اجزای گالوانیزه دکل های انتقال – مطالعه مشکلات خوردگی
500kV خط انتقال قطب-برج تحت موج کامل ضربه رعد و برق
فوریه 1, 2026
فولادهای با استحکام بالا در ساخت برج انتقال
فوریه 13, 2026
بررسی مشکلات خوردگی و اقدامات حفاظتی اجزای گالوانیزه دکل های انتقال
فهرست مطالب
چکیده
As the core supporting structure of the power transmission network, the safe and stable operation of transmission towers is directly related to national energy security and social and economic development. Galvanizing treatment, به عنوان پرکاربردترین و مقرون به صرفه ترین روش ضد خوردگی برای انتقال برج اجزاء, بهدلیل ویژگیهای پیوند متالورژیکی بین لایه روی و زیرلایه فولادی و مکانیسم حفاظت از آند قربانی، به طور موثر عمر برجها را افزایش میدهد.. با این حال, در محیط طولانی مدت خدمات در فضای باز پیچیده, تحت تاثیر عوامل متعددی مانند آلودگی هوا, اسپری نمک دریایی, و رسانه های خورنده صنعتی, قطعات گالوانیزه مستعد شکست خوردگی هستند, که نه تنها هزینه های بهره برداری و نگهداری را افزایش می دهد بلکه ممکن است باعث بروز حوادث ایمنی بزرگ مانند ریزش برج و قطع انتقال برق شود.. ترکیب تجربه دوره نویسنده به عنوان یک رشته کارشناسی در صنعت لوله کشی, نتایج تحقیقات صنعت, آخرین داده های صنعت و موارد مهندسی, this paper systematically analyzes the corrosion mechanism, main corrosion types and influencing factors of galvanized components of transmission towers, deeply discusses the technical characteristics, application effects and existing deficiencies of current mainstream protection measures, and puts forward targeted optimization suggestions and application prospects of new protection technologies. Through professional technical analysis, table parameter comparison and case evidence, it balances professionalism and practicality, provides reference for the engineering practice of corrosion protection of galvanized components of transmission towers, and also offers reference for the anti-corrosion research of related metal components in the pipeline industry.
کلید واژه ها
Transmission Towers; Galvanized Components; Corrosion Mechanism; Protection Measures; بهینه سازی عملیات و نگهداری; صنعت خط لوله
1. مقدمه
به عنوان یک مقطع کارشناسی در رشته صنعت لوله کشی, من عمیقاً به تأثیر مهلک خوردگی فلز بر ایمنی زیرساخت ها از طریق مطالعه دروسی مانند “خوردگی و حفاظت فلزات” و “فناوری ساخت و ساز مهندسی خطوط لوله”. چه خطوط لوله انتقال نفت و گاز و چه اجزای برج انتقال, خوردگی فلز مشکل اصلی است که عمر مفید آنها را کوتاه می کند و خطرات بالقوه ایمنی را افزایش می دهد. به خصوص پس از شرکت در “بررسی ضد خوردگی زیرساخت های برق” فعالیت عملی سازماندهی شده توسط مدرسه, من درک عمیق تر و عمیق تری از مشکلات خوردگی اجزای گالوانیزه دکل های انتقال به دست آورده ام..
طی آن تحقیق, تیم ما بازدید کردند 3 500ایستگاه های بهره برداری و نگهداری خطوط انتقال کیلوولت و 2 کارخانه های برج سازی در شمال چین, و خوردگی دکل های انتقال با عمر سرویس های مختلف و تحت محیط های مختلف سرویس را در محل بررسی کرد. چیزی که بیش از همه مرا تحت تاثیر قرار داد این بود که در یک بخش خط انتقال در اطراف یک شهر صنعتی سنگین, لایه گالوانیزه از فولاد زاویه برج, پیچ و مهره ها و سایر قطعاتی که فقط برای مدتی در خدمت بوده اند 8 سالها لایهبرداری و پودر شدن در سطح وسیعی ظاهر شد, و سطح اجزاء با زنگ قرمز پوشیده شده بود. پرسنل بهره برداری و نگهداری گفتند که برج های اینجا هر ساله نیاز به خاک زدایی و گالوانیزه مجدد دارند, و هزینه عملیات و نگهداری بسیار بالاست. در خط انتقال یک شهرستان ساحلی, some tower bases and anchor bolts have suffered pitting perforation due to long-term erosion by marine salt spray, and even the cross-sectional loss of one tower diagonal brace component due to corrosion has exceeded 15%, which had to be replaced urgently, otherwise it would easily cause tower inclination.
According to the latest statistical data released by the China Electricity Council in 2024, the total number of in-service transmission towers in China has exceeded 5 میلیون, of which more than 90% adopt hot-dip galvanizing process for anti-corrosion treatment. The annual maintenance cost of towers caused by corrosion exceeds 3 billion yuan, and there are about 200 power transmission interruption accidents caused by corrosion failure of galvanized components every year, with direct economic losses exceeding 500 million yuan. With the in-depth advancement of the “dual carbon” strategic goal, the construction of a new power system is accelerating, and UHV projects and new energy supporting transmission projects are continuously expanding. The service environment of transmission towers is becoming more complex. The number of towers in extreme environments such as high altitude, high humidity and cold, heavy industrial pollution and marine salt spray is increasing, which puts forward higher requirements for the anti-corrosion performance of galvanized components.
Although the application scenarios of the pipeline industry and the transmission tower field are different, the corrosion mechanism and protection logic of metal components are highly similar. Both emphasize “prevention first, combination of prevention and control”, and pay attention to the economy, practicality and long-term effectiveness of protection measures. بر این اساس, combined with my professional knowledge, practical experience, and a large number of industry documents and the latest standards and specifications consulted, I chose the topic “بررسی مشکلات خوردگی و اقدامات حفاظتی اجزای گالوانیزه دکل های انتقال”. I hope to explore more efficient and economical protection schemes by in-depth analysis of the corrosion rules of galvanized components, which not only provides reference for the operation and maintenance of transmission towers but also offers reference for the anti-corrosion research of related metal components in the pipeline industry.
The research focus of this paper is: the corrosion mechanism of galvanized components and their corrosion characteristics under different environments, the technical parameters and application effects of current mainstream protection measures, and the targeted protection optimization suggestions put forward combined with practical cases. In the research process, it will avoid excessive theoretical empty talk, focus on the combination of theory and practice, integrate the unique insights from personal investigation, balance professionalism and colloquial expression, and try to use common expressions in the industry to avoid rigid stacking of professional terms, so as to make the research results more practical and operable.
2. بررسی اجمالی اجزای گالوانیزه دکل های انتقال
2.1 ترکیب و عملکرد اجزای گالوانیزه
Transmission towers are spatial truss structures assembled from various galvanized metal components. Their galvanized components mainly include main tower legs, زاویه فولاد, channel steel, connecting plates, پیچ و مهره, پیچ های لنگر, نردبان, و غیره. Different components play different roles in the tower, اما الزامات ضد خوردگی آنها ثابت است - همه باید مقاومت خوبی در برابر خوردگی اتمسفر و خوردگی متوسط شیمیایی داشته باشند تا اطمینان حاصل شود که هیچ شکست خوردگی جدی در طول عمر طراحی شده رخ نمی دهد. (معمولا 30 سال ها).
در میان آنها, اجزای باربر مانند پایه های برج اصلی و فولاد زاویه دار اجزای اصلی برج هستند., و یکپارچگی لایه گالوانیزه مستقیماً بر خواص مکانیکی و پایداری ساختاری اجزا تأثیر می گذارد.. اتصال قطعات مانند پیچ و مهره و انکر بولت, اگر چه در معرض نیروهای نسبتاً کمی است, به محض وقوع پارگی خوردگی یا شکستگی، باعث اتصال سست اجزای برج می شود و باعث ناپایداری کلی سازه می شود.. اجزای کمکی مانند صفحات اتصال, که برای مدت طولانی در معرض فضای باز قرار می گیرند, در معرض آسیب لایه گالوانیزه ناشی از شستشوی باران و تجمع گرد و غبار هستند, منجر به خوردگی می شود.
در اینجا باید تاکید کرد که لایه گالوانیزه اجزای گالوانیزه برج انتقال یک روکش روی نیست., اما یک ساختار دو لایه از “لایه آلیاژ روی-آهن + لایه روی خالص” توسط واکنش متالورژیکی بین روی و بستر فولادی ایجاد می شود. مزیت این ساختار این است که لایه آلیاژ روی - آهن به طور نزدیک با بستر ترکیب شده و به راحتی از بین نمی رود., در حالی که لایه روی خالص نقش محافظت از آند قربانی را ایفا می کند, ارائه حفاظت مضاعف برای عملکرد ضد خوردگی قطعات. این اساساً با اصل ضد خوردگی گالوانیزه خطوط لوله انتقال نفت در صنعت خطوط لوله سازگار است.. با این حال, با توجه به ویژگیهای نیروی متفاوت و محیطهای خدماتی اجزای دکل انتقال, الزامات ضخامت, یکنواختی و چسبندگی لایه گالوانیزه سخت تر است.
2.2 فرآیند گالوانیزه و پارامترهای فنی
در حال حاضر, فرآیندهای گالوانیزه اجزای برج انتقال عمدتاً به دو نوع تقسیم می شوند: گالوانیزه گرم و الکترو گالوانیزه. در میان آنها, گالوانیزه گرم بیش از 95% بازار گالوانیزه برج به دلیل اثر ضد خوردگی خوب آن, عمر طولانی و هزینه متوسط. الکترو گالوانیزه فقط برای برخی از اجزای کوچک کمکی یا قطعات داخلی استفاده می شود. این مقاله بر مشکلات خوردگی اجزای گالوانیزه گرم تمرکز دارد.
فرآیند گالوانیزه گرم, به زبان ساده, غوطه ور شدن اجزای فولادی پس از زنگ زدایی و چربی زدایی در محلول مذاب روی است (دمای محلول روی در 440-460 درجه سانتیگراد کنترل می شود). پس از مدتی غوطه ور شدن, بستر فولادی به صورت متالورژیکی با محلول روی واکنش می دهد تا یک لایه گالوانیزه یکنواخت و متراکم بر روی سطح اجزا تشکیل دهد.. طبق GB/T 2694-2023 “شرایط فنی ساخت دکل های خطوط انتقال”, ضخامت لایه گالوانیزه گرم برای اجزای باربر دکل های انتقال نباید کمتر از 86 میکرومتر باشد., و برای اجزای غیر باربر نباید کمتر از 65μm باشد. چسبندگی لایه گالوانیزه باید الزامات را برآورده کند “بدون لایه برداری یا بلند کردن پس از آزمایش چکش”, و مقاومت در برابر پاشش نمک در آزمایش پاشش نمک خنثی 480 ساعته نباید به زنگ قرمز برسد.
