Componentes Galvanizados de Torres de Transmisión – Estudio sobre problemas de corrosión
500Línea de transmisión kV poste-torre bajo impulso de rayo onda completa
febrero 1, 2026
Estudio sobre Problemas de Corrosión y Medidas de Protección de Componentes Galvanizados de Torres de Transmisión
Tabla de contenido
Abstracto
Como estructura de soporte central de la red de transmisión de energía., La operación segura y estable de las torres de transmisión está directamente relacionada con la seguridad energética nacional y el desarrollo social y económico.. Tratamiento de galvanizado, como el método anticorrosión más utilizado y económico para Torre de transmisión componentes, Extiende efectivamente la vida útil de las torres en virtud de las características de unión metalúrgica entre la capa de zinc y el sustrato de acero y el mecanismo de protección del ánodo de sacrificio.. sin embargo, en el complejo entorno de servicio al aire libre a largo plazo, afectado por múltiples factores como la contaminación del aire, spray de sal marina, y medios corrosivos industriales, Los componentes galvanizados son propensos a fallar por corrosión., lo que no sólo aumenta los costos de operación y mantenimiento, sino que también puede causar accidentes de seguridad importantes, como el colapso de la torre y la interrupción de la transmisión de energía.. Combinando la experiencia práctica del curso del autor como estudiante universitario con especialización en la industria de tuberías, resultados de la investigación de la industria, Los últimos datos de la industria y casos de ingeniería., Este artículo analiza sistemáticamente el mecanismo de corrosión., Principales tipos de corrosión y factores que influyen en los componentes galvanizados de las torres de transmisión., analiza en profundidad las características técnicas, Efectos de la aplicación y deficiencias existentes de las medidas de protección convencionales actuales., y presenta sugerencias de optimización específicas y perspectivas de aplicación de nuevas tecnologías de protección. A través de análisis técnico profesional., comparación de parámetros de tabla y evidencia de casos, equilibra profesionalismo y practicidad, proporciona referencia para la práctica de ingeniería de protección contra la corrosión de componentes galvanizados de torres de transmisión., y también ofrece referencia para la investigación anticorrosión de componentes metálicos relacionados en la industria de tuberías..
Palabras clave
Torres de transmisión; Componentes galvanizados; Mecanismo de corrosión; Medidas de protección; Optimización de operación y mantenimiento; Industria de oleoductos
1. Introducción
Como estudiante universitario con especialización en la industria de tuberías, Me he dado cuenta profundamente del impacto fatal de la corrosión del metal en la seguridad de la infraestructura a través del estudio de cursos como “Corrosión y protección de metales” y “Ingeniería de tuberías Tecnología de construcción”. Ya sean tuberías de transmisión de petróleo y gas o componentes de torres de transmisión, La corrosión del metal es el problema principal que acorta su vida útil y aumenta los riesgos potenciales para la seguridad.. Especialmente después de participar en el “Investigación anticorrosión de infraestructura eléctrica.” Actividad práctica organizada por la escuela., He obtenido un conocimiento más intuitivo y profundo de los problemas de corrosión de los componentes galvanizados de las torres de transmisión..
Durante esa investigación, nuestro equipo visitó 3 500kV transmission line operation and maintenance stations and 2 tower manufacturing factories in North China, and inspected the corrosion of transmission towers with different service lives and under different service environments on the spot. What impressed me most was that in a transmission line section around a heavy industrial city, the galvanized layer of tower angle steel, bolts and other components that had been in service for only 8 years had appeared large-area peeling and powdering, and the surface of the components was covered with red rust. The operation and maintenance personnel said that the towers here need to be derusted and re-galvanized every year, and the operation and maintenance cost is very high. In a coastal county’s transmission line, Algunas bases de torres y pernos de anclaje han sufrido perforaciones debido a la erosión a largo plazo por la niebla salina marina., e incluso la pérdida de sección transversal de un componente de refuerzo diagonal de la torre debido a la corrosión ha excedido 15%, que tuvo que ser reemplazado urgentemente, De lo contrario, fácilmente provocaría la inclinación de la torre..
Según los últimos datos estadísticos publicados por el Consejo de Electricidad de China en 2024, El número total de torres de transmisión en servicio en China ha superado 5 millón, de los cuales más de 90% Adoptar un proceso de galvanización en caliente para el tratamiento anticorrosión.. El coste anual de mantenimiento de las torres provocado por la corrosión supera 3 billones de yuanes, y hay alrededor 200 Accidentes por interrupción de la transmisión de energía causados por fallas de corrosión de componentes galvanizados cada año., con pérdidas económicas directas superiores 500 millones de yuanes. Con el profundo avance de la “doble carbono” objetivo estratégico, La construcción de un nuevo sistema energético se está acelerando., y los proyectos UHV y los nuevos proyectos de transmisión de soporte de energía se están expandiendo continuamente.. El entorno de servicio de las torres de transmisión es cada vez más complejo. El número de torres en entornos extremos como gran altitud., alta humedad y frio, La fuerte contaminación industrial y la niebla salina marina están aumentando., que impone requisitos más altos para el rendimiento anticorrosión de los componentes galvanizados.
Aunque los escenarios de aplicación de la industria de tuberías y el campo de las torres de transmisión son diferentes, El mecanismo de corrosión y la lógica de protección de los componentes metálicos son muy similares.. Ambos enfatizan “la prevención primero, combinación de prevención y control”, y prestar atención a la economía, practicidad y eficacia a largo plazo de las medidas de protección.. Basado en esto, combinado con mis conocimientos profesionales, experiencia practica, y una gran cantidad de documentos de la industria y los últimos estándares y especificaciones consultados., elegí el tema “Estudio sobre Problemas de Corrosión y Medidas de Protección de Componentes Galvanizados de Torres de Transmisión”. Espero explorar esquemas de protección más eficientes y económicos mediante un análisis en profundidad de las reglas de corrosión de los componentes galvanizados., que no solo proporciona referencia para la operación y mantenimiento de torres de transmisión, sino que también ofrece referencia para la investigación anticorrosión de componentes metálicos relacionados en la industria de tuberías..
El foco de investigación de este trabajo es: El mecanismo de corrosión de componentes galvanizados y sus características de corrosión en diferentes ambientes., Los parámetros técnicos y los efectos de aplicación de las actuales medidas de protección convencionales., y las sugerencias de optimización de protección específicas presentadas combinadas con casos prácticos. En el proceso de investigación, evitará excesivas charlas teóricas vacías, Centrarse en la combinación de teoría y práctica., integrar los conocimientos únicos de la investigación personal, equilibrar profesionalismo y expresión coloquial, e intente utilizar expresiones comunes en la industria para evitar una acumulación rígida de términos profesionales., para que los resultados de la investigación sean más prácticos y operables..
2. Descripción general de los componentes galvanizados de las torres de transmisión
2.1 Composición y función de los componentes galvanizados.
Las torres de transmisión son estructuras espaciales ensambladas a partir de varios componentes metálicos galvanizados.. Sus componentes galvanizados incluyen principalmente patas de torre principales., ángulo de acero, canal de acero, placas de conexión, pernos, pernos de anclaje, escaleras, etc.. Diferentes componentes desempeñan diferentes roles en la torre., pero sus requisitos anticorrosión son consistentes: todos deben tener una buena resistencia a la corrosión atmosférica y a la corrosión química media para garantizar que no se produzcan fallas graves por corrosión dentro de la vida útil diseñada. (generalmente 30 años).
Entre ellos, Los componentes que soportan carga, como las patas principales de la torre y el acero en ángulo, son los componentes centrales que soportan la fuerza de la torre., y la integridad de la capa galvanizada afecta directamente las propiedades mecánicas y la estabilidad estructural de los componentes. Componentes de conexión como pernos y pernos de anclaje., aunque sujeto a fuerzas relativamente pequeñas, causará una conexión floja de los componentes de la torre y desencadenará una inestabilidad estructural general una vez que se produzca un atasco por corrosión o una fractura.. Componentes auxiliares como placas de conexión., que están expuestos al exterior durante mucho tiempo, Son propensos a dañar la capa galvanizada debido al lavado por lluvia y la acumulación de polvo., conduciendo a la corrosión.
Cabe destacar aquí que la capa galvanizada de los componentes galvanizados de la torre de transmisión no es un solo recubrimiento de zinc., sino una estructura de doble capa de “capa de aleación de zinc y hierro + capa de zinc puro” Formado por reacción metalúrgica entre zinc y sustrato de acero.. La ventaja de esta estructura es que la capa de aleación de zinc y hierro está estrechamente combinada con el sustrato y no es fácil que se caiga., mientras que la capa de zinc puro desempeña un papel de protección del ánodo de sacrificio, proporcionando doble protección para el rendimiento anticorrosión de los componentes. Esto es básicamente consistente con el principio anticorrosión galvanizado de los oleoductos de transmisión de petróleo en la industria de oleoductos.. sin embargo, debido a las diferentes características de fuerza y entornos de servicio de los componentes de la torre de transmisión, los requisitos para el espesor, La uniformidad y adherencia de la capa galvanizada son más estrictas..
2.2 Proceso de galvanización y parámetros técnicos.
En el presente, Los procesos de galvanización de componentes de torres de transmisión se dividen principalmente en dos tipos.: galvanizado en caliente y electrogalvanizado. Entre ellos, La galvanización en caliente representa más de 95% del mercado de galvanizado de torres debido a su buen efecto anticorrosión, larga vida útil y costo moderado. El electrogalvanizado solo se utiliza para algunos componentes auxiliares pequeños o componentes interiores.. Este artículo se centra en los problemas de corrosión de los componentes galvanizados en caliente..
Proceso de galvanizado en caliente, en pocas palabras, es sumergir los componentes de acero después de desoxidar y desengrasar en la solución de zinc fundido (temperatura de la solución de zinc controlada a 440-460 ℃). Después de un cierto período de inmersión, El sustrato de acero reacciona metalúrgicamente con la solución de zinc para formar una capa galvanizada uniforme y densa en la superficie de los componentes.. Según GB/T 2694—2023 “Condiciones Técnicas para Fabricación de Torres de Líneas de Transmisión”, El espesor de la capa galvanizada en caliente para los componentes portantes de las torres de transmisión no deberá ser inferior a 86 μm., y el de los componentes que no soportan carga no será inferior a 65 μm. La adherencia de la capa galvanizada deberá cumplir con el requisito de “sin pelar ni levantar después de la prueba del martillo”, y la resistencia a la niebla salina no alcanzará el óxido rojo en la prueba de niebla salina neutra de 480 h..
Durante la investigación, Descubrí que existen ciertas diferencias en los parámetros del proceso de galvanización de diferentes fábricas de fabricación., que afectan directamente la calidad y el efecto anticorrosión de la capa galvanizada. Mesa 1 A continuación se comparan los parámetros del proceso de galvanización en caliente de 3 Principales fábricas de fabricación de torres en China.. Combinado con mi observación en el taller de la fábrica., Se realiza un breve análisis del impacto de las diferencias de parámetros..
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Nombre del fabricante
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Temperatura de la solución de zinc (°C)
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Tiempo de inmersión (mín.)
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Método de pretratamiento
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Espesor de la capa galvanizada (micras)
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Adhesión (Prueba de martillo)
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Efecto de aplicación real (Resumen de la investigación)
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Fabricante A (Un fabricante en Hebei)
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445±5
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3-5 (ajustado según el espesor del componente)
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decapado + fosfatado + Lavado con agua
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90-100
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Sin pelar ni levantar, ligeros rasguños locales
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Para componentes en servicio para 10 años, la tasa de integridad de la capa galvanizada alcanza 85%. La corrosión se concentra principalmente en las uniones de los componentes., y el costo de operación y mantenimiento es bajo.
