Menurut data statistik terkini yang dikeluarkan oleh Majlis Elektrik China di 2024, jumlah bilangan menara penghantaran dalam perkhidmatan di China telah melebihi 5 juta, yang lebih daripada 90% mengamalkan proses galvanizing hot-dip untuk rawatan anti-karat. Kos penyelenggaraan tahunan menara yang disebabkan oleh kakisan melebihi 3 trilion yuan, dan ada kira-kira 200 kemalangan gangguan penghantaran kuasa yang disebabkan oleh kegagalan kakisan komponen tergalvani setiap tahun, dengan kerugian ekonomi langsung melebihi 500 juta yuan. Dengan kemajuan yang mendalam “dwi karbon” matlamat strategik, pembinaan sistem kuasa baharu semakin pantas, dan projek UHV dan projek penghantaran sokongan tenaga baharu terus berkembang. Persekitaran perkhidmatan menara penghantaran menjadi lebih kompleks. Bilangan menara dalam persekitaran yang melampau seperti altitud tinggi, kelembapan yang tinggi dan sejuk, pencemaran industri berat dan semburan garam marin semakin meningkat, yang mengemukakan keperluan yang lebih tinggi untuk prestasi anti-karat komponen tergalvani.
Walaupun senario aplikasi industri saluran paip dan medan menara penghantaran adalah berbeza, mekanisme kakisan dan logik perlindungan komponen logam adalah sangat serupa. Kedua-duanya menekankan “pencegahan dahulu, gabungan pencegahan dan kawalan”, dan memberi perhatian kepada ekonomi, kepraktisan dan keberkesanan jangka panjang langkah perlindungan. Berdasarkan ini, digabungkan dengan pengetahuan profesional saya, pengalaman praktikal, dan sejumlah besar dokumen industri dan piawaian dan spesifikasi terkini yang dirujuk, Saya memilih topik “Kajian tentang Masalah Kakisan dan Langkah Perlindungan Komponen Bergalvani Menara Penghantaran”. Saya berharap untuk meneroka skim perlindungan yang lebih cekap dan menjimatkan dengan analisis mendalam tentang peraturan kakisan komponen tergalvani, yang bukan sahaja menyediakan rujukan untuk operasi dan penyelenggaraan menara penghantaran tetapi juga menawarkan rujukan untuk penyelidikan anti-karat komponen logam berkaitan dalam industri saluran paip.
Fokus kajian kertas kerja ini ialah: mekanisme kakisan komponen tergalvani dan ciri kakisannya di bawah persekitaran yang berbeza, parameter teknikal dan kesan aplikasi langkah perlindungan arus perdana semasa, dan cadangan pengoptimuman perlindungan yang disasarkan yang dikemukakan digabungkan dengan kes praktikal. Dalam proses penyelidikan, ia akan mengelakkan cakap kosong teori yang berlebihan, fokus pada gabungan teori dan amalan, menyepadukan cerapan unik daripada penyiasatan peribadi, mengimbangkan profesionalisme dan ekspresi sehari-hari, dan cuba gunakan ungkapan biasa dalam industri untuk mengelakkan susunan tegar istilah profesional, supaya hasil kajian lebih praktikal dan boleh dioperasikan.
2. Gambaran Keseluruhan Komponen Bergalvani Menara Penghantaran
2.1 Komposisi dan Fungsi Komponen Bergalvani
Menara penghantaran ialah struktur kekuda spatial yang dipasang daripada pelbagai komponen logam tergalvani. Komponen tergalvani mereka terutamanya termasuk kaki menara utama, sudut keluli, keluli saluran, plat penyambung, bolt, Bolt Anchor, tangga, dan lain-lain. Komponen yang berbeza memainkan peranan yang berbeza dalam menara, tetapi keperluan anti-karatnya adalah konsisten—semuanya perlu mempunyai ketahanan yang baik terhadap kakisan atmosfera dan kakisan sederhana kimia untuk memastikan tiada kegagalan kakisan yang serius berlaku dalam hayat perkhidmatan yang direka bentuk. (selalunya 30 tahun).
Antaranya, komponen galas beban seperti kaki menara utama dan keluli sudut adalah komponen galas daya teras menara, dan integriti lapisan tergalvani secara langsung mempengaruhi sifat mekanikal dan kestabilan struktur komponen. Komponen penyambung seperti bolt dan bolt anchor, walaupun tertakluk kepada kuasa yang agak kecil, akan menyebabkan sambungan longgar pada komponen menara dan mencetuskan ketidakstabilan struktur keseluruhan apabila kesesakan atau keretakan kakisan berlaku. Komponen tambahan seperti plat penyambung, yang terdedah kepada luar untuk masa yang lama, terdedah kepada kerosakan lapisan tergalvani akibat basuhan hujan dan pengumpulan habuk, membawa kepada kakisan.
Perlu ditekankan di sini bahawa lapisan tergalvani komponen tergalvani menara penghantaran bukanlah salutan zink tunggal, tetapi struktur dua lapisan “lapisan aloi zink-besi + lapisan zink tulen” dibentuk oleh tindak balas metalurgi antara zink dan substrat keluli. Kelebihan struktur ini ialah lapisan aloi zink-besi bercantum rapat dengan substrat dan tidak mudah jatuh., manakala lapisan zink tulen memainkan peranan perlindungan anod korban, menyediakan perlindungan berganda untuk prestasi anti-karat komponen. Ini pada asasnya konsisten dengan prinsip anti-karat tergalvani saluran paip penghantaran minyak dalam industri saluran paip. Walau bagaimanapun, disebabkan oleh ciri daya yang berbeza dan persekitaran perkhidmatan komponen menara penghantaran, keperluan untuk ketebalan, keseragaman dan lekatan lapisan tergalvani adalah lebih ketat.
2.2 Proses Galvanisasi dan Parameter Teknikal
Pada masa ini, proses galvanizing komponen menara penghantaran terutamanya dibahagikan kepada dua jenis: galvanizing hot-dip dan electro-galvanizing. Antaranya, galvanizing hot-dip menyumbang lebih daripada 95% pasaran galvanizing menara kerana kesan anti-karat yang baik, hayat perkhidmatan yang panjang dan kos yang sederhana. Electro-galvanizing hanya digunakan untuk beberapa komponen tambahan kecil atau komponen dalaman. Kertas kerja ini memberi tumpuan kepada masalah kakisan komponen tergalvani celup panas.
Proses galvanizing hot-dip, mudah sahaja, adalah untuk merendam komponen keluli selepas derusting dan degreasing ke dalam larutan zink cair (suhu larutan zink dikawal pada 440-460 ℃). Selepas tempoh rendaman tertentu, substrat keluli bertindak balas secara metalurgi dengan larutan zink untuk membentuk lapisan tergalvani yang seragam dan padat pada permukaan komponen. Mengikut GB/T 2694—2023 “Syarat Teknikal untuk Pembuatan Menara Talian Penghantaran”, ketebalan lapisan tergalvani hot-dip untuk komponen galas beban menara penghantaran hendaklah tidak kurang daripada 86μm, dan bagi komponen bukan galas beban hendaklah tidak kurang daripada 65μm. Lekatan lapisan tergalvani hendaklah memenuhi keperluan “tiada pengelupasan atau pengangkatan selepas ujian tukul”, dan rintangan semburan garam tidak akan mencapai karat merah dalam ujian semburan garam neutral 480j.
Semasa siasatan, Saya mendapati bahawa terdapat perbezaan tertentu dalam parameter proses galvanizing kilang pembuatan yang berbeza, yang secara langsung menjejaskan kualiti dan kesan anti-karat lapisan tergalvani. Jadual 1 di bawah membandingkan parameter proses galvanizing hot-dip bagi 3 kilang pembuatan menara arus perdana di China. Digabungkan dengan pemerhatian saya di bengkel kilang, analisis ringkas tentang kesan perbezaan parameter dibuat.
|
Nama Pengeluar
|
Suhu Penyelesaian Zink (℃)
|
Masa Rendaman (min)
|
Kaedah Prarawatan
|
Ketebalan Lapisan Bergalvani (mikron)
|
Lekatan (Ujian Tukul)
|
Kesan Permohonan Sebenar (Ringkasan Penyiasatan)
|
|
Pengeluar A (Sebuah pengilang di Hebei)
|
445±5
|
3-5 (dilaraskan mengikut ketebalan komponen)
|
penjerukan + Memfosfatkan + Mencuci Air
|
90-100
|
Tiada pengelupasan atau pengangkatan, sedikit calar tempatan
|
Untuk komponen dalam perkhidmatan untuk 10 tahun, kadar integriti lapisan tergalvani mencapai 85%. Kakisan terutamanya tertumpu pada sambungan komponen, dan kos operasi dan penyelenggaraan adalah rendah.
|
|
Pengeluar B (Sebuah pengilang di Shandong)
|
455±5
|
2-4
|
penjerukan + Mencuci Air (tiada fosfat)
|
80-90
|
Angkat tempatan sedikit, tiada pengelupasan kawasan besar
|
Untuk komponen dalam perkhidmatan untuk 8 tahun, kadar integriti lapisan tergalvani adalah kira-kira 70%. Permukaan beberapa komponen adalah serbuk, dan cat anti-karat perlu sentiasa disentuh.
|
|
Pengeluar C (Pengilang di Jiangsu)
|
440±5
|
4-6
|
Penyahkaratan Pasir + Mencuci Air
|
100-110
|
Tiada pengelupasan atau pengangkatan, lekatan yang sangat baik
|
Untuk komponen dalam perkhidmatan untuk 12 tahun, kadar integriti lapisan tergalvani mencapai 90%. Kakisan jarang berlaku, digunakan terutamanya di kawasan yang mempunyai kakisan teruk seperti kawasan perindustrian pantai dan berat.
|
Jadual 1 Perbandingan Parameter Proses Galvanizing Hot-dip dan Kesan Aplikasi bagi 3 Pengeluar Menara Arus Perdana di China
Ia boleh dilihat dari Jadual 1 suhu larutan zink itu, masa rendaman dan kaedah prarawatan adalah parameter teras yang mempengaruhi kualiti lapisan tergalvani. Antaranya, kaedah prarawatan mempunyai kesan yang paling jelas. Pengilang C menggunakan kaedah prarawatan penyahkaratan pasir + basuhan air. Berbanding dengan rawatan penjerukan Pengeluar A dan B, ia boleh menghilangkan karat dengan lebih teliti, skala oksida dan kesan minyak pada permukaan komponen, menjadikan gabungan antara lapisan tergalvani dan substrat lebih rapat. kebakaran, lapisan tergalvani lebih tebal, mempunyai lekatan yang lebih baik, dan mempunyai kesan anti-karat yang lebih baik dalam aplikasi praktikal. Walaupun kos prosesnya lebih tinggi sedikit, kos operasi dan penyelenggaraan jangka panjang adalah lebih rendah, yang lebih sesuai untuk komponen menara di kawasan yang mempunyai kakisan teruk.
Ini benar-benar konsisten dengan logik proses galvanizing saluran paip dalam industri saluran paip. Dalam pembuatan saluran paip, prarawatan yang tidak mencukupi juga akan menyebabkan lekatan yang lemah dan mudah mengelupas lapisan tergalvani, mengakibatkan kakisan saluran paip. Dalam eksperimen kursus “Teknologi Pembinaan Kejuruteraan Saluran Paip”, Saya melakukan eksperimen perbandingan: dua paip keluli dengan spesifikasi yang sama telah diambil, satu telah dinyahkarat oleh letupan pasir, yang lain dengan jeruk. Kedua-duanya dirawat dengan galvanizing hot-dip dan kemudiannya tertakluk kepada ujian semburan garam. Keputusan menunjukkan bahawa lapisan tergalvani paip keluli selepas penyahkaratan pasir masih tidak mempunyai karat merah selepas ujian semburan garam 600j, manakala paip keluli selepas penjerukan derusting mempunyai karat merah tempatan hanya selepas 400h. Ini juga mengesahkan bahawa penambahbaikan proses prarawatan adalah asas untuk meningkatkan prestasi anti-karat lapisan tergalvani.