در طول تحقیقات, I found that there are certain differences in the galvanizing process parameters of different manufacturing factories, which directly affect the quality and anti-corrosion effect of the galvanized layer. جدول 1 below compares the hot-dip galvanizing process parameters of 3 mainstream tower manufacturing factories in China. Combined with my observation in the factory workshop, a brief analysis of the impact of parameter differences is made.
|
Manufacturer Name
|
Zinc Solution Temperature (℃)
|
Immersion Time (دقیقه)
|
Pretreatment Method
|
Galvanized Layer Thickness (میکرومتر)
|
Adhesion (تست چکش)
|
Actual Application Effect (Investigation Summary)
|
|---|---|---|---|---|---|---|
|
Manufacturer A (A manufacturer in Hebei)
|
445±5
|
3-5 (adjusted according to component thickness)
|
ترشی + Phosphating + Water Washing
|
90-100
|
No peeling or lifting, slight local scratches
|
For components in service for 10 سال ها, the integrity rate of galvanized layer reaches 85%. Corrosion is mainly concentrated at component joints, and the operation and maintenance cost is low.
|
|
Manufacturer B (A manufacturer in Shandong)
|
455±5
|
2-4
|
ترشی + Water Washing (no phosphating)
|
80-90
|
Slight local lifting, no large-area peeling
|
For components in service for 8 سال ها, the integrity rate of galvanized layer is about 70%. The surface of some components is powdered, and anti-corrosion paint needs to be touched up regularly.
|
|
Manufacturer C (A manufacturer in Jiangsu)
|
440±5
|
4-6
|
Sandblasting Derusting + Water Washing
|
100-110
|
No peeling or lifting, excellent adhesion
|
For components in service for 12 سال ها, the integrity rate of galvanized layer reaches 90%. Corrosion is rare, mainly used in areas with severe corrosion such as coastal and heavy industrial areas.
|
جدول 1 Comparison of Hot-dip Galvanizing Process Parameters and Application Effects of 3 Mainstream Tower Manufacturers in China
از جدول قابل مشاهده است 1 that zinc solution temperature, immersion time and pretreatment method are the core parameters affecting the quality of the galvanized layer. در میان آنها, روش پیش تصفیه آشکارترین تأثیر را دارد. سازنده C از روش پیش تصفیه برای زنگ زدایی سندبلاست استفاده می کند + شستشوی آب. در مقایسه با درمان ترشی تولید کنندگان A و B, می تواند زنگ زدگی را کاملاً از بین ببرد, رسوب اکسید و لکه های روغن روی سطح قطعات, ترکیب بین لایه گالوانیزه و زیرلایه را نزدیک تر می کند. از این رو, لایه گالوانیزه ضخیم تر است, چسبندگی بهتری دارد, و در کاربرد عملی اثر ضد خوردگی بهتری دارد. اگرچه هزینه فرآیند آن کمی بالاتر است, هزینه عملیات طولانی مدت و نگهداری کمتر است, که بیشتر برای اجزای برج در مناطق با خوردگی شدید مناسب است.
این کاملاً با منطق فرآیند گالوانیزه کردن خطوط لوله در صنعت خطوط لوله مطابقت دارد. در ساخت خط لوله, پیش تصفیه ناکافی همچنین منجر به چسبندگی ضعیف و لایه برداری آسان لایه گالوانیزه می شود., منجر به خوردگی خط لوله می شود. در دوره آزمایشی از “فناوری ساخت و ساز مهندسی خطوط لوله”, من یک آزمایش مقایسه ای انجام دادم: دو لوله فولادی با همان مشخصات گرفته شد, یکی از آنها توسط سندبلاست پاک شده بود, دیگری با ترشی. هر دو با گالوانیزه گرم تحت درمان قرار گرفتند و سپس تحت آزمایش اسپری نمک قرار گرفتند. نتایج نشان داد که لایه گالوانیزه لوله فولادی پس از سندبلاست، زنگ زدایی پس از 600 ساعت آزمایش نمک پاشی همچنان فاقد زنگ قرمز است., در حالی که لوله فولادی پس از ترشی زدایی زنگ زدگی قرمز محلی تنها پس از 400 ساعت بود. این همچنین تأیید می کند که بهبود فرآیند پیش تصفیه مبنایی برای بهبود عملکرد ضد خوردگی لایه گالوانیزه است..
3. مکانیسم خوردگی و انواع خوردگی قطعات گالوانیزه
3.1 تجزیه و تحلیل مکانیسم خوردگی قطعات گالوانیزه
خوردگی اجزای گالوانیزه دکل های انتقال اساساً فرآیندی جامع از خوردگی الکتروشیمیایی و خوردگی شیمیایی لایه گالوانیزه و بستر فولادی در محیط پیچیده بیرونی است., که در میان آنها خوردگی الکتروشیمیایی اصلی ترین است. برای درک مشکل خوردگی قطعات گالوانیزه, ابتدا باید مکانیسم خوردگی آنها را روشن کنیم - که اساس اصلی ما برای تدوین اقدامات حفاظتی است.
جزء اصلی لایه گالوانیزه روی است. پتانسیل الکترود استاندارد روی است -0.76V, در حالی که فولاد است -0.44V. پتانسیل الکترود روی کمتر از فولاد است. از این رو, زمانی که لایه گالوانیزه روی سطح جزء گالوانیزه سالم باشد, روی به عنوان آند و زیرلایه فولادی به عنوان کاتد عمل می کند, forming a galvanic cell circuit in a humid environment. در این زمان, zinc will preferentially undergo oxidation reaction (به عنوان مثال, sacrificial anode), be corroded and dissolved, while the steel substrate is protected from corrosion. این است “sacrificial anode protection mechanism” of the galvanized layer, which is also the core principle of galvanized anti-corrosion.
The oxidation reaction equation of zinc is: روی – 2e⁻ = Zn²⁺. Zn²⁺ combines with OH⁻ in the environment to form Zn(اوه)₂, which is further oxidized to form stable corrosion products such as ZnO and ZnCO₃. These corrosion products will adhere to the surface of the galvanized layer to form a dense passive film, which can prevent further corrosion of zinc and also prevent external corrosive media (such as rainwater, اسپری نمکی, industrial waste gas, و غیره.) from contacting the steel substrate, playing a dual protection role.
با این حال, this protective effect can only be achieved when the galvanized layer is intact. When the galvanized layer is damaged due to wear, scratch, aging and other reasons, and the steel substrate is exposed to corrosive media, the situation will change. در این زمان, in the galvanic cell formed by zinc and steel, zinc still acts as the anode and steel as the cathode. با این حال, due to the damage of the galvanized layer, the corrosion area of zinc is reduced, and the corrosion rate will increase significantly. When the galvanized layer is completely corroded and consumed, the steel substrate will be directly exposed to corrosive media and start to corrode.
The corrosion of the steel substrate is also electrochemical corrosion: in a humid environment, یک لایه آب روی سطح فولاد تشکیل می شود. فیلم آب اکسیژن را حل می کند, دی اکسید کربن, نمک ها و سایر مواد برای تشکیل محلول الکترولیت. آهن و کربن موجود در فولاد یک سلول گالوانیکی را تشکیل می دهند. آهن به عنوان آند برای انجام واکنش اکسیداسیون برای تولید Fe2+ عمل می کند. Fe2+ با OH- ترکیب می شود تا Fe تولید کند(اوه)₂, که برای تولید آهن بیشتر اکسید می شود(اوه)₃. آهن(اوه)3 آبگیری می کند و Fe2O3·nH2O را تشکیل می دهد (به عنوان مثال, زنگ قرمز). زنگ قرمز از نظر بافت شل است و نمی تواند از تهاجم مواد خورنده جلوگیری کند, که منجر به خوردگی مداوم زیرلایه فولادی خواهد شد, و در نهایت منجر به از بین رفتن مقطعی اجزا می شود, کاهش خواص مکانیکی و حتی شکست.
علاوه بر خوردگی الکتروشیمیایی, اجزای گالوانیزه نیز دچار خوردگی شیمیایی خواهند شد. هنگامی که مواد خورنده مانند گاز زباله صنعتی وجود دارد (مانند SO2, NO2, HCl, و غیره.) و اسپری نمک دریایی (حاوی کلر) در محیط, این محیط ها مستقیماً با لایه گالوانیزه واکنش شیمیایی می دهند, لایه غیرفعال را از بین می برد و خوردگی روی را تسریع می کند. مثلا, SO2 با لایه گالوانیزه واکنش می دهد و ZnSO4·7H2O را تولید می کند. (کریستال سولفات روی), که از نظر بافت شل است و به راحتی می ریزد, منجر به نازک شدن تدریجی لایه گالوانیزه می شود. Cl- می تواند به فیلم غیرفعال نفوذ کند و با روی واکنش دهد تا ZnCl2 را ایجاد کند که در آب محلول است., تسریع در خوردگی حفره ای لایه گالوانیزه.
در اینجا می خواهم بینش شخصی همراه با تجربه عملی خود را به اشتراک بگذارم: در محیطی با رطوبت بالا و اختلاف دمای بالا, لایه آب روی سطح اجزای گالوانیزه برای مدت طولانی وجود خواهد داشت, و فیلم آب رسانه های خورنده بیشتری را حل می کند, که سرعت خوردگی الکتروشیمیایی را بسیار تسریع خواهد کرد. در طول تحقیقات, من متوجه شدم که در برج های انتقال در مناطق کوهستانی با رطوبت بالا در جنوب, اگرچه آلودگی صنعتی و نمک پاشی دریایی وجود ندارد, تحت یک عمر سرویس, درجه خوردگی اجزای گالوانیزه بسیار جدی تر از مناطق خشک شمال است. دلیل آن این است که مناطق کوهستانی جنوبی در تمام طول سال بارندگی مکرر دارند و رطوبت هوا زیاد است (میانگین سالانه رطوبت نسبی بیشتر است 80%), و لایه آب روی سطح اجزای گالوانیزه نمی تواند برای مدت طولانی خشک شود, so electrochemical corrosion occurs continuously, leading to rapid consumption of the galvanized layer.
علاوه بر این, according to the research data from the National Center for Materials Corrosion and Protection Science, the corrosion process and corrosion products of galvanized steel in different typical atmospheric environments are significantly different, which also leads to different corrosion rates and corrosion characteristics of galvanized components under different environments, به شرح زیر:
1. Unpolluted rural atmospheric environment: mainly affected by O₂ and CO₂. The galvanized layer is corroded to generate ZnO and Zn₅(CO₃)₂(اوه)₆. These corrosion products are stable and dense, which can effectively inhibit further corrosion, and the corrosion rate is the slowest;
2. Industrial atmospheric environment: گاز خورنده اصلی SO2 است. لایه گالوانیزه خورده می شود تا Zn4SO4 تولید کند(اوه)₆·4H2O و Zn4Cl2(اوه)₄SO4·5H2O. این محصولات خوردگی از نظر بافت شل هستند و به راحتی از بین می روند, تسریع در خوردگی;
3. محیط جوی دریایی: سرشار از کلر. لایه گالوانیزه برای تولید محصولاتی مانند Zn5 خورده می شود(CO₃)₂(اوه)₆ و Zn5(اوه)₈Cl2·H2O. خوردگی عمدتاً در مراحل اولیه حفره ای است, که به تدریج به خوردگی عمومی تبدیل می شود, و سرعت خوردگی سریعترین است.
به طور خلاصه, مکانیسم خوردگی اجزای گالوانیزه را می توان به صورت خلاصه کرد: زمانی که لایه گالوانیزه دست نخورده است, به واسطه مکانیسم حفاظتی آند فداکاری از بستر فولادی محافظت می کند, و یک فیلم غیرفعال برای محافظت بیشتر تشکیل می دهد; when the galvanized layer is damaged, the sacrificial anode protection mechanism fails, the steel substrate undergoes electrochemical corrosion, and the corrosive medium accelerates the consumption of the galvanized layer and the corrosion of the substrate, ultimately leading to corrosion failure of the components.
3.2 انواع اصلی خوردگی و خصوصیات
Combined with investigation practice and industry literature, according to the different corrosion environments and corrosion forms, the corrosion of galvanized components of transmission towers is mainly divided into the following 4 برجهای انتقال برق خودپشتیبانی Valmont. Each type has its unique corrosion characteristics and formation reasons. In actual operation and maintenance, we can also judge the corrosion type and corrosion degree according to the corrosion characteristics, and then take targeted protection measures.
3.2.1 خوردگی یکنواخت
Uniform corrosion, همچنین به عنوان خوردگی عمومی شناخته می شود, رایج ترین نوع خوردگی قطعات گالوانیزه است. عمدتاً در سطح لایه گالوانیزه رخ می دهد, نشان می دهد که لایه گالوانیزه به طور یکنواخت نازک شده است, پودر شده و به طور کامل پوست کنده شود. سطح جزء یکنواخت سفید مایل به خاکستری یا سیاه مایل به خاکستری است. در مرحله بعد, زمانی که لایه گالوانیزه کاملا کنده شده و بستر فولادی در معرض دید قرار می گیرد, زنگ قرمز یکنواخت ظاهر می شود.