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Fabricante B (Un fabricante en Shandong)
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455±5
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2-4
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decapado + Lavado con agua (sin fosfatación)
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80-90
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Ligero levantamiento local, sin pelar grandes áreas
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Para componentes en servicio para 8 años, La tasa de integridad de la capa galvanizada es aproximadamente 70%. La superficie de algunos componentes está pulverizada., y la pintura anticorrosión debe retocarse periódicamente.
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Fabricante C (Un fabricante en Jiangsu)
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440±5
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4-6
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Desoxidación con chorro de arena + Lavado con agua
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100-110
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Sin pelar ni levantar, excelente adherencia
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Para componentes en servicio para 12 años, la tasa de integridad de la capa galvanizada alcanza 90%. La corrosión es rara, Se utiliza principalmente en áreas con corrosión severa, como áreas costeras e industriales pesadas..
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Mesa 1 Comparación de los parámetros del proceso de galvanización en caliente y los efectos de la aplicación de 3 Principales fabricantes de torres en China
Se puede ver en la tabla 1 esa temperatura de la solución de zinc, El tiempo de inmersión y el método de pretratamiento son los parámetros principales que afectan la calidad de la capa galvanizada.. Entre ellos, el método de pretratamiento tiene el impacto más obvio. El fabricante C adopta el método de pretratamiento de eliminación de óxido con chorro de arena. + lavado con agua. Comparado con el tratamiento de decapado de los fabricantes A y B, puede eliminar más completamente el óxido, incrustaciones de óxido y manchas de aceite en la superficie de los componentes, acercando la combinación entre la capa galvanizada y el sustrato. Por lo tanto, la capa galvanizada es más gruesa, tiene mejor adherencia, y tiene un mejor efecto anticorrosión en la aplicación práctica. Aunque su costo de proceso es ligeramente mayor, El costo de operación y mantenimiento a largo plazo es menor., que es más adecuado para componentes de torres en áreas con corrosión severa.
Esto es totalmente coherente con la lógica del proceso de galvanización de tuberías en la industria de tuberías.. En la fabricación de tuberías, Un pretratamiento inadecuado también provocará una mala adherencia y un fácil pelado de la capa galvanizada., resultando en corrosión de tuberías. En el experimento del curso de “Ingeniería de tuberías Tecnología de construcción”, hice un experimento comparativo: Se tomaron dos tubos de acero de la misma especificación., uno fue desoxidado por el chorro de arena, el otro encurtido. Ambos fueron tratados mediante galvanización en caliente y luego sometidos a una prueba de niebla salina.. Los resultados mostraron que la capa galvanizada de la tubería de acero después de la eliminación del óxido con chorro de arena aún no tenía óxido rojo después de la prueba de niebla salina de 600 h., mientras que la tubería de acero después del decapado y desoxidado tuvo óxido rojo local solo después de 400 h. Esto también confirma que la mejora del proceso de pretratamiento es la base para mejorar el rendimiento anticorrosión de la capa galvanizada..
3. Mecanismo de corrosión y tipos de corrosión de componentes galvanizados
3.1 Análisis del mecanismo de corrosión de componentes galvanizados.
La corrosión de los componentes galvanizados de las torres de transmisión es esencialmente un proceso integral de corrosión electroquímica y corrosión química de la capa galvanizada y el sustrato de acero en el complejo entorno exterior., entre los cuales la corrosión electroquímica es la principal. Comprender el problema de la corrosión de los componentes galvanizados., Primero debemos aclarar su mecanismo de corrosión, que es la base central para que podamos formular medidas de protección..
El componente principal de la capa galvanizada es el zinc.. El potencial de electrodo estándar del zinc es -0.76V, mientras que el del acero es -0.44V. El potencial del electrodo del zinc es menor que el del acero.. Por lo tanto, cuando la capa galvanizada en la superficie del componente galvanizado está intacta, El zinc actúa como ánodo y el sustrato de acero como cátodo., formar un circuito de celda galvánica en un ambiente húmedo. En este momento, El zinc sufrirá preferentemente una reacción de oxidación. (es decir., ánodo de sacrificio), ser corroído y disuelto, mientras que el sustrato de acero está protegido de la corrosión. Este es el “mecanismo de protección del ánodo de sacrificio” de la capa galvanizada, que también es el principio básico de la anticorrosión galvanizada.
La ecuación de la reacción de oxidación del zinc es: Zn – 2e⁻ = Zn²⁺. Zn²⁺ se combina con OH⁻ en el medio ambiente para formar Zn(OH)₂, que se oxida aún más para formar productos de corrosión estables como ZnO y ZnCO₃. Estos productos de corrosión se adherirán a la superficie de la capa galvanizada para formar una película pasiva densa., que puede prevenir una mayor corrosión del zinc y también prevenir medios corrosivos externos (como el agua de lluvia, rocío de sal, gases residuales industriales, etc.) del contacto con el sustrato de acero, desempeñando un doble papel de protección.
sin embargo, este efecto protector sólo se puede lograr cuando la capa galvanizada está intacta. Cuando la capa galvanizada se daña por desgaste., rascar, envejecimiento y otras razones, y el sustrato de acero está expuesto a medios corrosivos, la situación cambiará. En este momento, en la celda galvánica formada por zinc y acero, El zinc todavía actúa como ánodo y el acero como cátodo.. sin embargo, debido al daño de la capa galvanizada, Se reduce el área de corrosión del zinc., y la velocidad de corrosión aumentará significativamente. Cuando la capa galvanizada está completamente corroída y consumida., El sustrato de acero quedará expuesto directamente a medios corrosivos y comenzará a corroerse..
La corrosión del sustrato de acero también es corrosión electroquímica.: en un ambiente húmedo, Se forma una película de agua en la superficie del acero.. La película de agua disuelve el oxígeno., dióxido de carbono, Sales y otras sustancias para formar una solución electrolítica.. El hierro y el carbono del acero forman una celda galvánica.. El hierro actúa como ánodo para sufrir una reacción de oxidación y generar Fe²⁺.. Fe²⁺ se combina con OH⁻ para generar Fe(OH)₂, que se oxida aún más para generar Fe(OH)₃. Fe(OH)₃ se deshidrata para formar Fe₂O₃·nH₂O (es decir., óxido rojo). El óxido rojo tiene una textura suelta y no puede evitar la invasión de medios corrosivos., lo que conducirá a la corrosión continua del sustrato de acero, y, en última instancia, conducir a la pérdida transversal de componentes., Disminución de las propiedades mecánicas e incluso fallos..
Además de la corrosión electroquímica, Los componentes galvanizados también sufrirán corrosión química.. Cuando hay medios corrosivos como gases residuales industriales. (como SO₂, NO₂, HCl, etc.) y spray de sal marina (que contiene Cl⁻) en el medio ambiente, Estos medios reaccionarán químicamente directamente con la capa galvanizada., Destruye la película pasiva y acelera la corrosión del zinc.. Por ejemplo, El SO₂ reacciona con la capa galvanizada para generar ZnSO₄·7H₂O (cristal de sulfato de zinc), Que tiene una textura suelta y se cae fácilmente., lo que lleva a un adelgazamiento gradual de la capa galvanizada. Cl⁻ puede penetrar la película pasiva y reaccionar con zinc para generar ZnCl₂, que es soluble en agua., acelerar la corrosión por picaduras de la capa galvanizada.
Aquí quiero compartir una visión personal combinada con mi experiencia práctica.: en un ambiente de alta humedad y alta diferencia de temperatura, La película de agua en la superficie de los componentes galvanizados existirá durante mucho tiempo., Y la película de agua disolverá medios más corrosivos., lo que acelerará en gran medida la tasa de corrosión electroquímica. Durante la investigación, Encontré que en las torres de transmisión en las zonas montañosas de alta humedad del sur, aunque no hay contaminación industrial ni niebla salina marina, bajo la misma vida útil, El grado de corrosión de los componentes galvanizados es mucho más grave que el de las zonas secas del norte.. Esto se debe a que las zonas montañosas del sur tienen lluvias frecuentes durante todo el año y una alta humedad del aire. (La humedad relativa media anual supera 80%), y la película de agua en la superficie de los componentes galvanizados no puede secarse durante mucho tiempo, por lo que la corrosión electroquímica se produce continuamente, lo que lleva a un rápido consumo de la capa galvanizada.
en adición, según los datos de investigación del Centro Nacional de Ciencias de la Corrosión y Protección de Materiales, El proceso de corrosión y los productos de corrosión del acero galvanizado en diferentes ambientes atmosféricos típicos son significativamente diferentes., lo que también conduce a diferentes velocidades de corrosión y características de corrosión de los componentes galvanizados en diferentes entornos., como sigue:
1. Entorno atmosférico rural no contaminado: afectado principalmente por O₂ y CO₂. La capa galvanizada se corroe para generar ZnO y Zn₅.(CO₃)₂(OH)₆. Estos productos de corrosión son estables y densos., que puede inhibir eficazmente una mayor corrosión, y la velocidad de corrosión es la más lenta;
2. Entorno atmosférico industrial: el principal gas corrosivo es el SO₂. La capa galvanizada se corroe para generar Zn₄SO₄(OH)₆·4H₂O y Zn₄Cl₂(OH)₄SO₄·5H₂O. Estos productos de corrosión tienen una textura suelta y se caen fácilmente., corrosión acelerada;
3. Ambiente atmosférico marino: rico en Cl⁻. La capa galvanizada se corroe generando productos como Zn₅.(CO₃)₂(OH)₆ y Zn₅(OH)₈Cl₂·H₂O. La corrosión se produce principalmente por picaduras en las primeras etapas., que gradualmente se convierte en corrosión generalizada, y la velocidad de corrosión es la más rápida.
En resumen, El mecanismo de corrosión de los componentes galvanizados se puede resumir como: cuando la capa galvanizada está intacta, Protege el sustrato de acero en virtud del mecanismo de protección del ánodo de sacrificio., y forma una película pasiva para mayor protección.; cuando la capa galvanizada está dañada, El mecanismo de protección del ánodo de sacrificio falla., El sustrato de acero sufre corrosión electroquímica., y el medio corrosivo acelera el consumo de la capa galvanizada y la corrosión del sustrato., En última instancia, conduce a fallas por corrosión de los componentes..
3.2 Principales tipos y características de corrosión
Combinado con la práctica de investigación y la literatura de la industria., según los diferentes ambientes de corrosión y formas de corrosión, La corrosión de los componentes galvanizados de las torres de transmisión se divide principalmente en los siguientes. 4 tipos. Cada tipo tiene sus características de corrosión y razones de formación únicas.. En operación y mantenimiento reales, También podemos juzgar el tipo de corrosión y el grado de corrosión según las características de corrosión., y luego tomar medidas de protección específicas.
3.2.1 Corrosión uniforme
Corrosión uniforme, También conocida como corrosión general., Es el tipo más común de corrosión de los componentes galvanizados.. Ocurre principalmente en la superficie de la capa galvanizada., mostrando que la capa galvanizada se adelgaza uniformemente, en polvo y pelado en su totalidad. La superficie del componente presenta un color blanco grisáceo uniforme o negro grisáceo.. En la etapa posterior, cuando la capa galvanizada se desprende completamente y el sustrato de acero queda expuesto, Aparecerá óxido rojo uniforme..
