Composants galvanisés des tours de transmission – Étude sur les problèmes de corrosion
500Ligne de transmission kV pôle-tour sous impulsion de foudre pleine onde
février 1, 2026
Étude sur les problèmes de corrosion et les mesures de protection des composants galvanisés des pylônes de transmission
Table des matières
Abstrait
En tant que structure porteuse centrale du réseau de transport d’électricité, le fonctionnement sûr et stable des pylônes de transmission est directement lié à la sécurité énergétique nationale et au développement social et économique. Traitement de galvanisation, comme méthode anticorrosion la plus largement utilisée et la plus économique pour tour de transmission composants, prolonge efficacement la durée de vie des tours grâce aux caractéristiques de liaison métallurgique entre la couche de zinc et le substrat en acier et au mécanisme de protection de l'anode sacrificielle. toutefois, dans l'environnement de service extérieur complexe à long terme, affecté par de multiples facteurs tels que la pollution de l’air, brouillard salin marin, et milieux corrosifs industriels, les composants galvanisés sont sujets à la corrosion, ce qui non seulement augmente les coûts d'exploitation et de maintenance, mais peut également provoquer des accidents de sécurité majeurs tels que l'effondrement de la tour et l'interruption du transport d'énergie. Combinant l'expérience pratique de l'auteur en tant qu'étudiant de premier cycle spécialisé dans l'industrie des pipelines, résultats de la recherche industrielle, les dernières données de l'industrie et les cas d'ingénierie, cet article analyse systématiquement le mécanisme de corrosion, Principaux types de corrosion et facteurs d'influence des composants galvanisés des pylônes de transmission, discute en profondeur des caractéristiques techniques, effets d’application et lacunes existantes des mesures de protection actuelles, et propose des suggestions d'optimisation ciblées et des perspectives d'application des nouvelles technologies de protection. Grâce à une analyse technique professionnelle, comparaison des paramètres du tableau et des preuves de cas, il équilibre professionnalisme et praticité, fournit une référence pour les pratiques d'ingénierie relatives à la protection contre la corrosion des composants galvanisés des pylônes de transmission., et offre également une référence pour la recherche anticorrosion des composants métalliques associés dans l'industrie des pipelines.
Mots clés
Tours de transmission; Composants galvanisés; Mécanisme de corrosion; Mesures de protection; Optimisation de l’exploitation et de la maintenance; Industrie des pipelines
1. introduction
En tant qu'étudiant de premier cycle spécialisé en industrie des pipelines, J'ai profondément réalisé l'impact fatal de la corrosion des métaux sur la sécurité des infrastructures grâce à l'étude de cours tels que “Corrosion et protection des métaux” et “Technologie de construction d’ingénierie de pipeline”. Qu'il s'agisse de pipelines de transport de pétrole et de gaz ou de composants de tours de transmission, la corrosion des métaux est le problème principal qui raccourcit leur durée de vie et augmente les risques potentiels pour la sécurité. Surtout après avoir participé au “Enquête anticorrosion sur les infrastructures électriques” activité pratique organisée par l'école, J'ai acquis une compréhension plus intuitive et approfondie des problèmes de corrosion des composants galvanisés des pylônes de transmission..
Au cours de cette enquête, notre équipe a visité 3 500Stations d'exploitation et de maintenance des lignes de transport kV et 2 usines de fabrication de tours dans le nord de la Chine, et inspecté sur place la corrosion des pylônes de transmission avec différentes durées de vie et dans différents environnements de service. Ce qui m'a le plus impressionné, c'est que, sur un tronçon de ligne de transmission autour d'une ville industrielle lourde,, la couche galvanisée d'acier d'angle de tour, boulons et autres composants qui étaient en service depuis seulement 8 des années étaient apparues pelage et poudrage de grandes surfaces, et la surface des composants était recouverte de rouille rouge. Le personnel d'exploitation et de maintenance a déclaré que les tours ici devaient être dérouillées et regalvanisées chaque année., et le coût d'exploitation et de maintenance est très élevé. Dans la ligne de transmission d’un comté côtier, certaines bases de tours et boulons d'ancrage ont subi des perforations par piqûres dues à l'érosion à long terme par les embruns salins marins, et même la perte transversale d'un composant du renfort diagonal de la tour due à la corrosion a dépassé 15%, qui a dû être remplacé d'urgence, sinon cela provoquerait facilement l'inclinaison de la tour.
Selon les dernières données statistiques publiées par le Conseil chinois de l'électricité en 2024, le nombre total de pylônes de transmission en service en Chine a dépassé 5 million, dont plus de 90% adopter un processus de galvanisation à chaud pour le traitement anti-corrosion. Le coût annuel d’entretien des tours causé par la corrosion dépasse 3 mille milliards de yuans, et il y a environ 200 accidents d'interruption de la transmission de puissance causés chaque année par une défaillance par corrosion des composants galvanisés, avec des pertes économiques directes dépassant 500 millions de yuans. Avec l’avancée en profondeur du “double carbone” objectif stratégique, la construction d’un nouveau système électrique s’accélère, et les projets UHV et les nouveaux projets de transport d'énergie sont en constante expansion. L'environnement de service des tours de transmission devient de plus en plus complexe. Le nombre de tours dans des environnements extrêmes comme la haute altitude, humidité élevée et froid, la forte pollution industrielle et les embruns salins marins augmentent, qui met en avant des exigences plus élevées pour les performances anticorrosion des composants galvanisés.
Bien que les scénarios d'application de l'industrie des pipelines et du domaine des pylônes de transmission soient différents, le mécanisme de corrosion et la logique de protection des composants métalliques sont très similaires. Tous deux soulignent “la prévention d'abord, combinaison de prévention et de contrôle”, et faites attention à l'économie, caractère pratique et efficacité à long terme des mesures de protection. Il joue un rôle important, combiné à mes connaissances professionnelles, expérience pratique, et un grand nombre de documents industriels et les dernières normes et spécifications consultées, j'ai choisi le sujet “Étude sur les problèmes de corrosion et les mesures de protection des composants galvanisés des pylônes de transmission”. J'espère explorer des schémas de protection plus efficaces et plus économiques grâce à une analyse approfondie des règles de corrosion des composants galvanisés., qui fournit non seulement une référence pour l'exploitation et la maintenance des pylônes de transmission, mais offre également une référence pour la recherche anticorrosion des composants métalliques associés dans l'industrie des pipelines.
L’objectif de recherche de cet article est: le mécanisme de corrosion des composants galvanisés et leurs caractéristiques de corrosion dans différents environnements, les paramètres techniques et les effets d’application des mesures de protection actuelles, et les suggestions ciblées d'optimisation de la protection proposées associées à des cas pratiques. Dans le processus de recherche, cela évitera les discours vides de sens théoriques excessifs, se concentrer sur la combinaison de la théorie et de la pratique, intégrer les connaissances uniques de l’enquête personnelle, équilibrer professionnalisme et expression familière, et essayez d'utiliser des expressions courantes dans l'industrie pour éviter un empilement rigide de termes professionnels, afin de rendre les résultats de la recherche plus pratiques et exploitables.
2. Aperçu des composants galvanisés des tours de transmission
2.1 Composition et fonction des composants galvanisés
Les tours de transmission sont des structures spatiales en treillis assemblées à partir de divers composants métalliques galvanisés. Leurs composants galvanisés comprennent principalement les pieds principaux de la tour, angle de l'acier, canal en acier, plaques de connexion, boulons, boulons d'ancrage, échelles, etc. Différents composants jouent différents rôles dans la tour, mais leurs exigences anticorrosion sont cohérentes : tous doivent avoir une bonne résistance à la corrosion atmosphérique et à la corrosion chimique pour garantir qu'aucune défaillance grave par corrosion ne se produise pendant la durée de vie prévue. (généralement 30 années).
Parmi eux, les composants porteurs tels que les pieds principaux de la tour et les cornières en acier sont les principaux composants porteurs de la tour, et l'intégrité de la couche galvanisée affecte directement les propriétés mécaniques et la stabilité structurelle des composants. Composants de connexion tels que boulons et boulons d'ancrage, bien que soumis à des forces relativement faibles, entraînera une connexion lâche des composants de la tour et déclenchera une instabilité structurelle globale une fois qu'un blocage ou une fracture par corrosion se produit. Composants auxiliaires tels que plaques de connexion, qui sont exposés à l'extérieur pendant une longue période, sont sujets aux dommages de la couche galvanisée dus au lavage par la pluie et à l'accumulation de poussière, conduisant à la corrosion.
Il convient de souligner ici que la couche galvanisée des composants galvanisés de la tour de transmission n'est pas un seul revêtement de zinc., mais une structure à double couche de “couche d'alliage zinc-fer + couche de zinc pur” formé par réaction métallurgique entre le zinc et le substrat en acier. L'avantage de cette structure est que la couche d'alliage zinc-fer est étroitement associée au substrat et ne tombe pas facilement., tandis que la couche de zinc pur joue un rôle de protection de l'anode sacrificielle, offrant une double protection pour les performances anticorrosion des composants. Ceci est fondamentalement conforme au principe anticorrosion galvanisé des pipelines de transport de pétrole dans l'industrie des pipelines.. toutefois, en raison des différentes caractéristiques de force et environnements de service des composants de la tour de transmission, les exigences pour l'épaisseur, l'uniformité et l'adhérence de la couche galvanisée sont plus strictes.
2.2 Processus de galvanisation et paramètres techniques
Maintenant, les processus de galvanisation des composants des tours de transmission sont principalement divisés en deux types: galvanisation à chaud et électrogalvanisation. Parmi eux, la galvanisation à chaud représente plus de 95% du marché de la galvanisation des tours en raison de son bon effet anticorrosion, longue durée de vie et coût modéré. L'électrogalvanisation n'est utilisée que pour certains petits composants auxiliaires ou composants intérieurs. Cet article se concentre sur les problèmes de corrosion des composants galvanisés à chaud.
Processus de galvanisation à chaud, en termes simples, consiste à plonger les composants en acier après dérouillage et dégraissage dans la solution de zinc fondu (température de la solution de zinc contrôlée à 440-460℃). Après une certaine période d'immersion, le substrat en acier réagit métallurgiquement avec la solution de zinc pour former une couche galvanisée uniforme et dense à la surface des composants. Selon GB/T 2694-2023 “Conditions techniques pour la fabrication des pylônes de lignes de transport”, l'épaisseur de la couche galvanisée à chaud pour les composants porteurs des pylônes de transmission ne doit pas être inférieure à 86 μm, et celui pour les composants non porteurs ne doit pas être inférieur à 65 μm. L'adhérence de la couche galvanisée doit répondre aux exigences de “pas de pelage ni de soulèvement après le test au marteau”, et la résistance au brouillard salin ne doit atteindre aucune rouille rouge lors d'un test de brouillard salin neutre de 480 heures.
Au cours de l'enquête, J'ai découvert qu'il existe certaines différences dans les paramètres du processus de galvanisation des différentes usines de fabrication., qui affectent directement la qualité et l'effet anti-corrosion de la couche galvanisée. Table 1 ci-dessous compare les paramètres du processus de galvanisation à chaud de 3 usines de fabrication de tours grand public en Chine. Combiné avec mon observation dans l'atelier de l'usine, une brève analyse de l'impact des différences de paramètres est effectuée.
