroughly remove the rust and residual galvanized layer on the surface, and then re-galvanizing or heavy anti-corrosion coating treatment should be carried out. Re-galvanizing can restore the anti-corrosion performance of the components to the original level, but the cost is relatively high; heavy anti-corrosion coating (such as three-layer PE coating) has good corrosion resistance, low cost, ومناسب للمكونات التي يصعب تفكيكها وإعادة جلفنتها.
الثالث, علاج التآكل الشديد. للمكونات ذات التآكل الشديد (الطبقة المجلفنة مقشرة بالكامل, الركيزة مكشوفة بالكامل, منطقة التآكل أكثر من 20%, فقدان المقطع العرضي أكثر من 10%), وينبغي استبدالها في الوقت المناسب لتجنب حوادث السلامة. عند استبدال المكونات, وينبغي اختيار مكونات جديدة تلبي متطلبات الحماية من التآكل, ويجب أن تكون عملية التثبيت موحدة لتجنب تلف الطبقة المجلفنة أثناء التثبيت.
بالإضافة الى, للأبراج في بيئات التآكل القاسية, يمكن إجراء الصيانة الدورية المضادة للتآكل. يمكن تطبيق طبقة من الطلاء المضاد للتآكل على سطح الطبقة المجلفنة كل مرة 5-8 سنوات لتشكيل أ “طبقة مجلفنة + طلاء مضاد للتآكل” double protection system, which can effectively extend the service life of components.
5.2.3 تعزيز التنظيف والصيانة وتقليل التصاق المواد المسببة للتآكل
يعد التنظيف المنتظم لسطح مكونات برج النقل إجراءً فعالاً لتقليل التصاق الوسائط المسببة للتآكل وتأخير التآكل. حسب البيئة الخدمية للأبراج, وينبغي اتخاذ تدابير التنظيف والصيانة المستهدفة:
أولا, تنظيف المكونات في المناطق الصناعية. للأبراج القريبة من المناطق الصناعية, سطح المكونات سهل الالتصاق بالغبار, جزيئات غاز النفايات الصناعية وغيرها من الرواسب المسببة للتآكل. مدافع المياه ذات الضغط العالي (يتم التحكم في ضغط الماء عند 10-15 ميجا باسكال) يمكن استخدامها لتنظيف المكونات بانتظام (مرة واحدة كل 6 شهور). يجب أن تكون مياه التنظيف مياه الصنبور النظيفة, ويمكن إضافة المنظفات بشكل مناسب للرواسب التي يصعب تنظيفها. بعد التنظيف, يجب تجفيف سطح المكونات في الوقت المناسب لتجنب تكوين طبقة مائية.
ثانية, تنظيف المكونات في المناطق الساحلية. للأبراج في المناطق الساحلية, سطح المكونات سهل الالتصاق برواسب رش الملح (تحتوي على Cl⁻). بعد هطول أمطار غزيرة, يجب استخدام المياه العذبة لغسل سطح المكونات في الوقت المناسب لتقليل تركيز Cl⁻ على السطح. لقواعد البرج ومسامير التثبيت, التنظيف المنتظم (مرة واحدة كل 3 شهور) يمكن تنفيذها, ويمكن تطبيق الشحوم المضادة للتآكل بعد التنظيف لتحسين مقاومة التآكل.
الثالث, تنظيف شقوق المكونات. شقوق المكونات (مثل المفاصل الترباس الجوز, وصلات لوحة ربط الصلب الزاوية) من السهل أن يتراكم الغبار, مياه الأمطار والوسائط المسببة للتآكل. يمكن استخدام فرشاة ناعمة أو ضاغط هواء لتنظيف الشقوق بانتظام (مرة واحدة كل 3 شهور) لإزالة المواد المتراكمة وتجنب حدوث تآكل الشق. بعد التنظيف, يمكن تطبيق مانع التسرب المضاد للتآكل على الشقوق لمنع غزو الوسائط المسببة للتآكل.