3. Mekanisme Kakisan dan Jenis Kakisan Komponen Tergalvani
3.1 Analisis Mekanisme Kakisan Komponen Tergalvani
Hakisan komponen tergalvani menara penghantaran pada asasnya adalah proses komprehensif kakisan elektrokimia dan kakisan kimia lapisan tergalvani dan substrat keluli dalam persekitaran luar yang kompleks, antaranya kakisan elektrokimia adalah yang utama. Untuk memahami masalah kakisan komponen tergalvani, kita mesti terlebih dahulu menjelaskan mekanisme kakisan mereka—yang merupakan asas teras untuk kita merumuskan langkah perlindungan.
Komponen utama lapisan tergalvani ialah zink. Keupayaan elektrod piawai zink ialah -0.76V, manakala keluli adalah -0.44V. Keupayaan elektrod zink adalah lebih rendah daripada keluli. kebakaran, apabila lapisan tergalvani pada permukaan komponen tergalvani itu utuh, zink bertindak sebagai anod dan substrat keluli sebagai katod, membentuk litar sel galvanik dalam persekitaran yang lembap. Pada masa ini, zink lebih suka menjalani tindak balas pengoksidaan (iaitu, anod korban), akan terhakis dan terlarut, manakala substrat keluli dilindungi daripada kakisan. Ini adalah “mekanisme perlindungan anod korban” daripada lapisan tergalvani, yang juga merupakan prinsip teras anti-karat tergalvani.
Persamaan tindak balas pengoksidaan zink ialah: Zn – 2e⁻ = Zn²⁺. Zn²⁺ bergabung dengan OH⁻ dalam persekitaran untuk membentuk Zn(Oh)₂, yang selanjutnya dioksidakan untuk membentuk produk kakisan yang stabil seperti ZnO dan ZnCO₃. Hasil kakisan ini akan melekat pada permukaan lapisan tergalvani untuk membentuk filem pasif yang padat, yang boleh menghalang hakisan zink selanjutnya dan juga menghalang media menghakis luaran (seperti air hujan, semburan garam, gas buangan industri, dan lain-lain.) daripada menghubungi substrat keluli, memainkan peranan perlindungan ganda.
Walau bagaimanapun, kesan perlindungan ini hanya boleh dicapai apabila lapisan tergalvani utuh. Apabila lapisan tergalvani rosak akibat haus, calar, penuaan dan sebab-sebab lain, dan substrat keluli terdedah kepada media menghakis, keadaan akan berubah. Pada masa ini, dalam sel galvanik yang dibentuk oleh zink dan keluli, zink masih bertindak sebagai anod dan keluli sebagai katod. Walau bagaimanapun, disebabkan oleh kerosakan lapisan tergalvani, kawasan kakisan zink berkurangan, dan kadar kakisan akan meningkat dengan ketara. Apabila lapisan tergalvani benar-benar terhakis dan dimakan, substrat keluli akan terdedah terus kepada media menghakis dan mula terhakis.
Kakisan substrat keluli juga kakisan elektrokimia: dalam persekitaran yang lembap, filem air terbentuk pada permukaan keluli. Filem air melarutkan oksigen, karbon dioksida, garam dan bahan lain untuk membentuk larutan elektrolit. Besi dan karbon dalam keluli membentuk sel galvanik. Besi bertindak sebagai anod untuk menjalani tindak balas pengoksidaan untuk menjana Fe²⁺. Fe²⁺ bergabung dengan OH⁻ untuk menghasilkan Fe(Oh)₂, yang selanjutnya dioksidakan untuk menghasilkan Fe(Oh)₃. Fe(Oh)₃ dehidrasi untuk membentuk Fe₂O₃·nH₂O (iaitu, karat merah). Karat merah mempunyai tekstur yang longgar dan tidak dapat menghalang pencerobohan media menghakis, yang akan membawa kepada kakisan berterusan substrat keluli, dan akhirnya membawa kepada kehilangan keratan rentas komponen, penurunan sifat mekanikal dan juga kegagalan.
Selain kakisan elektrokimia, komponen tergalvani juga akan mengalami kakisan kimia. Apabila terdapat media yang menghakis seperti gas buangan industri (seperti SO₂, TIDAK₂, HCl, dan lain-lain.) dan semburan garam laut (mengandungi Cl⁻) dalam persekitaran, media ini secara langsung akan bertindak balas secara kimia dengan lapisan tergalvani, memusnahkan filem pasif dan mempercepatkan kakisan zink. Sebagai contoh, SO₂ bertindak balas dengan lapisan tergalvani untuk menghasilkan ZnSO₄·7H₂O (kristal zink sulfat), yang bertekstur longgar dan mudah jatuh, membawa kepada penipisan lapisan tergalvani secara beransur-ansur. Cl⁻ boleh menembusi filem pasif dan bertindak balas dengan zink untuk menghasilkan ZnCl₂ yang larut dalam air, mempercepatkan kakisan pitting lapisan tergalvani.
Di sini saya ingin berkongsi pandangan peribadi yang digabungkan dengan pengalaman praktikal saya: in a high humidity and high temperature difference environment, the water film on the surface of galvanized components will exist for a long time, and the water film will dissolve more corrosive media, which will greatly accelerate the rate of electrochemical corrosion. Semasa siasatan, I found that in the transmission towers in the high humidity mountainous areas in the south, although there is no industrial pollution and marine salt spray, under the same service life, the corrosion degree of galvanized components is much more serious than that in the dry areas in the north. This is because the south mountainous areas have frequent rain all year round and high air humidity (annual average relative humidity exceeds 80%), and the water film on the surface of galvanized components cannot dry for a long time, so electrochemical corrosion occurs continuously, leading to rapid consumption of the galvanized layer.
Sebagai tambahan, according to the research data from the National Center for Materials Corrosion and Protection Science, the corrosion process and corrosion products of galvanized steel in different typical atmospheric environments are significantly different, which also leads to different corrosion rates and corrosion characteristics of galvanized components under different environments, seperti berikut:
1. Unpolluted rural atmospheric environment: mainly affected by O₂ and CO₂. The galvanized layer is corroded to generate ZnO and Zn₅(CO₃)₂(Oh)₆. These corrosion products are stable and dense, which can effectively inhibit further corrosion, and the corrosion rate is the slowest;
2. Industrial atmospheric environment: gas menghakis utama ialah SO₂. Lapisan tergalvani terhakis untuk menghasilkan Zn₄SO₄(Oh)₆·4H₂O dan Zn₄Cl₂(Oh)₄SO₄·5H₂O. Produk kakisan ini bertekstur longgar dan mudah jatuh, mempercepatkan kakisan;
3. Persekitaran atmosfera marin: kaya dengan Cl⁻. Lapisan tergalvani terhakis untuk menghasilkan produk seperti Zn₅(CO₃)₂(Oh)₆ dan Zn₅(Oh)₈Cl₂·H₂O. Hakisan berlaku terutamanya pada peringkat awal, yang secara beransur-ansur berkembang menjadi kakisan umum, dan kadar kakisan adalah yang paling cepat.
Secara ringkasnya, mekanisme kakisan komponen tergalvani boleh diringkaskan sebagai: apabila lapisan tergalvani utuh, ia melindungi substrat keluli berdasarkan mekanisme perlindungan anod korban, dan membentuk filem pasif untuk perlindungan selanjutnya; apabila lapisan tergalvani rosak, mekanisme perlindungan anod korban gagal, substrat keluli mengalami kakisan elektrokimia, dan medium menghakis mempercepatkan penggunaan lapisan tergalvani dan kakisan substrat, akhirnya membawa kepada kegagalan kakisan komponen.
3.2 Jenis dan Ciri Kakisan Utama
Digabungkan dengan amalan penyiasatan dan kesusasteraan industri, mengikut persekitaran kakisan yang berbeza dan bentuk kakisan, kakisan komponen tergalvani menara penghantaran terutamanya dibahagikan kepada yang berikut 4 Jenis. Setiap jenis mempunyai ciri-ciri kakisan yang unik dan sebab pembentukan. Dalam operasi dan penyelenggaraan sebenar, kita juga boleh menilai jenis kakisan dan tahap kakisan mengikut ciri-ciri kakisan, dan kemudian mengambil langkah perlindungan yang disasarkan.
3.2.1 Kakisan Seragam
kakisan seragam, juga dikenali sebagai kakisan am, adalah jenis kakisan yang paling biasa bagi komponen tergalvani. Ia terutamanya berlaku pada permukaan lapisan tergalvani, menunjukkan bahawa lapisan tergalvani ditipis secara seragam, serbuk dan dikupas secara keseluruhan. Permukaan komponen menunjukkan putih kelabu seragam atau hitam kelabu. Pada peringkat kemudian, apabila lapisan tergalvani dikupas sepenuhnya dan substrat keluli terdedah, karat merah seragam akan muncul.
Jenis kakisan ini berlaku terutamanya di kawasan yang mempunyai persekitaran atmosfera yang agak sederhana, seperti kawasan luar bandar dan pinggir bandar, di mana tiada pencemaran industri yang serius dan semburan garam marin. Media yang menghakis adalah terutamanya air hujan, kelembapan udara dan karbon dioksida. Kadar kakisannya agak perlahan. Biasanya, ketebalan kehilangan tahunan lapisan tergalvani ialah 3-5μm. Mengikut ketebalan lapisan tergalvani yang dinyatakan dalam GB/T 2694—2023 (tidak kurang daripada 86μm), dalam persekitaran luar bandar, lapisan tergalvani komponen tergalvani boleh mengekalkan kesan anti-karat untuk 20-30 tahun, yang pada asasnya boleh memenuhi hayat perkhidmatan yang direka bentuk menara.
Semasa siasatan, Saya melihat sebuah menara penghantaran yang telah beroperasi 25 tahun di kawasan luar bandar. Permukaan komponennya adalah kakisan seragam biasa—lapisan tergalvani telah diserbuk sepenuhnya, dengan sedikit pengelupasan di beberapa kawasan. Substrat keluli terdedah mempunyai sedikit karat merah, tetapi kehilangan keratan rentas komponen adalah kecil, dan sifat mekanikal masih boleh memenuhi keperluan. Kakitangan operasi dan penyelenggaraan hanya perlu menggemblengkan semula bahagian yang telah dikupas untuk terus menggunakannya.
Ciri-ciri kakisan seragam ialah: pengagihan kakisan seragam, kadar kakisan yang stabil, kemudaratan yang agak kecil kepada komponen, dan penyelenggaraan yang agak mudah pada peringkat seterusnya. Ia boleh dikurangkan terutamanya dengan menggembleng semula biasa dan menggunakan cat anti-karat.
3.2.2 Kakisan Lubang
Kakisan lubang, juga dikenali sebagai pitting, adalah jenis kakisan yang paling berbahaya bagi komponen tergalvani. Ia terutamanya berlaku pada permukaan lapisan tergalvani, menunjukkan bahawa lapisan tergalvani mempunyai lubang kakisan sebesar lubang jarum, yang secara beransur-ansur mendalam dan berkembang, dan juga menembusi lapisan tergalvani, membawa kepada pendedahan substrat keluli, dan kemudian mencetuskan kakisan tempatan substrat untuk terbentuk “lubang karat”.
Jenis kakisan ini berlaku terutamanya dalam persekitaran yang mengandungi ion halogen seperti Cl⁻ dan Br⁻, terutamanya di kawasan pantai, kawasan tanah masin-alkali, dan kawasan sejuk utara di mana garam mencairkan salji digunakan. Cl⁻ mempunyai jejari yang kecil dan keupayaan penembusan yang kuat, yang boleh menembusi filem pasif pada permukaan lapisan tergalvani, membentuk sel-sel kakisan tempatan pada permukaan lapisan tergalvani, dan membawa kepada hakisan zink tempatan yang cepat untuk membentuk lubang lubang. lebih-lebih lagi, setelah pitting terbentuk, kepekatan media menghakis (seperti Cl⁻) di dalam lubang akan terus meningkat, dan kadar kakisan akan semakin memecut, membentuk “kakisan autokatalitik”, yang akhirnya akan membawa kepada penembusan lapisan tergalvani dan kakisan substrat keluli.