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Nom du fabricant
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Température de la solution de zinc (℃)
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Temps d'immersion (min)
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Méthode de prétraitement
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Épaisseur de la couche galvanisée (um)
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Adhésion (Test de marteau)
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Effet d'application réel (Résumé de l'enquête)
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Fabricant A (Un fabricant du Hebei)
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445±5
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3-5 (ajusté en fonction de l'épaisseur du composant)
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décapage + Phosphatation + Lavage à l'eau
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90-100
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Pas de pelage ni de soulèvement, légères rayures locales
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Pour les composants en service pour 10 années, le taux d'intégrité de la couche galvanisée atteint 85%. La corrosion est principalement concentrée au niveau des joints des composants, et le coût d'exploitation et de maintenance est faible.
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Fabricant B (Un fabricant dans le Shandong)
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455±5
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2-4
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décapage + Lavage à l'eau (pas de phosphatation)
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80-90
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Léger soulèvement local, pas de desquamation sur une grande surface
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Pour les composants en service pour 8 années, le taux d'intégrité de la couche galvanisée est d'environ 70%. La surface de certains composants est poudrée, et la peinture anticorrosion doit être retouchée régulièrement.
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Fabricant C (Un fabricant dans le Jiangsu)
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440±5
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4-6
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Sablage Dérouillage + Lavage à l'eau
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100-110
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Pas de pelage ni de soulèvement, excellente adhérence
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Pour les composants en service pour 12 années, le taux d'intégrité de la couche galvanisée atteint 90%. La corrosion est rare, principalement utilisé dans les zones à forte corrosion telles que les zones côtières et les zones industrielles lourdes.
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Table 1 Comparaison des paramètres du processus de galvanisation à chaud et des effets d'application de 3 Fabricants de tours grand public en Chine
On peut le voir sur le tableau 1 cette température de la solution de zinc, le temps d'immersion et la méthode de prétraitement sont les principaux paramètres affectant la qualité de la couche galvanisée. Parmi eux, la méthode de prétraitement a l'impact le plus évident. Le fabricant C adopte la méthode de prétraitement du dérouillage par sablage + lavage à l'eau. Par rapport au traitement de décapage des fabricants A et B, il peut éliminer plus complètement la rouille, tartre d'oxyde et taches d'huile sur la surface des composants, rendant la combinaison entre la couche galvanisée et le substrat plus proche. Donc, la couche galvanisée est plus épaisse, a une meilleure adhérence, et a un meilleur effet anti-corrosion dans une application pratique. Bien que le coût de son processus soit légèrement plus élevé, le coût d'exploitation et de maintenance à long terme est inférieur, ce qui convient mieux aux composants de tour dans les zones à forte corrosion.
Ceci est tout à fait cohérent avec la logique du processus de galvanisation des pipelines dans l'industrie des pipelines.. Dans la fabrication de pipelines, un prétraitement inadéquat entraînera également une mauvaise adhérence et un pelage facile de la couche galvanisée, entraînant une corrosion des pipelines. Au cours de l'expérience de “Technologie de construction d’ingénierie de pipeline”, J'ai fait une expérience comparative: deux tuyaux en acier de même spécification ont été prélevés, l'un a été dérouillé par sablage, l'autre en décapant. Les deux ont été traités par galvanisation à chaud puis soumis à un test au brouillard salin.. Les résultats ont montré que la couche galvanisée du tuyau en acier après dérouillage par sablage ne présentait toujours pas de rouille rouge après 600 heures d'essai au brouillard salin., tandis que le tuyau en acier après décapage et dérouillage avait une rouille rouge locale seulement après 400 heures. Cela confirme également que l'amélioration du processus de prétraitement est la base de l'amélioration des performances anticorrosion de la couche galvanisée..
3. Mécanisme de corrosion et types de corrosion des composants galvanisés
3.1 Analyse du mécanisme de corrosion des composants galvanisés
La corrosion des composants galvanisés des pylônes de transmission est essentiellement un processus complet de corrosion électrochimique et de corrosion chimique de la couche galvanisée et du substrat en acier dans un environnement extérieur complexe., parmi lesquels la corrosion électrochimique est la principale. Comprendre le problème de corrosion des composants galvanisés, nous devons d’abord clarifier leur mécanisme de corrosion, qui constitue la base essentielle sur laquelle nous pouvons formuler des mesures de protection..
Le composant principal de la couche galvanisée est le zinc. Le potentiel d’électrode standard du zinc est -0.76V, tandis que celui de l'acier est -0.44V. Le potentiel d'électrode du zinc est inférieur à celui de l'acier. Donc, lorsque la couche galvanisée à la surface du composant galvanisé est intacte, le zinc agit comme anode et le substrat en acier comme cathode, former un circuit de cellules galvaniques dans un environnement humide. A cette époque, zinc will preferentially undergo oxidation reaction (à savoir, sacrificial anode), be corroded and dissolved, while the steel substrate is protected from corrosion. C'est le “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: Zn – 2e⁻ = Zn²⁺. Zn²⁺ combines with OH⁻ in the environment to form Zn(OH)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, pulvérisation, industrial waste gas, etc.) from contacting the steel substrate, playing a dual protection role.
toutefois, 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. A cette époque, in the galvanic cell formed by zinc and steel, zinc still acts as the anode and steel as the cathode. toutefois, 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, un film d'eau se forme à la surface de l'acier. Le film d'eau dissout l'oxygène, dioxyde de carbone, sels et autres substances pour former une solution électrolytique. Le fer et le carbone contenus dans l'acier forment une cellule galvanique. Le fer agit comme l'anode pour subir une réaction d'oxydation pour générer du Fe²⁺. Fe²⁺ se combine avec OH⁻ pour générer Fe(OH)₂, qui est encore oxydé pour générer du Fe(OH)₃. Fe(OH)₃ se déshydrate pour former Fe₂O₃·nH₂O (à savoir, rouille rouge). La rouille rouge a une texture lâche et ne peut empêcher l’invasion de milieux corrosifs, ce qui entraînera une corrosion continue du substrat en acier, et finalement conduire à une perte transversale de composants, propriétés mécaniques diminuées et même défaillance.
En plus de la corrosion électrochimique, les composants galvanisés subiront également une corrosion chimique. Lorsqu'il y a des milieux corrosifs tels que les gaz résiduaires industriels (comme SO₂, NON₂, HCl, etc.) et brouillard salin marin (contenant du Cl⁻) dans l'environnement, ces médias réagiront directement chimiquement avec la couche galvanisée, détruire le film passif et accélérer la corrosion du zinc. Par exemple, SO₂ réagit avec la couche galvanisée pour générer du ZnSO₄·7H₂O (cristal de sulfate de zinc), de texture lâche et facile à tomber, conduisant à un amincissement progressif de la couche galvanisée. Le Cl⁻ peut pénétrer dans le film passif et réagir avec le zinc pour générer du ZnCl₂ soluble dans l'eau., accélérer la corrosion par piqûre de la couche galvanisée.
Ici, je souhaite partager un aperçu personnel combiné à mon expérience pratique: in a high humidity and high temperature difference environment, le film d'eau à la surface des composants galvanisés persistera longtemps, et le film d'eau dissoudra les médias plus corrosifs, ce qui accélérera considérablement le taux de corrosion électrochimique. Au cours de l'enquête, J'ai découvert que dans les pylônes de transmission des zones montagneuses très humides du sud, bien qu'il n'y ait pas de pollution industrielle ni de brouillard salin marin, sous la même durée de vie, le degré de corrosion des composants galvanisés est beaucoup plus grave que celui des zones sèches du nord. En effet, les zones montagneuses du sud connaissent des pluies fréquentes toute l'année et une humidité de l'air élevée. (l'humidité relative moyenne annuelle dépasse 80%), et le film d'eau à la surface des composants galvanisés ne peut pas sécher longtemps, la corrosion électrochimique se produit donc en continu, conduisant à une consommation rapide de la couche galvanisée.
en outre, selon les données de recherche du National Center for Materials Corrosion and Protection Science, le processus de corrosion et les produits de corrosion de l'acier galvanisé dans différents environnements atmosphériques typiques sont très différents, ce qui conduit également à différents taux de corrosion et caractéristiques de corrosion des composants galvanisés dans différents environnements, comme suit:
1. Environnement atmosphérique rural non pollué: principalement affecté par O₂ et CO₂. La couche galvanisée est corrodée pour générer du ZnO et du Zn₅(CO₃)₂(OH)₆. Ces produits de corrosion sont stables et denses, ce qui peut inhiber efficacement la corrosion supplémentaire, et le taux de corrosion est le plus lent;
2. Environnement atmosphérique industriel: le principal gaz corrosif est le SO₂. La couche galvanisée est corrodée pour générer du Zn₄SO₄(OH)₆·4H₂O et Zn₄Cl₂(OH)₄SO₄·5H₂O. Ces produits de corrosion ont une texture lâche et sont faciles à tomber, corrosion accélérée;
3. Environnement atmosphérique marin: riche en Cl⁻. La couche galvanisée est corrodée pour générer des produits tels que le Zn₅(CO₃)₂(OH)₆ et Zn₅(OH)₈Cl₂·H₂O. La corrosion se manifeste principalement par des piqûres au début, qui évolue progressivement vers une corrosion générale, et le taux de corrosion est le plus rapide.
En résumé, le mécanisme de corrosion des composants galvanisés peut être résumé comme suit: lorsque la couche galvanisée est intacte, il protège le substrat en acier grâce au mécanisme de protection de l'anode sacrificielle, et forme un film passif pour une protection supplémentaire; lorsque la couche galvanisée est endommagée, le mécanisme de protection de l'anode sacrificielle échoue, le substrat en acier subit une corrosion électrochimique, et le milieu corrosif accélère la consommation de la couche galvanisée et la corrosion du substrat, conduisant finalement à une défaillance par corrosion des composants.
3.2 Principaux types et caractéristiques de corrosion
Combiné avec la pratique d’enquête et la littérature de l’industrie, selon les différents environnements de corrosion et formes de corrosion, la corrosion des composants galvanisés des pylônes de transmission est principalement divisée comme suit 4 les types. Chaque type a ses caractéristiques de corrosion et ses raisons de formation uniques. En exploitation et maintenance réelles, nous pouvons également juger du type et du degré de corrosion en fonction des caractéristiques de corrosion, puis prendre des mesures de protection ciblées.
3.2.1 Corrosion uniforme
Corrosion uniforme, également connue sous le nom de corrosion générale, est le type de corrosion le plus courant des composants galvanisés. Cela se produit principalement à la surface de la couche galvanisée, montrant que la couche galvanisée est uniformément amincie, réduit en poudre et décollé dans son ensemble. La surface du composant présente un blanc grisâtre uniforme ou un noir grisâtre. Au stade ultérieur, lorsque la couche galvanisée est complètement décollée et que le substrat en acier est exposé, une rouille rouge uniforme apparaîtra.