رابع, حماية قواعد البرج. يتم دفن قواعد البرج ومسامير التثبيت في التربة, والتي من السهل أن تتآكل بسبب المواد المسببة للتآكل في التربة. يمكن اتخاذ تدابير مثل إنشاء خنادق مضادة للتآكل وعزل الطبقات: حفر الخنادق المضادة للتآكل (عرض 50 سم, عمق 60 سم) حول قاعدة البرج, ملء الخنادق بمواد مضادة للتآكل (مثل الحصى, أسفلت), ومنع المواد المسببة للتآكل الموجودة في التربة من غزو قاعدة البرج; وضع طبقة عازلة مضادة للتآكل (مثل شعر الأسفلت, فيلم البولي ايثيلين) بين قاعدة البرج والتربة لعزل الاتصال بين قاعدة البرج والتربة المسببة للتآكل.
5.2.4 إنشاء نظام لمراقبة التآكل وإجراء صيانة دقيقة
مع التطور السريع للتكنولوجيا الرقمية, إنترنت الأشياء (إنترنت الأشياء) والذكاء الاصطناعي, أصبح إنشاء نظام ذكي لرصد التآكل هو اتجاه تطوير الحماية من التآكل لمكونات برج النقل. يمكن للنظام مراقبة حالة تآكل المكونات في الوقت الفعلي, تحقيق الإنذار المبكر للتآكل والصيانة الدقيقة, تجنب الصيانة العمياء, وخفض تكاليف التشغيل والصيانة.
أولا, تركيب أجهزة استشعار لرصد التآكل. أجهزة استشعار التآكل (مثل أجهزة استشعار مقاومة الاستقطاب الخطي, أجهزة استشعار المعاوقة الكهروكيميائية) يتم تثبيتها على المكونات الرئيسية لأبراج النقل (أرجل البرج الرئيسي, مسامير عالية القوة, قواعد البرج), والتي يمكنها مراقبة معدل التآكل, احتمالات التآكل والمعلمات البيئية (الرطوبة الجوية, درجة الحرارة, تركيز Cl⁻, تركيز SO₂) من المكونات في الوقت الحقيقي. ترتبط أجهزة الاستشعار بمنصة إدارة الخلفية من خلال تقنية الاتصال اللاسلكي (مثل 5G, لورا), ويتم نقل بيانات المراقبة إلى المنصة في الوقت الحقيقي.
ثانية, بناء منصة لتحليل البيانات والإنذار المبكر. تقوم منصة الخلفية بجمع وتخزين بيانات المراقبة, ويستخدم البيانات الضخمة وخوارزميات الذكاء الاصطناعي لتحليل البيانات. وفقا لمعدل التآكل والمعايير البيئية, يمكن للمنصة التنبؤ باتجاه تطوير التآكل للمكونات, إعداد الإنذار المبكر على ثلاثة مستويات (طبيعي, انتباه, خطر), وإصدار معلومات الإنذار المبكر لموظفي التشغيل والصيانة في الوقت المناسب عندما تتجاوز حالة التآكل عتبة الأمان.
الثالث, تحقيق صيانة دقيقة بناءً على بيانات المراقبة. وفقا لبيانات الرصد ومعلومات الإنذار المبكر للنظام, يمكن لموظفي التشغيل والصيانة إجراء الصيانة المستهدفة: للمكونات ذات حالة التآكل العادية, ليست هناك حاجة للصيانة; للمكونات ذات مستوى الإنذار المبكر, تعزيز التفتيش والتنظيف; للمكونات ذات الإنذار المبكر بمستوى الخطر, تنفيذ إزالة الصدأ, طلاء اللمس أو الاستبدال في الوقت المناسب. هذا النوع من الصيانة الدقيقة لا يحسن كفاءة الصيانة فحسب، بل يقلل أيضًا من تكاليف التشغيل والصيانة. وفقا لممارسة التطبيق لشركة شبكة الكهرباء, يمكن لنظام مراقبة التآكل الذكي أن يقلل من تكلفة تشغيل وصيانة الأبراج عن طريق 40%-50%.