Menurut data dalam “Kertas Putih mengenai Perlindungan Kakisan Menara Talian Penghantaran” dikeluarkan oleh Persatuan Kakisan dan Perlindungan Cina dalam 2024, kejadian kakisan pitting komponen menara tergalvani di kawasan pantai adalah setinggi 65%, dan kadar kakisan pitting boleh mencapai 8-12μm setahun. Beberapa komponen dalam perkhidmatan untuk 5 tahun akan mengalami lubang berlubang.
Semasa siasatan di sebuah daerah pantai, Saya melihat bolt penambat menara yang telah digunakan 6 tahun. Permukaannya ditutup dengan lubang-lubang lubang, dan beberapa lubang telah menembusi lapisan tergalvani. Substrat terdedah ditutup dengan karat merah. Diukur dengan caliper, diameter bolt telah hilang sebanyak 2mm, yang melebihi julat keselamatan yang dibenarkan dan terpaksa diganti dengan segera.
Ciri-ciri kakisan pitting ialah: kawasan kakisan kecil, kadar kakisan yang cepat, penyembunyian yang kuat, dan sukar ditemui pada peringkat awal. Setelah ditemui, ia sering menyebabkan kerosakan kakisan yang serius, malah menjejaskan kapasiti galas komponen, yang sangat mudah menyebabkan kemalangan keselamatan. kebakaran, kakisan pitting adalah titik utama dan sukar dalam perlindungan kakisan komponen tergalvani.
Di sini saya ingin berkongsi pandangan peribadi: dalam industri saluran paip, lapisan tergalvani saluran paip penghantaran minyak dan gas juga sangat terdedah kepada kakisan pitting. Terutamanya untuk saluran paip yang diletakkan di kawasan pantai, kemalangan kebocoran saluran paip yang disebabkan oleh kakisan pitting berlaku dari semasa ke semasa. Dengan membandingkan fenomena kakisan pitting saluran paip dan menara, Saya mendapati bahawa kejadian kakisan pitting bukan sahaja berkaitan dengan kepekatan Cl⁻ dalam persekitaran, tetapi juga kepada keseragaman lapisan tergalvani. Bahagian dengan ketebalan lapisan tergalvani yang tidak sekata dan kekotoran lebih berkemungkinan menjadi titik permulaan kakisan pitting. kebakaran, meningkatkan keseragaman lapisan tergalvani dan mengurangkan kekotoran dalam lapisan tergalvani adalah kunci untuk mencegah kakisan pitting.
3.2.3 Crevice Corrosion
Kakisan celah terutamanya berlaku pada sambungan komponen tergalvani, seperti penyambung antara keluli sudut dan plat penyambung, sambungan antara bolt dan nat, dan sendi pusingan komponen. Ia ditunjukkan oleh kakisan cepat dan pengelupasan lapisan tergalvani di dalam celah-celah, karat merah pada substrat keluli, dan juga sambungan komponen yang longgar dan tersekat.
Pembentukan jenis kakisan ini adalah terutamanya kerana celah-celah pada sambungan komponen mudah untuk mengumpul air hujan., habuk, media menghakis, dan lain-lain., membentuk “penyelesaian celah”. Kepekatan oksigen di dalam celah adalah lebih rendah daripada di luar, membentuk an “sel kepekatan oksigen”—bahagian dalam celah ialah anod dan bahagian luar ialah katod, membawa kepada kakisan cepat lapisan tergalvani dan substrat keluli di dalam celah-celah. Pada masa yang sama, produk kakisan di dalam celah-celah tidak dapat dilepaskan dalam masa, yang akan memburukkan lagi kakisan dan membentuk lingkaran ganas.
Semasa siasatan, Saya mendapati bahawa hampir semua menara dalam perkhidmatan selama lebih daripada 5 tahun mempunyai tahap kakisan celah yang berbeza-beza pada sambungan komponen, terutamanya sambungan antara bolt dan nat, yang paling teruk terhakis. Kakitangan sebuah stesen operasi dan penyelenggaraan memberitahu kami bahawa mereka menyapu dan meminyaki bolt menara setiap tahun, tetapi mereka masih tidak dapat mengelakkan hakisan celah sepenuhnya. Sesetengah bolt tersangkut akibat kakisan dan tidak boleh ditanggalkan, jadi mereka perlu diganti dengan memotong, yang bukan sahaja meningkatkan beban kerja operasi dan penyelenggaraan tetapi juga boleh menyebabkan kerosakan pada komponen.
Ciri-ciri kakisan celah ialah: kakisan tertumpu pada celah-celah komponen, dengan penyembunyian yang kuat dan kadar kakisan yang cepat. Ia adalah mudah untuk menjejaskan prestasi sambungan komponen, dan kemudian menjejaskan kestabilan struktur keseluruhan menara. lebih-lebih lagi, kakisan celah sering berlaku serentak dengan kakisan pitting, memburukkan lagi kerosakan kakisan.
3.2.4 Retak Kakisan Tekanan
Keretakan kakisan tegasan adalah bentuk kegagalan kakisan komponen tergalvani di bawah tindakan gabungan “medium menghakis + tekanan”. Ia terutamanya berlaku pada komponen galas daya (seperti kaki menara utama, keluli sudut pepenjuru) dan komponen penyambung (seperti bolt berkekuatan tinggi) daripada menara itu. Ia ditunjukkan oleh retakan kecil pada permukaan komponen, yang secara beransur-ansur mengembang dan akhirnya membawa kepada patah komponen.
Pembentukan jenis kakisan ini memerlukan dua syarat yang diperlukan: satu ialah kewujudan media yang menghakis (seperti gas buangan industri, semburan garam laut, dan lain-lain.), dan satu lagi ialah wujudnya tekanan dalaman atau luaran pada komponen (seperti tegasan sisa yang dijana semasa pembuatan, ketegangan dan tekanan yang ditanggung oleh menara semasa perkhidmatan). Di bawah tindakan media menghakis, lapisan tergalvani pada permukaan komponen rosak, dan media menghakis menyerang substrat keluli. Pada masa yang sama, kewujudan tegasan akan menyebabkan retakan mikro pada permukaan substrat. Media yang menghakis terkumpul di dalam retakan, mempercepatkan pengembangan rekahan, dan akhirnya membawa kepada patah komponen.
Insiden keretakan kakisan tegasan adalah agak rendah, tetapi kemudaratannya adalah besar. Sebaik sahaja ia berlaku, ia secara langsung akan membawa kepada kegagalan komponen menara dan menyebabkan kemalangan keselamatan yang besar seperti menara runtuh dan gangguan penghantaran kuasa. Menurut “Laporan Statistik Kemalangan Keselamatan Talian Penghantaran” dikeluarkan oleh Grid Negeri dalam 2024, dalam 2023, ada 3 kemalangan menara runtuh yang disebabkan oleh keretakan kakisan tegasan komponen menara di China, semua berlaku di kawasan pencemaran industri berat. Sebab utama ialah tegasan sisa tidak dihapuskan semasa proses pembuatan komponen, dan pada masa yang sama, ia telah terhakis oleh gas buangan industri untuk masa yang lama, membawa kepada keretakan kakisan tegasan.
Semasa siasatan, walaupun saya tidak melihat komponen dengan kakisan tekanan retak dengan mata saya sendiri, kakitangan operasi dan penyelenggaraan menunjukkan kepada kami gambar kes kemalangan yang berkaitan—pada bolt berkekuatan tinggi, lapisan tergalvani telah mengelupas, dan terdapat retakan yang jelas di bahagian tengah bolt, yang mengalir melalui keseluruhan keratan rentas bolt, akhirnya membawa kepada keretakan bolt, komponen pendakap pepenjuru menara jatuh, dan kecenderungan menara.
Untuk lebih jelas membandingkan ciri-ciri, sebab pembentukan dan bahaya jenis kakisan yang berbeza, Saya telah menyusun Jadual 2 di bawah digabungkan dengan keputusan penyiasatan dan pengetahuan profesional untuk rujukan.
|
Jenis Kakisan
|
Ciri-ciri Kakisan
|
Sebab Pembentukan
|
Persekitaran Perkhidmatan Utama
|
Tahap Bahaya
|
Kesukaran Pengiktirafan
|
|
Kakisan Seragam
|
Lapisan tergalvani ditipis secara seragam, serbuk dan dikupas secara keseluruhan, dan karat merah seragam muncul pada peringkat kemudian.
|
Kesan menyeluruh kakisan elektrokimia dan kakisan kimia, media menghakis bertindak secara seragam pada permukaan komponen.
|
Persekitaran atmosfera yang sederhana seperti kawasan luar bandar dan pinggir bandar.
|
★★☆☆☆
|
★☆☆☆☆ (Mudah dikenali)
|
|
Kakisan Lubang
|
Lubang kakisan bersaiz lubang jarum muncul pada lapisan tergalvani, yang secara beransur-ansur mendalam dan berlubang untuk membentuk lubang karat.
|
Ion halogen seperti Cl⁻ menembusi filem pasif, membentuk sel-sel kakisan tempatan, dan menyebabkan kakisan autokatalitik.
|
Kawasan pantai, tanah masin-alkali, kawasan garam yang mencairkan salji utara.
|
★★★★★
|
★★★☆☆ (Sukar untuk dikenali pada peringkat awal)
|
|
Crevice Corrosion
|
Lapisan bergalvani mengelupas dan karat merah muncul di celah-celah komponen, dengan sambungan yang longgar dan tersekat.
|
Celah-celah terkumpul media menghakis, membentuk sel kepekatan oksigen, dan produk kakisan tidak boleh dibuang.
|
Semua persekitaran, terutamanya kawasan lembap dan berdebu.
|
★★★☆☆
|
★★★★☆ (Penyembunyian yang kuat)
|
|
Retak Kakisan Tekanan
|
Retakan kecil muncul pada permukaan komponen, yang secara beransur-ansur mengembang dan akhirnya membawa kepada patah tulang.
|
Tindakan gabungan media menghakis dan tekanan dalaman/luaran komponen.
|
Pencemaran industri berat, pantai dan kawasan lain yang mempunyai kakisan teruk dan tegasan komponen yang besar.
|
★★★★★
|
★★★★★ (Amat sukar untuk dikenali)
|
Jadual 2 Perbandingan Jenis Kakisan Utama Komponen Tergalvani Menara Penghantaran
4. Faktor Utama Yang Mempengaruhi Kakisan Komponen Bergalvani
Kakisan komponen tergalvani menara penghantaran bukanlah hasil daripada satu faktor, tetapi tindakan gabungan pelbagai faktor seperti faktor persekitaran, komponen faktor sendiri, faktor proses, dan faktor operasi dan penyelenggaraan. Semasa siasatan, Saya mendapati bahawa komponen tergalvani dengan hayat perkhidmatan dan spesifikasi yang sama mempunyai perbezaan yang besar dalam tahap kakisan di bawah persekitaran yang berbeza, proses pembuatan yang berbeza dan tahap operasi dan penyelenggaraan yang berbeza—sesetengahnya masih utuh selepas 15 tahun perkhidmatan, manakala yang lain mengalami kegagalan kakisan yang serius selepas itu 5 tahun perkhidmatan.
Digabungkan dengan pengetahuan profesional saya, pemerhatian praktikal dan data industri terkini yang dirujuk, Saya meringkaskan faktor utama yang mempengaruhi kakisan komponen tergalvani kepada yang berikut 4 kategori. Setiap kategori faktor dianalisis secara terperinci digabungkan dengan kes penyiasatan khusus dan pandangan peribadi, berharap dapat menyediakan asas yang disasarkan untuk merumuskan langkah perlindungan kemudian.
4.1 Faktor persekitaran (Faktor Pengaruh Teras)
Faktor persekitaran adalah faktor teras yang paling mempengaruhi kakisan komponen tergalvani. Kerana komponen terdedah kepada luaran untuk masa yang lama dan secara langsung dipengaruhi oleh media menghakis di persekitaran, semakin kuat kekakisan persekitaran, semakin cepat kadar kakisan komponen. Mengikut keputusan siasatan, faktor persekitaran terutamanya termasuk kelembapan atmosfera, media menghakis, perubahan suhu, penerangan, dan lain-lain., antaranya kelembapan atmosfera dan media menghakis mempunyai kesan yang paling ketara.