Ce type de corrosion se produit principalement dans les zones à environnement atmosphérique relativement doux., comme les zones rurales et les banlieues, où il n’y a pas de pollution industrielle grave ni de brouillard salin marin. Les milieux corrosifs sont principalement l'eau de pluie, humidité de l'air et dioxyde de carbone. Son taux de corrosion est relativement lent. Généralement, l'épaisseur de perte annuelle de la couche galvanisée est de 3 à 5 μm. Selon l'épaisseur de couche galvanisée spécifiée dans GB/T 2694-2023 (pas moins de 86 μm), en milieu rural, la couche galvanisée de composants galvanisés peut maintenir l'effet anticorrosion pendant 20-30 années, qui peut essentiellement répondre à la durée de vie conçue de la tour.
Au cours de l'enquête, J'ai vu une tour de transmission qui était en service depuis 25 années dans une zone rurale. La surface de ses composants présentait une corrosion uniforme typique : la couche galvanisée était complètement réduite en poudre., avec une légère desquamation dans certaines zones. Le substrat en acier exposé présentait une petite quantité de rouille rouge, mais la perte transversale des composants était faible, et les propriétés mécaniques pourraient encore répondre aux exigences. Le personnel d'exploitation et de maintenance n'avait qu'à re-galvaniser les pièces décollées pour continuer à les utiliser.
Les caractéristiques de la corrosion uniforme sont: répartition uniforme de la corrosion, taux de corrosion stable, dommages relativement faibles aux composants, et un entretien relativement simple dans la phase ultérieure. Il peut être principalement atténué par une regalvanisation régulière et l'application de peinture anticorrosion..
3.2.2 Corrosion par piqûres
Corrosion par piqûres, également connu sous le nom de piqûres, est le type de corrosion le plus dangereux des composants galvanisés. Cela se produit principalement à la surface de la couche galvanisée, montrant que la couche galvanisée présente des piqûres de corrosion de la taille d'un trou d'épingle, qui s'approfondissent et s'étendent progressivement, et même pénétrer dans la couche galvanisée, conduisant à l’exposition du substrat en acier, puis déclencher la corrosion locale du substrat pour former “piqûres de rouille”.
Ce type de corrosion se produit principalement dans les environnements contenant des ions halogènes tels que Cl⁻ et Br⁻, surtout dans les zones côtières, zones terrestres salines-alcalines, et les zones froides du nord où le sel de fonte des neiges est utilisé. Cl⁻ a un petit rayon et une forte capacité de pénétration, qui peut pénétrer le film passif à la surface de la couche galvanisée, former des cellules de corrosion locales à la surface de la couche galvanisée, et conduisent à une corrosion locale rapide du zinc pour former des piqûres. de plus, une fois les piqûres formées, la concentration de milieux corrosifs (comme Cl⁻) à l'intérieur des fosses continuera d'augmenter, et le taux de corrosion va encore s'accélérer, formation “corrosion autocatalytique”, ce qui entraînera à terme une perforation de la couche galvanisée et une corrosion du substrat en acier.
D'après les données du “Livre blanc sur la protection contre la corrosion des pylônes de lignes de transport” publié par la Société chinoise pour la corrosion et la protection en 2024, l'incidence de la corrosion par piqûres des composants galvanisés des tours dans les zones côtières est aussi élevée que 65%, et le taux de corrosion par piqûres peut atteindre 8-12μm par an. Certains composants en service pour 5 des années auront des perforations par piqûres.
Au cours de l'enquête dans un comté côtier, J'ai vu un boulon d'ancrage d'une tour qui était en service depuis 6 années. Sa surface était couverte de piqûres, et quelques piqûres avaient pénétré la couche galvanisée. Le substrat exposé était recouvert de rouille rouge. Mesuré avec un pied à coulisse, le diamètre du boulon avait été perdu de 2 mm, qui dépassait la plage admissible en matière de sécurité et devait être remplacé de toute urgence.
Les caractéristiques de la corrosion par piqûre sont: petite zone de corrosion, taux de corrosion rapide, forte dissimulation, et difficile à trouver au début. Une fois trouvé, cela a souvent causé de graves dommages dus à la corrosion, et a même affecté la capacité portante des composants, ce qui est très facile à provoquer des accidents de sécurité. Donc, la corrosion par piqûre est le point clé et difficile de la protection contre la corrosion des composants galvanisés.
Ici, je veux partager un aperçu personnel: dans l'industrie des pipelines, la couche galvanisée des pipelines de transport de pétrole et de gaz est également très sujette à la corrosion par piqûres. Surtout pour les conduites posées dans les zones côtières, des accidents de fuite de pipeline causés par la corrosion par piqûres se produisent de temps en temps. En comparant les phénomènes de corrosion par piqûres des pipelines et des tours, J'ai découvert que l'apparition de corrosion par piqûres n'est pas seulement liée à la concentration de Cl⁻ dans l'environnement., mais aussi à l'uniformité de la couche galvanisée. Les pièces avec une épaisseur de couche galvanisée inégale et des impuretés sont plus susceptibles d'être les points de départ de la corrosion par piqûres.. Donc, L'amélioration de l'uniformité de la couche galvanisée et la réduction des impuretés dans la couche galvanisée sont les clés pour prévenir la corrosion par piqûres..
3.2.3 Corrosion caverneuse
La corrosion caverneuse se produit principalement au niveau des joints des composants galvanisés, tels que les joints entre les cornières et les plaques de connexion, les joints entre les boulons et les écrous, et les joints à recouvrement des composants. Elle se manifeste par une corrosion rapide et un pelage de la couche galvanisée à l'intérieur des crevasses, rouille rouge sur le substrat en acier, et même des connexions de composants desserrées et coincées.
La formation de ce type de corrosion est principalement due au fait que les crevasses au niveau des joints des composants sont faciles à accumuler l'eau de pluie., poussière, milieux corrosifs, etc., formation “solution pour crevasses”. La concentration d'oxygène à l'intérieur des crevasses est inférieure à celle à l'extérieur, formant un “cellule de concentration d'oxygène”—l'intérieur des crevasses est l'anode et l'extérieur est la cathode, conduisant à une corrosion rapide de la couche galvanisée et du substrat en acier à l'intérieur des crevasses. En même temps, les produits de corrosion à l'intérieur des crevasses ne peuvent pas être évacués à temps, ce qui aggravera encore la corrosion et formera un cercle vicieux.
Au cours de l'enquête, J'ai constaté que presque toutes les tours étaient en service depuis plus de 5 les années présentent différents degrés de corrosion caverneuse au niveau des joints des composants, surtout les joints entre les boulons et les écrous, qui sont les plus corrodés. Le personnel d'une station d'exploitation et de maintenance nous a dit qu'ils dérouillent et huilent les boulons de la tour chaque année., but they still cannot completely avoid crevice corrosion. Some bolts are stuck due to corrosion and cannot be disassembled, so they have to be replaced by cutting, which not only increases the operation and maintenance workload but also may cause damage to the components.
The characteristics of crevice corrosion are: corrosion is concentrated at the component crevices, with strong concealment and fast corrosion rate. It is easy to affect the connection performance of components, and then affect the overall structural stability of the tower. de plus, crevice corrosion often occurs simultaneously with pitting corrosion, aggravating corrosion damage.
3.2.4 Fissuration par corrosion sous contrainte
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) de la tour. 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, brouillard salin marin, etc.), 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. En même temps, the existence of stress will cause microcracks on the surface of the substrate. Les milieux corrosifs s'accumulent à l'intérieur des fissures, accélérer l'expansion des fissures, et finalement conduire à une fracture du composant.
L'incidence de la fissuration par corrosion sous contrainte est relativement faible, mais le mal est grand. Une fois que cela se produit, cela entraînera directement la défaillance des composants de la tour et provoquera des accidents de sécurité majeurs tels que l'effondrement de la tour et l'interruption du transport d'énergie.. Selon le “Rapport statistique sur les accidents de sécurité sur les lignes de transport” publié par State Grid en 2024, dans 2023, il y avait 3 accidents d'effondrement de tour causés par la fissuration par corrosion sous contrainte des composants de la tour en Chine, tout cela se produit dans des zones de forte pollution industrielle. La raison principale est que les contraintes résiduelles n'ont pas été éliminées lors du processus de fabrication des composants., et en même temps, il a été corrodé pendant longtemps par les gaz résiduaires industriels, conduisant à une fissuration par corrosion sous contrainte.
Au cours de l'enquête, même si je n'ai pas vu de mes propres yeux les composants présentant des fissures dues à la corrosion sous contrainte, le personnel d'exploitation et de maintenance nous a montré les photos des cas d'accidents pertinents - sur un boulon à haute résistance, la couche galvanisée s'était décollée, et il y avait une fissure évidente au milieu du boulon, qui traversait toute la section transversale du boulon, conduisant finalement à une fracture du boulon, composant de renfort diagonal de la tour tombant, et inclinaison de la tour.
Pour comparer plus clairement les caractéristiques, raisons de formation et dangers des différents types de corrosion, J'ai trié le tableau 2 ci-dessous combiné avec les résultats de l'enquête et les connaissances professionnelles pour référence.
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Type de corrosion
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Caractéristiques de corrosion
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Raisons de la formation
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Environnement de service principal
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Niveau de danger
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Difficulté de reconnaissance
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Corrosion uniforme
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La couche galvanisée est uniformément amincie, réduit en poudre et décollé dans son ensemble, et une rouille rouge uniforme apparaît à un stade ultérieur.
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Effet complet de la corrosion électrochimique et de la corrosion chimique, les fluides corrosifs agissent uniformément sur la surface du composant.
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Environnements atmosphériques doux tels que les zones rurales et suburbaines.
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★★☆☆☆
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★☆☆☆☆ (Facile à reconnaître)
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Corrosion par piqûres
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Des piqûres de corrosion de la taille d'un trou d'épingle apparaissent sur la couche galvanisée, qui s'approfondissent et se perforent progressivement pour former des piqûres de rouille.
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Les ions halogènes tels que Cl⁻ pénètrent dans le film passif, former des cellules de corrosion locales, et provoquer une corrosion autocatalytique.
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Zones côtières, terre saline-alcaline, zones de sel de fonte des neiges du nord.
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★★★★★
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★★★☆☆ (Difficile à reconnaître au début)
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Corrosion caverneuse
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La couche galvanisée se décolle et de la rouille rouge apparaît au niveau des crevasses des composants, avec des connexions desserrées et coincées.
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Les crevasses accumulent des milieux corrosifs, former des cellules de concentration d'oxygène, et les produits de corrosion ne peuvent pas être évacués.
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Tous les environnements, zones particulièrement humides et poussiéreuses.
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★★★☆☆
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★★★★☆ (Forte dissimulation)
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Fissuration par corrosion sous contrainte
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De petites fissures apparaissent sur la surface du composant, qui se dilatent progressivement et finissent par conduire à une fracture.
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Action combinée des milieux corrosifs et des contraintes internes/externes des composants.
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Forte pollution industrielle, zones côtières et autres zones présentant une corrosion sévère et des contraintes importantes sur les composants.
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★★★★★
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★★★★★ (Extrêmement difficile à reconnaître)
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Table 2 Comparaison des principaux types de corrosion des composants galvanisés des tours de transmission
4. Principaux facteurs influençant la corrosion des composants galvanisés
La corrosion des composants galvanisés des pylônes de transmission n'est pas le résultat d'un seul facteur, mais l'action combinée de divers facteurs tels que les facteurs environnementaux, facteurs propres aux composants, facteurs de processus, et facteurs d'exploitation et de maintenance. Au cours de l'enquête, J'ai découvert que les composants galvanisés ayant la même durée de vie et les mêmes spécifications présentent de grandes différences de degré de corrosion dans différents environnements., différents processus de fabrication et différents niveaux d'exploitation et de maintenance - certains sont encore intacts après 15 années de service, tandis que d'autres ont de graves problèmes de corrosion après 5 années de service.