Este tipo de corrosión ocurre principalmente en áreas con un ambiente atmosférico relativamente suave., como zonas rurales y suburbios, donde no haya contaminación industrial grave ni niebla salina marina. Los medios corrosivos son principalmente agua de lluvia., humedad del aire y dióxido de carbono. Su velocidad de corrosión es relativamente lenta.. También se debe tener en cuenta el hecho de que el viento puede desviar el hielo que cae, el espesor de pérdida anual de la capa galvanizada es de 3-5μm. Según el espesor de la capa galvanizada especificada en GB/T 2694—2023 (no menos de 86 μm), en el entorno rural, La capa galvanizada de componentes galvanizados puede mantener el efecto anticorrosión para 20-30 años, que básicamente puede cumplir con la vida útil diseñada de la torre.
Durante la investigación, Vi una torre de transmisión que había estado en servicio durante 25 años en una zona rural. La superficie de sus componentes presentaba la típica corrosión uniforme: la capa galvanizada estaba completamente pulverizada., con ligera descamación en algunas zonas. El sustrato de acero expuesto tenía una pequeña cantidad de óxido rojo., pero la pérdida de sección transversal de los componentes fue pequeña, y las propiedades mecánicas aún podrían cumplir los requisitos. El personal de operación y mantenimiento solo necesitó volver a galvanizar las piezas peladas para continuar usándolas..
Las características de la corrosión uniforme son: distribución uniforme de la corrosión, tasa de corrosión estable, daño relativamente pequeño a los componentes, y mantenimiento relativamente simple en la etapa posterior. Puede aliviarse principalmente regalvanizando periódicamente y aplicando pintura anticorrosión..
3.2.2 Corrosión por picaduras
Corrosión por picaduras, también conocido como picadura, Es el tipo de corrosión más peligroso de los componentes galvanizados.. Ocurre principalmente en la superficie de la capa galvanizada., mostrando que la capa galvanizada tiene picaduras de corrosión del tamaño de un alfiler, que poco a poco se van profundizando y ampliando, e incluso penetrar la capa galvanizada, lo que lleva a la exposición del sustrato de acero, y luego provocando la corrosión local del sustrato para formar “hoyos de óxido”.
Este tipo de corrosión ocurre principalmente en ambientes que contienen iones halógenos como Cl⁻ y Br⁻., especialmente en las zonas costeras, áreas terrestres salino-alcalinas, y zonas frías del norte donde se utiliza sal para derretir la nieve. Cl⁻ tiene un radio pequeño y una gran capacidad de penetración., que puede penetrar la película pasiva en la superficie de la capa galvanizada, Formar células de corrosión locales en la superficie de la capa galvanizada., y conducir a una rápida corrosión local del zinc para formar picaduras.. Además, una vez que se forman las picaduras, la concentración de medios corrosivos (como Cl⁻) dentro de los boxes seguirá aumentando, y la velocidad de corrosión se acelerará aún más., formación “corrosión autocatalítica”, lo que eventualmente conducirá a la perforación de la capa galvanizada y a la corrosión del sustrato de acero..
Según los datos del “Libro blanco sobre protección contra la corrosión de torres de líneas de transmisión” publicado por la Sociedad China para la Corrosión y la Protección en 2024, La incidencia de corrosión por picaduras de componentes galvanizados de torres en áreas costeras es tan alta como 65%, Y la tasa de corrosión por picaduras puede alcanzar entre 8 y 12 μm por año.. Algunos componentes en servicio para 5 años tendrán perforación por picaduras.
Durante la investigación en un condado costero, Vi un perno de anclaje de una torre que había estado en servicio durante 6 años. Su superficie estaba cubierta de picaduras., y algunos hoyos habían penetrado la capa galvanizada. El sustrato expuesto estaba cubierto de óxido rojo.. Medido con un calibre, El diámetro del perno se había perdido 2 mm., que excedía el rango de seguridad permitido y tuvo que ser reemplazado urgentemente.
Las características de la corrosión por picaduras son: pequeña área de corrosión, velocidad de corrosión rápida, fuerte ocultamiento, y difícil de encontrar en la etapa inicial. una vez encontrado, A menudo ha causado graves daños por corrosión., e incluso afectó la capacidad de carga de los componentes, Lo cual es muy fácil de causar accidentes de seguridad.. Por lo tanto, La corrosión por picaduras es el punto clave y difícil en la protección contra la corrosión de componentes galvanizados..
Aquí quiero compartir una visión personal.: en la industria de tuberías, La capa galvanizada de las tuberías de transmisión de petróleo y gas también es muy propensa a la corrosión por picaduras.. Especialmente para tuberías tendidas en zonas costeras., Los accidentes por fugas en tuberías causados por corrosión por picaduras ocurren de vez en cuando.. Comparando los fenómenos de corrosión por picaduras de tuberías y torres, Descubrí que la aparición de corrosión por picaduras no solo está relacionada con la concentración de Cl⁻ en el medio ambiente., sino también a la uniformidad de la capa galvanizada. Las piezas con espesores desiguales de capa galvanizada e impurezas tienen más probabilidades de ser puntos de partida de corrosión por picaduras.. Por lo tanto, mejorar la uniformidad de la capa galvanizada y reducir las impurezas en la capa galvanizada son las claves para prevenir la corrosión por picaduras.
3.2.3 Corrosión por grietas
La corrosión por grietas se produce principalmente en las uniones de componentes galvanizados., como las uniones entre ángulos de acero y placas de conexión, las uniones entre pernos y tuercas, y las juntas traslapadas de los componentes. Se manifiesta por una rápida corrosión y descamación de la capa galvanizada dentro de las grietas., óxido rojo en el sustrato de acero, e incluso conexiones de componentes sueltas y atascadas.
La formación de este tipo de corrosión se debe principalmente a que en las grietas de las uniones de los componentes es fácil acumular agua de lluvia., polvo, medios corrosivos, etc., formación “solución para grietas”. La concentración de oxígeno dentro de las grietas es menor que la del exterior., formando un “celda de concentración de oxígeno”—el interior de las grietas es el ánodo y el exterior es el cátodo, lo que lleva a una rápida corrosión de la capa galvanizada y del sustrato de acero dentro de las grietas. Al mismo tiempo, Los productos de corrosión dentro de las grietas no se pueden descargar a tiempo., lo que agravará aún más la corrosión y formará un círculo vicioso.
Durante la investigación, Encontré que casi todas las torres en servicio por más de 5 años tienen diversos grados de corrosión en grietas en las juntas de los componentes, especialmente las uniones entre pernos y tuercas, cuáles son los más corroídos. El personal de una estación de operación y mantenimiento nos dijo que cada año desoxidan y engrasan los pernos de la torre., pero todavía no pueden evitar por completo la corrosión por grietas. Algunos pernos están atascados debido a la corrosión y no se pueden desmontar., por lo que tienen que ser reemplazados cortando, lo que no solo aumenta la carga de trabajo de operación y mantenimiento sino que también puede causar daños a los componentes.
Las características de la corrosión por grietas son: La corrosión se concentra en las grietas de los componentes., con fuerte ocultamiento y rápida tasa de corrosión. Es fácil afectar el rendimiento de la conexión de los componentes., y luego afectar la estabilidad estructural general de la torre. Además, La corrosión por grietas a menudo ocurre simultáneamente con la corrosión por picaduras., agravar el daño por corrosión.
3.2.4 Agrietamiento por corrosión bajo tensión
El agrietamiento por corrosión bajo tensión es una forma de falla por corrosión de componentes galvanizados bajo la acción combinada de “medio corrosivo + estrés”. Ocurre principalmente en los componentes que soportan la fuerza. (como las patas de la torre principal, acero en ángulo diagonal) y componentes de conexión (como pernos de alta resistencia) de la torre. Se manifiesta por pequeñas grietas en la superficie de los componentes., que se expanden gradualmente y eventualmente conducen a la fractura del componente.
La formación de este tipo de corrosión requiere de dos condiciones necesarias: uno es la existencia de medios corrosivos (como gases residuales industriales, spray de sal marina, etc.), y el otro es la existencia de tensiones internas o externas en los componentes. (como la tensión residual generada durante la fabricación, Tensión y presión que soporta la torre durante el servicio.). Bajo la acción de medios corrosivos., la capa galvanizada en la superficie del componente está dañada, y los medios corrosivos invaden el sustrato de acero. Al mismo tiempo, la existencia de tensión provocará microfisuras en la superficie del sustrato. Los medios corrosivos se acumulan dentro de las grietas., acelerar la expansión de las grietas, y eventualmente conduce a la fractura del componente..
La incidencia de fisuración por corrosión bajo tensión es relativamente baja., pero el daño es grande. Una vez que ocurre, Conducirá directamente a la falla de los componentes de la torre y provocará accidentes de seguridad importantes, como el colapso de la torre y la interrupción de la transmisión de energía.. Según el “Informe Estadístico de Accidentes de Seguridad de Líneas de Transmisión” publicado por State Grid en 2024, en 2023, Había 3 Accidentes por colapso de torres causados por corrosión bajo tensión de los componentes de la torre en China, todo ocurre en áreas de fuerte contaminación industrial. La razón principal es que la tensión residual no se eliminó durante el proceso de fabricación del componente., y al mismo tiempo, estuvo corroído por gases residuales industriales durante mucho tiempo, provocando fisuras por corrosión bajo tensión.
Durante la investigación, Aunque no vi con mis propios ojos los componentes con corrosión bajo tensión., El personal de operación y mantenimiento nos mostró las fotografías de casos de accidentes relevantes, en un perno de alta resistencia., la capa galvanizada se había despegado, y había una grieta obvia en el medio del cerrojo, que recorría toda la sección transversal del perno, eventualmente conduce a la fractura del perno, componente de refuerzo diagonal de la torre que se cae, e inclinación de la torre.
Para comparar más claramente las características, Razones de formación y peligros de diferentes tipos de corrosión., He ordenado la tabla 2 a continuación combinado con resultados de investigación y conocimiento profesional como referencia.
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Tipo de corrosión
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Características de corrosión
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Razones de formación
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Entorno de servicio principal
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Nivel de peligro
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Dificultad de reconocimiento
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|---|---|---|---|---|---|
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Corrosión uniforme
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La capa galvanizada se adelgaza uniformemente., en polvo y pelado en su totalidad, y en la etapa posterior aparece óxido rojo uniforme.
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Efecto integral de la corrosión electroquímica y la corrosión química., Los medios corrosivos actúan uniformemente sobre la superficie del componente..
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Ambientes atmosféricos templados como áreas rurales y suburbanas..
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★★☆☆☆
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★☆☆☆☆ (Fácil de reconocer)
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Corrosión por picaduras
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Aparecen picaduras de corrosión del tamaño de un alfiler en la capa galvanizada., que gradualmente se profundizan y perforan para formar hoyos de óxido..
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Los iones halógenos como el Cl⁻ penetran la película pasiva., formar células de corrosión locales, y causar corrosión autocatalítica.
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Zonas costeras, tierra salino-alcalina, Zonas norteñas de sal que se derriten.
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★★★★★
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★★★☆☆ (Difícil de reconocer en la etapa inicial.)
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Corrosión por grietas
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La capa galvanizada se desprende y aparece óxido rojo en las grietas de los componentes., con conexiones sueltas y atascadas.
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Las grietas acumulan medios corrosivos., formar células de concentración de oxígeno, y los productos de corrosión no pueden ser descargados.
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Todos los ambientes, áreas especialmente húmedas y polvorientas.
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★★★☆☆
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★★★★☆ (Fuerte ocultación)
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Agrietamiento por corrosión bajo tensión
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Aparecen pequeñas grietas en la superficie del componente., que se expanden gradualmente y finalmente conducen a la fractura.
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Acción combinada de medios corrosivos y tensión interna/externa de los componentes..