5.3 تحليل الحالة الهندسية
للتحقق من تأثير تطبيق تدابير الحماية من التآكل المذكورة أعلاه, يأخذ هذا الفصل خط النقل الساحلي بقدرة 220 كيلو فولت في مدينة معينة في شرق الصين كمثال للتحليل. ويبلغ طول الخط 86 كيلومترا, مع 218 أبراج نقل الطاقة الكهربائية. وهي تقع في بيئة جوية بحرية نموذجية, مع ارتفاع رطوبة الهواء (المتوسط السنوي للرطوبة النسبية 82%), تركيز Cl⁻ عالي (المتوسط السنوي لتركيز Cl⁻ 0.08 ملجم/م3), والتآكل الخطير للمكونات المجلفنة. قبل 2021, يعتمد الخط عملية الجلفنة بالغمس الساخن التقليدية ووضع الفحص اليدوي, وكانت مشكلة تآكل المكونات بارزة. يجب استبدال المكونات بكميات كبيرة كل 5 سنوات, وتجاوزت تكلفة التشغيل والصيانة السنوية 8 million yuan.
في 2021, قامت وحدة التشغيل والصيانة بإجراء تحويل شامل مضاد للتآكل للخط, اعتماد مجموعة من تدابير حماية منع المصدر ومراقبة العمليات المقترحة في هذه الورقة. تدابير التحول المحددة هي كما يلي:
1. التحول في مرحلة التصنيع: جميع المكونات البديلة تعتمد سبائك الألومنيوم المجلفنة, وعملية الجلفنة تعتمد إزالة الصدأ بالرمل + سبائك الألومنيوم المجلفنة بالغمس الساخن + تخميل الكروم ثلاثي التكافؤ. يتم التحكم في سمك طبقة سبائك الألومنيوم المجلفنة عند 100-110μm, وهو أعلى من المعيار الوطني. في نفس الوقت, تخضع المكونات لمعالجة الشيخوخة بالاهتزاز للتخلص من الإجهاد المتبقي; تم تحسين التصميم الهيكلي للمكونات, وتتم إضافة فتحات التصريف عند مفاصل صفائح التوصيل لتقليل تآكل الشقوق.
2. مرحلة التشغيل والصيانة التحول: تم إنشاء نظام التفتيش الهرمي, ويتم اختصار دورة فحص الأبراج إلى مرة واحدة كل ثلاثة أشهر. 50 يتم اختيار الأبراج الرئيسية لتركيب أجهزة استشعار لرصد التآكل, وتم تصميم منصة ذكية لمراقبة التآكل والإنذار المبكر لتحقيق مراقبة في الوقت الحقيقي لحالة تآكل المكونات; يتم تنظيف المكونات بالماء العذب كل مرة 6 أشهر لإزالة رواسب رش الملح; للمكونات ذات التآكل الطفيف, يتم تنفيذ عملية إزالة الصدأ وطلاء اللمسات النهائية في الوقت المناسب, ويتم استخدام الطلاء الغني بالزنك المطابق لطبقة سبائك الألومنيوم المجلفنة من أجل اللمسات النهائية; وقد تم تجهيز قواعد البرج بخنادق مضادة للتآكل وطبقات عازلة لمنع تآكل التربة.
بعد 3 سنوات من العمل (2021-2024), قامت وحدة التشغيل والصيانة بإجراء فحص وتقييم شامل للخط. تظهر نتائج الفحص أن تأثير التحول ملحوظ:
1. حالة التآكل للمكونات: معدل سلامة طبقة مكونات سبائك الألومنيوم المجلفنة أكثر من 95%, وليس هناك تآكل واضح, تآكل الشقوق وتكسير التآكل الإجهادي. فقط 3% تحتوي بعض المكونات على مسحوق طفيف لطبقة سبائك الألومنيوم المجلفنة, ولا يحدث أي تعرض للركيزة. فقدان المقطع العرضي للمكونات أقل من 2%, وهو أقل بكثير من نطاق السلامة المسموح به (10%).