Combiné avec mes connaissances professionnelles, observation pratique et dernières données sectorielles consultées, Je résume les principaux facteurs affectant la corrosion des composants galvanisés comme suit 4 catégories. Chaque catégorie de facteurs est analysée en détail, combinée à des cas d'enquête spécifiques et à des informations personnelles., dans l'espoir de fournir une base ciblée pour la formulation ultérieure de mesures de protection.
4.1 Facteurs environnementaux (Facteurs d’influence fondamentaux)
Les facteurs environnementaux sont les facteurs les plus importants affectant la corrosion des composants galvanisés. Parce que les composants sont exposés longtemps à l'extérieur et directement affectés par les milieux corrosifs de l'environnement., plus la corrosivité de l'environnement est forte, plus le taux de corrosion des composants est rapide. Selon les résultats de l'enquête, les facteurs environnementaux comprennent principalement l’humidité atmosphérique, milieux corrosifs, changement de température, éclairage, etc., parmi lesquels l'humidité atmosphérique et les milieux corrosifs ont l'impact le plus significatif.
4.1.1 Humidité atmosphérique
L'humidité atmosphérique est une condition nécessaire à l'apparition d'une corrosion électrochimique, uniquement lorsqu'un film d'eau continu (à savoir, solution électrolytique) se forme à la surface des composants galvanisés un circuit de cellule galvanique peut-il se former et une corrosion électrochimique se produire. Donc, plus l'humidité atmosphérique est élevée, plus le film d'eau existe longtemps sur la surface du composant, et plus le taux de corrosion électrochimique est rapide.
Selon les données nationales sur la répartition de l'humidité atmosphérique publiées par le réseau chinois de données météorologiques en 2024, l'humidité relative moyenne annuelle dans le sud de la Chine est 75%-85%, et cela dans le nord de la Chine est 45%-65%. Donc, le taux de corrosion des composants galvanisés dans le sud de la Chine est 30%-50% plus rapide que celui du nord de la Chine. J'ai aussi constaté ce phénomène lors de l'enquête: le taux d'intégrité de la couche galvanisée des tours en service pour 8 ans dans un comté du sud, c'est seulement 60%, tandis que celui des tours en service pour 8 ans dans un comté du nord, c'est plus de 80%, et le degré de corrosion est nettement plus léger.
Surtout pendant la saison des pluies de prunes dans le sud, avec des précipitations continues et une humidité de l'air proche de 100%, le film d'eau à la surface des composants ne peut pas sécher longtemps, le film passif de la couche galvanisée est endommagé, et le taux de corrosion du zinc est considérablement accéléré. Après la saison des pluies de prunes, certains composants présenteront une corrosion par poudrage et par piqûres évidente. Ceci est tout à fait conforme à la loi sur la corrosion des pipelines du sud de la Chine dans l'industrie des pipelines — dans l'environnement humide du sud., le taux de corrosion des pipelines est bien plus élevé que celui des zones sèches du nord.
4.1.2 Milieu corrosif
Le milieu corrosif est le facteur clé accélérant la corrosion des composants galvanisés. Différents types de milieux corrosifs ont différents effets de corrosion sur les composants, parmi lesquels les milieux de pollution industrielle et les milieux de brouillard salin marin ont les effets de corrosion les plus forts.
Les milieux de pollution industrielle comprennent principalement du SO₂, NON₂, HCl, poussière, etc., qui proviennent principalement d'entreprises industrielles telles que des usines chimiques, usines sidérurgiques, et centrales thermiques. Ces médias réagiront chimiquement avec la couche galvanisée, endommager le film passif, et accélère la corrosion du zinc. En même temps, ces médias se dissolvent dans le film d'eau, ce qui réduira la valeur du pH du film d'eau, former une solution électrolytique acide, et accélère la corrosion électrochimique. Lors de l'enquête autour d'une ville industrielle lourde, J'ai vu que la couche galvanisée des pylônes de transmission de cette zone s'était décollée à grande échelle après seulement 6 années de service, et la surface des composants était recouverte de rouille rouge. Le personnel d'exploitation et de maintenance nous a indiqué que la concentration de SO₂ dans l'atmosphère de cette zone atteignait 0,15 mg/m³., ce qui était 3 fois la norme nationale, et le taux de corrosion des composants était 2-3 fois que dans les zones rurales.
Les milieux de pulvérisation de sel marin contiennent principalement du NaCl, MgCl₂, etc., qui proviennent principalement de l'atmosphère marine, et leur principal composant de corrosion est Cl⁻. Cl⁻ a une forte capacité de pénétration, qui peut pénétrer le film passif de la couche galvanisée, déclencher une corrosion par piqûre et une corrosion caverneuse, et accélère la corrosion des composants. Selon les dernières données de l'industrie, le taux de corrosion des composants galvanisés dans les zones côtières peut atteindre 8 à 12 μm par an, lequel est 3-4 fois que dans les zones rurales. Certaines tours des zones côtières doivent être complètement dérouillées et regalvanisées chaque 5 années, avec des coûts d’exploitation et de maintenance extrêmement élevés.
en outre, le sol des zones salines et alcalines contient beaucoup de substances salines, qui s'élèvera jusqu'à la base de la tour et aux boulons d'ancrage par capillarité, provoquant de la corrosion. Dans les zones froides du nord, le sel de fonte des neiges est utilisé en hiver, et le Cl⁻ présent dans le sel de fonte des neiges adhèrera à la surface du composant, ce qui accélérera également la corrosion.
4.1.3 Changement de température et éclairage
Bien que l'impact du changement de température et de l'éclairage sur la corrosion des composants galvanisés ne soit pas aussi important que celui de l'humidité atmosphérique et des milieux corrosifs, cela accélérera également la corrosion sous une action à long terme. Le changement de température provoquera une dilatation thermique et une contraction de la couche galvanisée, générer un stress thermique. Des contraintes thermiques répétées à long terme provoqueront des fissures et un pelage de la couche galvanisée, ce qui est plus évident dans les zones où la différence de température est importante entre le jour et la nuit (comme les zones de haute altitude).
Éclairage (surtout la lumière ultraviolette) accélérera le vieillissement et le poudrage de la couche galvanisée, endommager la structure de la couche galvanisée, réduire la compacité de la couche galvanisée, faciliter l'invasion des milieux corrosifs, puis accélérer la corrosion. Lors de l'enquête dans les zones de haute altitude, J'ai vu que la couche galvanisée des composants supérieurs de la tour (qui sont exposés à une forte lumière ultraviolette pendant une longue période) était nettement plus poudré que les composants du bas. La couche galvanisée de certains composants supérieurs se décollerait au contact de la main.
4.2 Facteurs propres aux composants
Les facteurs propres aux composants incluent principalement le matériau, forme en coupe transversale, état de surface des composants, etc. Ces facteurs affecteront la qualité de la couche galvanisée et l'adhérence des supports corrosifs, puis affecter le taux de corrosion.
En termes de matériau de composant, les principaux matériaux des composants de la tour sont l'acier Q235 et l'acier Q355. La résistance à la corrosion de l'acier Q235 est légèrement pire que celle de l'acier Q355. Donc, le taux de corrosion des composants en acier Q235 est légèrement plus rapide que celui des composants en acier Q355. Au cours de l'enquête, J'ai découvert que le taux de perte transversale de l'acier d'angle en acier Q235 produit par un fabricant était 10% après 8 années de service, tandis que celle des cornières en acier Q355 n'était que 6% après 8 années de service.
En termes de forme transversale, plus la forme de la section transversale du composant est complexe, plus il est facile d'accumuler l'eau de pluie, poussières et milieux corrosifs, former des crevasses, and trigger crevice corrosion. Par exemple, 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, le tartre d'oxyde et d'autres défauts ont une épaisseur de couche galvanisée inégale, qui est sujet aux maillons faibles et devient le point de départ de la corrosion. Composants présentant une mauvaise propreté de surface et des taches d'huile, la poussière et d'autres impuretés entraîneront une mauvaise combinaison entre la couche galvanisée et le substrat, pelage facile, et corrosion accélérée.
4.3 Facteurs de processus
Les facteurs de processus incluent principalement le processus de galvanisation, processus de fabrication, processus d'assemblage, etc. Ces facteurs déterminent directement la qualité de la couche galvanisée, puis affecter les performances de corrosion des composants. C’est aussi le facteur que j’ai ressenti le plus profondément au cours de l’enquête – dans le même environnement, le degré de corrosion des composants avec différents procédés de fabrication est très différent.
En termes de processus de galvanisation, comme mentionné plus tôt, 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. La rationalité de la température de la solution de zinc et du temps d'immersion affecte également l'épaisseur et l'adhérence de la couche galvanisée.. Au cours de l'enquête, J'ai constaté que le taux de corrosion des composants traités par galvanisation à chaud + le sablage le dérouillage est plus que 60% plus lente que celle des composants traités par électro-galvanisation + décapage.
En termes de processus de fabrication, les contraintes résiduelles générées lors de la fabrication des composants augmenteront le risque de fissuration par corrosion sous contrainte. Une mauvaise qualité de soudage des composants entraînera un décollement facile de la couche galvanisée au niveau des joints de soudage, déclenchement de la corrosion au niveau des joints de soudure. Lors de l'enquête dans une usine de fabrication de tours, J'ai vu que la couche galvanisée au niveau des joints de soudure de certains composants soudés s'était décollée. Le personnel de l'usine a expliqué que cela était dû au fait que la température au niveau des joints de soudure était trop élevée pendant le soudage., conduisant à l'épuisement de la couche galvanisée, et la regalvanisation ultérieure n'a pas été complète, conduisant à la corrosion.
4.4 Facteurs d’exploitation et de maintenance
Les facteurs d'exploitation et de maintenance sont les facteurs clés pour retarder la corrosion des composants galvanisés et garantir le fonctionnement sûr des pylônes de transmission.. Même si les composants sont fabriqués de haute qualité, si l'exploitation et la maintenance ne sont pas en place, le taux de corrosion sera accéléré, et la durée de vie des composants sera considérablement raccourcie. Cela est conforme au concept d'exploitation et de maintenance de l'industrie des pipelines...”un entretien précis peut prolonger la durée de vie de l'équipement en 30% ou plus”.
Les principaux facteurs d'exploitation et de maintenance incluent la perfection du système d'inspection, la rapidité de l'entretien, et le professionnalisme du personnel de maintenance. Un système d'inspection solide peut garantir que les dangers cachés de corrosion sont détectés à un stade précoce et traités en temps opportun., éviter le développement ultérieur de la corrosion. Entretien en temps opportun, comme le dérouillage, retouche et nettoyage, peut bloquer efficacement l'invasion des milieux corrosifs et retarder le processus de corrosion. Le professionnalisme du personnel de maintenance détermine si les méthodes de maintenance, les matériaux et les processus sont appropriés, ce qui affecte directement l'effet de maintenance.