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Fuerte contaminación industrial, Áreas costeras y otras áreas con corrosión severa y grandes tensiones en los componentes..
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★★★★★
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★★★★★ (Extremadamente difícil de reconocer.)
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Mesa 2 Comparación de los principales tipos de corrosión de componentes galvanizados de torres de transmisión
4. Principales factores que influyen en la corrosión de los componentes galvanizados
La corrosión de componentes galvanizados de torres de transmisión no es resultado de un solo factor, pero la acción combinada de varios factores como los factores ambientales, factores propios del componente, factores del proceso, y factores de operación y mantenimiento.. Durante la investigación, Descubrí que los componentes galvanizados con la misma vida útil y especificaciones tienen grandes diferencias en el grado de corrosión en diferentes entornos., diferentes procesos de fabricación y diferentes niveles de operación y mantenimiento; algunos aún permanecen intactos después 15 años de servicio, mientras que otros presentan graves fallos por corrosión después 5 años de servicio.
Combinado con mis conocimientos profesionales., observación práctica y los últimos datos de la industria consultados, Resumo los principales factores que afectan la corrosión de los componentes galvanizados en los siguientes 4 categorias. Cada categoría de factores se analiza en detalle combinado con casos de investigación específicos y conocimientos personales., con la esperanza de proporcionar una base específica para formular medidas de protección más adelante.
4.1 Factores ambientales (Factores centrales que influyen)
Los factores ambientales son los factores más importantes que afectan la corrosión de los componentes galvanizados.. Porque los componentes están expuestos al exterior durante mucho tiempo y se ven afectados directamente por los medios corrosivos del medio ambiente., cuanto más fuerte sea la corrosividad del medio ambiente, cuanto más rápida sea la velocidad de corrosión de los componentes. Según los resultados de la investigación, Los factores ambientales incluyen principalmente la humedad atmosférica., medios corrosivos, cambio de temperatura, iluminación, etc., entre los cuales la humedad atmosférica y los medios corrosivos tienen el impacto más significativo.
4.1.1 Humedad atmosférica
La humedad atmosférica es una condición necesaria para que se produzca corrosión electroquímica, sólo cuando se forma una película continua de agua. (es decir., solución de electrolito) se forma en la superficie de componentes galvanizados, se puede formar un circuito de celda galvánica y ocurrir corrosión electroquímica. Por lo tanto, cuanto mayor sea la humedad atmosférica, cuanto más tiempo exista la película de agua en la superficie del componente, y cuanto más rápida sea la velocidad de corrosión electroquímica.
Según los datos nacionales de distribución de la humedad atmosférica publicados por la Red de Datos Meteorológicos de China en 2024, La humedad relativa media anual en el sur de China es 75%-85%, y que en el norte de China es 45%-65%. Por lo tanto, La tasa de corrosión de los componentes galvanizados en el sur de China es 30%-50% más rápido que en el norte de China. También encontré este fenómeno durante la investigación.: el índice de integridad de la capa galvanizada de torres en servicio para 8 años en un condado del sur es sólo 60%, mientras que el de torres en servicio para 8 años en un condado del norte es más de 80%, y el grado de corrosión es significativamente más ligero.
Especialmente en la temporada de lluvias de ciruela en el sur., con lluvias continuas y humedad del aire cercana a 100%, La película de agua en la superficie de los componentes no puede secarse durante mucho tiempo., la película pasiva de la capa galvanizada está dañada, y la velocidad de corrosión del zinc se acelera enormemente. Después de la temporada de lluvias de ciruela, Algunos componentes tendrán corrosión evidente en polvo y picaduras.. Esto es completamente consistente con la ley de corrosión de las tuberías en el sur de China en la industria de tuberías, en el ambiente húmedo del sur., La tasa de corrosión de las tuberías es mucho mayor que la de las zonas secas del norte..
4.1.2 Medio corrosivo
El medio corrosivo es el factor clave que acelera la corrosión de los componentes galvanizados.. Los diferentes tipos de medios corrosivos tienen diferentes efectos de corrosión en los componentes., entre los cuales los medios de contaminación industrial y los medios de niebla salina marina tienen los efectos de corrosión más fuertes.
Los medios de contaminación industrial incluyen principalmente SO₂, NO₂, HCl, polvo, etc., que provienen principalmente de empresas industriales como plantas químicas, plantas siderúrgicas, y centrales térmicas. Estos medios reaccionarán químicamente con la capa galvanizada., dañar la película pasiva, y acelerar la corrosión del zinc. Al mismo tiempo, Estos medios se disuelven en la película de agua., lo que reducirá el valor de pH de la película de agua, formar una solución electrolítica ácida, y acelerar la corrosión electroquímica. Durante la investigación en torno a una ciudad industrial pesada, Vi que la capa galvanizada de las torres de transmisión en esta área se había despegado a gran escala después de solo 6 años de servicio, and the surface of the components was covered with red rust. El personal de operación y mantenimiento nos dijo que la concentración de SO₂ en la atmósfera en esta zona llegaba a 0,15 mg/m³., que era 3 veces el estándar nacional, y la velocidad de corrosión de los componentes fue 2-3 veces que en las zonas rurales.
Los medios de pulverización de sal marina incluyen principalmente NaCl, MgCl₂, etc., que provienen principalmente de la atmósfera marina, y su componente principal de corrosión es Cl⁻. Cl⁻ tiene una fuerte capacidad de penetración, que puede penetrar la película pasiva de la capa galvanizada, desencadenar corrosión por picaduras y corrosión por grietas, y acelerar la corrosión de los componentes. Según los últimos datos del sector, La tasa de corrosión de los componentes galvanizados en zonas costeras puede alcanzar entre 8 y 12 μm por año., cual es 3-4 veces que en las zonas rurales. Algunas torres en zonas costeras necesitan ser completamente desoxidadas y regalvanizadas cada 5 años, con costos de operación y mantenimiento extremadamente altos.
en adición, el suelo en zonas salinas y alcalinas contiene muchas sustancias salinas, que se elevará hasta la base de la torre y se anclará mediante capilaridad., causando corrosión. En las zonas frías del norte, La sal para derretir la nieve se utiliza en invierno., y Cl⁻ en la sal para derretir nieve se adherirá a la superficie del componente, que también acelerará la corrosión.
4.1.3 Cambio de temperatura e iluminación
Aunque el impacto del cambio de temperatura y la iluminación sobre la corrosión de los componentes galvanizados no es tan significativo como el de la humedad atmosférica y los medios corrosivos., También acelerará la corrosión bajo una acción a largo plazo.. El cambio de temperatura provocará expansión térmica y contracción de la capa galvanizada., generando estrés térmico. El estrés térmico repetido a largo plazo provocará grietas y desprendimiento de la capa galvanizada., Lo cual es más obvio en áreas con una gran diferencia de temperatura entre el día y la noche. (como zonas de gran altitud).
Iluminación (especialmente la luz ultravioleta) Acelerará el envejecimiento y el desprendimiento de la capa galvanizada., Dañar la estructura de la capa galvanizada., Reducir la compacidad de la capa galvanizada., facilitar la invasión de medios corrosivos, y luego acelerar la corrosión. Durante la investigación en zonas de gran altitud, Vi que la capa galvanizada de los componentes superiores de la torre (que están expuestos a una fuerte luz ultravioleta durante mucho tiempo) estaba significativamente más pulverizado que los componentes inferiores. La capa galvanizada de algunos componentes superiores se desprendería al tocarla con la mano..
4.2 Factores propios del componente
Los factores propios del componente incluyen principalmente el material., forma transversal, estado superficial de los componentes, etc.. Estos factores afectarán la calidad de la capa galvanizada y la adhesión de medios corrosivos., y luego afectar la velocidad de corrosión.
En términos de material componente., Los materiales principales de los componentes de la torre son acero Q235 y acero Q355.. La resistencia a la corrosión del acero Q235 es ligeramente peor que la del acero Q355.. Por lo tanto, La velocidad de corrosión de los componentes fabricados con acero Q235 es ligeramente más rápida que la de los componentes fabricados con acero Q355.. Durante la investigación, Descubrí que la tasa de pérdida de sección transversal del acero en ángulo hecho de acero Q235 producido por un fabricante era 10% después 8 años de servicio, mientras que el del acero angular hecho de acero Q355 fue solo 6% después 8 años de servicio.
En términos de forma de sección transversal, cuanto más compleja sea la forma de la sección transversal del componente, más fácil es acumular agua de lluvia, polvo y medios corrosivos, formar grietas, y provocar corrosión en grietas. Por ejemplo, las esquinas de acero en ángulo y acero en canal, y las juntas traslapadas de las placas de conexión son áreas de alta incidencia de corrosión en grietas.. Los componentes con sección transversal circular. (como los tubos de acero de las torres de tubos de acero) son fáciles de deslizar para el agua de lluvia y el polvo, no es fácil de acumular, y la velocidad de corrosión es relativamente lenta.
En términos de estado superficial, La rugosidad y limpieza de la superficie del componente afectarán la uniformidad y adhesión de la capa galvanizada.. Componentes con superficies excesivamente rugosas, rebabas, Las incrustaciones de óxido y otros defectos tienen un espesor de capa galvanizado desigual., que es propenso a tener eslabones débiles y se convierte en el punto de partida de la corrosión.. Componentes con mala limpieza superficial y manchas de aceite., El polvo y otras impurezas provocarán una mala combinación entre la capa galvanizada y el sustrato., pelado fácil, y corrosión acelerada.
4.3 Factores del proceso
Los factores del proceso incluyen principalmente el proceso de galvanización., proceso de fabricación, proceso de montaje, etc.. Estos factores determinan directamente la calidad de la capa galvanizada., y luego afectar el rendimiento de corrosión de los componentes. Este es también el factor que sentí más profundamente durante la investigación: en el mismo entorno., el grado de corrosión de componentes con diferentes procesos de fabricación es muy diferente.
En términos de proceso de galvanización., como se mencionó anteriormente, el efecto anticorrosión del galvanizado en caliente es mejor que el del electrogalvanizado, Y el efecto anticorrosión del pretratamiento de eliminación de óxido con chorro de arena es mejor que el del tratamiento de decapado.. La racionalidad de la temperatura de la solución de zinc y el tiempo de inmersión también afecta el espesor y la adherencia de la capa galvanizada.. Durante la investigación, Descubrí que la tasa de corrosión de los componentes tratados con galvanizado en caliente + La eliminación de óxido con chorro de arena es más que 60% más lento que el de los componentes tratados mediante electrogalvanización + decapado.
En cuanto al proceso de fabricación., La tensión residual generada durante la fabricación de componentes aumentará el riesgo de agrietamiento por corrosión bajo tensión.. La mala calidad de la soldadura de los componentes provocará un fácil pelado de la capa galvanizada en las juntas de soldadura., provocar corrosión en las uniones de soldadura. Durante la investigación en una fábrica de torres, Vi que la capa galvanizada en las uniones de soldadura de algunos componentes soldados se había despegado. El personal de la fábrica explicó que esto se debía a que la temperatura en las uniones de soldadura era demasiado alta durante la soldadura., lo que lleva al quemado de la capa galvanizada, y el posterior galvanizado no fue completo, conduciendo a la corrosión.
4.4 Factores de operación y mantenimiento
Los factores de operación y mantenimiento son los factores clave para retrasar la corrosión de los componentes galvanizados y garantizar la operación segura de las torres de transmisión.. Incluso si los componentes están fabricados con alta calidad., si la operación y el mantenimiento no están en su lugar, La velocidad de corrosión se acelerará., y la vida útil de los componentes se reducirá significativamente. Esto es consistente con el concepto de operación y mantenimiento de la industria de tuberías——”Un mantenimiento preciso puede prolongar la vida útil del equipo al 30% o más”.