این نوع خوردگی عمدتاً در مناطقی با محیط جوی نسبتاً ملایم رخ می دهد, مانند مناطق روستایی و حومه شهر, جایی که آلودگی صنعتی جدی و نمک پاشی دریایی وجود ندارد. رسانه های خورنده عمدتاً آب باران هستند, رطوبت هوا و دی اکسید کربن. سرعت خوردگی آن نسبتاً کند است. معمولا, ضخامت تلفات سالانه لایه گالوانیزه 3-5μm است. با توجه به ضخامت لایه گالوانیزه مشخص شده در GB/T 2694-2023 (کمتر از 86 میکرومتر نیست), در محیط روستایی, لایه گالوانیزه اجزای گالوانیزه می تواند اثر ضد خوردگی را حفظ کند 20-30 سال ها, که اساساً می تواند طول عمر طراحی شده برج را برآورده کند.
در طول تحقیقات, من یک دکل انتقال را دیدم که برای آن در خدمت بود 25 سال در یک منطقه روستایی. سطح اجزای آن دارای خوردگی یکنواخت معمولی بود - لایه گالوانیزه کاملاً پودر شده بود, با پوسته شدن خفیف در برخی نواحی. زیرلایه فولادی در معرض مقدار کمی زنگ قرمز بود, اما تلفات مقطعی اجزا کم بود, و خواص مکانیکی هنوز می تواند الزامات را برآورده کند. The operation and maintenance personnel only needed to re-galvanize the peeled parts to continue using them.
The characteristics of uniform corrosion are: uniform corrosion distribution, stable corrosion rate, relatively small harm to components, and relatively simple maintenance in the later stage. It can be mainly alleviated by regular re-galvanizing and applying anti-corrosion paint.
3.2.2 خوردگی حفره ای
Pitting corrosion, also known as pitting, is the most dangerous type of corrosion of galvanized components. عمدتاً در سطح لایه گالوانیزه رخ می دهد, showing that the galvanized layer has pinhole-sized corrosion pits, which gradually deepen and expand, and even penetrate the galvanized layer, leading to exposure of the steel substrate, and then triggering local corrosion of the substrate to form “rust pits”.
این نوع خوردگی عمدتاً در محیط های حاوی یون های هالوژن مانند Cl- و Br- رخ می دهد., به ویژه در مناطق ساحلی, مناطق شور و قلیایی, و مناطق سردسیر شمالی که از نمک ذوب برف استفاده می شود. Cl- دارای شعاع کوچک و توانایی نفوذ قوی است, که می تواند به لایه غیرفعال در سطح لایه گالوانیزه نفوذ کند, سلول های خوردگی موضعی را روی سطح لایه گالوانیزه تشکیل می دهند, و منجر به خوردگی سریع موضعی روی برای ایجاد حفره های حفره ای می شود. علاوه بر این, پس از تشکیل حفره, غلظت مواد خورنده (مانند Cl-) در داخل چاله ها همچنان افزایش خواهد یافت, و نرخ خوردگی بیشتر تسریع خواهد شد, تشکیل دهنده “خوردگی اتوکاتالیستی”, که در نهایت منجر به سوراخ شدن لایه گالوانیزه و خوردگی زیرلایه فولادی خواهد شد.
با توجه به داده های موجود در “White Paper on Corrosion Protection of Transmission Line Towers” released by the Chinese Society for Corrosion and Protection in 2024, the incidence of pitting corrosion of galvanized tower components in coastal areas is as high as 65%, and the pitting corrosion rate can reach 8-12μm per year. Some components in service for 5 years will have pitting perforation.
During the investigation in a coastal county, I saw an anchor bolt of a tower that had been in service for 6 سال ها. Its surface was covered with pitting pits, and some pits had penetrated the galvanized layer. The exposed substrate was covered with red rust. Measured with a caliper, the diameter of the bolt had been lost by 2mm, which exceeded the safety allowable range and had to be replaced urgently.
The characteristics of pitting corrosion are: small corrosion area, fast corrosion rate, strong concealment, and difficult to find in the early stage. Once found, it has often caused serious corrosion damage, and even affected the bearing capacity of components, which is very easy to cause safety accidents. از این رو, pitting corrosion is the key and difficult point in the corrosion protection of galvanized components.
Here I want to share a personal insight: in the pipeline industry, the galvanized layer of oil and gas transmission pipelines is also very prone to pitting corrosion. Especially for pipelines laid in coastal areas, pipeline leakage accidents caused by pitting corrosion occur from time to time. By comparing the pitting corrosion phenomena of pipelines and towers, من متوجه شدم که وقوع خوردگی حفره ای تنها به غلظت کلر در محیط مربوط نمی شود, بلکه به یکنواختی لایه گالوانیزه. قطعات با ضخامت لایه گالوانیزه ناهموار و ناخالصی به احتمال زیاد نقطه شروع خوردگی حفره ای هستند.. از این رو, بهبود یکنواختی لایه گالوانیزه و کاهش ناخالصی ها در لایه گالوانیزه کلید جلوگیری از خوردگی حفره ای است..
3.2.3 خوردگی شکاف
خوردگی شکافی عمدتاً در اتصالات اجزای گالوانیزه رخ می دهد, مانند اتصالات بین فولاد زاویه و صفحات اتصال, اتصالات بین پیچ و مهره, و مفاصل لبه اجزاء. با خوردگی سریع و کنده شدن لایه گالوانیزه داخل شکاف ها آشکار می شود., زنگ قرمز روی بستر فولادی, and even loose and stuck component connections.
The formation of this type of corrosion is mainly because the crevices at the component joints are easy to accumulate rainwater, dust, corrosive media, و غیره., تشکیل دهنده “crevice solution”. The oxygen concentration inside the crevices is lower than that outside, forming an “oxygen concentration cell”—the inside of the crevices is the anode and the outside is the cathode, leading to rapid corrosion of the galvanized layer and steel substrate inside the crevices. همزمان, the corrosion products inside the crevices cannot be discharged in time, which will further aggravate corrosion and form a vicious circle.
در طول تحقیقات, I found that almost all towers in service for more than 5 years have varying degrees of crevice corrosion at the component joints, especially the joints between bolts and nuts, که بیشترین خوردگی را دارند. کارکنان یک ایستگاه بهره برداری و نگهداری به ما گفتند که هر سال پیچ های برج را پاکسازی و روغن کاری می کنند, اما هنوز نمی توانند به طور کامل از خوردگی شکاف جلوگیری کنند. برخی از پیچ ها به دلیل خوردگی گیر کرده و قابل جداسازی نیستند, بنابراین آنها باید با برش جایگزین شوند, که نه تنها باعث افزایش حجم کار و نگهداری می شود بلکه ممکن است باعث آسیب به قطعات شود.
ویژگی های خوردگی شکاف عبارتند از: خوردگی در شکاف اجزا متمرکز است, با پنهان سازی قوی و نرخ خوردگی سریع. به راحتی می توان بر عملکرد اتصال قطعات تأثیر گذاشت, و سپس بر پایداری ساختاری کلی برج تأثیر می گذارد. علاوه بر این, خوردگی شکافی اغلب همزمان با خوردگی حفره ای رخ می دهد, تشدید آسیب خوردگی.
3.2.4 ترک خوردگی ناشی از استرس
Stress corrosion cracking is a corrosion failure form of galvanized components under the combined action of “corrosive medium + stress”. It mainly occurs on the force-bearing components (such as main tower legs, diagonal angle steel) and connecting components (such as high-strength bolts) از برج. It is manifested by small cracks on the surface of the components, which gradually expand and eventually lead to component fracture.
The formation of this type of corrosion requires two necessary conditions: one is the existence of corrosive media (such as industrial waste gas, اسپری نمک دریایی, و غیره.), and the other is the existence of internal or external stress on the components (such as residual stress generated during manufacturing, tension and pressure borne by the tower during service). Under the action of corrosive media, the galvanized layer on the surface of the component is damaged, and the corrosive media invade the steel substrate. همزمان, the existence of stress will cause microcracks on the surface of the substrate. The corrosive media accumulate inside the cracks, accelerating the expansion of the cracks, and eventually leading to component fracture.
The incidence of stress corrosion cracking is relatively low, but the harm is great. Once it occurs, it will directly lead to the failure of tower components and cause major safety accidents such as tower collapse and power transmission interruption. با توجه به “Statistical Report on Safety Accidents of Transmission Lines” released by the State Grid in 2024, که در 2023, there were 3 tower collapse accidents caused by stress corrosion cracking of tower components in China, همه در مناطق آلوده صنعتی شدید رخ می دهد. دلیل اصلی این است که تنش پسماند در طول فرآیند ساخت قطعات حذف نشد, و در عین حال, برای مدت طولانی توسط گازهای زباله صنعتی خورده شده بود, منجر به ترک خوردگی تنشی می شود.
در طول تحقیقات, اگرچه من ترک خوردگی اجزای تنش خوردگی را با چشم خودم ندیدم, پرسنل عملیات و تعمیر و نگهداری عکس های موارد تصادف مربوطه را به ما نشان دادند - روی یک پیچ با استحکام بالا, لایه گالوانیزه کنده شده بود, و یک ترک آشکار در وسط پیچ وجود داشت, که از تمام سطح مقطع پیچ می گذشت, در نهایت منجر به شکستگی پیچ می شود, قطعه مهاربند مورب برج در حال سقوط است, و شیب برج.
برای مقایسه واضح تر ویژگی ها, دلایل تشکیل و خطرات انواع خوردگی, من جدول را مرتب کردم 2 در زیر با نتایج تحقیقات و دانش حرفه ای برای مرجع ترکیب شده است.
|
نوع خوردگی
|
ویژگی های خوردگی
|
دلایل شکل گیری
|
محیط خدمات اصلی
|
سطح خطر
|
دشواری تشخیص
|
|---|---|---|---|---|---|
|
خوردگی یکنواخت
|
لایه گالوانیزه به طور یکنواخت نازک می شود, پودر شده و به طور کامل پوست کنده شود, و زنگ قرمز یکنواخت در مرحله بعدی ظاهر می شود.
|
اثر جامع خوردگی الکتروشیمیایی و خوردگی شیمیایی, رسانه های خورنده به طور یکنواخت بر روی سطح قطعه عمل می کنند.
|
محیط های جوی ملایم مانند مناطق روستایی و حومه شهر.
|
★★☆☆☆
|
★☆☆☆☆ (به راحتی قابل تشخیص است)
|
|
خوردگی حفره ای
|
بر روی لایه گالوانیزه، گودال های خوردگی به اندازه پین هول ظاهر می شوند, که به تدریج عمیق می شوند و سوراخ می شوند و گودال های زنگ را تشکیل می دهند.
|
یون های هالوژن مانند Cl- در فیلم غیرفعال نفوذ می کنند, سلول های خوردگی موضعی را تشکیل می دهند, و باعث خوردگی اتوکاتالیستی می شود.
|
مناطق ساحلی, زمین شور - قلیایی, مناطق نمکی در حال ذوب برف شمالی.
|
★★★★★
|
★★★☆☆ (تشخیص در مراحل اولیه دشوار است)
|
|
خوردگی شکاف
|
لایه گالوانیزه جدا می شود و زنگ قرمز در شکاف اجزا ظاهر می شود, با اتصالات شل و چسبیده.
|
شکاف ها رسانه های خورنده را جمع می کنند, سلول های غلظت اکسیژن را تشکیل می دهند, و محصولات خوردگی را نمی توان تخلیه کرد.
|
همه محیط ها, به خصوص مناطق مرطوب و گرد و غبار.
|
★★★☆☆
|
★★★★☆ (پنهان کاری قوی)
|
|
ترک خوردگی ناشی از استرس
|
ترک های کوچکی روی سطح اجزا ظاهر می شود, که به تدریج گسترش یافته و در نهایت منجر به شکستگی می شود.
|
عملکرد ترکیبی رسانه های خورنده و تنش داخلی/خارجی اجزا.
|
آلودگی صنعتی شدید, مناطق ساحلی و سایر مناطق با خوردگی شدید و تنش اجزای بزرگ.
|
★★★★★
|
★★★★★ (تشخیص بسیار دشوار است)
|
جدول 2 مقایسه انواع خوردگی اصلی اجزای گالوانیزه دکل های انتقال
4. عوامل اصلی موثر بر خوردگی قطعات گالوانیزه
خوردگی اجزای گالوانیزه دکل های انتقال، نتیجه یک عامل واحد نیست, اما اثر ترکیبی عوامل مختلف مانند عوامل محیطی, عوامل خود جزء, عوامل فرآیند, و عوامل بهره برداری و نگهداری. در طول تحقیقات, من متوجه شدم که اجزای گالوانیزه با طول عمر و مشخصات یکسان تفاوت های زیادی در درجه خوردگی در محیط های مختلف دارند., فرآیندهای مختلف تولید و سطوح مختلف عملیات و نگهداری - برخی از آنها هنوز دست نخورده هستند 15 سال خدمت, در حالی که دیگران بعد از شکست خوردگی جدی دارند 5 سال خدمت.