Au cours de l'enquête, J'ai constaté qu'il y avait une différence significative dans le degré de corrosion des tours sous la direction de différentes stations d'exploitation et de maintenance.. Une station d'exploitation et de maintenance dans le nord de la Chine a établi un “inspection numérique” système. Les inspecteurs utilisent des terminaux mobiles pour enregistrer chaque mois l'état de corrosion de chaque tour., y compris l'emplacement de la corrosion, type de corrosion et degré de corrosion, et téléchargez les données sur le système de gestion en arrière-plan. Une fois que les dangers cachés de la corrosion sont découverts, le système émettra automatiquement une tâche de maintenance, et le personnel de maintenance sera organisé pour y faire face dans les délais 7 jours de travail. Le degré de corrosion des tours sous sa gestion est généralement léger, et la durée de vie moyenne des composants est prolongée d'environ 5 années par rapport à la moyenne du secteur.
Au contraire, une station d'exploitation et de maintenance dans une zone montagneuse isolée manque de main d'œuvre et de concepts de maintenance en retard. Le cycle d'inspection des tours est d'une fois par an, et l'inspection est principalement une inspection visuelle manuelle, il est difficile de trouver des dangers de corrosion cachés tels que la corrosion par piqûres et la corrosion caverneuse. La maintenance est souvent retardée jusqu'à ce que les composants présentent une défaillance évidente due à la corrosion. (comme un pelage sur une grande surface de la couche galvanisée et de la rouille rouge sur le substrat), ce qui augmente non seulement le coût de maintenance, mais entraîne également des risques potentiels pour la sécurité. Au cours de l'enquête, nous avons trouvé que 30% des tours dans cette zone ont des composants dont la perte transversale dépasse 10%, qui doivent être remplacés de toute urgence.
en outre, la sélection des matériaux d'entretien affecte également l'effet d'entretien. Certaines unités d'exploitation et de maintenance choisissent une peinture anticorrosion à faible coût qui ne correspond pas à la couche galvanisée pour les retouches.. L'adhérence entre ce type de peinture et la couche galvanisée est mauvaise, et il est facile de se décoller après avoir été exposé à l'environnement extérieur pendant une courte période, qui ne peut pas jouer un rôle protecteur et accélère même la corrosion due à l'accumulation d'eau et de poussière entre la couche de peinture et la couche galvanisée.
5. Mesures de protection contre la corrosion et analyse de cas technique
Basé sur l’analyse systématique du mécanisme de corrosion, principaux types de corrosion et facteurs d'influence des composants galvanisés, combiné avec la pratique d’enquête de l’auteur, connaissances professionnelles et expérience de l'industrie, ce chapitre propose des mesures ciblées de protection contre la corrosion à partir de deux étapes principales: étape de fabrication (prévention à la source) et étape d'exploitation et de maintenance (contrôle de processus). Le principe de “la prévention d'abord, combinaison de prévention et de contrôle, et classification de protection” est respecté, et l'économie, le caractère pratique et l’efficacité à long terme des mesures de protection sont pleinement pris en compte. En même temps, combiné à des cas d’ingénierie spécifiques, les effets d’application de ces mesures sont vérifiés et analysés, afin de fournir une référence pratique pour la pratique technique de la protection contre la corrosion des composants galvanisés des pylônes de transmission.
5.1 Mesures de protection au stade de la fabrication (Prévention à la source)
L'étape de fabrication est à l'origine du contrôle de la corrosion des composants galvanisés. La qualité des composants fabriqués à cette étape détermine directement leur résistance initiale à la corrosion.. Donc, le renforcement du contrôle qualité de l'étape de fabrication et l'optimisation du processus de fabrication peuvent fondamentalement améliorer la résistance à la corrosion des composants galvanisés et réduire les dangers cachés de corrosion dans le processus de service ultérieur. Combiné avec l'enquête sur les usines de fabrication de tours et la connaissance professionnelle de l'industrie des pipelines, les mesures de protection spécifiques sont les suivantes:
5.1.1 Optimisez le processus de galvanisation et améliorez la qualité de la couche galvanisée
Le processus de galvanisation est le maillon central affectant la résistance à la corrosion des composants galvanisés.. La clé pour optimiser le processus de galvanisation est de contrôler strictement le processus de prétraitement et les paramètres de galvanisation, afin de garantir que la couche galvanisée a une épaisseur suffisante, répartition uniforme et forte adhérence. Plus précisément, les mesures suivantes peuvent être prises:
Première, adopter une technologie avancée de prétraitement. Pour les composants utilisés dans des environnements difficiles tels que les zones côtières, zones industrielles lourdes et zones très humides, Le dérouillage par sablage doit être adopté comme principale méthode de prétraitement, et décapage + phosphatation + le lavage à l'eau peut être adopté comme traitement auxiliaire. Le dérouillage au jet de sable peut éliminer complètement le tartre d'oxyde, la rouille, taches d'huile et bavures sur la surface des composants, faire en sorte que la surface des composants atteigne une certaine rugosité (généralement 40-80μm), ce qui favorise la combinaison de la couche galvanisée et du substrat en acier. Comparé au décapage traditionnel, le dérouillage au jet de sable peut éviter le “décapage excessif” phénomène de composants, réduire les défauts de surface des composants, et améliorer l'uniformité et l'adhérence de la couche galvanisée. D'après les résultats des tests comparatifs de l'expérience de cours de l'auteur, l'adhérence de la couche galvanisée après dérouillage par sablage est 20%-30% supérieur à celui après décapage et dérouillage, et la résistance au brouillard salin est augmentée de plus de 50%.
Seconde, contrôler strictement les paramètres du processus de galvanisation. La température de la solution de zinc doit être strictement contrôlée à 440-460℃. Si la température est trop élevée, la vitesse de réaction entre le zinc et l'acier sera trop rapide, ce qui entraînera une épaisseur inégale de la couche galvanisée, mauvaise adhérence et pelage facile; si la température est trop basse, la solution de zinc aura une viscosité élevée, ce qui est difficile de former une couche galvanisée uniforme, et l'épaisseur de la couche galvanisée ne répondra pas aux exigences. Le temps d'immersion doit être ajusté en fonction de l'épaisseur des composants: pour composants à parois minces (épaisseur inférieure à 10 mm), le temps d'immersion est de 2 à 4 minutes; pour composants à parois épaisses (épaisseur supérieure à 10 mm), le temps d'immersion est de 4 à 6 minutes, afin de garantir que l'épaisseur de la couche galvanisée répond aux exigences de GB/T 2694-2023 (composants porteurs d'au moins 86 μm, composants non porteurs d'au moins 65 μm).
Troisième, ajouter un traitement de passivation post-galvanisation. Après galvanisation, les composants peuvent être traités par passivation au chromate ou par passivation au chrome trivalent pour former un film de passivation dense sur la surface de la couche galvanisée. Le film de passivation peut isoler efficacement la couche galvanisée des milieux corrosifs externes, prévenir l’oxydation et la corrosion du zinc, et améliorer encore la résistance à la corrosion des composants. En même temps, le film de passivation peut également améliorer l'apparence de la couche galvanisée et réduire l'usure de la couche galvanisée pendant le transport et l'assemblage. Il convient de noter que la passivation aux chromates présente une certaine pollution environnementale, donc passivation au chrome trivalent (passivation de la protection de l'environnement) est recommandé dans l'application pratique.
5.1.2 Améliorer le processus de fabrication et réduire les dangers cachés
Les défauts dans le processus de fabrication des composants entraîneront une réduction de la qualité de la couche galvanisée et une augmentation des dangers cachés de corrosion.. Donc, l'amélioration du processus de fabrication et l'élimination des défauts dans le processus de fabrication sont des mesures importantes pour améliorer la résistance à la corrosion des composants galvanisés. Les mesures spécifiques comprennent:
Première, éliminer les contraintes résiduelles des composants. Une grande quantité de contraintes résiduelles sera générée lors de la coupe, pliant, soudage et autres processus de composants. L'existence de contraintes résiduelles réduira non seulement les propriétés mécaniques des composants mais augmentera également le risque de fissuration par corrosion sous contrainte.. Donc, après la fabrication des composants, traitement thermique (comme le traitement de recuit) ou un traitement de vieillissement par vibration doit être adopté pour éliminer les contraintes résiduelles à l'intérieur des composants. La température de recuit est contrôlée à 600-700℃, et le temps de conservation de la chaleur est de 2-3h, ce qui peut éliminer efficacement plus de 80% de la contrainte résiduelle. Lors de l'enquête dans une grande usine de fabrication de tours, nous avons constaté que les composants après traitement de vieillissement par vibration ont un taux d'incidence de fissuration par corrosion sous contrainte 90% inférieur à celui des composants sans traitement d'élimination du stress.
Seconde, améliorer la qualité de soudage des composants. Défauts de soudure (comme des fissures de soudure, pores, pénétration incomplète) entraînera une mauvaise combinaison entre la couche galvanisée et le substrat au niveau des joints de soudure, et les joints de soudure sont sujets à la corrosion. Donc, le processus de soudage doit être optimisé: adopter une technologie de soudage à faible teneur en hydrogène ou à protection gazeuse pour réduire les défauts de soudage; contrôler la température et la vitesse de soudage pour éviter l'épuisement de la couche galvanisée au niveau des joints de soudage; pour les composants qui doivent être soudés après galvanisation, un agent de réparation spécial anticorrosion (comme la peinture riche en zinc) doit être utilisé pour un traitement de retouche après le soudage afin de garantir l'intégrité de la couche anticorrosion au niveau des joints de soudage.
Troisième, optimiser la conception structurelle des composants. La conception structurelle des composants doit éviter autant que possible la formation de coins morts et de crevasses., afin d'éviter l'accumulation d'eau de pluie, la poussière et les milieux corrosifs et réduire l'apparition de corrosion caverneuse. Par exemple, les joints à recouvrement des plaques de raccordement doivent être conçus avec des trous de drainage pour faciliter l'évacuation de l'eau de pluie; les coins de l'acier d'angle et de l'acier de canal doivent être arrondis pour réduire l'accumulation de poussière et de milieux corrosifs; la surface des composants doit être aussi lisse que possible pour réduire l'adhérence des milieux corrosifs. Pour les composants utilisés dans les zones côtières et les zones industrielles lourdes, la conception structurelle devrait être plus encline à la prévention de la corrosion, et le nombre de crevasses devrait être réduit au maximum.
5.1.3 Sélectionnez des matériaux hautes performances et améliorez la résistance à la corrosion des composants
Le choix des matériaux des composants affecte directement la résistance à la corrosion des composants galvanisés. Pour les tours de transmission utilisées dans différents environnements de service, des matériaux hautes performances appropriés doivent être sélectionnés pour améliorer la résistance globale à la corrosion des composants, réduire le taux de corrosion, et prolonger la durée de vie. Les suggestions spécifiques sont les suivantes:
Première, sélectionner un acier résistant aux intempéries pour les composants dans des environnements à corrosion légère. Acier résistant aux intempéries (comme Q235NH, Q355NH) contient des éléments d'alliage tels que Cu, P, Cr, Dans, qui peut former un film protecteur dense et stable sur la surface dans l'environnement atmosphérique. Le film protecteur peut isoler efficacement le substrat en acier des milieux corrosifs, jouer un bon rôle anti-corrosion. Le taux de corrosion de l’acier résistant aux intempéries est 1/5-1/10 de celui de l'acier au carbone ordinaire. Bien que le coût initial de l'acier résistant aux intempéries soit 15%-20% supérieur à celui de l'acier au carbone ordinaire, le coût d'exploitation et de maintenance à long terme est considérablement réduit, qui convient aux tours dans les zones rurales, banlieues et autres environnements de corrosion légère.