Los principales factores de operación y mantenimiento incluyen la perfección del sistema de inspección., la puntualidad del mantenimiento, y la profesionalidad del personal de mantenimiento.. Un sistema de inspección sólido puede garantizar que los peligros ocultos de corrosión se encuentren en una etapa temprana y se resuelvan de manera oportuna., evitando un mayor desarrollo de la corrosión. Mantenimiento oportuno, como desoxidar, revestimiento de retoque y limpieza, Puede bloquear eficazmente la invasión de medios corrosivos y retardar el proceso de corrosión.. El profesionalismo del personal de mantenimiento determina si los métodos de mantenimiento, Los materiales y procesos son apropiados., lo que afecta directamente el efecto de mantenimiento.
Durante la investigación, Encontré que había una diferencia significativa en el grado de corrosión de las torres bajo la gestión de diferentes estaciones de operación y mantenimiento.. Una estación de operación y mantenimiento en el norte de China ha establecido un “inspección digital” sistema. Los inspectores utilizan terminales móviles para registrar mensualmente el estado de corrosión de cada torre, incluyendo la ubicación de la corrosión, tipo de corrosión y grado de corrosión, y cargar los datos al sistema de gestión en segundo plano.. Una vez que se descubren los peligros ocultos de la corrosión, el sistema emitirá automáticamente una tarea de mantenimiento, y se organizará personal de mantenimiento para tratarlo dentro de 7 días laborables. El grado de corrosión de las torres bajo su gestión es generalmente ligero., y la vida útil promedio de los componentes se extiende en aproximadamente 5 años en comparación con el promedio de la industria.
De lo contrario, una estación de operación y mantenimiento en una zona montañosa remota tiene mano de obra insuficiente y conceptos de mantenimiento atrasados. El ciclo de inspección de torres es una vez al año, Y la inspección es principalmente inspección visual manual., lo cual es difícil de encontrar peligros de corrosión ocultos, como corrosión por picaduras y corrosión por grietas.. El mantenimiento a menudo se retrasa hasta que los componentes presentan fallas evidentes por corrosión. (como desprendimiento de una gran superficie de la capa galvanizada y óxido rojo en el sustrato), lo que no solo aumenta el costo de mantenimiento sino que también trae consigo posibles riesgos de seguridad.. Durante la investigación, encontramos que 30% de las torres en esta área tienen componentes con pérdida de sección transversal que excede 10%, que necesitan ser reemplazados urgentemente.
en adición, La selección de materiales de mantenimiento también afecta el efecto de mantenimiento.. Algunas unidades de operación y mantenimiento eligen pintura anticorrosión de bajo costo que no coincide con la capa galvanizada para el recubrimiento de retoque.. La adherencia entre este tipo de pintura y la capa galvanizada es mala., y es fácil de despegar después de estar expuesto al ambiente exterior durante un corto tiempo, que no puede desempeñar un papel protector e incluso acelera la corrosión debido a la acumulación de agua y polvo entre la capa de pintura y la capa galvanizada..
5. Medidas de protección contra la corrosión y análisis de casos de ingeniería
Basado en el análisis sistemático del mecanismo de corrosión., Principales tipos de corrosión y factores que influyen en los componentes galvanizados., combinado con la práctica de investigación del autor, conocimiento profesional y experiencia en la industria, Este capítulo presenta medidas específicas de protección contra la corrosión a partir de dos etapas principales.: etapa de fabricación (prevención de fuentes) y etapa de operación y mantenimiento (control de procesos). El principio de “la prevención primero, combinación de prevención y control, y clasificación de la protección” se adhiere a, y la economía, Se tienen plenamente en cuenta la practicidad y la eficacia a largo plazo de las medidas de protección.. Al mismo tiempo, combinado con casos de ingeniería específicos, Se verifican y analizan los efectos de aplicación de estas medidas., para proporcionar una referencia práctica para la práctica de ingeniería de protección contra la corrosión de componentes galvanizados de torres de transmisión..
5.1 Medidas de protección en la etapa de fabricación (Prevención de fuentes)
La etapa de fabricación es la fuente de control de la corrosión de los componentes galvanizados.. La calidad de los componentes fabricados en esta etapa determina directamente su resistencia inicial a la corrosión.. Por lo tanto, Fortalecer el control de calidad de la etapa de fabricación y optimizar el proceso de fabricación puede mejorar fundamentalmente la resistencia a la corrosión de los componentes galvanizados y reducir los peligros de corrosión ocultos en el proceso de servicio posterior.. Combinado con la investigación de las fábricas de fabricación de torres y el conocimiento profesional de la industria de tuberías., las medidas de protección específicas son las siguientes:
5.1.1 Optimice el proceso de galvanizado y mejore la calidad de la capa galvanizada
El proceso de galvanizado es el vínculo principal que afecta la resistencia a la corrosión de los componentes galvanizados.. La clave para optimizar el proceso de galvanización es controlar estrictamente el proceso de pretratamiento y los parámetros de galvanización., para garantizar que la capa galvanizada tenga suficiente espesor, Distribución uniforme y fuerte adherencia.. Específicamente, se pueden tomar las siguientes medidas:
Primero, adoptar tecnología avanzada de pretratamiento. Para componentes utilizados en entornos hostiles como zonas costeras, áreas industriales pesadas y áreas de alta humedad, Se debe adoptar la eliminación de óxido con chorro de arena como principal método de pretratamiento., y decapado + fosfatar + El lavado con agua se puede adoptar como tratamiento auxiliar.. La eliminación de óxido con chorro de arena puede eliminar completamente las incrustaciones de óxido., el óxido, manchas de aceite y rebabas en la superficie de los componentes, hacer que la superficie de los componentes alcance una cierta rugosidad (generalmente 40-80 μm), lo que favorece la combinación de la capa galvanizada y el sustrato de acero. Comparado con el decapado tradicional y desoxidante., La eliminación de óxido con chorro de arena puede evitar “decapado excesivo” fenómeno de los componentes, Reducir los defectos superficiales de los componentes., y mejorar la uniformidad y adherencia de la capa galvanizada. Según los resultados de las pruebas comparativas del experimento del curso del autor., La adhesión de la capa galvanizada después de la eliminación del óxido mediante chorro de arena es 20%-30% más alto que eso después de decapado y desoxidación, y la resistencia a la niebla salina aumenta en más de 50%.
Segundo, Controlar estrictamente los parámetros del proceso de galvanización.. La temperatura de la solución de zinc debe controlarse estrictamente entre 440 y 460 ℃.. Si la temperatura es demasiado alta, la velocidad de reacción entre el zinc y el acero será demasiado rápida, lo que conducirá a un espesor desigual de la capa galvanizada, mala adherencia y fácil pelado; si la temperatura es demasiado baja, la solución de zinc tendrá alta viscosidad, lo cual es difícil de formar una capa galvanizada uniforme, y el espesor de la capa galvanizada no cumplirá con los requisitos. El tiempo de inmersión debe ajustarse según el espesor de los componentes.: para componentes de paredes delgadas (espesor inferior a 10 mm), el tiempo de inmersión es de 2-4min; para componentes de paredes gruesas (espesor más de 10 mm), el tiempo de inmersión es de 4-6min, para garantizar que el espesor de la capa galvanizada cumpla con los requisitos de GB/T 2694—2023 (componentes que soportan carga no menos de 86μm, componentes que no soportan carga no menos de 65μm).
Tercero, añadir tratamiento de pasivación post-galvanizado. Después de galvanizar, Los componentes se pueden tratar con pasivación con cromato o pasivación con cromo trivalente para formar una película de pasivación densa sobre la superficie de la capa galvanizada.. La película de pasivación puede aislar eficazmente la capa galvanizada de los medios corrosivos externos., Previene la oxidación y corrosión del zinc., y mejorar aún más la resistencia a la corrosión de los componentes. Al mismo tiempo, La película de pasivación también puede mejorar la apariencia de la capa galvanizada y reducir el desgaste de la capa galvanizada durante el transporte y el montaje.. Cabe señalar que la pasivación con cromato tiene cierta contaminación ambiental., pasivación con cromo trivalente (pasivación de protección del medio ambiente) se recomienda en la aplicación práctica.
5.1.2 Mejore el proceso de fabricación y reduzca los peligros ocultos
Los defectos en el proceso de fabricación de componentes conducirán a la reducción de la calidad de la capa galvanizada y al aumento de peligros ocultos de corrosión.. Por lo tanto, mejorar el proceso de fabricación y eliminar los defectos en el proceso de fabricación son medidas importantes para mejorar la resistencia a la corrosión de los componentes galvanizados.. Las medidas específicas incluyen:
Primero, eliminar la tensión residual de los componentes. Se generará una gran cantidad de tensión residual durante el corte., flexión, Soldadura y otros procesos de componentes.. La existencia de tensión residual no sólo reducirá las propiedades mecánicas de los componentes sino que también aumentará el riesgo de fisuración por corrosión bajo tensión.. Por lo tanto, después de la fabricación de componentes, tratamiento térmico (como el tratamiento de recocido) o se debe adoptar un tratamiento de envejecimiento por vibración para eliminar la tensión residual dentro de los componentes.. La temperatura de recocido se controla a 600-700 ℃, Y el tiempo de conservación del calor es de 2-3 h., que puede eliminar eficazmente más de 80% de la tensión residual. Durante la investigación en una gran fábrica de torres, Descubrimos que los componentes después del tratamiento de envejecimiento por vibración tienen una tasa de incidencia de agrietamiento por corrosión bajo tensión. 90% inferior al de los componentes sin tratamiento de eliminación de estrés.
Segundo, mejorar la calidad de soldadura de los componentes. Defectos de soldadura (como grietas de soldadura, poros, penetración incompleta) conducirá a una mala combinación entre la capa galvanizada y el sustrato en las juntas de soldadura, y las juntas de soldadura son propensas a la corrosión. Por lo tanto, el proceso de soldadura debe optimizarse: Adopte varillas de soldadura con bajo contenido de hidrógeno o tecnología de soldadura con protección de gas para reducir los defectos de soldadura.; controlar la temperatura y la velocidad de soldadura para evitar que la capa galvanizada se queme en las juntas de soldadura; para componentes que necesitan ser soldados después de galvanizar, un agente reparador anticorrosión especial (como pintura rica en zinc) debe usarse para el tratamiento de retoque después de la soldadura para garantizar la integridad de la capa anticorrosión en las juntas de soldadura.
Tercero, optimizar el diseño estructural de los componentes. El diseño estructural de los componentes debe evitar en la medida de lo posible la formación de rincones muertos y grietas., para evitar la acumulación de agua de lluvia, polvo y medios corrosivos y reduce la aparición de corrosión en grietas. Por ejemplo, Las juntas solapadas de las placas de conexión deben diseñarse con orificios de drenaje para facilitar la descarga del agua de lluvia.; Las esquinas del ángulo de acero y del canal de acero deben redondearse para reducir la acumulación de polvo y medios corrosivos.; La superficie de los componentes debe ser lo más lisa posible para reducir la adhesión de medios corrosivos.. Para componentes utilizados en zonas costeras y zonas industriales pesadas., El diseño estructural debería estar más inclinado a la prevención de la corrosión., y el número de grietas debe reducirse al máximo.