2. تكلفة التشغيل والصيانة: تم تخفيض تكلفة التشغيل والصيانة السنوية للخط إلى 3.2 million yuan, الذي 60% أقل من ذلك قبل التحول (8 million yuan). يتم تقليل عدد استبدال المكونات من 200 سنويا ل 15 كل سنة, مما يقلل بشكل كبير من عبء أعمال الصيانة والتكلفة.
3. التنبؤ بمدة الخدمة: وفقا لمعدل التآكل الذي يرصده النظام, من المتوقع أن يصل عمر الخدمة للمكونات 45-50 سنوات, وهو ضعف المكونات الأصلية المجلفنة بالغمس الساخن (20-25 سنوات).
توضح هذه الحالة بشكل كامل أن الجمع بين تدابير الحماية في مرحلة التصنيع (تحسين عملية الجلفنة, تحسين عملية التصنيع, اختيار مواد عالية الأداء) ومرحلة التشغيل والصيانة (تحسين نظام التفتيش, الصيانة في الوقت المناسب, تعزيز التنظيف, إنشاء نظام مراقبة ذكي) يمكن أن يحل بشكل فعال مشكلة التآكل للمكونات المجلفنة في البيئات القاسية, تحسين مقاومة التآكل للمكونات, تقليل تكاليف التشغيل والصيانة, وإطالة عمر خدمة أبراج النقل. تتمتع تدابير الحماية المقترحة في هذه الورقة بالتطبيق العملي وقابلية التشغيل القوية, ويمكن أن يوفر مرجعًا للحماية من التآكل للمكونات المجلفنة لأبراج النقل في بيئات مماثلة.
6. المشاكل الحالية وآفاق التنمية المستقبلية
6.1 المشاكل الحالية
مع التطوير المستمر لصناعة الطاقة والتحسين المستمر لتكنولوجيا مقاومة التآكل, لقد تم إحراز تقدم كبير في الحماية من التآكل للمكونات المجلفنة لأبراج النقل في الصين. ومع ذلك, جنبا إلى جنب مع ممارسة التحقيق المؤلف وأبحاث الصناعة, لا تزال هناك بعض المشاكل البارزة في التطبيق العملي, والتي تقيد التحسين الإضافي لمستوى الحماية من التآكل للمكونات المجلفنة. المشاكل المحددة هي كما يلي:
أولا, جودة عملية الجلفنة في بعض المصانع الصغيرة والمتوسطة الحجم لا ترقى إلى المستوى المطلوب. بسبب محدودية رأس المال, التكنولوجيا والمعدات, لا تزال بعض مصانع تصنيع الأبراج الصغيرة والمتوسطة الحجم تعتمد عملية إزالة الغبار بالتخليل التقليدي + عملية الجلفنة بالغمس الساخن, والتحكم في معلمات الجلفنة (درجة حرارة محلول الزنك, وقت الغمر) ليست صارمة, مما يؤدي إلى سمك غير متساوي للطبقة المجلفنة, التصاق ضعيف ومقاومة منخفضة للتآكل للمكونات. أثناء التحقيق, وجدنا ذلك 40% تعاني مصانع التصنيع الصغيرة والمتوسطة الحجم من مشكلة سماكة الطبقة المجلفنة غير المؤهلة, ومعدل تآكل المكونات التي تنتجها هذه المصانع هو 2-3 مرات تلك المصانع القياسية واسعة النطاق. بالإضافة الى, بعض المصانع تقطع الزوايا لخفض التكاليف, باستخدام سبائك الزنك منخفضة الجودة والمعالجة المسبقة غير الكاملة, مما يقلل أيضًا من جودة الطبقة المجلفنة.