همراه با دانش حرفه ای من, مشاهده عملی و آخرین داده های صنعت مورد استفاده قرار گرفت, I summarize the main factors affecting the corrosion of galvanized components into the following 4 دسته بندی ها. Each category of factors is analyzed in detail combined with specific investigation cases and personal insights, hoping to provide targeted basis for formulating protection measures later.
4.1 فاکتورهای محیطی (عوامل اصلی تأثیرگذار)
Environmental factors are the most core factors affecting the corrosion of galvanized components. Because the components are exposed to the outdoor for a long time and directly affected by the corrosive media in the environment, the stronger the corrosiveness of the environment, the faster the corrosion rate of the components. According to the investigation results, environmental factors mainly include atmospheric humidity, corrosive media, temperature change, illumination, و غیره., among which atmospheric humidity and corrosive media have the most significant impact.
4.1.1 رطوبت اتمسفر
Atmospheric humidity is a necessary condition for the occurrence of electrochemical corrosion—only when a continuous water film (به عنوان مثال, electrolyte solution) is formed on the surface of galvanized components can a galvanic cell circuit be formed and electrochemical corrosion occur. از این رو, the higher the atmospheric humidity, the longer the water film exists on the component surface, and the faster the electrochemical corrosion rate.
According to the national atmospheric humidity distribution data released by the China Meteorological Data Network in 2024, the annual average relative humidity in southern China is 75%-85%, and that in northern China is 45%-65%. از این رو, the corrosion rate of galvanized components in southern China is 30%-50% faster than that in northern China. I also found this phenomenon during the investigation: the integrity rate of the galvanized layer of towers in service for 8 years in a southern county is only 60%, while that of towers in service for 8 years in a northern county is more than 80%, and the corrosion degree is significantly lighter.
Especially in the plum rain season in the south, with continuous rainfall and air humidity close to 100%, the water film on the surface of components cannot dry for a long time, the passive film of the galvanized layer is damaged, and the corrosion rate of zinc is greatly accelerated. After the plum rain season, some components will have obvious powdering and pitting corrosion. This is completely consistent with the corrosion law of pipelines in southern China in the pipeline industry—in the humid environment in the south, نرخ خوردگی خطوط لوله بسیار بیشتر از مناطق خشک شمال است.
4.1.2 محیط خورنده
محیط خورنده عامل اصلی تسریع خوردگی اجزای گالوانیزه است. انواع مختلف محیط های خورنده اثرات خوردگی متفاوتی بر روی قطعات دارند, که در این میان رسانه های آلودگی صنعتی و رسانه های نمک پاش دریایی قوی ترین اثرات خوردگی را دارند.
رسانه های آلودگی صنعتی عمدتاً شامل SO2 است, NO2, HCl, dust, و غیره., که عمدتاً از بنگاه های صنعتی مانند کارخانه های شیمیایی می باشند, کارخانه های فولاد, و نیروگاه های حرارتی. این محیط ها با لایه گالوانیزه واکنش شیمیایی می دهند, به فیلم غیرفعال آسیب برساند, و خوردگی روی را تسریع می کند. همزمان, این رسانه ها در فیلم آب حل می شوند, که مقدار pH فیلم آب را کاهش می دهد, یک محلول الکترولیت اسیدی تشکیل می دهد, و خوردگی الکتروشیمیایی را تسریع می کند. در حین تحقیق در اطراف یک شهر صنعتی سنگین, من دیدم که لایه گالوانیزه دکل های انتقال در این منطقه تنها پس از آن در مقیاس وسیع پوسته شده است. 6 سال خدمت, و سطح اجزاء با زنگ قرمز پوشیده شده بود. پرسنل عملیات و تعمیر و نگهداری به ما گفتند که غلظت SO2 در جو در این منطقه به 0.15 میلی گرم بر متر مکعب می رسد., که 3 برابر استاندارد ملی, و میزان خوردگی قطعات بود 2-3 برابر مناطق روستایی.
رسانه های نمک پاش دریایی عمدتاً شامل NaCl هستند, MgCl2, و غیره., که عمدتاً از جو دریایی هستند, و جزء خوردگی هسته آنها Cl- است. Cl- دارای قابلیت نفوذ قوی است, که می تواند به فیلم غیرفعال لایه گالوانیزه نفوذ کند, باعث ایجاد خوردگی حفره ای و خوردگی شکافی می شود, و خوردگی اجزا را تسریع می کند. طبق آخرین داده های صنعت, the corrosion rate of galvanized components in coastal areas can reach 8-12μm per year, که است که 3-4 برابر مناطق روستایی. Some towers in coastal areas need to be completely derusted and re-galvanized every 5 سال ها, with extremely high operation and maintenance costs.
علاوه بر این, the soil in saline-alkali land areas contains a lot of salt substances, which will rise to the tower base and anchor bolts through capillary action, causing corrosion. In northern cold areas, snow-melting salt is used in winter, and Cl⁻ in snow-melting salt will adhere to the component surface, which will also accelerate corrosion.
4.1.3 تغییر دما و روشنایی
Although the impact of temperature change and illumination on the corrosion of galvanized components is not as significant as that of atmospheric humidity and corrosive media, it will also accelerate corrosion under long-term action. Temperature change will cause thermal expansion and contraction of the galvanized layer, generating thermal stress. Long-term repeated thermal stress will cause cracks and peeling of the galvanized layer, which is more obvious in areas with large temperature difference between day and night (such as high altitude areas).
Illumination (especially ultraviolet light) will accelerate the aging and powdering of the galvanized layer, damage the structure of the galvanized layer, reduce the compactness of the galvanized layer, make it easier for corrosive media to invade, and then accelerate corrosion. During the investigation in high altitude areas, I saw that the galvanized layer of the top components of the tower (which are exposed to strong ultraviolet light for a long time) was significantly more powdered than the bottom components. The galvanized layer of some top components would peel off when touched by hand.
4.2 عوامل خود جزء
Component own factors mainly include the material, cross-sectional shape, surface state of the components, و غیره. These factors will affect the quality of the galvanized layer and the adhesion of corrosive media, and then affect the corrosion rate.
In terms of component material, the main materials of tower components are Q235 steel and Q355 steel. The corrosion resistance of Q235 steel is slightly worse than that of Q355 steel. از این رو, the corrosion rate of components made of Q235 steel is slightly faster than that of components made of Q355 steel. در طول تحقیقات, I found that the cross-sectional loss rate of angle steel made of Q235 steel produced by a manufacturer was 10% after 8 سال خدمت, while that of angle steel made of Q355 steel was only 6% after 8 سال خدمت.
In terms of cross-sectional shape, the more complex the cross-sectional shape of the component, the easier it is to accumulate rainwater, dust and corrosive media, form crevices, and trigger crevice corrosion. مثلا, the corners of angle steel and channel steel, and the lap joints of connecting plates are all high-incidence areas of crevice corrosion. The components with circular cross-section (such as the steel pipes of steel pipe towers) are easy for rainwater and dust to slide off, not easy to accumulate, and the corrosion rate is relatively slow.
In terms of surface state, the roughness and cleanliness of the component surface will affect the uniformity and adhesion of the galvanized layer. Components with excessively rough surfaces, burrs, oxide scale and other defects have uneven galvanized layer thickness, which is prone to weak links and becomes the starting point of corrosion. Components with poor surface cleanliness and oil stains, dust and other impurities will lead to poor combination between the galvanized layer and the substrate, easy peeling, and accelerated corrosion.
4.3 عوامل فرآیند
Process factors mainly include galvanizing process, فرآیند تولید, assembly process, و غیره. These factors directly determine the quality of the galvanized layer, and then affect the corrosion performance of the components. This is also the factor I felt most deeply during the investigation—under the same environment, the corrosion degree of components with different manufacturing processes is very different.
In terms of galvanizing process, as mentioned earlier, the anti-corrosion effect of hot-dip galvanizing is better than that of electro-galvanizing, and the anti-corrosion effect of sandblasting derusting pretreatment is better than that of pickling treatment. The rationality of zinc solution temperature and immersion time also affects the thickness and adhesion of the galvanized layer. در طول تحقیقات, I found that the corrosion rate of components treated by hot-dip galvanizing + sandblasting derusting is more than 60% slower than that of components treated by electro-galvanizing + ترشی.
In terms of manufacturing process, the residual stress generated during component manufacturing will increase the risk of stress corrosion cracking. Poor welding quality of components will lead to easy peeling of the galvanized layer at the welding joints, triggering corrosion at the welding joints. در حین تحقیق در یک کارخانه برج سازی, دیدم که لایه گالوانیزه در اتصالات جوش برخی از اجزای جوش داده شده جدا شده است.. کارکنان کارخانه توضیح دادند که این به این دلیل است که درجه حرارت در اتصالات جوش در حین جوشکاری بسیار زیاد است, منجر به فرسودگی لایه گالوانیزه می شود, و گالوانیزه مجدد بعدی کامل نبود, منجر به خوردگی می شود.
4.4 عوامل بهره برداری و نگهداری
فاکتورهای بهره برداری و نگهداری از عوامل کلیدی برای به تاخیر انداختن خوردگی قطعات گالوانیزه و تضمین عملکرد ایمن دکل های انتقال هستند.. حتی اگر قطعات با کیفیت بالا تولید شوند, اگر عملیات و تعمیر و نگهداری در محل نباشد, سرعت خوردگی تسریع خواهد شد, و عمر مفید قطعات به میزان قابل توجهی کاهش می یابد. این با مفهوم عملیات و تعمیر و نگهداری صنعت خطوط لوله سازگار است -”تعمیر و نگهداری دقیق می تواند طول عمر تجهیزات را افزایش دهد 30% یا بیشتر”.
عوامل اصلی عملیات و نگهداری شامل کامل بودن سیستم بازرسی است, به موقع بودن تعمیر و نگهداری, و حرفه ای بودن پرسنل تعمیر و نگهداری. یک سیستم بازرسی صدا می تواند اطمینان حاصل کند که خطرات پنهان خوردگی در مراحل اولیه پیدا شده و به موقع با آنها برخورد می شود., جلوگیری از توسعه بیشتر خوردگی. نگهداری به موقع, مانند زنگ زدگی, پوشش لمسی و تمیز کردن, می تواند به طور موثری از تهاجم رسانه های خورنده جلوگیری کند و روند خوردگی را به تاخیر بیندازد. حرفه ای بودن پرسنل تعمیر و نگهداری تعیین می کند که آیا روش های تعمیر و نگهداری, مواد و فرآیندها مناسب هستند, which directly affects the maintenance effect.