4.1.1 Kelembapan Atmosfera
Kelembapan atmosfera ialah keadaan yang diperlukan untuk berlakunya kakisan elektrokimia—hanya apabila filem air berterusan (iaitu, larutan elektrolit) terbentuk pada permukaan komponen tergalvani bolehkah litar sel galvanik terbentuk dan kakisan elektrokimia berlaku. kebakaran, semakin tinggi kelembapan atmosfera, semakin lama filem air wujud pada permukaan komponen, dan lebih cepat kadar kakisan elektrokimia.
Menurut data taburan kelembapan atmosfera negara yang dikeluarkan oleh Rangkaian Data Meteorologi China di 2024, purata kelembapan relatif tahunan di selatan China ialah 75%-85%, dan bahawa di utara China adalah 45%-65%. kebakaran, kadar kakisan komponen tergalvani di selatan China ialah 30%-50% lebih cepat daripada di utara China. Saya juga mendapati fenomena ini semasa siasatan: the integrity rate of the galvanized layer of towers in service for 8 years in a southern county is only 60%, while that of towers in service for 8 years in a northern county is more than 80%, and the corrosion degree is significantly lighter.
Especially in the plum rain season in the south, with continuous rainfall and air humidity close to 100%, the water film on the surface of components cannot dry for a long time, the passive film of the galvanized layer is damaged, and the corrosion rate of zinc is greatly accelerated. After the plum rain season, some components will have obvious powdering and pitting corrosion. This is completely consistent with the corrosion law of pipelines in southern China in the pipeline industry—in the humid environment in the south, kadar kakisan saluran paip adalah lebih tinggi daripada di kawasan kering di utara.
4.1.2 Medium Menghakis
Medium menghakis adalah faktor utama mempercepatkan kakisan komponen tergalvani. Jenis media menghakis yang berbeza mempunyai kesan kakisan yang berbeza pada komponen, antaranya media pencemaran industri dan media semburan garam marin mempunyai kesan kakisan yang paling kuat.
Media pencemaran industri terutamanya termasuk SO₂, TIDAK₂, HCl, habuk, dan lain-lain., yang kebanyakannya daripada perusahaan industri seperti loji kimia, loji keluli, dan loji kuasa haba. Media ini akan bertindak balas secara kimia dengan lapisan tergalvani, merosakkan filem pasif, dan mempercepatkan kakisan zink. Pada masa yang sama, media ini larut dalam filem air, yang akan mengurangkan nilai pH filem air, membentuk larutan elektrolit berasid, dan mempercepatkan kakisan elektrokimia. Semasa penyiasatan di sekitar bandar perindustrian berat, Saya melihat bahawa lapisan tergalvani menara penghantaran di kawasan ini telah mengelupas secara besar-besaran selepas hanya 6 tahun perkhidmatan, dan permukaan komponen ditutup dengan karat merah. Kakitangan operasi dan penyelenggaraan memberitahu kami bahawa kepekatan SO₂ dalam atmosfera di kawasan ini adalah setinggi 0.15mg/m³, yang 3 kali ganda standard kebangsaan, dan kadar kakisan komponen adalah 2-3 kali yang di kawasan luar bandar.
Media semburan garam laut terutamanya termasuk NaCl, MgCl₂, dan lain-lain., yang kebanyakannya daripada atmosfera laut, dan komponen kakisan terasnya ialah Cl⁻. Cl⁻ mempunyai keupayaan penembusan yang kuat, yang boleh menembusi filem pasif lapisan tergalvani, mencetuskan kakisan pitting dan kakisan celah, dan mempercepatkan kakisan komponen. Mengikut data industri terkini, kadar kakisan komponen tergalvani di kawasan pantai boleh mencapai 8-12μm setahun, iaitu 3-4 kali yang di kawasan luar bandar. Beberapa menara di kawasan pesisir pantai perlu dihancurkan sepenuhnya dan digalvani semula setiap 5 tahun, dengan kos operasi dan penyelenggaraan yang sangat tinggi.
Sebagai tambahan, tanah di kawasan tanah masin-alkali mengandungi banyak bahan garam, yang akan naik ke pangkalan menara dan bolt penambat melalui tindakan kapilari, menyebabkan kakisan. Di kawasan sejuk utara, garam cair salji digunakan pada musim sejuk, dan Cl⁻ dalam garam lebur salji akan melekat pada permukaan komponen, yang juga akan mempercepatkan kakisan.
4.1.3 Perubahan Suhu dan Pencahayaan
Walaupun kesan perubahan suhu dan pencahayaan terhadap kakisan komponen tergalvani tidak begitu ketara seperti kelembapan atmosfera dan media menghakis, ia juga akan mempercepatkan kakisan di bawah tindakan jangka panjang. Perubahan suhu akan menyebabkan pengembangan haba dan pengecutan lapisan tergalvani, menjana tekanan haba. Tegasan terma berulang jangka panjang akan menyebabkan keretakan dan pengelupasan lapisan tergalvani, yang lebih jelas di kawasan yang mempunyai perbezaan suhu yang besar antara siang dan malam (seperti kawasan altitud tinggi).
Pencahayaan (terutamanya cahaya ultraungu) akan mempercepatkan penuaan dan serbuk lapisan tergalvani, merosakkan struktur lapisan tergalvani, mengurangkan kekompakan lapisan tergalvani, memudahkan media menghakis menceroboh, dan kemudian mempercepatkan kakisan. Semasa penyiasatan di kawasan altitud tinggi, Saya melihat bahawa lapisan tergalvani komponen atas menara (yang terdedah kepada cahaya ultraungu yang kuat untuk masa yang lama) adalah jauh lebih serbuk daripada komponen bawah. Lapisan tergalvani beberapa komponen atas akan terkelupas apabila disentuh dengan tangan.
4.2 Faktor Komponen Sendiri
Faktor komponen sendiri terutamanya termasuk bahan, bentuk keratan rentas, keadaan permukaan komponen, dan lain-lain. Faktor-faktor ini akan menjejaskan kualiti lapisan tergalvani dan lekatan media menghakis, dan kemudian menjejaskan kadar kakisan.
Dari segi bahan komponen, bahan utama komponen menara ialah keluli Q235 dan keluli Q355. Rintangan kakisan keluli Q235 adalah lebih teruk sedikit daripada keluli Q355. kebakaran, kadar kakisan komponen yang diperbuat daripada keluli Q235 adalah lebih cepat sedikit daripada komponen yang diperbuat daripada keluli Q355. Semasa siasatan, Saya mendapati bahawa kadar kehilangan keratan rentas keluli sudut yang diperbuat daripada keluli Q235 yang dihasilkan oleh pengilang adalah 10% selepas 8 tahun perkhidmatan, manakala keluli sudut diperbuat daripada keluli Q355 adalah sahaja 6% selepas 8 tahun perkhidmatan.
Dari segi bentuk keratan rentas, semakin kompleks bentuk keratan rentas komponen, semakin mudah untuk mengumpul air hujan, habuk dan media menghakis, membentuk celah-celah, dan mencetuskan kakisan celah. Sebagai contoh, sudut keluli sudut dan keluli saluran, dan sambungan pusingan plat penyambung adalah semua kawasan kakisan celah insiden tinggi. Komponen dengan keratan rentas bulat (seperti paip keluli menara paip keluli) mudah untuk air hujan dan habuk tergelincir, tidak mudah terkumpul, dan kadar kakisan agak perlahan.
Dari segi keadaan permukaan, kekasaran dan kebersihan permukaan komponen akan menjejaskan keseragaman dan lekatan lapisan tergalvani. Komponen dengan permukaan yang terlalu kasar, burr, oxide scale and other defects have uneven galvanized layer thickness, which is prone to weak links and becomes the starting point of corrosion. Components with poor surface cleanliness and oil stains, dust and other impurities will lead to poor combination between the galvanized layer and the substrate, easy peeling, and accelerated corrosion.
4.3 Faktor Proses
Process factors mainly include galvanizing process, proses pembuatan, assembly process, dan lain-lain. These factors directly determine the quality of the galvanized layer, and then affect the corrosion performance of the components. This is also the factor I felt most deeply during the investigation—under the same environment, the corrosion degree of components with different manufacturing processes is very different.
In terms of galvanizing process, as mentioned earlier, the anti-corrosion effect of hot-dip galvanizing is better than that of electro-galvanizing, and the anti-corrosion effect of sandblasting derusting pretreatment is better than that of pickling treatment. The rationality of zinc solution temperature and immersion time also affects the thickness and adhesion of the galvanized layer. Semasa siasatan, I found that the corrosion rate of components treated by hot-dip galvanizing + sandblasting derusting is more than 60% slower than that of components treated by electro-galvanizing + penjerukan.
In terms of manufacturing process, the residual stress generated during component manufacturing will increase the risk of stress corrosion cracking. Poor welding quality of components will lead to easy peeling of the galvanized layer at the welding joints, triggering corrosion at the welding joints. Semasa siasatan di sebuah kilang pembuatan menara, Saya melihat bahawa lapisan tergalvani pada sambungan kimpalan beberapa komponen yang dikimpal telah terkelupas. Kakitangan kilang menjelaskan bahawa ini adalah kerana suhu pada sambungan kimpalan terlalu tinggi semasa mengimpal, membawa kepada keletihan lapisan tergalvani, dan galvanizing semula berikutnya tidak menyeluruh, membawa kepada kakisan.
4.4 Faktor Operasi dan Penyelenggaraan
Faktor operasi dan penyelenggaraan adalah faktor utama untuk melambatkan kakisan komponen tergalvani dan memastikan operasi selamat menara penghantaran. Walaupun komponennya dihasilkan dengan kualiti yang tinggi, jika operasi dan penyelenggaraan tidak ada, kadar kakisan akan dipercepatkan, dan hayat perkhidmatan komponen akan dipendekkan dengan ketara. Ini selaras dengan konsep operasi dan penyelenggaraan industri saluran paip——”penyelenggaraan yang tepat boleh memanjangkan hayat perkhidmatan peralatan dengan 30% atau lebih”.
Faktor operasi dan penyelenggaraan utama termasuk kesempurnaan sistem pemeriksaan, ketepatan masa penyelenggaraan, dan profesionalisme kakitangan penyelenggaraan. Sistem pemeriksaan yang baik boleh memastikan bahaya tersembunyi kakisan ditemui pada peringkat awal dan ditangani dengan tepat pada masanya, mengelakkan perkembangan kakisan selanjutnya. Penyelenggaraan tepat pada masanya, seperti derusting, salutan sentuhan dan pembersihan, berkesan boleh menghalang pencerobohan media menghakis dan melambatkan proses kakisan. Profesionalisme kakitangan penyelenggaraan menentukan sama ada kaedah penyelenggaraan, bahan dan proses adalah sesuai, yang secara langsung mempengaruhi kesan penyelenggaraan.
Semasa siasatan, Saya mendapati terdapat perbezaan yang ketara dalam tahap kakisan menara di bawah pengurusan stesen operasi dan penyelenggaraan yang berbeza. Sebuah stesen operasi dan penyelenggaraan di China Utara telah menubuhkan a “pemeriksaan digital” sistem. Pemeriksa menggunakan terminal mudah alih untuk merekodkan status kakisan setiap menara setiap bulan, termasuk lokasi kakisan, jenis kakisan dan tahap kakisan, dan muat naik data ke sistem pengurusan latar belakang. Sebaik sahaja kakisan bahaya tersembunyi ditemui, sistem akan mengeluarkan tugas penyelenggaraan secara automatik, dan kakitangan penyelenggaraan akan diatur untuk menanganinya di dalam 7 hari bekerja. Tahap kakisan menara di bawah pengurusannya secara amnya adalah ringan, dan purata hayat perkhidmatan komponen dilanjutkan sebanyak kira-kira 5 tahun berbanding dengan purata industri.