ثانية, مستوى التشغيل والصيانة غير متوازن. هناك فجوة كبيرة في مستوى تشغيل وصيانة أبراج النقل بين المناطق المختلفة ووحدات التشغيل والصيانة المختلفة. في المناطق المتقدمة وشركات شبكات الكهرباء الكبيرة, مفهوم التشغيل والصيانة متقدم, وتستخدم على نطاق واسع تقنيات الكشف الحديثة وأنظمة المراقبة الذكية, ومستوى الحماية من التآكل مرتفع. ومع ذلك, في المناطق النائية وشركات شبكات الكهرباء الصغيرة, بسبب عدم كفاية القوى العاملة, الأموال والقوة التقنية, وضع التشغيل والصيانة متخلف, دورة التفتيش طويلة, الصيانة ليست في الوقت المناسب, ومشكلة تآكل المكونات بارزة. أثناء التحقيق, لقد وجدنا أن معدل فشل التآكل للمكونات في المناطق النائية هو 3-4 أضعاف المناطق المتقدمة.
الثالث, البحث وتطبيق التقنيات الجديدة المضادة للتآكل غير كافية. في الوقت الحاضر, لا تزال الحماية من التآكل للمكونات المجلفنة في الصين تعتمد بشكل أساسي على تقنيات الجلفنة بالغمس الساخن التقليدية والطلاء المضاد للتآكل. بحث وتطبيق التقنيات الجديدة المضادة للتآكل (مثل طلاء نانو المضاد للتآكل, طبقة مركبة مضادة للتآكل, تكنولوجيا مثبطات التآكل) لا تزال في المرحلة التجريبية أو مرحلة التطبيق على نطاق صغير, ولم يتم الترويج لها على نطاق واسع. تتمتع بعض التقنيات الجديدة المضادة للتآكل بمزايا المقاومة العالية للتآكل, حماية البيئة وعمر الخدمة الطويل, ولكن بسبب التكلفة العالية, التكنولوجيا غير ناضجة والافتقار إلى المعايير ذات الصلة, فمن الصعب تطبيقها على نطاق واسع.
رابع, وتحتاج المعايير والمواصفات ذات الصلة إلى مزيد من التحسين. على الرغم من وجود معايير وطنية ذات صلة (مثل GB/T 2694—2023) لجودة الجلفنة والحماية من التآكل لمكونات برج النقل, تهدف هذه المعايير بشكل أساسي إلى عملية الجلفنة التقليدية وتدابير الحماية من التآكل الشائعة, وهناك نقص في المعايير والمواصفات التفصيلية للتقنيات الجديدة المضادة للتآكل, مواد جديدة وأنظمة مراقبة ذكية. في نفس الوقت, معايير تقييم تأثير الحماية من التآكل ليست مثالية, وهو أمر يصعب تقييم مقاومة التآكل وعمر خدمة المكونات بدقة.
6.2 آفاق التنمية المستقبلية
مع التقدم المتعمق لل “الكربون المزدوج” الهدف الاستراتيجي, يتسارع بناء نظام الطاقة الجديد, ومشاريع UHV, تتوسع باستمرار مشاريع نقل الطاقة الجديدة الداعمة ومشاريع النقل عبر المناطق. أصبحت بيئة الخدمة لأبراج النقل أكثر تعقيدًا, وتتزايد متطلبات مقاومة التآكل للمكونات المجلفنة. جنبا إلى جنب مع اتجاه تطوير التكنولوجيا المضادة للتآكل في الداخل والخارج والمعرفة المهنية لصناعة خطوط الأنابيب, تنعكس آفاق التطوير المستقبلي للحماية من التآكل للمكونات المجلفنة لأبراج النقل بشكل أساسي في الجوانب التالية:
أولا, تطوير الأداء العالي, حماية البيئة والمواد المضادة للتآكل طويلة العمر. فى المستقبل, سيتم التركيز على البحث والتطوير للمواد الجديدة المضادة للتآكل على الأداء العالي, حماية البيئة وعمر الخدمة الطويل. من ناحية, تحسين صيغة سبائك الألومنيوم المجلفنة, إضافة العناصر الأرضية النادرة (مثل السيريوم, اللانثانم) لتحسين مقاومة التآكل والتصاق طبقة السبائك; على الجانب الآخر, تطوير طلاءات جديدة مضادة للتآكل لحماية البيئة (مثل الطلاءات النانوية المركبة, الطلاءات المضادة للتآكل ذات الأساس المائي), التي لها مزايا غير سامة, خالية من التلوث, مقاومة عالية للتآكل والتصاق جيد, واستبدال الطلاءات التقليدية المضادة للتآكل السامة والضارة تدريجيًا. بالإضافة الى, بحث وتطبيق المواد المركبة المقاومة للتآكل (مثل المواد البلاستيكية المركبة المقواة بالألياف) سيتم تعزيزها. تتميز هذه المواد بمقاومة ممتازة للتآكل وخفيفة الوزن, والتي يمكن أن تقلل بشكل فعال من حمل التآكل للمكونات.