در طول تحقیقات, I found that there was a significant difference in the corrosion degree of towers under the management of different operation and maintenance stations. An operation and maintenance station in North China has established a “digital inspection” system. Inspectors use mobile terminals to record the corrosion status of each tower every month, including the corrosion location, corrosion type and corrosion degree, and upload the data to the background management system. Once corrosion hidden dangers are found, the system will automatically issue a maintenance task, and maintenance personnel will be arranged to deal with it within 7 روزهای کاری. The corrosion degree of towers under its management is generally light, and the average service life of components is extended by about 5 years compared with the industry average.
برعکس, an operation and maintenance station in a remote mountainous area has insufficient manpower and backward maintenance concepts. The inspection cycle of towers is once a year, and the inspection is mainly manual visual inspection, which is difficult to find hidden corrosion dangers such as pitting corrosion and crevice corrosion. Maintenance is often delayed until the components have obvious corrosion failure (such as large-area peeling of the galvanized layer and red rust on the substrate), which not only increases the maintenance cost but also brings potential safety hazards. در طول تحقیقات, we found that 30% of the towers in this area have components with cross-sectional loss exceeding 10%, which need to be replaced urgently.
علاوه بر این, انتخاب مواد تعمیر و نگهداری نیز بر اثر نگهداری تأثیر می گذارد. برخی از واحدهای بهره برداری و نگهداری رنگ ضد زنگ ارزان قیمتی را انتخاب می کنند که با لایه گالوانیزه مطابقت ندارد برای پوشش تاچ آپ.. چسبندگی بین این نوع رنگ و لایه گالوانیزه ضعیف است, و پس از قرار گرفتن در محیط بیرون برای مدت کوتاهی به راحتی جدا می شود, که نمی تواند نقش حفاظتی داشته باشد و حتی به دلیل تجمع آب و گرد و غبار بین لایه رنگ و لایه گالوانیزه باعث تسریع خوردگی می شود..
5. اقدامات حفاظتی در برابر خوردگی و تحلیل موردی مهندسی
بر اساس تجزیه و تحلیل سیستماتیک مکانیسم خوردگی, انواع اصلی خوردگی و عوامل موثر بر قطعات گالوانیزه, همراه با روش تحقیق نویسنده, دانش حرفه ای و تجربه صنعت, این فصل اقدامات هدفمند حفاظت از خوردگی را از دو مرحله اصلی ارائه می کند: مرحله ساخت (پیشگیری از منبع) و مرحله بهره برداری و نگهداری (کنترل فرآیند). اصل از “prevention first, combination of prevention and control, و طبقه بندی حفاظت” رعایت می شود, و اقتصاد, عملی بودن و اثربخشی طولانی مدت اقدامات حفاظتی به طور کامل در نظر گرفته شده است. همزمان, همراه با موارد مهندسی خاص, اثرات کاربرد این اقدامات تأیید و تجزیه و تحلیل می شود, به منظور ارائه مرجع عملی برای عملکرد مهندسی حفاظت در برابر خوردگی اجزای گالوانیزه دکل های انتقال.
5.1 Protection Measures in Manufacturing Stage (Source Prevention)
مرحله ساخت منبع کنترل خوردگی قطعات گالوانیزه است. کیفیت قطعات تولید شده در این مرحله به طور مستقیم مقاومت اولیه آنها در برابر خوردگی را تعیین می کند. از این رو, تقویت کنترل کیفی مرحله ساخت و بهینه سازی فرآیند ساخت می تواند به طور اساسی مقاومت در برابر خوردگی قطعات گالوانیزه را بهبود بخشد و خطرات خوردگی پنهان در فرآیند خدمات بعدی را کاهش دهد.. همراه با بررسی کارخانجات برج سازی و دانش حرفه ای صنعت خطوط لوله, اقدامات حفاظتی خاص به شرح زیر است:
5.1.1 Optimize Galvanizing Process and Improve Galvanized Layer Quality
فرآیند گالوانیزه پیوند هسته ای است که بر مقاومت در برابر خوردگی اجزای گالوانیزه تأثیر می گذارد. کلید بهینه سازی فرآیند گالوانیزه کنترل دقیق فرآیند پیش تصفیه و پارامترهای گالوانیزه است., تا اطمینان حاصل شود که لایه گالوانیزه دارای ضخامت کافی است, توزیع یکنواخت و چسبندگی قوی. به طور مشخص, اقدامات زیر را می توان انجام داد:
اولین, استفاده از تکنولوژی پیشرفته پیش تصفیه. For components used in harsh environments such as coastal areas, heavy industrial areas and high humidity areas, sandblasting derusting should be adopted as the main pretreatment method, and pickling + phosphating + water washing can be adopted as an auxiliary treatment. Sandblasting derusting can thoroughly remove the oxide scale, زنگ, oil stains and burrs on the surface of components, making the surface of components reach a certain roughness (usually 40-80μm), which is conducive to the combination of the galvanized layer and the steel substrate. Compared with the traditional pickling derusting, sandblasting derusting can avoid the “over-pickling” phenomenon of components, reduce the surface defects of components, and improve the uniformity and adhesion of the galvanized layer. با توجه به نتایج آزمون مقایسه ای آزمایش درس نویسنده, چسبندگی لایه گالوانیزه پس از سندبلاست، زنگ زدایی است 20%-30% بالاتر از آن پس از ترشی زدایی, و مقاومت پاشش نمک بیش از 50%.
دومین, پارامترهای فرآیند گالوانیزه را به شدت کنترل کنید. دمای محلول روی باید به شدت در 440-460 درجه سانتیگراد کنترل شود. اگر دما خیلی بالا باشد, سرعت واکنش بین روی و فولاد خیلی سریع خواهد بود, که منجر به ضخامت ناهموار لایه گالوانیزه می شود, چسبندگی ضعیف و لایه برداری آسان; اگر دما خیلی پایین باشد, محلول روی ویسکوزیته بالایی خواهد داشت, که تشکیل یک لایه گالوانیزه یکنواخت دشوار است, و ضخامت لایه گالوانیزه الزامات را برآورده نخواهد کرد. زمان غوطه وری باید با توجه به ضخامت اجزا تنظیم شود: برای اجزای جدار نازک (ضخامت کمتر از 10 میلی متر), زمان غوطه وری 2-4 دقیقه است; برای اجزای دیوار ضخیم (ضخامت بیش از 10 میلی متر), زمان غوطه وری 4-6 دقیقه است, به طوری که اطمینان حاصل شود که ضخامت لایه گالوانیزه مطابق با الزامات GB/T 2694-2023 است. (اجزای باربر که کمتر از 86μm نباشد, اجزای غیر باربر کمتر از 65μm نباشد).
سوم, عملیات غیرفعال سازی پس از گالوانیزه را اضافه کنید. بعد از گالوانیزه کردن, اجزا را می توان با غیرفعال سازی کرومات یا غیرفعال سازی کروم سه ظرفیتی برای تشکیل یک فیلم غیرفعال متراکم روی سطح لایه گالوانیزه پردازش کرد.. فیلم غیر فعال می تواند به طور موثر لایه گالوانیزه را از محیط خورنده خارجی جدا کند, از اکسیداسیون و خوردگی روی جلوگیری می کند, و مقاومت در برابر خوردگی قطعات را بیشتر بهبود بخشد. همزمان, فیلم غیرفعال همچنین می تواند ظاهر لایه گالوانیزه را بهبود بخشد و سایش لایه گالوانیزه را در هنگام حمل و نقل و مونتاژ کاهش دهد.. لازم به ذکر است که غیرفعال شدن کرومات دارای آلودگی محیطی خاصی است, بنابراین غیرفعال سازی کروم سه ظرفیتی (غیرفعال سازی حفاظت از محیط زیست) در کاربرد عملی توصیه می شود.
5.1.2 Improve Manufacturing Process and Reduce Hidden Dangers
نقص در فرآیند ساخت قطعات منجر به کاهش کیفیت لایه گالوانیزه و افزایش خطرات پنهان خوردگی خواهد شد.. از این رو, بهبود فرآیند ساخت و رفع عیوب در فرآیند ساخت از اقدامات مهم برای بهبود مقاومت در برابر خوردگی قطعات گالوانیزه است.. اقدامات خاص شامل:
اولین, از بین بردن تنش پسماند اجزا. A large amount of residual stress will be generated during the cutting, خم, welding and other processes of components. The existence of residual stress will not only reduce the mechanical properties of components but also increase the risk of stress corrosion cracking. از این رو, after the manufacturing of components, heat treatment (such as annealing treatment) or vibration aging treatment should be adopted to eliminate the residual stress inside the components. The annealing temperature is controlled at 600-700℃, and the heat preservation time is 2-3h, which can effectively eliminate more than 80% of the residual stress. During the investigation in a large tower manufacturing factory, we found that the components after vibration aging treatment have a stress corrosion cracking incidence rate 90% کمتر از اجزای بدون درمان حذف استرس.
دومین, بهبود کیفیت جوش قطعات. عیوب جوشکاری (مانند ترک های جوشکاری, منافذ, نفوذ ناقص) منجر به ترکیب ضعیف بین لایه گالوانیزه و بستر در محل اتصالات جوش می شود, و اتصالات جوش مستعد خوردگی هستند. از این رو, فرآیند جوشکاری باید بهینه شود: برای کاهش عیوب جوشکاری، میله جوشکاری هیدروژن کم یا فناوری جوشکاری محافظ گاز را بکار ببرید; کنترل دمای جوش و سرعت جوش برای جلوگیری از فرسودگی لایه گالوانیزه در اتصالات جوش; برای قطعاتی که باید بعد از گالوانیزه جوش داده شوند, یک عامل تعمیر ضد خوردگی ویژه (مانند رنگ غنی از روی) برای اطمینان از یکپارچگی لایه ضد خوردگی در اتصالات جوشکاری باید برای عملیات لمسی پس از جوشکاری استفاده شود..
سوم, بهینه سازی طراحی ساختاری قطعات. طراحی ساختاری اجزا باید تا حد امکان از ایجاد گوشه ها و شکاف های مرده جلوگیری کند, تا از تجمع آب باران جلوگیری شود, گرد و غبار و رسانه های خورنده و کاهش وقوع خوردگی شکاف. مثلا, اتصالات لبه صفحات اتصال باید با سوراخ های زهکشی طراحی شود تا تخلیه آب باران را تسهیل کند.; گوشه های فولاد زاویه ای و فولاد کانالی باید گرد شوند تا تجمع گرد و غبار و محیط های خورنده کاهش یابد; سطح قطعات باید تا حد امکان صاف باشد تا چسبندگی محیط خورنده کاهش یابد. برای قطعات مورد استفاده در مناطق ساحلی و مناطق صنعتی سنگین, طراحی سازه باید بیشتر متمایل به جلوگیری از خوردگی باشد, و تعداد شکاف ها باید به بیشترین میزان کاهش یابد.