Seconde, sélectionnez un acier allié en aluminium galvanisé pour les composants dans des environnements de corrosion difficiles. Pour les tours dans les zones côtières, zones industrielles lourdes et zones terrestres salines-alcalies, l'acier allié en aluminium galvanisé peut être adopté. La couche d'alliage d'aluminium galvanisé est composée de 55% aluminium, 43.5% le zinc et 1.5% silicium. La résistance à la corrosion de la couche d'alliage est 2-3 fois celui de la couche de zinc pur. L'aluminium dans la couche d'alliage peut former un film protecteur dense d'Al₂O₃ sur la surface, qui présente une forte résistance à la corrosion Cl⁻ et SO₂. En même temps, la couche d'alliage a une bonne adhérence et une bonne résistance à l'usure, ce qui peut prévenir efficacement la corrosion par piqûres et la corrosion caverneuse. Selon les données de tests de l'industrie, la durée de vie des composants en alliage d'aluminium galvanisé dans les zones côtières peut atteindre 40-50 années, soit le double de celui des composants purs galvanisés à chaud.
Troisième, sélectionner des boulons à haute résistance et résistants à la corrosion pour connecter les composants. Les boulons à haute résistance sont des composants de connexion clés des tours de transmission, et leur rupture par corrosion affectera directement la stabilité structurelle de la tour. Pour les boulons utilisés dans des environnements difficiles, boulons à haute résistance résistant à la corrosion (tels que les boulons en alliage d'aluminium galvanisé 10.9S, boulons en acier inoxydable) peut être sélectionné. Ces boulons ont non seulement une résistance mécanique élevée mais également une bonne résistance à la corrosion., ce qui peut efficacement éviter le blocage et la fracture par corrosion. en outre, le filetage des boulons peut être recouvert de graisse anticorrosion pour améliorer encore la résistance à la corrosion.
5.2 Mesures de protection en phase d’exploitation et de maintenance (Contrôle des processus)
L'étape d'exploitation et de maintenance est le maillon clé pour retarder la corrosion des composants galvanisés et assurer le fonctionnement sûr des pylônes de transmission.. Même si les composants sont fabriqués de haute qualité, un fonctionnement et une maintenance scientifiques et standardisés sont nécessaires pour tirer pleinement parti de leurs performances anticorrosion et prolonger leur durée de vie. Combiné avec l'enquête sur les stations d'exploitation et de maintenance et l'expérience en matière d'exploitation et de maintenance de l'industrie des pipelines, les mesures de protection spécifiques en phase d'exploitation et de maintenance sont les suivantes:
5.2.1 Améliorez le système d'inspection quotidien et découvrez les dangers cachés en temps opportun
La mise en place d'un système d'inspection quotidienne scientifique et parfait est la condition préalable à la découverte en temps opportun des dangers cachés de la corrosion et à la réalisation d'une maintenance ciblée.. Selon la sévérité de l'environnement de service des tours, un système d'inspection hiérarchique devrait être établi pour réaliser “inspection classifiée, alerte précoce précise”.
Première, formuler un cycle d'inspection hiérarchique. Pour les tours dans des environnements de corrosion difficiles (zones côtières, zones industrielles lourdes, zones très humides, zones terrestres salines-alcalines), le cycle d'inspection devrait être raccourci à une fois par trimestre; pour tours dans des environnements à corrosion légère (zones rurales, banlieue), le cycle d'inspection peut être une fois par an; pour tours de clés (comme des tours à proximité d'installations importantes, tours de grande portée), le cycle d’inspection devrait être raccourci à une fois par mois. en outre, après des conditions météorologiques extrêmes (comme de fortes pluies, vent fort, neige abondante), des inspections supplémentaires doivent être effectuées pour vérifier si la couche galvanisée des composants est endommagée et s'il y a de la corrosion.
Seconde, adopter une combinaison d’inspection manuelle et de technologie de détection moderne. L'inspection manuelle est principalement utilisée pour vérifier les phénomènes évidents de corrosion des composants, comme un pelage sur une grande surface de la couche galvanisée, rouille rouge sur le substrat, connexions desserrées des composants, etc. Pour les dangers de corrosion cachés tels que la corrosion par piqûres, corrosion caverneuse et fissuration par corrosion sous contrainte, technologies de détection modernes telles que les tests par ultrasons, L'imagerie thermique infrarouge et la surveillance des capteurs de corrosion devraient être introduites.. Les tests par ultrasons peuvent détecter la perte transversale des composants causée par la corrosion; L'imagerie thermique infrarouge peut détecter la corrosion locale des composants en détectant la différence de température sur la surface du composant; les capteurs de corrosion peuvent surveiller le taux de corrosion des composants en temps réel et réaliser une alerte précoce en cas de corrosion.
Troisième, établir une plateforme numérique d'inspection et de gestion. Enregistrer les données d'inspection (emplacement de la corrosion, type de corrosion, degré de corrosion, suggestions d'entretien, etc.) dans la plateforme numérique, établir un “une tour un fichier” système de gestion. La plateforme peut analyser et juger les données de corrosion, prédire la tendance du développement de la corrosion des composants, et émettre automatiquement des tâches de maintenance, afin de réaliser l'informatisation et l'intelligence de l'exploitation et de la maintenance.
5.2.2 Dérouillage en temps opportun, Revêtement de retouche et retardement de la corrosion
Une fois la corrosion détectée lors de l’inspection, il doit être traité en temps opportun en fonction du degré de corrosion pour éviter le développement ultérieur de la corrosion. Le principe de “traitement gradué, mesures appropriées” doit être respecté, et différentes méthodes d'entretien doivent être adoptées en fonction du degré de corrosion:
Première, traitement de légère corrosion. Pour les composants présentant une légère corrosion (la couche galvanisée est légèrement poudrée, aucune exposition au substrat, zone de corrosion inférieure à 5%), Le meulage manuel ou le sablage peuvent être utilisés pour éliminer la rouille et la couche galvanisée en poudre sur la surface., puis la peinture anti-corrosion assortie à la couche galvanisée (comme la peinture riche en zinc, peinture fluorocarbonée) peut être appliqué pour le revêtement de retouche. L'épaisseur de la couche de peinture de retouche doit être cohérente avec la couche galvanisée, généralement 80-100μm. Lors de l'application de la peinture, la surface des composants doit être maintenue propre et sèche pour garantir l'adhérence de la couche de peinture.
Seconde, traitement de corrosion modérée. Pour les composants présentant une corrosion modérée (la couche galvanisée est partiellement décollée, le substrat est partiellement exposé, la zone de corrosion est 5%-20%, la perte transversale est inférieure à 10%), Le dérouillage au jet de sable doit être adopté pour éliminer complètement la rouille et la couche galvanisée résiduelle sur la surface, puis une re-galvanisation ou un traitement de revêtement anticorrosion intensif doit être effectué. La re-galvanisation peut restaurer les performances anticorrosion des composants au niveau d'origine, mais le coût est relativement élevé; revêtement anticorrosion épais (comme un revêtement PE à trois couches) a une bonne résistance à la corrosion, faible coût, et convient aux composants difficiles à démonter et à regalvaniser.
Troisième, traitement de la corrosion sévère. Pour les composants présentant une corrosion sévère (la couche galvanisée est complètement décollée, le substrat est complètement exposé, zone de corrosion supérieure à 20%, perte transversale supérieure à 10%), ils doivent être remplacés à temps pour éviter les accidents de sécurité. Lors du remplacement de composants, de nouveaux composants répondant aux exigences de protection contre la corrosion doivent être sélectionnés, et le processus d'installation doit être standardisé pour éviter d'endommager la couche galvanisée lors de l'installation.
en outre, pour les tours dans des environnements de corrosion difficiles, un entretien périodique anticorrosion peut être effectué. Une couche de revêtement anticorrosion peut être appliquée sur la surface de la couche galvanisée tous les 5-8 ans pour former un “couche galvanisée + revêtement anticorrosion” double système de protection, ce qui peut effectivement prolonger la durée de vie des composants.
5.2.3 Renforce le nettoyage et l'entretien et réduit l'adhérence des milieux corrosifs.
Le nettoyage régulier de la surface des composants des pylônes de transmission est une mesure efficace pour réduire l'adhésion des milieux corrosifs et retarder la corrosion.. Selon l'environnement de service des tours, des mesures ciblées de nettoyage et d’entretien doivent être prises:
Première, nettoyage de composants dans les zones industrielles. Pour les tours à proximité des zones industrielles, la surface des composants adhère facilement à la poussière, particules de gaz résiduaires industriels et autres dépôts corrosifs. Pistolets à eau haute pression (pression de l'eau contrôlée à 10-15MPa) peut être utilisé pour nettoyer régulièrement les composants (une fois tous les 6 mois). L'eau de nettoyage doit être de l'eau propre du robinet, et un détergent peut être ajouté de manière appropriée pour les dépôts difficiles à nettoyer. Après le nettoyage, la surface des composants doit être séchée à temps pour éviter la formation d'un film d'eau.
Seconde, nettoyage des composants dans les zones côtières. Pour les tours dans les zones côtières, la surface des composants adhère facilement aux dépôts de brouillard salin (contenant du Cl⁻). Après de fortes pluies, de l'eau douce doit être utilisée pour laver la surface des composants à temps afin de réduire la concentration de Cl⁻ sur la surface. Pour bases de tour et boulons d'ancrage, nettoyage régulier (une fois tous les 3 mois) peut être réalisé, et de la graisse anticorrosion peut être appliquée après le nettoyage pour améliorer encore la résistance à la corrosion.
Troisième, nettoyage des crevasses des composants. Les crevasses des composants (tels que les joints boulon-écrou, joints de plaques de liaison en acier d'angle) sont faciles à accumuler de la poussière, eau de pluie et milieux corrosifs. Une brosse douce ou un compresseur d'air peuvent être utilisés pour nettoyer régulièrement les crevasses (une fois tous les 3 mois) pour éliminer les substances accumulées et éviter l'apparition de corrosion caverneuse. Après le nettoyage, un mastic anticorrosion peut être appliqué sur les crevasses pour bloquer l'invasion des milieux corrosifs.
Quatrième, protection des bases des tours. Les bases des tours et les boulons d'ancrage sont enfouis dans le sol, qui est facile à corroder par des substances corrosives présentes dans le sol. Des mesures telles que la mise en place de fossés anticorrosion et de couches isolantes peuvent être prises: creuser des fossés anticorrosion (largeur 50cm, profondeur 60cm) autour de la base de la tour, remplir les fossés avec des matériaux anticorrosion (comme du gravier, asphalte), et empêcher les substances corrosives présentes dans le sol d'envahir la base de la tour; poser une couche isolante anticorrosion (comme le feutre d'asphalte, film de polyéthylène) entre la base de la tour et le sol pour isoler le contact entre la base de la tour et le sol corrosif.