ثانية, ذكاء مراقبة التآكل والتشغيل والصيانة. مع تطور إنترنت الأشياء, البيانات الضخمة والذكاء الاصطناعي, سوف تتطور مراقبة التآكل وتشغيل وصيانة المكونات المجلفنة نحو الذكاء والمعلوماتية. سيتم الترويج لنظام مراقبة التآكل الذكي على نطاق واسع, وأجهزة استشعار التآكل, أجهزة استشعار درجة الحرارة والرطوبة, سيتم تركيب أجهزة استشعار الغاز وغيرها من المعدات على جميع الأبراج الرئيسية لتحقيق مراقبة في الوقت الحقيقي لحالة التآكل والمعايير البيئية للمكونات. ستستخدم منصة الخلفية خوارزميات الذكاء الاصطناعي لتحليل بيانات المراقبة, التنبؤ باتجاه تطوير التآكل, وتحقيق الإنذار المبكر التلقائي والصيانة الذكية. في نفس الوقت, سيتم تعميم استخدام الطائرات بدون طيار والروبوتات في فحص أبراج النقل, مما سيؤدي إلى تحسين كفاءة التفتيش والدقة, وتقليل عبء العمل للفحص اليدوي.
الثالث, توحيد وتحسين عمليات التصنيع والتشغيل والصيانة. فى المستقبل, ستعمل الإدارات الوطنية ذات الصلة على تحسين معايير ومواصفات الحماية من التآكل للمكونات المجلفنة, صياغة معايير مفصلة للتقنيات الجديدة المضادة للتآكل, مواد جديدة وأنظمة مراقبة ذكية, وتوحيد عمليات التصنيع والتشغيل والصيانة. ستعمل مصانع التصنيع على تعزيز مراقبة الجودة للعملية برمتها, اعتماد معدات الإنتاج المتقدمة وتقنيات الكشف, والتأكد من جودة المكونات المجلفنة. ستقوم وحدات التشغيل والصيانة بإنشاء نظام تشغيل وصيانة أكثر دقة, تنفيذ الحماية المصنفة والصيانة الدقيقة وفقًا لبيئة الخدمة وحالة تآكل المكونات, وتحسين مستوى التشغيل والصيانة.
رابع, دمج تكنولوجيا الحماية من التآكل في صناعة خطوط الأنابيب ومجال برج النقل. تتشابه إلى حد كبير آلية التآكل ومنطق الحماية للمكونات المعدنية في صناعة خطوط الأنابيب ومجال برج النقل. فى المستقبل, وسيتم تعزيز التكامل وتبادل تكنولوجيا الحماية من التآكل بين المجالين. التقنيات الناضجة المضادة للتآكل في صناعة خطوط الأنابيب (such as three-layer PE coating, تكنولوجيا مثبطات التآكل, نظام ذكي لرصد التآكل) سيتم تطبيقها على الحماية من التآكل لمكونات برج النقل, وسيتم استخدام الخبرة العملية لمكونات برج النقل في الحماية من التآكل الجوي الخارجي لإثراء نظام التكنولوجيا المضادة للتآكل في صناعة خطوط الأنابيب, وذلك لتحقيق التنمية المشتركة والتقدم في المجالين.