5.1.3 مواد با کارایی بالا را انتخاب کنید و مقاومت در برابر خوردگی اجزا را بهبود بخشید
انتخاب مواد تشکیل دهنده به طور مستقیم بر مقاومت در برابر خوردگی قطعات گالوانیزه تأثیر می گذارد. برای دکل های انتقال مورد استفاده در محیط های خدماتی مختلف, برای بهبود مقاومت به خوردگی کلی قطعات، باید مواد با کارایی بالا مناسب انتخاب شود, کاهش نرخ خوردگی, و عمر سرویس را افزایش دهید. پیشنهادات ویژه به شرح زیر است:
اولین, فولاد مقاوم در برابر آب و هوا را برای قطعات در محیط های خوردگی ملایم انتخاب کنید. فولاد مقاوم در برابر آب و هوا (مانند Q235NH, Q355NH) حاوی عناصر آلیاژی مانند مس است, پ, Cr, در, که می تواند یک لایه محافظ متراکم و پایدار بر روی سطح در محیط جوی تشکیل دهد. The protective film can effectively isolate the steel substrate from corrosive media, play a good anti-corrosion role. The corrosion rate of weather-resistant steel is 1/5-1/10 of that of ordinary carbon steel. Although the initial cost of weather-resistant steel is 15%-20% higher than that of ordinary carbon steel, the long-term operation and maintenance cost is significantly reduced, which is suitable for towers in rural areas, suburbs and other mild corrosion environments.
دومین, select galvanized-aluminum alloy steel for components in harsh corrosion environments. For towers in coastal areas, heavy industrial areas and saline-alkali land areas, galvanized-aluminum alloy steel can be adopted. The galvanized-aluminum alloy layer is composed of 55% آلومینیوم, 43.5% zinc and 1.5% silicon. The corrosion resistance of the alloy layer is 2-3 times that of the pure zinc layer. آلومینیوم در لایه آلیاژی می تواند یک فیلم محافظ متراکم Al2O3 بر روی سطح تشکیل دهد., که در برابر خوردگی Cl- و SO2 مقاومت بالایی دارد. همزمان, لایه آلیاژی چسبندگی و مقاومت در برابر سایش خوبی دارد, که می تواند به طور موثر از خوردگی حفره ای و خوردگی شکافی جلوگیری کند. با توجه به داده های تست صنعت, طول عمر قطعات آلیاژ گالوانیزه آلومینیوم در مناطق ساحلی می تواند برسد 40-50 سال ها, که دو برابر قطعات گالوانیزه گرم خالص است.
سوم, برای اتصال قطعات، پیچ های مقاوم در برابر خوردگی با استحکام بالا را انتخاب کنید. پیچ و مهره های با استحکام بالا اجزای کلیدی اتصال دکل های انتقال نیرو هستند, و شکست خوردگی آنها مستقیماً بر پایداری سازه برج تأثیر می گذارد. برای پیچ و مهره های مورد استفاده در محیط های سخت, پیچ و مهره های مقاوم در برابر خوردگی با استحکام بالا (مانند پیچ و مهره های آلیاژ آلومینیوم گالوانیزه 10.9S, stainless steel bolts) can be selected. These bolts not only have high mechanical strength but also have good corrosion resistance, which can effectively avoid corrosion jamming and fracture. علاوه بر این, the thread of the bolts can be coated with anti-corrosion grease to further improve the corrosion resistance.
5.2 Protection Measures in Operation and Maintenance Stage (کنترل فرآیند)
The operation and maintenance stage is the key link to delay the corrosion of galvanized components and ensure the safe operation of transmission towers. حتی اگر قطعات با کیفیت بالا تولید شوند, scientific and standardized operation and maintenance are needed to give full play to their anti-corrosion performance and extend their service life. Combined with the investigation of operation and maintenance stations and the operation and maintenance experience of the pipeline industry, اقدامات حفاظتی خاص در مرحله بهره برداری و نگهداری به شرح زیر است:
5.2.1 Improve Daily Inspection System and Discover Hidden Dangers Timely
ایجاد یک سیستم بازرسی روزانه علمی و بی نقص، مقدمه کشف به موقع خطرات پنهان خوردگی و انجام تعمیر و نگهداری هدفمند است.. با توجه به شدت محیط سرویس برج ها, یک سیستم بازرسی سلسله مراتبی باید ایجاد شود تا متوجه شود “بازرسی طبقه بندی شده, هشدار اولیه دقیق”.
اولین, یک چرخه بازرسی سلسله مراتبی را تدوین کنید. برای برج ها در محیط های خوردگی خشن (مناطق ساحلی, مناطق صنعتی سنگین, مناطق با رطوبت بالا, مناطق شور و قلیایی), چرخه بازرسی باید به یک چهارم یک بار کوتاه شود; برای برج ها در محیط های خوردگی خفیف (مناطق روستایی, حومه شهر), چرخه بازرسی می تواند یک بار در سال باشد; برای برج های کلیدی (مانند برج های نزدیک تاسیسات مهم, برج های با دهانه بزرگ), چرخه بازرسی باید به یک بار در ماه کوتاه شود. علاوه بر این, پس از هوای شدید (مانند باران شدید, باد شدید, برف سنگین), بازرسی های اضافی باید انجام شود تا بررسی شود که آیا لایه گالوانیزه قطعات آسیب دیده است و آیا خوردگی وجود دارد یا خیر..
دومین, ترکیبی از بازرسی دستی و فناوری تشخیص مدرن را اتخاذ کنید. بازرسی دستی عمدتاً برای بررسی پدیده خوردگی آشکار قطعات استفاده می شود, مانند لایه برداری با سطح وسیع لایه گالوانیزه, زنگ قرمز روی بستر, اتصالات شل قطعات, و غیره. برای خطرات خوردگی پنهان مانند خوردگی حفره ای, خوردگی شکاف و ترک خوردگی تنشی, فن آوری های تشخیص مدرن مانند تست اولتراسونیک, تصویربرداری حرارتی مادون قرمز و نظارت بر حسگر خوردگی باید معرفی شود. تست اولتراسونیک می تواند از دست دادن مقطعی اجزای ناشی از خوردگی را تشخیص دهد; تصویربرداری حرارتی مادون قرمز می تواند خوردگی موضعی اجزا را با تشخیص تفاوت دما در سطح قطعه تشخیص دهد; سنسورهای خوردگی می توانند نرخ خوردگی قطعات را در زمان واقعی نظارت کنند و هشدار اولیه خوردگی را متوجه شوند..
سوم, ایجاد یک پلت فرم بازرسی و مدیریت دیجیتال. داده های بازرسی را ثبت کنید (محل خوردگی, نوع خوردگی, درجه خوردگی, پیشنهادات نگهداری, و غیره.) به پلتفرم دیجیتال, ایجاد یک “یک برج یک فایل” سیستم مدیریت. پلت فرم می تواند داده های خوردگی را تجزیه و تحلیل و قضاوت کند, پیش بینی روند توسعه خوردگی اجزاء, و وظایف تعمیر و نگهداری را به صورت خودکار صادر می کند, به طوری که اطلاعات و هوشمندی عملیات و نگهداری را محقق کند.
5.2.2 Timely Derusting, Touch-up Coating and Retard Corrosion
Once corrosion is found during the inspection, it should be dealt with in a timely manner according to the corrosion degree to avoid the further development of corrosion. اصل از “graded treatment, appropriate measures” should be adhered to, and different maintenance methods should be adopted according to the corrosion degree:
اولین, treatment of slight corrosion. For components with slight corrosion (the galvanized layer is slightly powdered, no substrate exposure, corrosion area less than 5%), manual grinding or sandblasting can be used to remove the rust and powdered galvanized layer on the surface, and then the anti-corrosion paint matching the galvanized layer (مانند رنگ غنی از روی, fluorocarbon paint) can be applied for touch-up coating. The thickness of the touch-up paint layer should be consistent with the galvanized layer, generally 80-100μm. هنگام اعمال رنگ, سطح اجزاء باید تمیز و خشک نگه داشته شود تا از چسبندگی لایه رنگ اطمینان حاصل شود.
دومین, درمان خوردگی متوسط. برای قطعات با خوردگی متوسط (لایه گالوانیزه تا حدی کنده می شود, بستر تا حدی در معرض دید قرار گرفته است, منطقه خوردگی است 5%-20%, تلفات مقطعی کمتر از 10%), برای حذف کامل زنگ زدگی و لایه گالوانیزه باقیمانده روی سطح، باید از سندبلاست استفاده کرد., و سپس عملیات گالوانیزه مجدد یا پوشش ضد خوردگی سنگین باید انجام شود. گالوانیزه مجدد می تواند عملکرد ضد خوردگی قطعات را به سطح اولیه بازگرداند, اما هزینه نسبتا بالا است; پوشش ضد خوردگی سنگین (مانند پوشش پلی اتیلن سه لایه) مقاومت در برابر خوردگی خوبی دارد, کم هزینه, و برای قطعاتی که جداسازی و گالوانیزه مجدد آنها دشوار است مناسب است.
سوم, درمان خوردگی شدید. برای قطعات با خوردگی شدید (لایه گالوانیزه کاملا کنده می شود, بستر کاملاً در معرض دید قرار می گیرد, منطقه خوردگی بیش از 20%, تلفات مقطعی بیش از 10%), آنها باید به موقع تعویض شوند تا از حوادث ایمنی جلوگیری شود. هنگام تعویض قطعات, اجزای جدیدی که الزامات حفاظت در برابر خوردگی را برآورده می کنند باید انتخاب شوند, و فرآیند نصب باید استاندارد باشد تا در حین نصب آسیبی به لایه گالوانیزه وارد نشود.
علاوه بر این, برای برج ها در محیط های خوردگی خشن, تعمیر و نگهداری ضد خوردگی دوره ای را می توان انجام داد. لایه ای از پوشش ضد خوردگی را می توان روی سطح لایه گالوانیزه اعمال کرد 5-8 سال برای تشکیل الف “لایه گالوانیزه + پوشش ضد خوردگی” double protection system, which can effectively extend the service life of components.
5.2.3 Strengthen Cleaning and Maintenance and Reduce Corrosive Medium Adhesion
Regular cleaning of the surface of transmission tower components is an effective measure to reduce the adhesion of corrosive media and retard corrosion. According to the service environment of the towers, targeted cleaning and maintenance measures should be taken:
اولین, cleaning of components in industrial areas. For towers near industrial areas, the surface of components is easy to adhere to dust, industrial waste gas particles and other corrosive deposits. High-pressure water guns (water pressure controlled at 10-15MPa) can be used to clean the components regularly (once every 6 ماه ها). The cleaning water should be clean tap water, و مواد شوینده را می توان به طور مناسب برای رسوبات سخت به تمیز کردن اضافه کرد. بعد از تمیز کردن, سطح اجزاء باید به موقع خشک شود تا از تشکیل فیلم آب جلوگیری شود.
دومین, تمیز کردن قطعات در مناطق ساحلی. For towers in coastal areas, سطح قطعات به راحتی به رسوبات اسپری نمک می چسبد (حاوی کلر). بعد از باران شدید, برای شستن به موقع سطح اجزاء باید از آب شیرین استفاده کرد تا غلظت Cl- روی سطح کاهش یابد. برای پایه های برج و انکر بولت ها, تمیز کردن منظم (once every 3 ماه ها) را می توان انجام داد, و گریس ضد خوردگی را می توان پس از تمیز کردن برای بهبود بیشتر مقاومت در برابر خوردگی اعمال کرد.
سوم, تمیز کردن شکاف قطعات. شکاف های اجزا (مانند اتصالات پیچ و مهره, اتصالات صفحه اتصال فولادی زاویه ای) به راحتی گرد و غبار را جمع می کنند, آب باران و رسانه های خورنده. برای تمیز کردن مرتب شکاف ها می توان از برس نرم یا کمپرسور هوا استفاده کرد (once every 3 ماه ها) برای حذف مواد انباشته شده و جلوگیری از وقوع خوردگی شکاف. بعد از تمیز کردن, درزگیر ضد خوردگی را می توان روی شکاف ها اعمال کرد تا از نفوذ رسانه های خورنده جلوگیری کند..