Sebaliknya, stesen operasi dan penyelenggaraan di kawasan pergunungan terpencil mempunyai tenaga kerja yang tidak mencukupi dan konsep penyelenggaraan mundur. Kitaran pemeriksaan menara adalah sekali setahun, dan pemeriksaan adalah terutamanya pemeriksaan visual manual, yang sukar untuk mencari bahaya kakisan tersembunyi seperti kakisan pitting dan kakisan celah. Penyelenggaraan sering ditangguhkan sehingga komponen mengalami kegagalan kakisan yang jelas (seperti pengelupasan kawasan besar lapisan tergalvani dan karat merah pada substrat), yang bukan sahaja meningkatkan kos penyelenggaraan tetapi juga membawa potensi bahaya keselamatan. Semasa siasatan, kami dapati itu 30% daripada menara di kawasan ini mempunyai komponen dengan kehilangan keratan rentas melebihi 10%, yang perlu diganti dengan segera.
Sebagai tambahan, pemilihan bahan penyelenggaraan juga mempengaruhi kesan penyelenggaraan. Sesetengah unit operasi dan penyelenggaraan memilih cat anti-karat kos rendah yang tidak sepadan dengan lapisan tergalvani untuk salutan sentuhan. Lekatan antara cat jenis ini dan lapisan tergalvani adalah lemah, dan mudah terkelupas selepas terdedah kepada persekitaran luar untuk masa yang singkat, yang tidak boleh memainkan peranan pelindung malah mempercepatkan kakisan akibat pengumpulan air dan habuk di antara lapisan cat dan lapisan tergalvani.
5. Langkah-langkah Perlindungan Kakisan dan Analisis Kes Kejuruteraan
Berdasarkan analisis sistematik mekanisme kakisan, jenis kakisan utama dan faktor yang mempengaruhi komponen tergalvani, digabungkan dengan amalan penyiasatan pengarang, pengetahuan profesional dan pengalaman industri, bab ini mengemukakan langkah perlindungan kakisan yang disasarkan daripada dua peringkat teras: peringkat pembuatan (pencegahan sumber) dan peringkat operasi dan penyelenggaraan (kawalan proses). Prinsip bagi “pencegahan dahulu, gabungan pencegahan dan kawalan, dan klasifikasi perlindungan” dipatuhi, dan ekonomi, kepraktisan dan keberkesanan jangka panjang langkah perlindungan dipertimbangkan sepenuhnya. Pada masa yang sama, digabungkan dengan kes kejuruteraan tertentu, kesan penggunaan langkah-langkah ini disahkan dan dianalisis, untuk menyediakan rujukan praktikal untuk amalan kejuruteraan perlindungan kakisan komponen tergalvani menara penghantaran.
5.1 Langkah-langkah Perlindungan dalam Peringkat Pengilangan (Pencegahan Sumber)
Peringkat pembuatan adalah sumber mengawal kakisan komponen tergalvani. Kualiti komponen yang dihasilkan pada peringkat ini secara langsung menentukan rintangan kakisan awalnya. kebakaran, mengukuhkan kawalan kualiti peringkat pembuatan dan mengoptimumkan proses pembuatan secara asasnya boleh meningkatkan rintangan kakisan komponen tergalvani dan mengurangkan bahaya tersembunyi kakisan dalam proses perkhidmatan kemudian. Digabungkan dengan penyiasatan kilang pembuatan menara dan pengetahuan profesional industri saluran paip, langkah perlindungan khusus adalah seperti berikut:
5.1.1 Optimumkan Proses Galvanisasi dan Tingkatkan Kualiti Lapisan Tergalvani
Proses galvanizing adalah pautan teras yang mempengaruhi rintangan kakisan komponen tergalvani. Kunci untuk mengoptimumkan proses galvanizing adalah untuk mengawal ketat proses prarawatan dan parameter galvanizing, untuk memastikan lapisan tergalvani mempunyai ketebalan yang mencukupi, pengedaran seragam dan lekatan yang kuat. khusus, langkah-langkah berikut boleh diambil:
pertama, mengguna pakai teknologi prarawatan termaju. Untuk komponen yang digunakan dalam persekitaran yang keras seperti kawasan pantai, kawasan perindustrian berat dan kawasan kelembapan tinggi, derusting sandblasting harus diguna pakai sebagai kaedah prarawatan utama, dan jeruk + memfosfatkan + mencuci air boleh diguna pakai sebagai rawatan tambahan. Penyahkaratan pasir boleh membuang skala oksida secara menyeluruh, karat, kesan minyak dan burr pada permukaan komponen, menjadikan permukaan komponen mencapai kekasaran tertentu (biasanya 40-80μm), yang sesuai untuk gabungan lapisan tergalvani dan substrat keluli. Berbanding dengan penjerukan tradisional derusting, derusting sandblasting boleh mengelakkan “perasan berlebihan” fenomena komponen, mengurangkan kecacatan permukaan komponen, dan meningkatkan keseragaman dan lekatan lapisan tergalvani. Mengikut keputusan ujian perbandingan eksperimen kursus pengarang, lekatan lapisan tergalvani selepas derusting sandblasting adalah 20%-30% lebih tinggi daripada itu selepas penjerukan derusting, dan rintangan semburan garam meningkat lebih daripada 50%.
kedua, mengawal ketat parameter proses galvanizing. Suhu larutan zink hendaklah dikawal dengan ketat pada 440-460 ℃. Jika suhu terlalu tinggi, kelajuan tindak balas antara zink dan keluli akan menjadi terlalu cepat, yang akan membawa kepada ketebalan tidak sekata lapisan tergalvani, lekatan yang lemah dan mudah mengelupas; jika suhu terlalu rendah, larutan zink akan mempunyai kelikatan yang tinggi, yang sukar untuk membentuk lapisan tergalvani seragam, dan ketebalan lapisan tergalvani tidak akan memenuhi keperluan. Masa rendaman hendaklah dilaraskan mengikut ketebalan komponen: untuk komponen berdinding nipis (ketebalan kurang daripada 10mm), masa rendaman ialah 2-4min; untuk komponen berdinding tebal (ketebalan lebih daripada 10mm), masa rendaman ialah 4-6min, untuk memastikan bahawa ketebalan lapisan tergalvani memenuhi keperluan GB/T 2694—2023 (komponen galas beban tidak kurang daripada 86μm, komponen tidak menanggung beban tidak kurang daripada 65μm).
ketiga, tambah rawatan pempasifan pasca-galvanisasi. Selepas galvanizing, komponen boleh dirawat dengan pempasifan kromat atau pempasifan kromium trivalen untuk membentuk filem pempasifan padat pada permukaan lapisan tergalvani. Filem pasif boleh mengasingkan lapisan tergalvani dengan berkesan daripada media menghakis luaran, menghalang pengoksidaan dan kakisan zink, dan meningkatkan lagi rintangan kakisan komponen. Pada masa yang sama, filem pempasifan juga boleh memperbaiki penampilan lapisan tergalvani dan mengurangkan haus lapisan tergalvani semasa pengangkutan dan pemasangan. Perlu diingatkan bahawa kepasifan kromat mempunyai pencemaran alam sekitar tertentu, jadi pasif kromium trivalen (pasif perlindungan alam sekitar) disyorkan dalam aplikasi praktikal.
5.1.2 Perbaik Proses Pengilangan dan Kurangkan Bahaya Tersembunyi
Kecacatan dalam proses pembuatan komponen akan membawa kepada pengurangan kualiti lapisan tergalvani dan peningkatan bahaya tersembunyi kakisan. kebakaran, menambah baik proses pembuatan dan menghapuskan kecacatan dalam proses pembuatan adalah langkah penting untuk meningkatkan ketahanan kakisan komponen tergalvani. Langkah-langkah khusus termasuk:
pertama, menghapuskan tegasan baki komponen. Sebilangan besar tegasan sisa akan dijana semasa pemotongan, membengkok, kimpalan dan proses komponen lain. Kewujudan tegasan sisa bukan sahaja akan mengurangkan sifat mekanikal komponen tetapi juga meningkatkan risiko keretakan kakisan tegasan. kebakaran, selepas pembuatan komponen, rawatan haba (seperti rawatan penyepuhlindapan) atau rawatan penuaan getaran harus diguna pakai untuk menghapuskan tekanan baki di dalam komponen. Suhu penyepuhlindapan dikawal pada 600-700 ℃, dan masa pemeliharaan haba ialah 2-3j, yang berkesan boleh menghapuskan lebih daripada 80% daripada tegasan sisa. Semasa siasatan di sebuah kilang pembuatan menara besar, kami mendapati bahawa komponen selepas rawatan penuaan getaran mempunyai kadar kejadian keretakan kakisan tegasan 90% lebih rendah daripada komponen tanpa rawatan penyingkiran tekanan.
kedua, meningkatkan kualiti kimpalan komponen. Kecacatan kimpalan (seperti retakan kimpalan, liang pori, penembusan yang tidak lengkap) akan membawa kepada kombinasi yang lemah antara lapisan tergalvani dan substrat pada sambungan kimpalan, dan sambungan kimpalan terdedah kepada kakisan. kebakaran, proses kimpalan harus dioptimumkan: mengguna pakai rod kimpalan hidrogen rendah atau teknologi kimpalan terlindung gas untuk mengurangkan kecacatan kimpalan; mengawal suhu kimpalan dan kelajuan kimpalan untuk mengelakkan keletihan lapisan tergalvani pada sambungan kimpalan; untuk komponen yang perlu dikimpal selepas tergalvani, agen pembaikan anti-karat khas (seperti cat yang kaya dengan zink) hendaklah digunakan untuk rawatan sentuhan selepas kimpalan untuk memastikan integriti lapisan anti-karat pada sambungan kimpalan.
ketiga, mengoptimumkan reka bentuk struktur komponen. Reka bentuk struktur komponen harus mengelakkan pembentukan sudut mati dan celah sebanyak mungkin, untuk mengelakkan pengumpulan air hujan, habuk dan media menghakis dan mengurangkan kejadian kakisan celah. Sebagai contoh, sambungan pusingan plat penyambung hendaklah direka bentuk dengan lubang saliran untuk memudahkan pembuangan air hujan; sudut keluli sudut dan keluli saluran hendaklah dibulatkan untuk mengurangkan pengumpulan habuk dan media menghakis; permukaan komponen hendaklah sehalus mungkin untuk mengurangkan lekatan media menghakis. Untuk komponen yang digunakan di kawasan pantai dan kawasan perindustrian berat, reka bentuk struktur harus lebih cenderung kepada pencegahan kakisan, dan bilangan celah harus dikurangkan ke tahap yang paling besar.
5.1.3 Pilih Bahan Berprestasi Tinggi dan Tingkatkan Ketahanan Kakisan Komponen
Pemilihan bahan komponen secara langsung mempengaruhi rintangan kakisan komponen tergalvani. Untuk menara penghantaran yang digunakan dalam persekitaran perkhidmatan yang berbeza, bahan berprestasi tinggi yang sesuai harus dipilih untuk meningkatkan rintangan kakisan keseluruhan komponen, mengurangkan kadar kakisan, dan memanjangkan hayat perkhidmatan. Cadangan khusus adalah seperti berikut:
pertama, pilih keluli tahan cuaca untuk komponen dalam persekitaran kakisan ringan. Keluli tahan cuaca (seperti Q235NH, Q355NH) mengandungi unsur pengaloian seperti Cu, P, Cr, Dalam, yang boleh membentuk filem pelindung yang padat dan stabil pada permukaan dalam persekitaran atmosfera. The protective film can effectively isolate the steel substrate from corrosive media, play a good anti-corrosion role. The corrosion rate of weather-resistant steel is 1/5-1/10 of that of ordinary carbon steel. Although the initial cost of weather-resistant steel is 15%-20% higher than that of ordinary carbon steel, the long-term operation and maintenance cost is significantly reduced, which is suitable for towers in rural areas, suburbs and other mild corrosion environments.
kedua, select galvanized-aluminum alloy steel for components in harsh corrosion environments. For towers in coastal areas, heavy industrial areas and saline-alkali land areas, galvanized-aluminum alloy steel can be adopted. The galvanized-aluminum alloy layer is composed of 55% Aluminium, 43.5% zinc and 1.5% silicon. The corrosion resistance of the alloy layer is 2-3 times that of the pure zinc layer. Aluminum in the alloy layer can form a dense Al₂O₃ protective film on the surface, which has strong resistance to Cl⁻ and SO₂ corrosion. Pada masa yang sama, the alloy layer has good adhesion and wear resistance, which can effectively prevent pitting corrosion and crevice corrosion. According to the industry test data, the service life of galvanized-aluminum alloy components in coastal areas can reach 40-50 tahun, which is twice that of pure hot-dip galvanized components.
ketiga, select high-strength corrosion-resistant bolts for connecting components. High-strength bolts are key connecting components of transmission towers, and their corrosion failure will directly affect the structural stability of the tower. For bolts used in harsh environments, high-strength corrosion-resistant bolts (such as 10.9S galvanized-aluminum alloy bolts, bolt keluli tahan karat) boleh dipilih. Bolt ini bukan sahaja mempunyai kekuatan mekanikal yang tinggi tetapi juga mempunyai rintangan kakisan yang baik, yang berkesan boleh mengelakkan kesesakan kakisan dan patah. Sebagai tambahan, benang bolt boleh disalut dengan gris anti-karat untuk meningkatkan lagi rintangan kakisan.