الخامس, التنمية الخضراء ومنخفضة الكربون للحماية من التآكل. على خلفية “الكربون المزدوج” الهدف الاستراتيجي, سوف تتطور الحماية من التآكل للمكونات المجلفنة نحو اللون الأخضر ومنخفض الكربون. سيتم تحسين عملية الجلفنة التقليدية لتقليل استهلاك الطاقة والتلوث البيئي; سيتم تعزيز البحث وتطبيق المواد والتقنيات المضادة للتآكل لحماية البيئة للحد من التأثير البيئي; سيتم تمديد عمر خدمة المكونات من خلال تدابير الحماية العلمية, تقليل تكرار استبدال المكونات وتحقيق إعادة تدوير الموارد. فمثلا, يمكن إعادة تدوير الطبقة المجلفنة النفايات وإعادة استخدامها, الحد من هدر الموارد والتلوث البيئي.
7. خاتمة
أبراج النقل هي البنية التحتية الداعمة الأساسية لشبكة نقل الطاقة, ويرتبط تشغيلها الآمن والمستقر ارتباطًا مباشرًا بأمن الطاقة الوطني والتنمية الاجتماعية والاقتصادية. المكونات المجلفنة, باعتبارها المكونات الرئيسية لأبراج النقل, تعتمد على آلية حماية الأنود المضحي للطبقة المجلفنة لتحقيق تأثيرات مضادة للتآكل, والتي تستخدم على نطاق واسع في صناعة الطاقة. ومع ذلك, في بيئة الخدمة الخارجية المعقدة على المدى الطويل, المكونات المجلفنة عرضة لفشل التآكل في ظل العمل المشترك للعوامل البيئية, العوامل المكونة الخاصة, عوامل العملية وعوامل التشغيل والصيانة, الأمر الذي لا يؤدي إلى زيادة تكاليف التشغيل والصيانة فحسب، بل يؤدي أيضًا إلى مخاطر كبيرة محتملة على سلامة شبكة نقل الطاقة.
استنادًا إلى خبرة المؤلف في ممارسة الدورة كطالب جامعي متخصص في صناعة خطوط الأنابيب, نتائج التحقيق في الموقع, بيانات أبحاث الصناعة والحالات الهندسية, يدرس هذا البحث بشكل منهجي مشاكل التآكل وتدابير الحماية للمكونات المجلفنة لأبراج النقل, ويخلص إلى الاستنتاجات الرئيسية التالية:
1. تآكل المكونات المجلفنة هو عملية شاملة للتآكل الكهروكيميائي والتآكل الكيميائي, من بينها التآكل الكهروكيميائي هو التآكل الرئيسي. عندما تكون الطبقة المجلفنة سليمة, يعمل الزنك بمثابة الأنود المضحي لحماية الركيزة الفولاذية; عند تلف الطبقة المجلفنة, سوف تخضع الركيزة الفولاذية للتآكل الكهروكيميائي السريع, مما يؤدي إلى فشل المكونات. ينقسم تآكل المكونات المجلفنة بشكل أساسي إلى أربعة أنواع: تآكل موحد, تأليب التآكل, تآكل الشقوق وتكسير التآكل الإجهادي. بينهم, يعد التآكل الناتج عن التآكل والتشقق الناجم عن الإجهاد من الأكثر خطورة, مع إخفاء قوي ومعدل تآكل سريع, وهي النقاط الرئيسية للحماية من التآكل.
2. تشمل العوامل الرئيسية التي تؤثر على تآكل المكونات المجلفنة أربع فئات: العوامل البيئية, العوامل المكونة الخاصة, عوامل العملية وعوامل التشغيل والصيانة. بينهم, العوامل البيئية (الرطوبة الجوية, وسائل الإعلام المسببة للتآكل) هي العوامل المؤثرة الأساسية, تحدد عوامل العملية المقاومة الأولية للتآكل للمكونات, وتحدد عوامل التشغيل والصيانة عمر خدمة المكونات. تختلف درجة تآكل المكونات ذات المواصفات نفسها وعمر الخدمة بشكل كبير في بيئات مختلفة, عمليات التصنيع المختلفة ومستويات التشغيل والصيانة المختلفة.