5.1.3 Seleccione materiales de alto rendimiento y mejore la resistencia a la corrosión de los componentes
La selección de los materiales de los componentes afecta directamente a la resistencia a la corrosión de los componentes galvanizados.. Para torres de transmisión utilizadas en diferentes entornos de servicio., Se deben seleccionar materiales apropiados de alto rendimiento para mejorar la resistencia general a la corrosión de los componentes., reducir la tasa de corrosión, y extender la vida útil. Las sugerencias específicas son las siguientes:
Primero, seleccione acero resistente a la intemperie para componentes en entornos con corrosión leve. Acero resistente a la intemperie (como Q235NH, Q355NH) contiene elementos de aleación como Cu, PAG, cr, En, que puede formar una película protectora densa y estable en la superficie en el ambiente atmosférico. La película protectora puede aislar eficazmente el sustrato de acero de medios corrosivos., jugar un buen papel anticorrosión. La velocidad de corrosión del acero resistente a la intemperie es 1/5-1/10 del acero al carbono ordinario. Aunque el costo inicial del acero resistente a la intemperie es 15%-20% más alto que el del acero al carbono ordinario, El costo de operación y mantenimiento a largo plazo se reduce significativamente., que es adecuado para torres en zonas rurales, suburbios y otros ambientes de corrosión leve.
Segundo, seleccione acero de aleación de aluminio galvanizado para componentes en entornos de corrosión hostiles. Para torres en zonas costeras, Zonas industriales pesadas y zonas terrestres salino-alcalinas., Se puede adoptar acero de aleación de aluminio galvanizado.. La capa de aleación de aluminio galvanizado está compuesta de 55% aluminio, 43.5% zinc y 1.5% silicio. La resistencia a la corrosión de la capa de aleación es 2-3 veces mayor que la de la capa de zinc puro. El aluminio en la capa de aleación puede formar una densa película protectora de Al₂O₃ en la superficie., que tiene una fuerte resistencia a la corrosión por Cl⁻ y SO₂. Al mismo tiempo, la capa de aleación tiene buena adherencia y resistencia al desgaste, que puede prevenir eficazmente la corrosión por picaduras y la corrosión por grietas. Según los datos de prueba de la industria., La vida útil de los componentes de aleación de aluminio galvanizado en zonas costeras puede alcanzar 40-50 años, que es el doble que el de los componentes puros galvanizados en caliente.
Tercero, seleccione pernos resistentes a la corrosión de alta resistencia para conectar componentes. Los pernos de alta resistencia son componentes de conexión clave de las torres de transmisión, y su falla por corrosión afectará directamente la estabilidad estructural de la torre.. Para pernos utilizados en ambientes hostiles, pernos resistentes a la corrosión de alta resistencia (como pernos de aleación de aluminio galvanizado 10.9S, pernos de acero inoxidable) se puede seleccionar. Estos pernos no sólo tienen una alta resistencia mecánica sino que también tienen buena resistencia a la corrosión., Que puede evitar eficazmente atascos y fracturas por corrosión.. en adición, La rosca de los pernos se puede recubrir con grasa anticorrosión para mejorar aún más la resistencia a la corrosión..
5.2 Medidas de Protección en Etapa de Operación y Mantenimiento (Control de procesos)
La etapa de operación y mantenimiento es el eslabón clave para retrasar la corrosión de los componentes galvanizados y garantizar la operación segura de las torres de transmisión.. Incluso si los componentes están fabricados con alta calidad., Se necesita operación y mantenimiento científicos y estandarizados para aprovechar al máximo su rendimiento anticorrosión y extender su vida útil.. Combinado con la investigación de estaciones de operación y mantenimiento y la experiencia en operación y mantenimiento de la industria de tuberías., las medidas de protección específicas en la etapa de operación y mantenimiento son las siguientes:
5.2.1 Mejore el sistema de inspección diaria y descubra los peligros ocultos a tiempo
Establecer un sistema de inspección diario científico y perfecto es la premisa para descubrir oportunamente los peligros ocultos de la corrosión y realizar un mantenimiento específico.. Según la severidad del entorno de servicio de las torres., Se debe establecer un sistema de inspección jerárquico para realizar “inspección clasificada, alerta temprana precisa”.
Primero, formular un ciclo de inspección jerárquico. Para torres en ambientes hostiles a la corrosión (Areas costeras, áreas industriales pesadas, zonas de alta humedad, áreas terrestres salino-alcalinas), El ciclo de inspección debe acortarse a una vez por trimestre.; para torres en ambientes de corrosión leve (zonas rurales, afueras), El ciclo de inspección puede ser una vez al año.; para torres clave (como torres cerca de instalaciones importantes, torres de gran envergadura), El ciclo de inspección debe reducirse a una vez al mes.. en adición, después del clima extremo (como lluvias intensas, viento fuerte, fuertes nevadas), Se deben realizar inspecciones adicionales para verificar si la capa galvanizada de los componentes está dañada y si hay corrosión..
Segundo, Adoptar una combinación de inspección manual y tecnología de detección moderna.. La inspección manual se utiliza principalmente para comprobar los fenómenos evidentes de corrosión de los componentes., como el desprendimiento de una gran superficie de la capa galvanizada, óxido rojo en el sustrato, conexiones sueltas de componentes, etc.. Para peligros de corrosión ocultos, como la corrosión por picaduras., Corrosión en grietas y corrosión bajo tensión., tecnologías de detección modernas como las pruebas ultrasónicas, Se debe introducir el monitoreo de sensores de corrosión y de imágenes térmicas infrarrojas.. Las pruebas ultrasónicas pueden detectar la pérdida de sección transversal de componentes causada por la corrosión.; La imagen térmica infrarroja puede detectar la corrosión local de los componentes al detectar la diferencia de temperatura en la superficie del componente.; Los sensores de corrosión pueden monitorear la velocidad de corrosión de los componentes en tiempo real y realizar alertas tempranas de corrosión..
Tercero, establecer una plataforma digital de inspección y gestión. Registre los datos de inspección. (ubicación de corrosión, tipo de corrosión, grado de corrosión, sugerencias de mantenimiento, etc.) en la plataforma digital, establecer un “una torre un archivo” sistema de gestión. La plataforma puede analizar y juzgar los datos de corrosión., predecir la tendencia de desarrollo de corrosión de los componentes, y emitir tareas de mantenimiento automáticamente, para realizar la informatización y la inteligencia de operación y mantenimiento..
5.2.2 Desoxidación oportuna, Revestimiento de retoque y corrosión retardada
Una vez que se encuentre corrosión durante la inspección., debe tratarse de manera oportuna de acuerdo con el grado de corrosión para evitar un mayor desarrollo de la corrosión.. El principio de “tratamiento graduado, medidas apropiadas” se debe cumplir, Y se deben adoptar diferentes métodos de mantenimiento según el grado de corrosión.:
Primero, tratamiento de corrosión leve. Para componentes con ligera corrosión. (la capa galvanizada está ligeramente pulverizada, sin exposición al sustrato, área de corrosión menor que 5%), Se puede utilizar esmerilado manual o chorro de arena para eliminar el óxido y la capa galvanizada en polvo de la superficie., y luego la pintura anticorrosión a juego con la capa galvanizada (como pintura rica en zinc, pintura de fluorocarbono) Se puede aplicar para recubrimiento de retoque.. El espesor de la capa de pintura de retoque debe ser consistente con la capa galvanizada., generalmente 80-100 μm. Al aplicar la pintura, La superficie de los componentes debe mantenerse limpia y seca para asegurar la adhesión de la capa de pintura..
Segundo, tratamiento de corrosión moderada. Para componentes con corrosión moderada. (la capa galvanizada está parcialmente despegada, el sustrato está parcialmente expuesto, el área de corrosión es 5%-20%, La pérdida transversal es menor que 10%), Se debe adoptar una eliminación de óxido con chorro de arena para eliminar completamente el óxido y la capa galvanizada residual en la superficie., y luego se debe volver a galvanizar o realizar un tratamiento de recubrimiento anticorrosión pesado.. La nueva galvanización puede restaurar el rendimiento anticorrosión de los componentes al nivel original., pero el costo es relativamente alto; revestimiento anticorrosión pesado (como revestimiento de PE de tres capas) tiene buena resistencia a la corrosión, bajo costo, y es adecuado para componentes difíciles de desmontar y volver a galvanizar.
Tercero, tratamiento de corrosión severa. Para componentes con corrosión severa (la capa galvanizada está completamente despegada, el sustrato está completamente expuesto, área de corrosión más de 20%, pérdida transversal superior a 10%), Deben ser reemplazados a tiempo para evitar accidentes de seguridad.. Al reemplazar componentes, Se deben seleccionar nuevos componentes que cumplan con los requisitos de protección contra la corrosión., y el proceso de instalación debe estandarizarse para evitar daños a la capa galvanizada durante la instalación..
en adición, para torres en ambientes hostiles a la corrosión, Se puede realizar un mantenimiento anticorrosión periódico.. Se puede aplicar una capa de revestimiento anticorrosión sobre la superficie de la capa galvanizada cada 5-8 años para formar un “capa galvanizada + revestimiento anticorrosión” sistema de doble protección, que puede extender efectivamente la vida útil de los componentes.
5.2.3 Fortalecer la limpieza y el mantenimiento y reducir la adherencia del medio corrosivo
La limpieza regular de la superficie de los componentes de la torre de transmisión es una medida eficaz para reducir la adhesión de medios corrosivos y retardar la corrosión.. Según el entorno de servicio de las torres., Se deben tomar medidas específicas de limpieza y mantenimiento.:
Primero, limpieza de componentes en zonas industriales. Para torres cercanas a zonas industriales, la superficie de los componentes es fácil de adherir al polvo, Partículas de gases residuales industriales y otros depósitos corrosivos.. Pistolas de agua a alta presión (presión de agua controlada a 10-15MPa) Se puede utilizar para limpiar los componentes regularmente. (una vez cada 6 meses). El agua de limpieza debe ser agua limpia del grifo., y se puede añadir detergente de forma adecuada para los depósitos difíciles de limpiar. Después de la limpieza, La superficie de los componentes debe secarse a tiempo para evitar la formación de una película de agua..
Segundo, limpieza de componentes en zonas costeras. Para torres en zonas costeras, La superficie de los componentes se adhiere fácilmente a los depósitos de niebla salina. (que contiene Cl⁻). Después de fuertes lluvias, Se debe usar agua dulce para lavar la superficie de los componentes a tiempo para reducir la concentración de Cl⁻ en la superficie.. Para bases de torres y pernos de anclaje, limpieza regular (una vez cada 3 meses) se puede llevar a cabo, y se puede aplicar grasa anticorrosión después de la limpieza para mejorar aún más la resistencia a la corrosión..
Tercero, limpieza de grietas de componentes. Las grietas de los componentes. (como uniones perno-tuerca, juntas angulares de placas de conexión de acero) son fáciles de acumular polvo, agua de lluvia y medios corrosivos. Se puede utilizar un cepillo suave o un compresor de aire para limpiar las grietas con regularidad. (una vez cada 3 meses) para eliminar las sustancias acumuladas y evitar la aparición de corrosión en grietas. Después de la limpieza, Se puede aplicar sellador anticorrosión a las grietas para bloquear la invasión de medios corrosivos..
Cuatro, protección de bases de torres. Las bases de las torres y los pernos de anclaje están enterrados en el suelo., que es fácil de corroer por sustancias corrosivas en el suelo. Se pueden tomar medidas como la instalación de zanjas anticorrosión y capas aislantes.: cavar zanjas anticorrosión (ancho 50cm, profundidad 60 cm) alrededor de la base de la torre, llenar las zanjas con materiales anticorrosivos (como grava, asfalto), y evitar que las sustancias corrosivas del suelo invadan la base de la torre; colocar una capa aislante anticorrosión (como fieltro asfáltico, película de polietileno) entre la base de la torre y el suelo para aislar el contacto entre la base de la torre y el suelo corrosivo.