5.2 Langkah-langkah Perlindungan dalam Peringkat Operasi dan Penyelenggaraan (Kawalan proses)
Peringkat operasi dan penyelenggaraan adalah pautan utama untuk melambatkan kakisan komponen tergalvani dan memastikan operasi selamat menara penghantaran. Walaupun komponennya dihasilkan dengan kualiti yang tinggi, operasi dan penyelenggaraan yang saintifik dan piawai diperlukan untuk memberikan permainan sepenuhnya kepada prestasi anti-karat dan memanjangkan hayat perkhidmatannya. Digabungkan dengan penyiasatan stesen operasi dan penyelenggaraan serta pengalaman operasi dan penyelenggaraan industri saluran paip, langkah perlindungan khusus dalam peringkat operasi dan penyelenggaraan adalah seperti berikut:
5.2.1 Perbaik Sistem Pemeriksaan Harian dan Temui Bahaya Tersembunyi Tepat Pada Masanya
Mewujudkan sistem pemeriksaan harian yang saintifik dan sempurna adalah premis untuk menemui bahaya tersembunyi kakisan tepat pada masanya dan menjalankan penyelenggaraan yang disasarkan. Mengikut keterukan persekitaran perkhidmatan menara, sistem pemeriksaan hierarki harus diwujudkan untuk merealisasikan “pemeriksaan terperingkat, amaran awal yang tepat”.
pertama, merumuskan kitaran pemeriksaan hierarki. Untuk menara dalam persekitaran kakisan yang keras (kawasan pantai, kawasan perindustrian berat, kawasan kelembapan tinggi, kawasan tanah masin-alkali), kitaran pemeriksaan hendaklah dipendekkan kepada satu perempat; untuk menara dalam persekitaran kakisan ringan (kawasan luar bandar, pinggir bandar), kitaran pemeriksaan boleh sekali setahun; untuk menara utama (seperti menara berhampiran kemudahan penting, menara bersilang besar), kitaran pemeriksaan hendaklah dipendekkan kepada sebulan sekali. Sebagai tambahan, selepas cuaca melampau (seperti hujan lebat, angin kuat, salji tebal), pemeriksaan tambahan perlu dijalankan untuk memeriksa sama ada lapisan tergalvani komponen rosak dan sama ada terdapat kakisan.
kedua, mengguna pakai gabungan pemeriksaan manual dan teknologi pengesanan moden. Pemeriksaan manual digunakan terutamanya untuk memeriksa fenomena kakisan yang jelas bagi komponen, seperti pengelupasan kawasan besar lapisan tergalvani, karat merah pada substrat, sambungan longgar komponen, dan lain-lain. Untuk bahaya kakisan tersembunyi seperti kakisan pitting, kakisan celah dan retakan kakisan tegasan, teknologi pengesanan moden seperti ujian ultrasonik, pengimejan terma inframerah dan pemantauan sensor kakisan perlu diperkenalkan. Ujian ultrasonik boleh mengesan kehilangan keratan rentas komponen yang disebabkan oleh kakisan; pengimejan terma inframerah boleh mengesan kakisan tempatan komponen dengan mengesan perbezaan suhu pada permukaan komponen; penderia kakisan boleh memantau kadar kakisan komponen dalam masa nyata dan menyedari amaran awal kakisan.
ketiga, mewujudkan platform pemeriksaan dan pengurusan digital. Merekod data pemeriksaan (lokasi kakisan, jenis kakisan, darjah kakisan, cadangan penyelenggaraan, dan lain-lain.) ke dalam platform digital, menubuhkan a “satu menara satu fail” sistem pengurusan. Platform boleh menganalisis dan menilai data kakisan, meramalkan trend pembangunan kakisan komponen, dan mengeluarkan tugas penyelenggaraan secara automatik, untuk merealisasikan maklumat dan risikan operasi dan penyelenggaraan.
5.2.2 Derusting Tepat Pada Masanya, Salutan Sentuh dan Kakisan Melambatkan
Sebaik sahaja kakisan ditemui semasa pemeriksaan, ia harus ditangani tepat pada masanya mengikut tahap kakisan untuk mengelakkan perkembangan kakisan selanjutnya. Prinsip bagi “rawatan berperingkat, langkah-langkah yang sesuai” hendaklah dipatuhi, dan kaedah penyelenggaraan yang berbeza harus diguna pakai mengikut tahap kakisan:
pertama, rawatan kakisan sedikit. Untuk komponen dengan sedikit kakisan (lapisan tergalvani menjadi serbuk sedikit, tiada pendedahan substrat, kawasan kakisan kurang daripada 5%), pengisaran manual atau sandblasting boleh digunakan untuk menghilangkan karat dan lapisan tergalvani serbuk pada permukaan, dan kemudian cat anti-karat yang sepadan dengan lapisan tergalvani (seperti cat yang kaya dengan zink, cat fluorokarbon) boleh digunakan untuk salutan sentuhan. Ketebalan lapisan cat sentuh hendaklah konsisten dengan lapisan tergalvani, umumnya 80-100μm. Apabila menggunakan cat, permukaan komponen hendaklah sentiasa bersih dan kering untuk memastikan lekatan lapisan cat.
kedua, rawatan kakisan sederhana. Untuk komponen dengan kakisan sederhana (lapisan tergalvani dikupas sebahagiannya, substrat terdedah sebahagiannya, kawasan kakisan ialah 5%-20%, kehilangan keratan rentas adalah kurang daripada 10%), penyahkaratan letupan pasir hendaklah diguna pakai untuk menghilangkan karat dan lapisan tergalvani yang tinggal di permukaan dengan teliti, dan kemudian galvanizing semula atau rawatan salutan anti-karat berat harus dijalankan. Menggalvani semula boleh memulihkan prestasi anti-karat komponen ke tahap asal, tetapi kosnya agak tinggi; salutan anti-karat yang berat (seperti salutan PE tiga lapisan) mempunyai ketahanan kakisan yang baik, kos rendah, dan sesuai untuk komponen yang sukar dibongkar dan digalvani semula.
ketiga, rawatan kakisan teruk. Untuk komponen dengan kakisan teruk (lapisan tergalvani dikupas sepenuhnya, substrat terdedah sepenuhnya, kawasan kakisan lebih daripada 20%, kehilangan keratan rentas lebih daripada 10%), ia harus diganti tepat pada masanya untuk mengelakkan kemalangan keselamatan. Apabila menggantikan komponen, komponen baharu yang memenuhi keperluan perlindungan kakisan hendaklah dipilih, dan proses pemasangan hendaklah diseragamkan untuk mengelakkan kerosakan pada lapisan tergalvani semasa pemasangan.
Sebagai tambahan, untuk menara dalam persekitaran kakisan yang keras, penyelenggaraan anti-karat berkala boleh dijalankan. Lapisan salutan anti-karat boleh digunakan pada permukaan lapisan tergalvani setiap 5-8 tahun untuk membentuk a “lapisan tergalvani + salutan anti-karat” sistem perlindungan berganda, yang boleh memanjangkan hayat perkhidmatan komponen dengan berkesan.
5.2.3 Kuatkan Pembersihan dan Penyelenggaraan serta Kurangkan Lekatan Sederhana Mengakis
Pembersihan tetap permukaan komponen menara penghantaran adalah langkah yang berkesan untuk mengurangkan lekatan media menghakis dan melambatkan kakisan. Mengikut persekitaran perkhidmatan menara, langkah pembersihan dan penyelenggaraan yang disasarkan perlu diambil:
pertama, pembersihan komponen di kawasan perindustrian. Untuk menara berhampiran kawasan perindustrian, permukaan komponen mudah melekat pada habuk, zarah gas sisa industri dan mendapan menghakis lain. Pistol air tekanan tinggi (tekanan air dikawal pada 10-15MPa) boleh digunakan untuk membersihkan komponen dengan kerap (sekali setiap 6 bulan). Air pembersih hendaklah air paip yang bersih, dan detergen boleh ditambah dengan sewajarnya untuk mendapan yang sukar dibersihkan. Selepas pembersihan, permukaan komponen perlu dikeringkan dalam masa untuk mengelakkan pembentukan filem air.
kedua, pembersihan komponen di kawasan pantai. For towers in coastal areas, permukaan komponen mudah melekat pada mendapan semburan garam (mengandungi Cl⁻). Selepas hujan lebat, air tawar hendaklah digunakan untuk mencuci permukaan komponen dalam masa untuk mengurangkan kepekatan Cl⁻ pada permukaan. Untuk pangkalan menara dan bolt penambat, pembersihan biasa (sekali setiap 3 bulan) boleh dijalankan, dan gris anti-karat boleh digunakan selepas pembersihan untuk meningkatkan lagi rintangan kakisan.
ketiga, pembersihan celah komponen. Celah-celah komponen (seperti sambungan bolt-nut, sambungan plat penyambung keluli sudut) mudah mengumpul habuk, air hujan dan media menghakis. Berus lembut atau pemampat udara boleh digunakan untuk membersihkan celah-celah dengan kerap (sekali setiap 3 bulan) untuk membuang bahan terkumpul dan mengelakkan berlakunya hakisan celah. Selepas pembersihan, pengedap anti-karat boleh digunakan pada celah-celah untuk menghalang pencerobohan media menghakis.
Keempat, perlindungan pangkalan menara. Pangkalan menara dan bolt sauh tertanam di dalam tanah, yang mudah terhakis oleh bahan menghakis dalam tanah. Langkah-langkah seperti menetapkan parit anti-karat dan lapisan pengasingan boleh diambil: menggali parit anti-karat (lebar 50cm, kedalaman 60cm) sekitar pangkalan menara, mengisi parit dengan bahan anti-karat (seperti kerikil, asfalt), dan menghalang bahan menghakis dalam tanah daripada menyerang dasar menara; meletakkan lapisan pengasing anti-karat (seperti asfalt felt, filem polietilena) antara dasar menara dan tanah untuk mengasingkan sentuhan antara dasar menara dan tanah yang menghakis.