5.2.4 Établir un système de surveillance de la corrosion et réaliser une maintenance précise
Avec le développement rapide du numérique, Internet des objets (IdO) et intelligence artificielle, l'établissement d'un système intelligent de surveillance de la corrosion est devenu la tendance de développement de la protection contre la corrosion des composants des tours de transmission. Le système peut surveiller l'état de corrosion des composants en temps réel, réaliser une alerte précoce en cas de corrosion et une maintenance précise, éviter la maintenance aveugle, et réduire les coûts d’exploitation et de maintenance.
Première, installer des capteurs de surveillance de la corrosion. Capteurs de corrosion (tels que les capteurs de résistance de polarisation linéaire, capteurs d'impédance électrochimiques) sont installés sur les composants clés des pylônes de transmission (pieds de la tour principale, boulons à haute résistance, bases de tour), qui peut surveiller le taux de corrosion, potentiel de corrosion et paramètres environnementaux (humidité atmosphérique, Etats-Unis, Concentration en Cl⁻, Concentration en SO₂) des composants en temps réel. Les capteurs sont connectés à la plateforme de gestion d'arrière-plan via une technologie de communication sans fil (comme la 5G, LoRa), et les données de suivi sont transmises à la plateforme en temps réel.
Seconde, construire une plateforme d'analyse de données et d'alerte précoce. La plateforme d'arrière-plan collecte et stocke les données de surveillance, et utilise des algorithmes de big data et d'intelligence artificielle pour analyser les données. Selon le taux de corrosion et les paramètres environnementaux, la plateforme peut prédire la tendance du développement de la corrosion des composants, mettre en place une alerte précoce à trois niveaux (normale, attention, danger), et émettre des informations d'alerte précoce au personnel d'exploitation et de maintenance à temps lorsque l'état de corrosion dépasse le seuil de sécurité.
Troisième, réaliser une maintenance précise basée sur les données de surveillance. Selon les données de surveillance et les informations d'alerte précoce du système, le personnel d'exploitation et de maintenance peut effectuer une maintenance ciblée: pour les composants présentant un état de corrosion normal, aucun entretien n'est nécessaire; pour les composants avec alerte précoce au niveau de l'attention, renforcer l'inspection et le nettoyage; pour composants avec alerte précoce de niveau de danger, effectuer le dérouillage, retouche ou remplacement à temps. Ce type de maintenance précise améliore non seulement l'efficacité de la maintenance, mais réduit également les coûts d'exploitation et de maintenance.. Selon la pratique d'application d'une société de réseau électrique, le système intelligent de surveillance de la corrosion peut réduire les coûts d'exploitation et de maintenance des tours en 40%-50%.
5.3 Analyse de cas d'ingénierie
Pour vérifier l'effet d'application des mesures de protection contre la corrosion ci-dessus, ce chapitre prend la ligne de transport côtière de 220 kV dans une certaine ville de l'est de la Chine comme exemple d'analyse. La ligne fait 86 km de long, avec 218 tours de transmission. Il est situé dans un environnement atmosphérique marin typique, avec une humidité de l'air élevée (humidité relative moyenne annuelle 82%), concentration élevée de Cl⁻ (Concentration moyenne annuelle de Cl⁻ 0,08 mg/m³), et corrosion importante des composants galvanisés. Avant 2021, la ligne a adopté le processus traditionnel de galvanisation à chaud et le mode d'inspection manuelle, et le problème de corrosion des composants était important. Les composants devaient être remplacés en grande quantité chaque 5 années, et le coût annuel d'exploitation et de maintenance dépassé 8 millions de yuans.
Dans 2021, l'unité d'exploitation et de maintenance a réalisé une transformation anticorrosion complète de la ligne, adopter la combinaison de mesures de prévention à la source et de contrôle des processus proposées dans ce document. Les mesures spécifiques de transformation sont les suivantes:
1. Transformation de l'étape de fabrication: Tous les composants de remplacement sont en acier allié d'aluminium galvanisé, et le processus de galvanisation adopte le dérouillage au jet de sable + alliage d'aluminium pour galvanisation à chaud + passivation au chrome trivalent. L'épaisseur de la couche d'alliage d'aluminium galvanisé est contrôlée entre 100 et 110 μm, ce qui est supérieur à la norme nationale. En même temps, les composants sont soumis à un traitement de vieillissement par vibration pour éliminer les contraintes résiduelles; la conception structurelle des composants est optimisée, et des trous de drainage sont ajoutés au niveau des joints à recouvrement des plaques de connexion pour réduire la corrosion caverneuse.
2. Transformation des étapes d’exploitation et de maintenance: Un système de contrôle hiérarchique est mis en place, et le cycle d'inspection des tours est raccourci à une fois par trimestre. 50 les tours clés sont sélectionnées pour installer des capteurs de surveillance de la corrosion, et une plate-forme intelligente de surveillance de la corrosion et d'alerte précoce est conçue pour réaliser une surveillance en temps réel de l'état de corrosion des composants.; les composants sont nettoyés à l'eau douce tous les 6 mois pour éliminer les dépôts de brouillard salin; pour composants présentant une légère corrosion, un dérouillage et des retouches sont effectués en temps opportun, et une peinture riche en zinc assortie à la couche d'alliage d'aluminium galvanisé est utilisée pour les retouches; les bases des tours sont équipées de fossés anticorrosion et de couches isolantes pour éviter la corrosion du sol.
Après 3 années d'exploitation (2021-2024), l'unité d'exploitation et de maintenance a procédé à une inspection et une évaluation complètes de la ligne. Les résultats de l'inspection montrent que l'effet de transformation est remarquable:
1. État de corrosion des composants: Le taux d'intégrité de la couche de composants en alliage d'aluminium galvanisé est supérieur à 95%, et il n'y a pas de corrosion par piqûre évidente, corrosion caverneuse et fissuration par corrosion sous contrainte. Seulement 3% des composants présentent un léger poudrage de la couche d'alliage d'aluminium galvanisé, et aucune exposition au substrat ne se produit. La perte transversale des composants est inférieure à 2%, ce qui est bien inférieur à la plage autorisée en matière de sécurité (10%).
2. Coût d'exploitation et de maintenance: Le coût annuel d'exploitation et d'entretien de la ligne est réduit à 3.2 millions de yuans, lequel est 60% inférieur à celui d'avant la transformation (8 millions de yuans). Le nombre de remplacements de composants est réduit de 200 par an à 15 par année, ce qui réduit considérablement la charge de travail et les coûts de maintenance.
3. Prédiction de la durée de vie: Selon le taux de corrosion surveillé par le système, la durée de vie des composants devrait atteindre 45-50 années, soit le double de celui des composants d'origine galvanisés à chaud (20-25 années).
Ce cas montre pleinement que la combinaison des mesures de protection au stade de la fabrication (optimisation du processus de galvanisation, amélioration du processus de fabrication, sélectionner des matériaux performants) et étape d'exploitation et de maintenance (améliorer le système d'inspection, entretien en temps opportun, renforcement du nettoyage, établir un système de surveillance intelligent) peut résoudre efficacement le problème de corrosion des composants galvanisés dans des environnements difficiles, améliorer la résistance à la corrosion des composants, réduire les coûts d’exploitation et de maintenance, et prolonger la durée de vie des tours de transmission. Les mesures de protection proposées dans ce document sont très pratiques et opérationnelles., et peut servir de référence pour la protection contre la corrosion des composants galvanisés des pylônes de transmission dans des environnements similaires.
6. Problèmes actuels et perspectives de développement futur
6.1 Problèmes actuels
Avec le développement continu de l'industrie électrique et l'amélioration continue de la technologie anti-corrosion, de grands progrès ont été réalisés dans la protection contre la corrosion des composants galvanisés des pylônes de transmission en Chine. toutefois, combiné avec la pratique d’enquête de l’auteur et la recherche industrielle, il reste encore quelques problèmes importants dans l'application pratique, qui limitent l'amélioration du niveau de protection contre la corrosion des composants galvanisés. Les problèmes spécifiques sont les suivants:
Première, la qualité du processus de galvanisation dans certaines usines de fabrication de petite et moyenne taille n'est pas à la hauteur. En raison des limites du capital, technologie et équipement, certaines usines de fabrication de tours de petite et moyenne taille adoptent encore le dérouillage traditionnel + procédé de galvanisation à chaud, et le contrôle des paramètres de galvanisation (température de la solution de zinc, temps d'immersion) n'est pas strict, ce qui entraîne une épaisseur inégale de la couche galvanisée, mauvaise adhérence et faible résistance à la corrosion des composants. Au cours de l'enquête, nous avons trouvé que 40% des petites et moyennes usines de fabrication ont le problème de l'épaisseur de la couche galvanisée non qualifiée, et le taux de corrosion des composants produits par ces usines est 2-3 fois supérieur à celui des usines standards à grande échelle. en outre, certaines usines font des économies pour réduire les coûts, utilisation de lingots de zinc de mauvaise qualité et prétraitement incomplet, ce qui réduit encore la qualité de la couche galvanisée.
Seconde, le niveau d’exploitation et de maintenance est déséquilibré. Il existe un écart important dans le niveau d'exploitation et de maintenance des pylônes de transmission entre les différentes régions et les différentes unités d'exploitation et de maintenance.. Dans les régions développées et les grandes sociétés de réseaux électriques, le concept d'exploitation et de maintenance est avancé, les technologies de détection modernes et les systèmes de surveillance intelligents sont largement utilisés, et le niveau de protection contre la corrosion est élevé. toutefois, dans les zones reculées et les petites entreprises de réseau électrique, en raison d'un manque de main d'œuvre, fonds et force technique, le mode de fonctionnement et de maintenance est en arrière, le cycle d'inspection est long, la maintenance n'est pas opportune, et le problème de corrosion des composants est important. Au cours de l'enquête, nous avons constaté que le taux de défaillance par corrosion des composants dans les zones reculées est 3-4 fois celui des zones développées.
Troisième, the research and application of new anti-corrosion technologies are insufficient. Maintenant, the corrosion protection of galvanized components in China is still mainly based on traditional hot-dip galvanizing and anti-corrosion coating technologies. The research and application of new anti-corrosion technologies (such as nano anti-corrosion coating, composite anti-corrosion layer, corrosion inhibitor technology) are still in the experimental stage or small-scale application stage, and have not been widely promoted. Some new anti-corrosion technologies have the advantages of high corrosion resistance, environmental protection and long service life, but due to high cost, immature technology and lack of relevant standards, they are difficult to be applied on a large scale.
Quatrième, the relevant standards and specifications need to be further improved. Bien qu'il existe des normes nationales pertinentes (tel que GB/T 2694-2023) pour la qualité de galvanisation et la protection contre la corrosion des composants des pylônes de transmission, ces normes visent principalement le processus de galvanisation traditionnel et les mesures courantes de protection contre la corrosion, et il y a un manque de normes et de spécifications détaillées pour les nouvelles technologies anticorrosion, nouveaux matériaux et systèmes de surveillance intelligents. En même temps, les normes pour l'évaluation de l'effet de protection contre la corrosion ne sont pas parfaites, ce qui est difficile d'évaluer avec précision la résistance à la corrosion et la durée de vie des composants.