3. يجب أن تلتزم الحماية من التآكل للمكونات المجلفنة بمبدأ “الوقاية أولا, مزيج من الوقاية والسيطرة, وتصنيف الحماية”, واتخاذ تدابير الحماية المستهدفة من مرحلة التصنيع ومرحلة التشغيل والصيانة. في مرحلة التصنيع, يمكن تحسين مقاومة التآكل للمكونات بشكل أساسي من خلال تحسين عملية الجلفنة (اعتماد إزالة الصدأ الرملي, رقابة صارمة على معلمات الجلفنة), تحسين عملية التصنيع (القضاء على الإجهاد المتبقي, تحسين جودة اللحام) واختيار المواد عالية الأداء (سبائك الألومنيوم المجلفنة, فولاذ مقاوم للطقس). في مرحلة التشغيل والصيانة, يمكن إطالة عمر خدمة المكونات بشكل فعال من خلال تحسين نظام الفحص, تنفيذ عملية إزالة الصدأ وطلاء اللمسات النهائية في الوقت المناسب, تعزيز التنظيف والصيانة, وإنشاء نظام ذكي لرصد التآكل.
4. ويبين تحليل الحالة الهندسية أن الجمع بين الوقاية من المصدر (مرحلة التصنيع) والتحكم في العمليات (مرحلة التشغيل والصيانة) يمكن أن يحل بشكل فعال مشكلة التآكل للمكونات المجلفنة في البيئات القاسية. بعد التحول الشامل المضاد للتآكل لخط النقل الساحلي جهد 220 كيلو فولت, يتم تقليل درجة تآكل المكونات بشكل كبير, يتم تقليل تكلفة التشغيل والصيانة بنسبة 60%, ومن المتوقع أن يصل عمر الخدمة للمكونات 45-50 سنوات, الذي يتحقق بشكل كامل من التطبيق العملي وقابلية التنفيذ لتدابير الحماية المقترحة في هذه الورقة.
5. في الوقت الحاضر, لا تزال هناك بعض المشاكل في الحماية من التآكل للمكونات المجلفنة في الصين, مثل جودة الجلفنة غير المؤهلة لبعض المصانع الصغيرة والمتوسطة الحجم, مستوى التشغيل والصيانة غير المتوازن, عدم كفاية البحث وتطبيق التقنيات الجديدة المضادة للتآكل, والمعايير ذات الصلة غير الكاملة. فى المستقبل, سوف تتطور الحماية من التآكل للمكونات المجلفنة نحو الأداء العالي, ذكي, موحدة, الخضراء ومنخفضة الكربون, وسيتم تعزيز تكامل التكنولوجيا المضادة للتآكل بين صناعة خطوط الأنابيب ومجال برج النقل لزيادة تحسين مستوى الحماية من التآكل.
كطالب جامعي متخصص في صناعة خطوط الأنابيب, من خلال هذا البحث, لدي فهم أعمق لآلية التآكل وتكنولوجيا حماية المكونات المعدنية, وأدركت أيضًا أهمية الحماية من التآكل لسلامة البنية التحتية. لا توفر نتائج البحث في هذه الورقة مرجعًا عمليًا للممارسة الهندسية للحماية من التآكل للمكونات المجلفنة لأبراج النقل فحسب، بل توفر أيضًا مرجعًا لأبحاث مكافحة التآكل للمكونات المعدنية ذات الصلة في صناعة خطوط الأنابيب. بسبب القيود المفروضة على المستوى المهني للمؤلف, نطاق التحقيق وعمق البحث, لا تزال هناك بعض أوجه القصور في هذه الورقة. فمثلا, البحث عن آلية تآكل المكونات المجلفنة في البيئات القاسية (مثل الارتفاعات العالية, درجة حرارة منخفضة للغاية) ليست متعمقة بما فيه الكفاية, والأبحاث المتعلقة بالتقنيات الجديدة المضادة للتآكل هي أبحاث أولية نسبيًا. فى المستقبل, سأواصل الدراسة والاستكشاف, - تعميق البحث في التقنيات ذات الصلة, وأساهم بقوتي في سلامة البنية التحتية الوطنية وتطوير صناعة مقاومة التآكل.