5.2.4 Wujudkan Sistem Pemantauan Kakisan dan Realisasikan Penyelenggaraan Tepat
Dengan perkembangan pesat teknologi digital, Internet Perkara (IoT) dan kecerdasan buatan, mewujudkan sistem pemantauan kakisan pintar telah menjadi trend pembangunan perlindungan kakisan komponen menara penghantaran. Sistem ini boleh memantau status kakisan komponen dalam masa nyata, menyedari amaran awal kakisan dan penyelenggaraan yang tepat, elakkan penyelenggaraan buta, dan mengurangkan kos operasi dan penyelenggaraan.
pertama, memasang penderia pemantauan kakisan. Penderia kakisan (seperti penderia rintangan polarisasi linear, penderia impedans elektrokimia) dipasang pada komponen utama menara penghantaran (kaki menara utama, bolt berkekuatan tinggi, pangkalan menara), yang boleh memantau kadar kakisan, potensi kakisan dan parameter persekitaran (kelembapan atmosfera, suhu, kepekatan Cl⁻, kepekatan SO₂) komponen dalam masa nyata. Penderia disambungkan ke platform pengurusan latar belakang melalui teknologi komunikasi tanpa wayar (seperti 5G, LoRa), dan data pemantauan dihantar ke platform dalam masa nyata.
kedua, membina analisis data dan platform amaran awal. Platform latar belakang mengumpul dan menyimpan data pemantauan, dan menggunakan data besar dan algoritma kecerdasan buatan untuk menganalisis data. Mengikut kadar kakisan dan parameter persekitaran, platform boleh meramalkan trend pembangunan kakisan komponen, sediakan amaran awal tiga peringkat (biasa, perhatian, bahaya), dan mengeluarkan maklumat amaran awal kepada kakitangan operasi dan penyelenggaraan dalam masa apabila status kakisan melebihi ambang keselamatan.
ketiga, merealisasikan penyelenggaraan yang tepat berdasarkan data pemantauan. Mengikut data pemantauan dan maklumat amaran awal sistem, kakitangan operasi dan penyelenggaraan boleh menjalankan penyelenggaraan yang disasarkan: untuk komponen dengan status kakisan biasa, tiada penyelenggaraan diperlukan; untuk komponen dengan amaran awal peringkat perhatian, mengukuhkan pemeriksaan dan pembersihan; untuk komponen dengan amaran awal tahap bahaya, menjalankan derusting, salutan sentuhan atau penggantian dalam masa. Penyelenggaraan tepat jenis ini bukan sahaja meningkatkan kecekapan penyelenggaraan tetapi juga mengurangkan kos operasi dan penyelenggaraan. Mengikut amalan aplikasi syarikat grid kuasa, sistem pemantauan kakisan pintar boleh mengurangkan kos operasi dan penyelenggaraan menara dengan 40%-50%.
5.3 Analisis Kes Kejuruteraan
Untuk mengesahkan kesan penggunaan langkah-langkah perlindungan kakisan di atas, bab ini mengambil talian penghantaran pantai 220kV di bandar tertentu di China Timur sebagai contoh untuk analisis. Garisan itu sepanjang 86km, dengan 218 menara pemancar. Ia terletak dalam persekitaran atmosfera marin yang tipikal, dengan kelembapan udara yang tinggi (purata kelembapan relatif tahunan 82%), kepekatan Cl⁻ yang tinggi (purata tahunan kepekatan Cl⁻ 0.08mg/m³), dan kakisan serius komponen tergalvani. Sebelum ini 2021, talian itu menggunakan proses galvanizing hot-dip tradisional dan mod pemeriksaan manual, dan masalah kakisan komponen adalah ketara. Komponen perlu diganti dalam kuantiti yang banyak setiap 5 tahun, dan kos operasi dan penyelenggaraan tahunan melebihi 8 juta yuan.
dalam 2021, unit operasi dan penyelenggaraan menjalankan transformasi anti-karat yang komprehensif bagi talian, mengguna pakai gabungan pencegahan sumber dan langkah perlindungan kawalan proses yang dicadangkan dalam kertas ini. Langkah-langkah transformasi khusus adalah seperti berikut:
1. Transformasi peringkat pembuatan: Semua komponen gantian menggunakan keluli aloi aluminium tergalvani, dan proses galvanizing mengamalkan derusting sandblasting + aloi galvanizing-aluminium celup panas + pasif kromium trivalen. Ketebalan lapisan aloi tergalvani-aluminium dikawal pada 100-110μm, yang lebih tinggi daripada standard kebangsaan. Pada masa yang sama, komponen tertakluk kepada rawatan penuaan getaran untuk menghapuskan tekanan sisa; reka bentuk struktur komponen dioptimumkan, dan lubang saliran ditambah pada sambungan pusingan plat penyambung untuk mengurangkan kakisan celah.
2. Transformasi peringkat operasi dan penyelenggaraan: Sistem pemeriksaan hierarki diwujudkan, dan kitaran pemeriksaan menara dipendekkan kepada satu perempat. 50 menara utama dipilih untuk memasang penderia pemantauan kakisan, dan platform pemantauan kakisan pintar dan amaran awal dibina untuk merealisasikan pemantauan masa nyata status kakisan komponen; komponen dibersihkan dengan air tawar setiap 6 bulan untuk membuang mendapan semburan garam; untuk komponen dengan sedikit kakisan, penyahkaratan tepat pada masanya dan salutan sentuhan dijalankan, dan cat kaya zink yang sepadan dengan lapisan aloi aluminium tergalvani digunakan untuk sentuhan; pangkalan menara dilengkapi dengan parit anti-karat dan lapisan pengasing untuk mengelakkan kakisan tanah.
Selepas 3 tahun beroperasi (2021-2024), unit operasi dan penyelenggaraan menjalankan pemeriksaan dan penilaian yang menyeluruh ke atas talian. Keputusan pemeriksaan menunjukkan bahawa kesan transformasi adalah luar biasa:
1. Status kakisan komponen: Kadar integriti lapisan aloi aluminium tergalvani komponen adalah lebih daripada 95%, dan tiada kakisan pitting yang jelas, kakisan celah dan retakan kakisan tegasan. Sahaja 3% daripada komponen mempunyai sedikit serbuk lapisan aloi bergalvani-aluminium, dan tiada pendedahan substrat berlaku. Kehilangan keratan rentas komponen adalah kurang daripada 2%, yang jauh lebih rendah daripada julat keselamatan yang dibenarkan (10%).
2. Kos operasi dan penyelenggaraan: Kos operasi dan penyelenggaraan tahunan talian dikurangkan kepada 3.2 juta yuan, iaitu 60% lebih rendah daripada itu sebelum transformasi (8 juta yuan). Bilangan penggantian komponen dikurangkan daripada 200 setahun ke 15 setiap tahun, yang sangat mengurangkan beban kerja dan kos penyelenggaraan.
3. Ramalan hayat perkhidmatan: Mengikut kadar kakisan yang dipantau oleh sistem, hayat perkhidmatan komponen diramalkan akan mencapai 45-50 tahun, iaitu dua kali ganda daripada komponen tergalvani celup panas tulen tulen (20-25 tahun).
Kes ini menunjukkan sepenuhnya bahawa gabungan langkah-langkah perlindungan di peringkat pembuatan (mengoptimumkan proses galvanizing, menambah baik proses pembuatan, memilih bahan berprestasi tinggi) dan peringkat operasi dan penyelenggaraan (menambah baik sistem pemeriksaan, penyelenggaraan tepat pada masanya, pengukuhan pembersihan, mewujudkan sistem pemantauan pintar) berkesan boleh menyelesaikan masalah kakisan komponen tergalvani dalam persekitaran yang keras, meningkatkan ketahanan kakisan komponen, mengurangkan kos operasi dan penyelenggaraan, dan memanjangkan hayat perkhidmatan menara penghantaran. Langkah perlindungan yang dicadangkan dalam kertas ini mempunyai kepraktisan dan kebolehkendalian yang kukuh, dan boleh memberikan rujukan untuk perlindungan kakisan komponen tergalvani menara penghantaran dalam persekitaran yang serupa.
6. Masalah Semasa dan Prospek Pembangunan Masa Depan
6.1 Masalah Semasa
Dengan pembangunan berterusan industri kuasa dan peningkatan berterusan teknologi anti-karat, kemajuan besar telah dibuat dalam perlindungan kakisan komponen tergalvani menara penghantaran di China. Walau bagaimanapun, digabungkan dengan amalan penyiasatan pengarang dan penyelidikan industri, masih terdapat beberapa masalah yang menonjol dalam aplikasi praktikal, yang menyekat peningkatan selanjutnya tahap perlindungan kakisan komponen tergalvani. Masalah khusus adalah seperti berikut:
pertama, kualiti proses galvanizing di beberapa kilang pembuatan kecil dan sederhana tidak mencapai standard. Kerana keterbatasan modal, teknologi dan peralatan, beberapa kilang pembuatan menara kecil dan sederhana masih menggunakan penjerukan tradisional derusting + proses galvanizing hot-dip, dan kawalan parameter galvanizing (suhu larutan zink, masa rendaman) tidak ketat, mengakibatkan ketebalan lapisan tergalvani tidak sekata, lekatan yang lemah dan rintangan kakisan yang rendah bagi komponen. Semasa siasatan, kami dapati itu 40% daripada kilang pembuatan kecil dan sederhana mempunyai masalah ketebalan lapisan tergalvani yang tidak memenuhi syarat, dan kadar kakisan komponen yang dihasilkan oleh kilang-kilang ini ialah 2-3 kali ganda daripada kilang standard berskala besar. Sebagai tambahan, beberapa kilang memotong jalan untuk mengurangkan kos, menggunakan jongkong zink berkualiti rendah dan prarawatan yang tidak lengkap, yang mengurangkan lagi kualiti lapisan tergalvani.
kedua, tahap operasi dan penyelenggaraan tidak seimbang. Terdapat jurang yang besar dalam tahap operasi dan penyelenggaraan menara penghantaran antara wilayah yang berbeza dan unit operasi dan penyelenggaraan yang berbeza. Di kawasan maju dan syarikat grid kuasa besar, konsep operasi dan penyelenggaraan adalah maju, teknologi pengesanan moden dan sistem pemantauan pintar digunakan secara meluas, dan tahap perlindungan kakisan adalah tinggi. Walau bagaimanapun, di kawasan terpencil dan syarikat grid kuasa kecil, disebabkan kekurangan tenaga kerja, dana dan kekuatan teknikal, mod operasi dan penyelenggaraan adalah ke belakang, kitaran pemeriksaan adalah panjang, penyelenggaraan tidak tepat pada masanya, dan masalah kakisan komponen adalah ketara. Semasa siasatan, kami mendapati bahawa kadar kegagalan kakisan komponen di kawasan terpencil adalah 3-4 kali ganda daripada kawasan maju.
ketiga, penyelidikan dan aplikasi teknologi anti-karat baharu tidak mencukupi. Pada masa ini, perlindungan kakisan komponen tergalvani di China masih berasaskan teknologi salutan anti-karat tradisional dan galvani panas.. Penyelidikan dan penggunaan teknologi anti-karat baharu (seperti salutan anti-karat nano, lapisan anti-karat komposit, teknologi perencat kakisan) masih dalam peringkat eksperimen atau peringkat aplikasi berskala kecil, dan belum dipromosikan secara meluas. Sesetengah teknologi anti-karat baharu mempunyai kelebihan rintangan kakisan yang tinggi, perlindungan alam sekitar dan hayat perkhidmatan yang panjang, tetapi disebabkan kos yang tinggi, teknologi yang tidak matang dan kekurangan piawaian yang berkaitan, ia sukar untuk digunakan secara besar-besaran.
Keempat, piawaian dan spesifikasi yang berkaitan perlu dipertingkatkan lagi. Walaupun terdapat piawaian kebangsaan yang berkaitan (seperti GB/T 2694—2023) untuk kualiti tergalvani dan perlindungan kakisan komponen menara penghantaran, piawaian ini terutamanya bertujuan untuk proses galvanizing tradisional dan langkah-langkah perlindungan kakisan biasa, dan terdapat kekurangan piawaian dan spesifikasi terperinci untuk teknologi anti-karat baharu, bahan baharu dan sistem pemantauan pintar. Pada masa yang sama, piawaian untuk penilaian kesan perlindungan kakisan tidak sempurna, yang sukar untuk menilai dengan tepat rintangan kakisan dan hayat perkhidmatan komponen.