چهارم, حفاظت از پایه های برج. پایه های برج و انکر بولت ها در خاک دفن شده اند, که به راحتی توسط مواد خورنده در خاک خورده می شود. می توان اقداماتی مانند نصب گودال های ضد خوردگی و جداسازی لایه ها انجام داد: حفر خندق های ضد خوردگی (عرض 50 سانتی متر, عمق 60 سانتی متر) اطراف پایه برج, خندق ها را با مواد ضد خوردگی پر کنید (مانند شن, آسفالت), و از نفوذ مواد خورنده موجود در خاک به پایه برج جلوگیری کنید; یک لایه عایق ضد خوردگی قرار دهید (مانند نمد آسفالت, فیلم پلی اتیلن) بین پایه برج و خاک برای جداسازی تماس بین پایه برج و خاک خورنده.
5.2.4 Establish Corrosion Monitoring System and Realize Precise Maintenance
با پیشرفت سریع فناوری دیجیتال, اینترنت اشیا (اینترنت اشیا) و هوش مصنوعی, ایجاد یک سیستم پایش خوردگی هوشمند به روند توسعه حفاظت در برابر خوردگی اجزای دکل انتقال تبدیل شده است.. این سیستم می تواند وضعیت خوردگی اجزا را به صورت بلادرنگ کنترل کند, هشدار اولیه در مورد خوردگی و تعمیر و نگهداری دقیق را درک کنید, اجتناب از نگهداری کور, و کاهش هزینه های بهره برداری و نگهداری.
اولین, نصب سنسورهای نظارت بر خوردگی. سنسورهای خوردگی (مانند سنسورهای مقاومت قطبش خطی, سنسورهای امپدانس الکتروشیمیایی) بر روی اجزای کلیدی دکل های انتقال نصب می شوند (پایه های برج اصلی, پیچ و مهره های با استحکام بالا, پایه های برج), که می تواند نرخ خوردگی را کنترل کند, corrosion potential and environmental parameters (atmospheric humidity, درجه حرارت, Cl⁻ concentration, SO₂ concentration) of components in real time. The sensors are connected to the background management platform through wireless communication technology (such as 5G, LoRa), and the monitoring data is transmitted to the platform in real time.
دومین, build a data analysis and early warning platform. The background platform collects and stores the monitoring data, and uses big data and artificial intelligence algorithms to analyze the data. According to the corrosion rate and environmental parameters, the platform can predict the corrosion development trend of components, set up three-level early warning (عادی, attention, danger), و در زمانی که وضعیت خوردگی از آستانه ایمنی فراتر رفت، اطلاعات هشدار اولیه را برای پرسنل بهره برداری و نگهداری صادر کنید..
سوم, انجام تعمیر و نگهداری دقیق بر اساس داده های نظارت. با توجه به داده های مانیتورینگ و اطلاعات هشدار اولیه سیستم, پرسنل عملیات و نگهداری می توانند تعمیر و نگهداری هدفمند را انجام دهند: برای قطعات با وضعیت خوردگی معمولی, نیازی به نگهداری نیست; برای قطعات با هشدار اولیه در سطح توجه, تقویت بازرسی و تمیز کردن; برای قطعات با هشدار اولیه در سطح خطر, تخریب را انجام دهد, پوشش لمسی یا تعویض به موقع. این نوع تعمیر و نگهداری دقیق نه تنها کارایی تعمیر و نگهداری را بهبود می بخشد بلکه هزینه عملیات و نگهداری را نیز کاهش می دهد. طبق رویه کاربردی یک شرکت شبکه برق, the intelligent corrosion monitoring system can reduce the operation and maintenance cost of towers by 40%-50%.
5.3 Engineering Case Analysis
To verify the application effect of the above corrosion protection measures, this chapter takes the 220kV coastal transmission line in a certain city in East China as an example for analysis. The line is 86km long, با 218 برج های انتقال. It is located in a typical marine atmospheric environment, with high air humidity (annual average relative humidity 82%), high Cl⁻ concentration (annual average Cl⁻ concentration 0.08mg/m³), and serious corrosion of galvanized components. Before 2021, the line adopted the traditional hot-dip galvanizing process and manual inspection mode, and the corrosion problem of components was prominent. The components needed to be replaced in large quantities every 5 سال ها, و هزینه عملیات سالانه و تعمیر و نگهداری از آن فراتر رفت 8 million yuan.
که در 2021, واحد عملیات و تعمیر و نگهداری یک تبدیل جامع ضد خوردگی خط را انجام داد, اتخاذ ترکیبی از پیشگیری از منبع و اقدامات حفاظتی کنترل فرآیند پیشنهاد شده در این مقاله. اقدامات ویژه تبدیل به شرح زیر است:
1. تحول مرحله ساخت: همه اجزای جایگزین از فولاد آلیاژی آلومینیوم گالوانیزه استفاده می کنند, و فرآیند گالوانیزه از زنگ زدایی سندبلاست استفاده می کند + گالوانیزه گرم - آلیاژ آلومینیوم + غیرفعال سازی کروم سه ظرفیتی. ضخامت لایه آلیاژ گالوانیزه آلومینیوم در 100-110μm کنترل می شود, که بالاتر از استاندارد ملی است. همزمان, اجزاء تحت درمان پیری ارتعاشی برای از بین بردن تنش باقی مانده قرار می گیرند; طراحی ساختاری اجزا بهینه شده است, and drainage holes are added at the lap joints of connecting plates to reduce crevice corrosion.
2. Operation and maintenance stage transformation: A hierarchical inspection system is established, and the inspection cycle of towers is shortened to once a quarter. 50 key towers are selected to install corrosion monitoring sensors, and an intelligent corrosion monitoring and early warning platform is built to realize real-time monitoring of component corrosion status; the components are cleaned with fresh water every 6 months to remove salt spray deposits; for components with slight corrosion, timely derusting and touch-up coating are carried out, and zinc-rich paint matching the galvanized-aluminum alloy layer is used for touch-up; the tower bases are equipped with anti-corrosion ditches and isolating layers to prevent soil corrosion.
After 3 years of operation (2021-2024), the operation and maintenance unit conducted a comprehensive inspection and evaluation of the line. The inspection results show that the transformation effect is remarkable:
1. Corrosion status of components: The integrity rate of the galvanized-aluminum alloy layer of components is more than 95%, and there is no obvious pitting corrosion, خوردگی شکاف و ترک خوردگی تنشی. فقط 3% of the components have slight powdering of the galvanized-aluminum alloy layer, and no substrate exposure occurs. The cross-sectional loss of components is less than 2%, which is far lower than the safety allowable range (10%).
2. Operation and maintenance cost: The annual operation and maintenance cost of the line is reduced to 3.2 million yuan, که است که 60% lower than that before the transformation (8 million yuan). The number of component replacements is reduced from 200 per year to 15 per year, which greatly reduces the maintenance workload and cost.
3. Service life prediction: According to the corrosion rate monitored by the system, the service life of the components is predicted to reach 45-50 سال ها, which is twice that of the original pure hot-dip galvanized components (20-25 سال ها).
This case fully shows that the combination of protection measures in the manufacturing stage (optimizing galvanizing process, improving manufacturing process, selecting high-performance materials) و مرحله بهره برداری و نگهداری (improving inspection system, timely maintenance, strengthening cleaning, establishing intelligent monitoring system) can effectively solve the corrosion problem of galvanized components in harsh environments, improve the corrosion resistance of components, reduce operation and maintenance costs, و طول عمر دکل های انتقال را افزایش دهد. اقدامات حفاظتی پیشنهاد شده در این مقاله دارای قابلیت عملی و عملیاتی قوی هستند, و می تواند مرجعی برای حفاظت در برابر خوردگی اجزای گالوانیزه دکل های انتقال در محیط های مشابه باشد.
6. Current Problems and Future Development Prospect
6.1 مشکلات فعلی
با توسعه مداوم صنعت برق و بهبود مستمر فناوری ضد خوردگی, پیشرفت زیادی در حفاظت در برابر خوردگی اجزای گالوانیزه دکل های انتقال در چین حاصل شده است. با این حال, همراه با روش تحقیق نویسنده و تحقیقات صنعت, هنوز برخی از مشکلات برجسته در کاربرد عملی وجود دارد, که بهبود بیشتر سطح حفاظت در برابر خوردگی اجزای گالوانیزه را محدود می کند. مشکلات خاص به شرح زیر است:
اولین, کیفیت فرآیند گالوانیزه در برخی از کارخانه های تولیدی کوچک و متوسط در حد استاندارد نیست.. با توجه به محدودیت سرمایه, تکنولوژی و تجهیزات, برخی از کارخانههای تولید برجهای کوچک و متوسط هنوز از روش سنتی ترشیزدایی استفاده میکنند + فرآیند گالوانیزه گرم, و کنترل پارامترهای گالوانیزه (دمای محلول روی, زمان غوطه وری) سختگیر نیست, منجر به ضخامت ناهموار لایه گالوانیزه می شود, چسبندگی ضعیف و مقاومت کم در برابر خوردگی قطعات. در طول تحقیقات, we found that 40% کارخانجات تولیدی کوچک و متوسط مشکل ضخامت لایه گالوانیزه نامناسب را دارند., و میزان خوردگی قطعات تولید شده توسط این کارخانه ها می باشد 2-3 برابر کارخانه های استاندارد بزرگ مقیاس. علاوه بر این, برخی از کارخانه ها برای کاهش هزینه ها کار خود را کاهش می دهند, using low-quality zinc ingots and incomplete pretreatment, which further reduces the quality of the galvanized layer.
دومین, the operation and maintenance level is unbalanced. There is a large gap in the operation and maintenance level of transmission towers between different regions and different operation and maintenance units. In developed regions and large power grid companies, the operation and maintenance concept is advanced, modern detection technologies and intelligent monitoring systems are widely used, and the corrosion protection level is high. با این حال, in remote areas and small power grid companies, due to insufficient manpower, funds and technical strength, the operation and maintenance mode is backward, the inspection cycle is long, the maintenance is not timely, and the corrosion problem of components is prominent. در طول تحقیقات, ما دریافتیم که نرخ شکست خوردگی قطعات در مناطق دور افتاده است 3-4 برابر مناطق توسعه یافته است.
سوم, تحقیق و استفاده از فناوری های جدید ضد خوردگی کافی نیست. در حال حاضر, حفاظت در برابر خوردگی اجزای گالوانیزه در چین هنوز عمدتاً مبتنی بر فناوریهای گالوانیزه گرم سنتی و پوشش ضد خوردگی است.. تحقیق و کاربرد فناوری های جدید ضد خوردگی (مانند پوشش ضد خوردگی نانو, لایه کامپوزیت ضد خوردگی, تکنولوژی بازدارنده خوردگی) هنوز در مرحله آزمایشی یا مرحله کاربرد در مقیاس کوچک هستند, و به طور گسترده تبلیغ نشده اند. برخی از فناوری های جدید ضد خوردگی دارای مزایای مقاومت در برابر خوردگی بالا هستند, حفاظت از محیط زیست و عمر طولانی, اما به دلیل هزینه بالا, فناوری نابالغ و فقدان استانداردهای مرتبط, they are difficult to be applied on a large scale.
چهارم, the relevant standards and specifications need to be further improved. Although there are relevant national standards (such as GB/T 2694—2023) for the galvanizing quality and corrosion protection of transmission tower components, these standards are mainly aimed at the traditional galvanizing process and common corrosion protection measures, and there is a lack of detailed standards and specifications for new anti-corrosion technologies, new materials and intelligent monitoring systems. همزمان, the standards for the evaluation of corrosion protection effect are not perfect, which is difficult to accurately evaluate the corrosion resistance and service life of components.