6.2 Perspectives de développement futur
Avec l’avancée en profondeur du “double carbone” objectif stratégique, la construction d’un nouveau système électrique s’accélère, et projets UHV, les nouveaux projets de transport d'énergie et les projets de transport interrégionaux sont en constante expansion. L'environnement de service des tours de transmission devient de plus en plus complexe, et les exigences en matière de résistance à la corrosion des composants galvanisés sont de plus en plus élevées. Combiné avec la tendance de développement de la technologie anticorrosion au pays et à l'étranger et la connaissance professionnelle de l'industrie des pipelines, les perspectives de développement futur de la protection contre la corrosion des composants galvanisés des pylônes de transmission se reflètent principalement dans les aspects suivants:
Première, le développement de hautes performances, protection de l'environnement et matériaux anticorrosion longue durée. A l'avenir, la recherche et le développement de nouveaux matériaux anticorrosion seront axés sur les hautes performances, environmental protection and long service life. D'un côté, optimiser la formule de l'alliage d'aluminium galvanisé, ajouter des éléments de terres rares (comme le cérium, lanthane) pour améliorer la résistance à la corrosion et l'adhérence de la couche d'alliage; d'autre part, développer de nouveaux revêtements anticorrosion pour la protection de l'environnement (tels que les revêtements nano composites, revêtements anticorrosion à base d'eau), qui présentent les avantages d'être non toxiques, sans pollution, haute résistance à la corrosion et bonne adhérence, et remplacer progressivement les revêtements anticorrosion traditionnels toxiques et nocifs. en outre, la recherche et l'application de matériaux composites résistants à la corrosion (tels que les matériaux composites plastiques renforcés de fibres) sera renforcé. Ces matériaux ont une excellente résistance à la corrosion et un poids léger, ce qui peut réduire efficacement la charge de corrosion des composants.
Seconde, l'intelligence de la surveillance de la corrosion et de l'exploitation et de la maintenance. Avec le développement de l'Internet des objets, big data et intelligence artificielle, la surveillance de la corrosion ainsi que l'exploitation et la maintenance des composants galvanisés évolueront vers l'intelligence et l'informatisation. Le système intelligent de surveillance de la corrosion sera largement promu, et capteurs de corrosion, capteurs de température et d'humidité, des capteurs de gaz et d'autres équipements seront installés sur toutes les tours clés pour réaliser une surveillance en temps réel de l'état de corrosion et des paramètres environnementaux des composants. La plateforme d'arrière-plan utilisera des algorithmes d'intelligence artificielle pour analyser les données de surveillance, prédire la tendance du développement de la corrosion, et réalisez une alerte précoce automatique et une maintenance intelligente. En même temps, l'application de drones et de robots dans l'inspection des pylônes de transmission sera popularisée, ce qui améliorera l'efficacité et la précision de l'inspection, et réduire la charge de travail de l'inspection manuelle.
Troisième, la standardisation et le raffinement des processus de fabrication et d’exploitation et de maintenance. A l'avenir, les départements nationaux concernés amélioreront encore les normes et spécifications pour la protection contre la corrosion des composants galvanisés, formuler des normes détaillées pour les nouvelles technologies anticorrosion, nouveaux matériaux et systèmes de surveillance intelligents, et standardiser les processus de fabrication, d’exploitation et de maintenance. Les usines de fabrication renforceront le contrôle qualité de l'ensemble du processus, adopter des équipements de production et des technologies de détection avancées, et assurer la qualité des composants galvanisés. Les unités d'exploitation et de maintenance établiront un système d'exploitation et de maintenance plus raffiné, mettre en œuvre une protection classifiée et une maintenance précise en fonction de l'environnement de service et de l'état de corrosion des composants, et améliorer le niveau d'exploitation et de maintenance.
Quatrième, l'intégration de la technologie de protection contre la corrosion dans l'industrie des pipelines et dans le domaine des pylônes de transmission. Le mécanisme de corrosion et la logique de protection des composants métalliques dans l'industrie des pipelines et dans le domaine des pylônes de transmission sont très similaires.. A l'avenir, l'intégration et l'échange de technologies de protection contre la corrosion entre les deux domaines seront renforcés. Les technologies anticorrosion matures dans l’industrie des pipelines (comme un revêtement PE à trois couches, corrosion inhibitor technology, système intelligent de surveillance de la corrosion) sera appliqué à la protection contre la corrosion des composants des pylônes de transmission, et l'expérience pratique des composants des tours de transmission dans la protection contre la corrosion atmosphérique extérieure sera utilisée pour enrichir le système technologique anti-corrosion de l'industrie des pipelines., afin de réaliser le développement et le progrès communs des deux domaines.
Cinquième, le développement vert et bas carbone de la protection contre la corrosion. Dans le contexte de “double carbone” objectif stratégique, la protection contre la corrosion des composants galvanisés évoluera vers le vert et le bas carbone. Le processus de galvanisation traditionnel sera optimisé pour réduire la consommation d'énergie et la pollution de l'environnement; la recherche et l'application de matériaux et technologies anticorrosion de protection de l'environnement seront renforcées pour réduire l'impact environnemental; la durée de vie des composants sera prolongée grâce à des mesures de protection scientifiques, réduire la fréquence de remplacement des composants et réaliser le recyclage des ressources. Par exemple, la couche galvanisée des déchets peut être recyclée et réutilisée, réduire le gaspillage des ressources et la pollution de l’environnement.
7. Conclusion
Les pylônes de transmission constituent l'infrastructure de base du réseau de transport d'électricité., et leur fonctionnement sûr et stable est directement lié à la sécurité énergétique nationale et au développement social et économique. Composants galvanisés, comme composants principaux des tours de transmission, comptez sur le mécanisme de protection de l'anode sacrificielle de la couche galvanisée pour obtenir des effets anticorrosion, qui sont largement utilisés dans l’industrie électrique. toutefois, dans l'environnement de service extérieur complexe à long terme, les composants galvanisés sont sujets à la corrosion sous l'action combinée de facteurs environnementaux, facteurs propres aux composants, facteurs de processus et facteurs d’exploitation et de maintenance, ce qui non seulement augmente les coûts d'exploitation et de maintenance, mais entraîne également des risques potentiels majeurs pour la sécurité du réseau de transport d'électricité.
Basé sur l’expérience pratique de l’auteur en tant qu’étudiant de premier cycle spécialisé en industrie des pipelines, résultats de l'enquête sur place, données de recherche industrielle et cas d'ingénierie, cet article étudie systématiquement les problèmes de corrosion et les mesures de protection des composants galvanisés des pylônes de transmission, et tire les principales conclusions suivantes:
1. La corrosion des composants galvanisés est un processus complet de corrosion électrochimique et de corrosion chimique., parmi lesquels la corrosion électrochimique est la principale. Lorsque la couche galvanisée est intacte, le zinc agit comme une anode sacrificielle pour protéger le substrat en acier; lorsque la couche galvanisée est endommagée, le substrat en acier subira une corrosion électrochimique rapide, conduisant à une défaillance des composants. La corrosion des composants galvanisés est principalement divisée en quatre types: corrosion uniforme, corrosion par piqûres, corrosion caverneuse et fissuration par corrosion sous contrainte. Parmi eux, la corrosion par piqûre et la fissuration par corrosion sous contrainte sont les plus dangereuses, with strong concealment and fast corrosion rate, quels sont les points clés de la protection contre la corrosion.
2. Les principaux facteurs affectant la corrosion des composants galvanisés comprennent quatre catégories: facteurs environnementaux, facteurs propres aux composants, facteurs de processus et facteurs d’exploitation et de maintenance. Parmi eux, facteurs environnementaux (humidité atmosphérique, milieux corrosifs) sont les principaux facteurs d’influence, les facteurs de processus déterminent la résistance initiale à la corrosion des composants, et les facteurs d'exploitation et de maintenance déterminent la durée de vie des composants. Le degré de corrosion des composants ayant les mêmes spécifications et la même durée de vie varie considérablement selon les environnements., différents processus de fabrication et différents niveaux d'exploitation et de maintenance.
3. La protection contre la corrosion des composants galvanisés doit respecter le principe de “la prévention d'abord, combinaison de prévention et de contrôle, et classification de protection”, et prendre des mesures de protection ciblées dès la phase de fabrication et la phase d'exploitation et de maintenance. En phase de fabrication, la résistance à la corrosion des composants peut être fondamentalement améliorée en optimisant le processus de galvanisation (adopter le dérouillage au jet de sable, contrôler strictement les paramètres de galvanisation), améliorer le processus de fabrication (éliminer le stress résiduel, améliorer la qualité du soudage) et sélection de matériaux performants (acier allié à l'aluminium galvanisé, acier résistant aux intempéries). En phase d’exploitation et de maintenance, la durée de vie des composants peut être efficacement prolongée en améliorant le système d'inspection, effectuer en temps opportun un dérouillage et un revêtement de retouche, renforcement du nettoyage et de l'entretien, et établir un système intelligent de surveillance de la corrosion.
4. L'analyse du cas d'ingénierie montre que la combinaison de la prévention à la source (étape de fabrication) et contrôle des processus (étape d'exploitation et de maintenance) peut résoudre efficacement le problème de corrosion des composants galvanisés dans des environnements difficiles. Après la transformation anticorrosion complète de la ligne de transport côtière de 220 kV, le degré de corrosion des composants est considérablement réduit, le coût d'exploitation et de maintenance est réduit de 60%, et la durée de vie des composants devrait atteindre 45-50 années, qui vérifie pleinement le caractère pratique et l’opérabilité des mesures de protection proposées dans ce document.
5. Maintenant, il y a encore quelques problèmes dans la protection contre la corrosion des composants galvanisés en Chine, comme la qualité de galvanisation non qualifiée de certaines petites et moyennes usines, niveau de fonctionnement et de maintenance déséquilibré, recherche et application insuffisantes de nouvelles technologies anticorrosion, et des normes pertinentes imparfaites. A l'avenir, la protection contre la corrosion des composants galvanisés évoluera vers des performances élevées, intelligent, standardisé, vert et bas carbone, et l'intégration de la technologie anticorrosion entre l'industrie des pipelines et le domaine des pylônes de transmission sera renforcée pour améliorer encore le niveau de protection contre la corrosion..
En tant qu'étudiant de premier cycle spécialisé en industrie des pipelines, à travers cette recherche, J'ai une compréhension plus approfondie du mécanisme de corrosion et de la technologie de protection des composants métalliques, et a également réalisé l'importance de la protection contre la corrosion pour la sécurité des infrastructures. Les résultats de recherche de cet article fournissent non seulement une référence pratique pour la pratique d'ingénierie de la protection contre la corrosion des composants galvanisés des pylônes de transmission, mais offrent également une référence pour la recherche anticorrosion des composants métalliques connexes dans l'industrie des pipelines.. En raison des limites du niveau professionnel de l’auteur, portée de l’enquête et profondeur de la recherche, il y a encore quelques lacunes dans cet article. Par exemple, la recherche sur le mécanisme de corrosion des composants galvanisés dans des environnements extrêmes (comme la haute altitude, température ultra basse) n'est pas assez approfondi, et la recherche sur de nouvelles technologies anticorrosion est relativement préliminaire. A l'avenir, Je continuerai à étudier et à explorer, approfondir la recherche sur les technologies pertinentes, et apporter ma propre force à la sécurité des infrastructures nationales et au développement de l'industrie anticorrosion.
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