6.2 Prospek Pembangunan Masa Depan
Dengan kemajuan yang mendalam “dwi karbon” matlamat strategik, pembinaan sistem kuasa baharu semakin pantas, dan projek UHV, projek penghantaran sokongan tenaga baharu dan projek penghantaran merentas wilayah terus berkembang. Persekitaran perkhidmatan menara penghantaran menjadi lebih kompleks, dan keperluan untuk rintangan kakisan komponen tergalvani semakin tinggi dan lebih tinggi. Digabungkan dengan trend pembangunan teknologi anti-karat di dalam dan luar negara dan pengetahuan profesional industri saluran paip, prospek pembangunan masa depan perlindungan kakisan komponen tergalvani menara penghantaran terutamanya dicerminkan dalam aspek berikut:
pertama, pembangunan prestasi tinggi, perlindungan alam sekitar dan bahan anti-karat yang tahan lama. Pada masa hadapan, penyelidikan dan pembangunan bahan anti-karat baharu akan ditumpukan kepada prestasi tinggi, perlindungan alam sekitar dan hayat perkhidmatan yang panjang. Di satu pihak, mengoptimumkan formula aloi aluminium tergalvani, menambah unsur nadir bumi (seperti serium, lanthanum) untuk meningkatkan rintangan kakisan dan lekatan lapisan aloi; sebaliknya, membangunkan salutan anti-karat perlindungan alam sekitar baharu (seperti salutan komposit nano, salutan anti-karat berasaskan air), yang mempunyai kelebihan tidak toksik, bebas pencemaran, rintangan kakisan yang tinggi dan lekatan yang baik, dan secara beransur-ansur menggantikan salutan anti-karat toksik dan berbahaya tradisional. Sebagai tambahan, penyelidikan dan penggunaan bahan komposit kalis kakisan (seperti bahan komposit plastik bertetulang gentian) akan diperkuatkan. Bahan-bahan ini mempunyai rintangan kakisan yang sangat baik dan ringan, yang boleh mengurangkan beban kakisan komponen dengan berkesan.
kedua, kecerdasan pemantauan kakisan dan operasi dan penyelenggaraan. Dengan pembangunan Internet Perkara, data besar dan kecerdasan buatan, pemantauan kakisan dan pengendalian serta penyelenggaraan komponen tergalvani akan berkembang ke arah perisikan dan pemformatan. Sistem pemantauan kakisan pintar akan dipromosikan secara meluas, dan penderia kakisan, sensor suhu dan kelembapan, penderia gas dan peralatan lain akan dipasang pada semua menara utama untuk merealisasikan pemantauan masa nyata status kakisan dan parameter persekitaran komponen. Platform latar belakang akan menggunakan algoritma kecerdasan buatan untuk menganalisis data pemantauan, meramalkan trend pembangunan kakisan, dan merealisasikan amaran awal automatik dan penyelenggaraan pintar. Pada masa yang sama, aplikasi dron dan robot dalam pemeriksaan menara penghantaran akan dipopularkan, yang akan meningkatkan kecekapan dan ketepatan pemeriksaan, dan mengurangkan beban kerja pemeriksaan manual.
ketiga, penyeragaman dan penghalusan proses pembuatan dan operasi dan penyelenggaraan. Pada masa hadapan, jabatan kebangsaan yang berkaitan akan menambah baik lagi piawaian dan spesifikasi untuk perlindungan kakisan komponen tergalvani, merumuskan piawaian terperinci untuk teknologi anti-karat baharu, bahan baharu dan sistem pemantauan pintar, dan menyeragamkan proses pembuatan dan operasi dan penyelenggaraan. Kilang pembuatan akan mengukuhkan kawalan kualiti keseluruhan proses, mengguna pakai peralatan pengeluaran termaju dan teknologi pengesanan, dan memastikan kualiti komponen tergalvani. Unit operasi dan penyelenggaraan akan mewujudkan sistem operasi dan penyelenggaraan yang lebih halus, melaksanakan perlindungan terperingkat dan penyelenggaraan tepat mengikut persekitaran perkhidmatan dan status kakisan komponen, dan meningkatkan tahap operasi dan penyelenggaraan.
Keempat, penyepaduan teknologi perlindungan kakisan dalam industri saluran paip dan medan menara penghantaran. Mekanisme kakisan dan logik perlindungan komponen logam dalam industri saluran paip dan medan menara penghantaran adalah sangat serupa. Pada masa hadapan, penyepaduan dan pertukaran teknologi perlindungan kakisan antara kedua-dua bidang akan diperkukuh. Teknologi anti-karat yang matang dalam industri saluran paip (seperti salutan PE tiga lapisan, teknologi perencat kakisan, sistem pemantauan kakisan pintar) akan digunakan untuk perlindungan kakisan komponen menara penghantaran, dan pengalaman praktikal komponen menara penghantaran dalam perlindungan kakisan atmosfera luar akan digunakan untuk memperkayakan sistem teknologi anti-karat industri saluran paip, untuk merealisasikan pembangunan dan kemajuan bersama kedua-dua bidang.
Kelima, pembangunan perlindungan kakisan hijau dan rendah karbon. Di bawah latar belakang “dwi karbon” matlamat strategik, perlindungan kakisan komponen tergalvani akan berkembang ke arah hijau dan rendah karbon. Proses galvanizing tradisional akan dioptimumkan untuk mengurangkan penggunaan tenaga dan pencemaran alam sekitar; penyelidikan dan aplikasi bahan dan teknologi anti-karat perlindungan alam sekitar akan diperkukuh untuk mengurangkan kesan alam sekitar; hayat perkhidmatan komponen akan dilanjutkan melalui langkah perlindungan saintifik, mengurangkan kekerapan penggantian komponen dan merealisasikan kitar semula sumber. Sebagai contoh, lapisan tergalvani sisa boleh dikitar semula dan digunakan semula, mengurangkan pembaziran sumber dan pencemaran alam sekitar.
7. kesimpulan
Menara penghantaran ialah infrastruktur sokongan teras rangkaian penghantaran kuasa, dan operasi selamat dan stabil mereka secara langsung berkaitan dengan keselamatan tenaga negara dan pembangunan sosial dan ekonomi. Komponen bergalvani, sebagai komponen utama menara penghantaran, bergantung pada mekanisme perlindungan anod korban lapisan tergalvani untuk mencapai kesan anti-karat, yang digunakan secara meluas dalam industri tenaga. Walau bagaimanapun, dalam persekitaran perkhidmatan luar jangka panjang yang kompleks, komponen tergalvani terdedah kepada kegagalan kakisan di bawah tindakan gabungan faktor persekitaran, komponen faktor sendiri, faktor proses dan faktor operasi dan penyelenggaraan, yang bukan sahaja meningkatkan kos operasi dan penyelenggaraan tetapi juga membawa potensi bahaya keselamatan yang besar kepada rangkaian penghantaran kuasa.
Berdasarkan pengalaman pengamalan kursus penulis sebagai sarjana muda dalam jurusan Industri Saluran Paip, hasil siasatan di tapak, data penyelidikan industri dan kes kejuruteraan, kertas kerja ini mengkaji secara sistematik masalah kakisan dan langkah perlindungan komponen tergalvani menara penghantaran, dan membuat kesimpulan utama berikut:
1. Kakisan komponen tergalvani adalah proses komprehensif kakisan elektrokimia dan kakisan kimia, antaranya kakisan elektrokimia adalah yang utama. Apabila lapisan tergalvani utuh, zink bertindak sebagai anod korban untuk melindungi substrat keluli; apabila lapisan tergalvani rosak, substrat keluli akan mengalami hakisan elektrokimia yang cepat, membawa kepada kegagalan komponen. Kakisan komponen tergalvani terutamanya dibahagikan kepada empat jenis: kakisan seragam, kakisan lubang, kakisan celah dan retakan kakisan tegasan. Antaranya, kakisan pitting dan retak kakisan tegasan adalah yang paling berbahaya, dengan penyembunyian yang kuat dan kadar kakisan yang cepat, yang merupakan perkara utama perlindungan kakisan.
2. Faktor utama yang mempengaruhi kakisan komponen tergalvani termasuk empat kategori: faktor persekitaran, komponen faktor sendiri, faktor proses dan faktor operasi dan penyelenggaraan. Antaranya, faktor persekitaran (kelembapan atmosfera, media menghakis) adalah faktor teras yang mempengaruhi, faktor proses menentukan rintangan kakisan awal komponen, dan faktor operasi dan penyelenggaraan menentukan hayat perkhidmatan komponen. Tahap kakisan komponen dengan spesifikasi dan hayat perkhidmatan yang sama berbeza-beza di bawah persekitaran yang berbeza, proses pembuatan yang berbeza dan tahap operasi dan penyelenggaraan yang berbeza.
3. Perlindungan kakisan komponen tergalvani harus mematuhi prinsip “pencegahan dahulu, gabungan pencegahan dan kawalan, dan klasifikasi perlindungan”, dan mengambil langkah perlindungan yang disasarkan dari peringkat pembuatan dan peringkat operasi dan penyelenggaraan. Dalam peringkat pembuatan, rintangan kakisan komponen boleh dipertingkatkan secara asas dengan mengoptimumkan proses galvanizing (mengamalkan penyahkaratan letupan pasir, mengawal ketat parameter galvanizing), menambah baik proses pembuatan (menghapuskan tekanan sisa, meningkatkan kualiti kimpalan) dan memilih bahan berprestasi tinggi (keluli aloi bergalvani-aluminium, keluli tahan cuaca). Dalam peringkat operasi dan penyelenggaraan, hayat perkhidmatan komponen boleh dilanjutkan dengan berkesan dengan menambah baik sistem pemeriksaan, menjalankan salutan penyahkaratan dan sentuhan yang tepat pada masanya, mengukuhkan pembersihan dan penyelenggaraan, dan mewujudkan sistem pemantauan kakisan pintar.
4. Analisis kes kejuruteraan menunjukkan bahawa gabungan pencegahan sumber (peringkat pembuatan) dan kawalan proses (peringkat operasi dan penyelenggaraan) berkesan boleh menyelesaikan masalah kakisan komponen tergalvani dalam persekitaran yang keras. Selepas transformasi anti-karat yang komprehensif bagi talian penghantaran pantai 220kV, tahap kakisan komponen berkurangan dengan ketara, kos operasi dan penyelenggaraan dikurangkan sebanyak 60%, dan hayat perkhidmatan komponen diramalkan akan mencapai 45-50 tahun, yang mengesahkan sepenuhnya kepraktisan dan kebolehkendalian langkah perlindungan yang dicadangkan dalam kertas ini.
5. Pada masa ini, masih terdapat beberapa masalah dalam perlindungan kakisan komponen tergalvani di China, seperti kualiti galvanizing yang tidak memenuhi syarat beberapa kilang kecil dan sederhana, tahap operasi dan penyelenggaraan yang tidak seimbang, penyelidikan dan aplikasi teknologi anti-karat baharu yang tidak mencukupi, dan piawaian berkaitan yang tidak sempurna. Pada masa hadapan, perlindungan kakisan komponen tergalvani akan berkembang ke arah prestasi tinggi, pintar, diseragamkan, hijau dan rendah karbon, dan penyepaduan teknologi anti-karat antara industri saluran paip dan medan menara penghantaran akan diperkukuh untuk meningkatkan lagi tahap perlindungan kakisan.
Sebagai seorang sarjana muda dalam jurusan Industri Saluran Paip, melalui penyelidikan ini, Saya mempunyai pemahaman yang lebih mendalam tentang mekanisme kakisan dan teknologi perlindungan komponen logam, dan juga menyedari kepentingan perlindungan kakisan untuk keselamatan infrastruktur. Hasil penyelidikan kertas kerja ini bukan sahaja menyediakan rujukan praktikal untuk amalan kejuruteraan perlindungan kakisan komponen tergalvani menara penghantaran tetapi juga menawarkan rujukan untuk penyelidikan anti-karat komponen logam yang berkaitan dalam industri saluran paip.. Disebabkan oleh batasan tahap profesional penulis, skop penyiasatan dan kedalaman penyelidikan, masih terdapat beberapa kekurangan dalam makalah ini. Sebagai contoh, penyelidikan mengenai mekanisme kakisan komponen tergalvani dalam persekitaran yang melampau (seperti altitud tinggi, suhu ultra rendah) tidak cukup mendalam, dan penyelidikan mengenai teknologi anti-karat baharu adalah secara relatifnya awal. Pada masa hadapan, Saya akan terus belajar dan meneroka, mendalami penyelidikan mengenai teknologi yang berkaitan, dan menyumbang kekuatan saya sendiri kepada keselamatan infrastruktur negara dan pembangunan industri anti-karat.