6.2 Future Development Prospect
With the in-depth advancement of the “dual carbon” strategic goal, the construction of a new power system is accelerating, and UHV projects, new energy supporting transmission projects and cross-regional transmission projects are continuously expanding. The service environment of transmission towers is becoming more complex, and the requirements for the corrosion resistance of galvanized components are getting higher and higher. Combined with the development trend of anti-corrosion technology at home and abroad and the professional knowledge of the pipeline industry, the future development prospect of corrosion protection of galvanized components of transmission towers is mainly reflected in the following aspects:
اولین, the development of high-performance, environmental protection and long-life anti-corrosion materials. در آینده, the research and development of new anti-corrosion materials will be focused on high performance, حفاظت از محیط زیست و عمر طولانی. از یک طرف, optimize the formula of galvanized-aluminum alloy, add rare earth elements (such as cerium, lanthanum) برای بهبود مقاومت در برابر خوردگی و چسبندگی لایه آلیاژی; از سوی دیگر, توسعه پوشش های ضد خوردگی جدید حفاظت از محیط زیست (مانند پوشش های نانو کامپوزیت, پوشش های ضد خوردگی مبتنی بر آب), که دارای مزایای غیر سمی هستند, بدون آلودگی, مقاومت در برابر خوردگی بالا و چسبندگی خوب, و به تدریج جایگزین پوشش های سنتی سمی و مضر ضد خوردگی شود. علاوه بر این, تحقیق و کاربرد مواد کامپوزیتی مقاوم در برابر خوردگی (مانند مواد کامپوزیتی پلاستیکی تقویت شده با الیاف) تقویت خواهد شد. این مواد دارای مقاومت در برابر خوردگی عالی و وزن سبک هستند, که می تواند به طور موثر بار خوردگی اجزا را کاهش دهد.
دومین, هوشمندی نظارت بر خوردگی و بهره برداری و نگهداری. با توسعه اینترنت اشیا, کلان داده و هوش مصنوعی, نظارت بر خوردگی و بهره برداری و نگهداری اجزای گالوانیزه به سمت هوشمندسازی و اطلاع رسانی توسعه خواهد یافت. سیستم هوشمند پایش خوردگی به طور گسترده ای ترویج خواهد شد, و سنسورهای خوردگی, سنسورهای دما و رطوبت, حسگرهای گاز و سایر تجهیزات بر روی تمام برجهای کلیدی نصب خواهند شد تا پایش بلادرنگ وضعیت خوردگی و پارامترهای محیطی اجزاء را محقق سازند.. پلتفرم پس زمینه از الگوریتم های هوش مصنوعی برای تجزیه و تحلیل داده های نظارت استفاده می کند, پیش بینی روند توسعه خوردگی, و هشدار زودهنگام خودکار و تعمیر و نگهداری هوشمند را متوجه شوید. همزمان, استفاده از پهپادها و ربات ها در بازرسی برج های انتقال رواج خواهد یافت, که کارایی و دقت بازرسی را بهبود می بخشد, و حجم کار بازرسی دستی را کاهش دهید.
سوم, استانداردسازی و اصلاح فرآیندهای ساخت و بهره برداری و نگهداری. در آینده, ادارات ملی مربوطه استانداردها و مشخصات حفاظت در برابر خوردگی قطعات گالوانیزه را بیشتر بهبود خواهند بخشید, تدوین استانداردهای دقیق برای فناوری های جدید ضد خوردگی, new materials and intelligent monitoring systems, و استانداردسازی فرآیندهای ساخت و بهره برداری و نگهداری. کارخانه های تولیدی کنترل کیفیت کل فرآیند را تقویت خواهند کرد, استفاده از تجهیزات پیشرفته تولید و فن آوری های تشخیص, و از کیفیت قطعات گالوانیزه اطمینان حاصل کنید. واحدهای بهره برداری و تعمیر و نگهداری سیستم عملیات و تعمیر و نگهداری دقیق تری را ایجاد خواهند کرد, اجرای حفاظت طبقه بندی شده و نگهداری دقیق با توجه به محیط سرویس و وضعیت خوردگی اجزا, و سطح بهره برداری و نگهداری را بهبود بخشد.
چهارم, ادغام فناوری حفاظت از خوردگی در صنعت خط لوله و میدان برج انتقال. مکانیسم خوردگی و منطق حفاظتی اجزای فلزی در صنعت خط لوله و میدان برج انتقال بسیار مشابه است.. در آینده, ادغام و تبادل فناوری حفاظت از خوردگی بین دو میدان تقویت خواهد شد. فن آوری های بالغ ضد خوردگی در صنعت خط لوله (مانند پوشش پلی اتیلن سه لایه, تکنولوژی بازدارنده خوردگی, سیستم هوشمند پایش خوردگی) برای حفاظت در برابر خوردگی اجزای دکل انتقال اعمال خواهد شد, و تجربه عملی اجزای برج انتقال در حفاظت از خوردگی اتمسفر در فضای باز برای غنی سازی سیستم فن آوری ضد خوردگی صنعت خط لوله استفاده خواهد شد., تا توسعه و پیشرفت مشترک دو حوزه محقق شود.
پنجم, توسعه سبز و کم کربن حفاظت در برابر خوردگی. تحت پس زمینه از “dual carbon” strategic goal, حفاظت در برابر خوردگی اجزای گالوانیزه به سمت سبز و کم کربن توسعه می یابد. فرآیند گالوانیزه سنتی برای کاهش مصرف انرژی و آلودگی محیط زیست بهینه خواهد شد; تحقیق و استفاده از مواد و فناوری های ضد خوردگی حفاظت از محیط زیست برای کاهش اثرات زیست محیطی تقویت خواهد شد; عمر مفید قطعات از طریق اقدامات حفاظتی علمی افزایش خواهد یافت, کاهش فرکانس تعویض قطعات و تحقق بازیافت منابع. مثلا, لایه گالوانیزه زباله قابل بازیافت و استفاده مجدد است, کاهش اتلاف منابع و آلودگی محیط زیست.
7. نتیجه
دکل های انتقال زیرساخت اصلی پشتیبانی شبکه انتقال نیرو هستند, و عملکرد ایمن و پایدار آنها ارتباط مستقیمی با امنیت ملی انرژی و توسعه اجتماعی و اقتصادی دارد. اجزای گالوانیزه, به عنوان اجزای اصلی دکل های انتقال, برای دستیابی به اثرات ضد خوردگی به مکانیسم محافظت از آند قربانی لایه گالوانیزه تکیه کنید, که در صنعت برق کاربرد فراوانی دارند. با این حال, در محیط طولانی مدت خدمات در فضای باز پیچیده, اجزای گالوانیزه تحت اثر ترکیبی عوامل محیطی مستعد شکست خوردگی هستند, عوامل خود جزء, عوامل فرآیند و عوامل بهره برداری و نگهداری, که نه تنها هزینه های بهره برداری و نگهداری را افزایش می دهد، بلکه خطرات بالقوه ایمنی را برای شبکه انتقال نیرو به همراه دارد.
بر اساس تجربه دوره نویسنده به عنوان یک رشته کارشناسی در صنعت لوله کشی, نتایج تحقیقات در محل, داده های تحقیقات صنعت و موارد مهندسی, این مقاله به طور سیستماتیک مشکلات خوردگی و اقدامات حفاظتی اجزای گالوانیزه دکل های انتقال را بررسی می کند, و نتایج اصلی زیر را به دست می آورد:
1. خوردگی اجزای گالوانیزه فرآیندی جامع از خوردگی الکتروشیمیایی و خوردگی شیمیایی است, که در میان آنها خوردگی الکتروشیمیایی اصلی ترین است. زمانی که لایه گالوانیزه سالم است, روی به عنوان یک آند قربانی برای محافظت از بستر فولادی عمل می کند; when the galvanized layer is damaged, زیرلایه فولادی دچار خوردگی سریع الکتروشیمیایی می شود, منجر به خرابی قطعه می شود. خوردگی اجزای گالوانیزه عمدتاً به چهار نوع تقسیم می شود: خوردگی یکنواخت, خوردگی حفره ای, خوردگی شکاف و ترک خوردگی تنشی. در میان آنها, خوردگی حفره ای و ترک خوردگی تنشی خطرناک ترین هستند, با پنهان سازی قوی و نرخ خوردگی سریع, که از نکات کلیدی حفاظت در برابر خوردگی هستند.
2. عوامل اصلی مؤثر بر خوردگی اجزای گالوانیزه شامل چهار دسته است: فاکتورهای محیطی, عوامل خود جزء, عوامل فرآیند و عوامل بهره برداری و نگهداری. در میان آنها, فاکتورهای محیطی (atmospheric humidity, corrosive media) عوامل اصلی تأثیرگذار هستند, process factors determine the initial corrosion resistance of components, and operation and maintenance factors determine the service life of components. The corrosion degree of components with the same specifications and service life varies greatly under different environments, different manufacturing processes and different operation and maintenance levels.
3. The corrosion protection of galvanized components should adhere to the principle of “prevention first, combination of prevention and control, و طبقه بندی حفاظت”, and take targeted protection measures from the manufacturing stage and operation and maintenance stage. In the manufacturing stage, the corrosion resistance of components can be fundamentally improved by optimizing the galvanizing process (adopting sandblasting derusting, strictly controlling galvanizing parameters), improving the manufacturing process (eliminating residual stress, improving welding quality) و انتخاب مواد با کارایی بالا (فولاد آلیاژی آلومینیوم گالوانیزه, فولاد مقاوم در برابر آب و هوا). در مرحله بهره برداری و نگهداری, عمر مفید قطعات را می توان به طور موثر با بهبود سیستم بازرسی افزایش داد, انجام به موقع پوشش های زنگ زدایی و لمسی, تقویت نظافت و نگهداری, و ایجاد یک سیستم هوشمند پایش خوردگی.
4. تجزیه و تحلیل مورد مهندسی نشان می دهد که ترکیبی از پیشگیری از منبع (مرحله ساخت) و کنترل فرآیند (مرحله بهره برداری و نگهداری) can effectively solve the corrosion problem of galvanized components in harsh environments. پس از تحول جامع ضد خوردگی خط انتقال 220 کیلوولت ساحلی, درجه خوردگی اجزا به میزان قابل توجهی کاهش می یابد, هزینه بهره برداری و نگهداری کاهش می یابد 60%, و عمر مفید قطعات پیش بینی می شود 45-50 سال ها, which fully verifies the practicality and operability of the protection measures proposed in this paper.
5. در حال حاضر, there are still some problems in the corrosion protection of galvanized components in China, such as unqualified galvanizing quality of some small and medium-sized factories, unbalanced operation and maintenance level, insufficient research and application of new anti-corrosion technologies, and imperfect relevant standards. در آینده, the corrosion protection of galvanized components will develop towards high-performance, باهوش, standardized, green and low-carbon, and the integration of anti-corrosion technology between the pipeline industry and the transmission tower field will be strengthened to further improve the corrosion protection level.
به عنوان یک مقطع کارشناسی در رشته صنعت لوله کشی, through this research, من درک عمیق تری از مکانیسم خوردگی و فناوری حفاظت از اجزای فلزی دارم, و همچنین به اهمیت حفاظت در برابر خوردگی برای ایمنی زیرساخت پی برد. نتایج تحقیق این مقاله نه تنها مرجع عملی برای عملکرد مهندسی حفاظت در برابر خوردگی اجزای گالوانیزه برجهای انتقال است، بلکه مرجعی برای تحقیقات ضد خوردگی اجزای فلزی مرتبط در صنعت خطوط لوله نیز ارائه میکند.. با توجه به محدودیت های سطح حرفه ای نویسنده, دامنه تحقیق و عمق تحقیق, هنوز در این مقاله کاستی هایی وجود دارد. مثلا, تحقیق در مورد مکانیسم خوردگی اجزای گالوانیزه در محیط های شدید (مانند ارتفاع بالا, دمای فوق العاده پایین) به اندازه کافی عمیق نیست, and the research on new anti-corrosion technologies is relatively preliminary. در آینده, I will continue to study and explore, deepen the research on relevant technologies, and contribute my own strength to the safety of national infrastructure and the development of the anti-corrosion industry.