5.2.4 Establezca un sistema de monitoreo de corrosión y realice un mantenimiento preciso
Con el rápido desarrollo de la tecnología digital, Internet de las cosas (IoT) e inteligencia artificial, El establecimiento de un sistema inteligente de monitoreo de la corrosión se ha convertido en la tendencia de desarrollo de la protección contra la corrosión de los componentes de las torres de transmisión.. El sistema puede monitorear el estado de corrosión de los componentes en tiempo real., Realizar una alerta temprana de corrosión y un mantenimiento preciso., evitar el mantenimiento ciego, y reducir los costos de operación y mantenimiento.
Primero, instalar sensores de monitoreo de corrosión. Sensores de corrosión (como sensores de resistencia de polarización lineal, sensores de impedancia electroquímica) Se instalan en componentes clave de las torres de transmisión. (patas de la torre principal, pernos de alta resistencia, bases de torre), que puede controlar la velocidad de corrosión, Potencial de corrosión y parámetros ambientales. (humedad atmosférica, temperatura, concentración de Cl⁻, concentración de SO₂) de componentes en tiempo real. Los sensores están conectados a la plataforma de gestión de fondo a través de tecnología de comunicación inalámbrica. (como 5G, lora), y los datos de seguimiento se transmiten a la plataforma en tiempo real.
Segundo, construir una plataforma de análisis de datos y alerta temprana. La plataforma en segundo plano recopila y almacena los datos de seguimiento., y utiliza algoritmos de big data e inteligencia artificial para analizar los datos.. Según la velocidad de corrosión y los parámetros ambientales., la plataforma puede predecir la tendencia de desarrollo de corrosión de los componentes, establecer alerta temprana de tres niveles (normal, atención, peligro), y emitir información de alerta temprana al personal de operación y mantenimiento a tiempo cuando el estado de corrosión supere el umbral de seguridad..
Tercero, Realizar un mantenimiento preciso basado en datos de monitoreo.. Según los datos de seguimiento y la información de alerta temprana del sistema., El personal de operación y mantenimiento puede llevar a cabo un mantenimiento específico.: para componentes con estado de corrosión normal, no se necesita mantenimiento; para componentes con alerta temprana de nivel de atención, fortalecer la inspección y limpieza; para componentes con alerta temprana de nivel de peligro, llevar a cabo la desoxidación, revestimiento de retoque o reemplazo a tiempo. Este tipo de mantenimiento preciso no solo mejora la eficiencia del mantenimiento sino que también reduce los costos de operación y mantenimiento.. Según la práctica de aplicación de una empresa de redes eléctricas., El sistema inteligente de monitoreo de corrosión puede reducir el costo de operación y mantenimiento de las torres al 40%-50%.
5.3 Análisis de casos de ingeniería
Para verificar el efecto de la aplicación de las medidas de protección contra la corrosión anteriores., Este capítulo toma como ejemplo de análisis la línea de transmisión costera de 220 kV en una determinada ciudad del este de China.. La línea tiene 86 kilómetros de largo., con 218 torres de transmisión. Se encuentra en un ambiente atmosférico marino típico., con alta humedad del aire (humedad relativa media anual 82%), alta concentración de Cl⁻ (concentración media anual de Cl⁻ 0,08 mg/m³), y corrosión grave de los componentes galvanizados.. Antes 2021, La línea adoptó el proceso tradicional de galvanización en caliente y el modo de inspección manual., y el problema de corrosión de los componentes era destacado. Los componentes debían ser reemplazados en grandes cantidades cada 5 años, y el costo anual de operación y mantenimiento excedió 8 millones de yuanes.
En 2021, la unidad de operación y mantenimiento realizó una transformación integral anticorrosión de la línea, Adoptar la combinación de medidas de protección de control de procesos y prevención de fuentes propuestas en este documento.. Las medidas de transformación específicas son las siguientes:
1. Transformación de la etapa de fabricación.: Todos los componentes de repuesto adoptan acero de aleación de aluminio galvanizado., Y el proceso de galvanización adopta desoxidación mediante chorro de arena. + aleación de aluminio galvanizada en caliente + pasivación con cromo trivalente. El espesor de la capa de aleación de aluminio galvanizado se controla entre 100 y 110 μm., que es más alto que el estándar nacional. Al mismo tiempo, Los componentes se someten a un tratamiento de envejecimiento por vibración para eliminar tensiones residuales.; Se optimiza el diseño estructural de los componentes., y se agregan orificios de drenaje en las juntas superpuestas de las placas de conexión para reducir la corrosión en grietas.
2. Transformación de la etapa de operación y mantenimiento.: Se establece un sistema de inspección jerárquico, y el ciclo de inspección de torres se acorta a una vez por trimestre. 50 Se seleccionan torres clave para instalar sensores de monitoreo de corrosión., y se ha creado una plataforma inteligente de monitoreo de corrosión y alerta temprana para realizar un monitoreo en tiempo real del estado de corrosión de los componentes.; Los componentes se limpian con agua dulce cada 6 meses para eliminar los depósitos de niebla salina; para componentes con ligera corrosión, Se llevan a cabo oportunamente la eliminación de óxido y el recubrimiento de retoque., y se utiliza pintura rica en zinc que combina con la capa de aleación de aluminio galvanizado para retoques; Las bases de las torres están equipadas con zanjas anticorrosión y capas aislantes para evitar la corrosión del suelo..
Después 3 años de operación (2021-2024), La unidad de operación y mantenimiento realizó una inspección y evaluación integral de la línea.. Los resultados de la inspección muestran que el efecto de transformación es notable.:
1. Estado de corrosión de los componentes.: La tasa de integridad de la capa de componentes de aleación de aluminio galvanizado es más que 95%, y no hay corrosión por picaduras obvia, Corrosión en grietas y corrosión bajo tensión.. Solo 3% de los componentes presentan una ligera formación de polvo en la capa de aleación de aluminio galvanizado, y no se produce exposición al sustrato. La pérdida de sección transversal de los componentes es menor que 2%, que es mucho más bajo que el rango de seguridad permitido (10%).
2. Costo de operación y mantenimiento.: El costo anual de operación y mantenimiento de la línea se reduce a 3.2 millones de yuanes, cual es 60% más bajo que antes de la transformación (8 millones de yuanes). El número de reemplazos de componentes se reduce de 200 por año a 15 por año, lo que reduce en gran medida la carga de trabajo y el costo de mantenimiento.
3. Predicción de vida útil: Según la tasa de corrosión monitoreada por el sistema., Se prevé que la vida útil de los componentes alcance 45-50 años, que es el doble que los componentes originales galvanizados en caliente puros (20-25 años).
Este caso demuestra plenamente que la combinación de medidas de protección en la etapa de fabricación (optimización del proceso de galvanizado, mejorando el proceso de fabricación, selección de materiales de alto rendimiento) y etapa de operación y mantenimiento (mejorar el sistema de inspección, mantenimiento oportuno, fortalecimiento de la limpieza, establecimiento de un sistema de monitoreo inteligente) Puede resolver eficazmente el problema de corrosión de componentes galvanizados en entornos hostiles., mejorar la resistencia a la corrosión de los componentes, reducir los costos de operación y mantenimiento, y extender la vida útil de las torres de transmisión. Las medidas de protección propuestas en este documento tienen una gran practicidad y operatividad., y puede proporcionar referencia para la protección contra la corrosión de componentes galvanizados de torres de transmisión en entornos similares.
6. Problemas actuales y perspectivas de desarrollo futuro
6.1 Problemas actuales
Con el desarrollo continuo de la industria energética y la mejora continua de la tecnología anticorrosión., Se han logrado grandes avances en la protección contra la corrosión de componentes galvanizados de torres de transmisión en China.. sin embargo, combinado con la práctica de investigación del autor y la investigación de la industria, todavía hay algunos problemas destacados en la aplicación práctica, que limitan la mejora adicional del nivel de protección contra la corrosión de los componentes galvanizados. Los problemas específicos son los siguientes.:
Primero, La calidad del proceso de galvanización en algunas fábricas pequeñas y medianas no está a la altura.. Por las limitaciones de capital, tecnología y equipo, Algunas fábricas de fabricación de torres pequeñas y medianas todavía adoptan el método tradicional de decapado y desoxidación. + proceso de galvanizado en caliente, y el control de los parámetros de galvanizado (temperatura de la solución de zinc, tiempo de inmersión) no es estricto, lo que resulta en un espesor desigual de la capa galvanizada, Mala adherencia y baja resistencia a la corrosión de los componentes.. Durante la investigación, encontramos que 40% De las pequeñas y medianas fábricas manufactureras tienen el problema del espesor de la capa galvanizada no calificada., y la tasa de corrosión de los componentes producidos por estas fábricas es 2-3 veces mayor que el de las fábricas estándar a gran escala. en adición, Algunas fábricas toman atajos para reducir costos., utilizando lingotes de zinc de baja calidad y pretratamiento incompleto, lo que reduce aún más la calidad de la capa galvanizada.
Segundo, el nivel de operación y mantenimiento está desequilibrado. Existe una gran brecha en el nivel de operación y mantenimiento de las torres de transmisión entre diferentes regiones y diferentes unidades de operación y mantenimiento.. En regiones desarrolladas y grandes empresas de redes eléctricas., el concepto de operación y mantenimiento es avanzado, Se utilizan ampliamente tecnologías de detección modernas y sistemas de monitoreo inteligentes., y el nivel de protección contra la corrosión es alto. sin embargo, en áreas remotas y pequeñas empresas de redes eléctricas, por falta de mano de obra, fondos y fuerza técnica, el modo de operación y mantenimiento está al revés, el ciclo de inspección es largo, el mantenimiento no es oportuno, y el problema de corrosión de los componentes es prominente. Durante la investigación, Descubrimos que la tasa de falla por corrosión de los componentes en áreas remotas es 3-4 veces mayor que el de las zonas desarrolladas.
Tercero, la investigación y aplicación de nuevas tecnologías anticorrosión son insuficientes. En el presente, La protección contra la corrosión de los componentes galvanizados en China todavía se basa principalmente en tecnologías tradicionales de galvanizado en caliente y recubrimiento anticorrosión.. La investigación y aplicación de nuevas tecnologías anticorrosión. (como nano revestimiento anticorrosión, capa anticorrosión compuesta, tecnología inhibidora de corrosión) todavía se encuentran en la etapa experimental o de aplicación a pequeña escala, y no han sido ampliamente promocionados. Algunas nuevas tecnologías anticorrosión tienen las ventajas de una alta resistencia a la corrosión., protección del medio ambiente y larga vida útil, pero debido al alto costo, Tecnología inmadura y falta de estándares relevantes., Son difíciles de aplicar a gran escala..
Cuatro, Es necesario seguir mejorando las normas y especificaciones pertinentes.. Aunque existen normas nacionales pertinentes (como GB/T 2694—2023) para la calidad de galvanización y la protección contra la corrosión de componentes de torres de transmisión, Estas normas están dirigidas principalmente al proceso de galvanizado tradicional y a las medidas comunes de protección contra la corrosión., y faltan normas y especificaciones detalladas para las nuevas tecnologías anticorrosión., Nuevos materiales y sistemas de monitorización inteligentes.. Al mismo tiempo, Los estándares para la evaluación del efecto de protección contra la corrosión no son perfectos., lo cual es difícil evaluar con precisión la resistencia a la corrosión y la vida útil de los componentes.
6.2 Perspectiva de desarrollo futuro
Con el profundo avance de la “doble carbono” objetivo estratégico, La construcción de un nuevo sistema energético se está acelerando., y proyectos UHV, Los nuevos proyectos de transmisión de apoyo a la energía y los proyectos de transmisión interregionales se están expandiendo continuamente.. El entorno de servicio de las torres de transmisión es cada vez más complejo, y los requisitos para la resistencia a la corrosión de los componentes galvanizados son cada vez más altos. Combinado con la tendencia de desarrollo de la tecnología anticorrosión en el país y en el extranjero y el conocimiento profesional de la industria de tuberías., Las perspectivas de desarrollo futuro de la protección contra la corrosión de componentes galvanizados de torres de transmisión se reflejan principalmente en los siguientes aspectos.:
Primero, el desarrollo de alto rendimiento, Protección del medio ambiente y materiales anticorrosión de larga duración.. En el futuro, La investigación y el desarrollo de nuevos materiales anticorrosivos se centrarán en el alto rendimiento., protección del medio ambiente y larga vida útil. Por un lado, optimizar la fórmula de la aleación de aluminio galvanizado, agregar elementos de tierras raras (como el cerio, lantano) para mejorar la resistencia a la corrosión y la adhesión de la capa de aleación; por otro lado, Desarrollar nuevos recubrimientos anticorrosivos para la protección del medio ambiente. (como los recubrimientos nanocompuestos, Recubrimientos anticorrosivos a base de agua.), que tienen las ventajas de no ser tóxicos, libre de contaminación, alta resistencia a la corrosión y buena adherencia, y reemplazar gradualmente los tradicionales recubrimientos anticorrosivos tóxicos y dañinos. en adición, la investigación y aplicación de materiales compuestos resistentes a la corrosión (como materiales compuestos plásticos reforzados con fibra) será fortalecido. Estos materiales tienen una excelente resistencia a la corrosión y un peso ligero., que puede reducir eficazmente la carga de corrosión de los componentes.
Segundo, la inteligencia de monitoreo de corrosión y operación y mantenimiento. Con el desarrollo del Internet de las Cosas, big data e inteligencia artificial, El control de la corrosión y el funcionamiento y mantenimiento de componentes galvanizados evolucionarán hacia la inteligencia y la informatización.. Se promoverá ampliamente el sistema inteligente de monitoreo de corrosión, y sensores de corrosión, sensores de temperatura y humedad, Se instalarán sensores de gas y otros equipos en todas las torres clave para realizar un monitoreo en tiempo real del estado de corrosión y los parámetros ambientales de los componentes.. La plataforma en segundo plano utilizará algoritmos de inteligencia artificial para analizar los datos de seguimiento., predecir la tendencia del desarrollo de la corrosión, y realizar alerta temprana automática y mantenimiento inteligente. Al mismo tiempo, Se popularizará la aplicación de drones y robots en la inspección de torres de transmisión, Lo que mejorará la eficiencia y precisión de la inspección., y reducir la carga de trabajo de la inspección manual.
Tercero, la estandarización y refinamiento de los procesos de fabricación y operación y mantenimiento. En el futuro, Los departamentos nacionales pertinentes mejorarán aún más las normas y especificaciones para la protección contra la corrosión de componentes galvanizados., formular estándares detallados para nuevas tecnologías anticorrosión, Nuevos materiales y sistemas de monitorización inteligentes., y estandarizar los procesos de fabricación y operación y mantenimiento. Las fábricas de fabricación reforzarán el control de calidad de todo el proceso., Adoptar equipos de producción avanzados y tecnologías de detección., y garantizar la calidad de los componentes galvanizados.. Las unidades de operación y mantenimiento establecerán un sistema de operación y mantenimiento más refinado, Implementar protección clasificada y mantenimiento preciso de acuerdo con el entorno de servicio y el estado de corrosión de los componentes., y mejorar el nivel de operación y mantenimiento.
Cuatro, la integración de la tecnología de protección contra la corrosión en la industria de tuberías y el campo de las torres de transmisión. El mecanismo de corrosión y la lógica de protección de los componentes metálicos en la industria de tuberías y en el campo de las torres de transmisión son muy similares.. En el futuro, Se fortalecerá la integración y el intercambio de tecnología de protección contra la corrosión entre los dos campos.. Las tecnologías anticorrosión maduras en la industria de tuberías. (como revestimiento de PE de tres capas, tecnología inhibidora de corrosión, sistema inteligente de monitoreo de corrosión) Se aplicará a la protección contra la corrosión de los componentes de las torres de transmisión., y la experiencia práctica de los componentes de las torres de transmisión en la protección contra la corrosión atmosférica en exteriores se utilizará para enriquecer el sistema de tecnología anticorrosión de la industria de tuberías., para lograr el desarrollo y progreso común de los dos campos..
Quinto, El desarrollo ecológico y bajo en carbono de la protección contra la corrosión.. Bajo el trasfondo de la “doble carbono” objetivo estratégico, La protección contra la corrosión de los componentes galvanizados evolucionará hacia un modelo ecológico y con bajas emisiones de carbono.. Se optimizará el proceso de galvanizado tradicional para reducir el consumo energético y la contaminación ambiental; Se fortalecerá la investigación y aplicación de materiales y tecnologías anticorrosión de protección ambiental para reducir el impacto ambiental.; La vida útil de los componentes se ampliará mediante medidas de protección científica., Reducir la frecuencia de sustitución de componentes y lograr el reciclaje de recursos.. Por ejemplo, La capa galvanizada residual se puede reciclar y reutilizar., Reducir el desperdicio de recursos y la contaminación ambiental..
7. Conclusión
Las torres de transmisión son la infraestructura de soporte central de la red de transmisión de energía., y su operación segura y estable está directamente relacionada con la seguridad energética nacional y el desarrollo social y económico.. Componentes galvanizados, como componentes principales de las torres de transmisión, Confíe en el mecanismo de protección del ánodo de sacrificio de la capa galvanizada para lograr efectos anticorrosión., que son ampliamente utilizados en la industria energética. sin embargo, en el complejo entorno de servicio al aire libre a largo plazo, Los componentes galvanizados son propensos a fallar por corrosión bajo la acción combinada de factores ambientales., factores propios del componente, factores de proceso y factores de operación y mantenimiento, lo que no sólo aumenta los costos de operación y mantenimiento sino que también trae importantes riesgos potenciales de seguridad a la red de transmisión de energía..
Basado en la experiencia práctica del curso del autor como estudiante universitario con especialización en la industria de tuberías., resultados de la investigación in situ, datos de investigación de la industria y casos de ingeniería, este trabajo estudia sistemáticamente los problemas de corrosión y las medidas de protección de los componentes galvanizados de las torres de transmisión., y saca las siguientes conclusiones principales:
1. La corrosión de componentes galvanizados es un proceso integral de corrosión electroquímica y corrosión química., entre los cuales la corrosión electroquímica es la principal. Cuando la capa galvanizada está intacta., El zinc actúa como ánodo de sacrificio para proteger el sustrato de acero.; cuando la capa galvanizada está dañada, El sustrato de acero sufrirá una rápida corrosión electroquímica., lo que lleva a la falla del componente. La corrosión de componentes galvanizados se divide principalmente en cuatro tipos.: corrosión uniforme, corrosión por picaduras, Corrosión en grietas y corrosión bajo tensión.. Entre ellos, La corrosión por picaduras y el agrietamiento por corrosión bajo tensión son los más peligrosos., con fuerte ocultamiento y rápida tasa de corrosión, ¿Cuáles son los puntos clave de la protección contra la corrosión?.
2. Los principales factores que afectan la corrosión de los componentes galvanizados incluyen cuatro categorías.: factores ambientales, factores propios del componente, factores de proceso y factores de operación y mantenimiento. Entre ellos, factores ambientales (humedad atmosférica, medios corrosivos) son los principales factores que influyen, Los factores del proceso determinan la resistencia inicial a la corrosión de los componentes., y los factores de operación y mantenimiento determinan la vida útil de los componentes.. El grado de corrosión de componentes con las mismas especificaciones y vida útil varía mucho en diferentes entornos., diferentes procesos de fabricación y diferentes niveles de operación y mantenimiento.
3. La protección contra la corrosión de componentes galvanizados debe respetar el principio de “la prevención primero, combinación de prevención y control, y clasificación de la protección”, y tomar medidas de protección específicas desde la etapa de fabricación y la etapa de operación y mantenimiento. En la etapa de fabricación, La resistencia a la corrosión de los componentes se puede mejorar fundamentalmente optimizando el proceso de galvanización. (adopción de limpieza con chorro de arena y desoxidación, control estricto de los parámetros de galvanización), mejorando el proceso de fabricación (eliminando el estrés residual, mejorando la calidad de la soldadura) y selección de materiales de alto rendimiento (acero de aleación de aluminio galvanizado, acero resistente a la intemperie). En la etapa de operación y mantenimiento, La vida útil de los componentes se puede prolongar eficazmente mejorando el sistema de inspección., Realización oportuna de desoxidación y recubrimiento de retoque., Fortalecer la limpieza y el mantenimiento., y establecer un sistema inteligente de monitoreo de la corrosión..
4. El análisis de casos de ingeniería muestra que la combinación de prevención de fuentes (etapa de fabricación) y control de procesos (etapa de operación y mantenimiento) Puede resolver eficazmente el problema de corrosión de componentes galvanizados en entornos hostiles.. Tras la transformación integral anticorrosión de la línea de transmisión costera de 220kV, El grado de corrosión de los componentes se reduce significativamente., El costo de operación y mantenimiento se reduce en 60%, y se prevé que la vida útil de los componentes alcance 45-50 años, que verifica plenamente la practicidad y operatividad de las medidas de protección propuestas en este trabajo..
5. En el presente, Todavía hay algunos problemas en la protección contra la corrosión de componentes galvanizados en China., Como la calidad de galvanizado no calificada de algunas fábricas pequeñas y medianas., nivel de operación y mantenimiento desequilibrado, Investigación y aplicación insuficientes de nuevas tecnologías anticorrosión., y normas pertinentes imperfectas. En el futuro, La protección contra la corrosión de los componentes galvanizados evolucionará hacia un alto rendimiento., inteligente, estandarizado, verde y bajo en carbono, y se fortalecerá la integración de la tecnología anticorrosión entre la industria de tuberías y el campo de las torres de transmisión para mejorar aún más el nivel de protección contra la corrosión..
Como estudiante universitario con especialización en la industria de tuberías, a través de esta investigación, Tengo un conocimiento más profundo del mecanismo de corrosión y la tecnología de protección de componentes metálicos., y también se dio cuenta de la importancia de la protección contra la corrosión para la seguridad de la infraestructura.. Los resultados de la investigación de este artículo no solo proporcionan una referencia práctica para la práctica de ingeniería de protección contra la corrosión de componentes galvanizados de torres de transmisión, sino que también ofrecen una referencia para la investigación anticorrosión de componentes metálicos relacionados en la industria de tuberías.. Debido a las limitaciones del nivel profesional del autor., alcance de la investigación y profundidad de la investigación, Todavía hay algunas deficiencias en este documento.. Por ejemplo, la investigación sobre el mecanismo de corrosión de componentes galvanizados en ambientes extremos (como gran altitud, temperatura ultrabaja) no es lo suficientemente profundo, y la investigación sobre nuevas tecnologías anticorrosión es relativamente preliminar. En el futuro, Seguiré estudiando y explorando., profundizar la investigación sobre tecnologías relevantes, y contribuir con mis propias fuerzas a la seguridad de la infraestructura nacional y al desarrollo de la industria anticorrosión..
