500Linha de transmissão kV Pólo-Torre sob onda completa de impulso de raio

fevereiro 1, 2026

Componentes Galvanizados de Torres de Transmissão – Estudo sobre problemas de corrosão

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Estudo sobre Problemas de Corrosão e Medidas de Proteção de Componentes Galvanizados de Torres de Transmissão

Índice

Resumo

Como estrutura central de suporte da rede de transmissão de energia, a operação segura e estável das torres de transmissão está diretamente relacionada à segurança energética nacional e ao desenvolvimento social e econômico. Tratamento de galvanização, como o método anticorrosivo mais amplamente utilizado e econômico para torre de transmissão componentes, estende efetivamente a vida útil das torres em virtude das características de ligação metalúrgica entre a camada de zinco e o substrato de aço e o mecanismo de proteção do ânodo sacrificial. Contudo, no ambiente de serviço externo complexo de longo prazo, afetado por vários fatores, como poluição do ar, spray de sal marinho, e meios corrosivos industriais, componentes galvanizados são propensos a falhas por corrosão, o que não só aumenta os custos de operação e manutenção, mas também pode causar acidentes graves de segurança, como colapso de torres e interrupção da transmissão de energia. Combinando a experiência prática do curso do autor como estudante de graduação em Indústria de Dutos, resultados de pesquisa da indústria, os mais recentes dados do setor e casos de engenharia, este artigo analisa sistematicamente o mecanismo de corrosão, principais tipos de corrosão e fatores de influência de componentes galvanizados de torres de transmissão, discute profundamente as características técnicas, efeitos de aplicação e deficiências existentes nas atuais medidas de proteção convencionais, e apresenta sugestões de otimização direcionadas e perspectivas de aplicação de novas tecnologias de proteção. Através de análise técnica profissional, comparação de parâmetros de tabela e evidência de caso, equilibra profissionalismo e praticidade, fornece referência para a prática de engenharia de proteção contra corrosão de componentes galvanizados de torres de transmissão, e também oferece referência para a pesquisa anticorrosão de componentes metálicos relacionados na indústria de dutos.

Palavras-chave

Torres de Transmissão; Componentes Galvanizados; Mecanismo de Corrosão; Medidas de Proteção; Otimização de Operação e Manutenção; Indústria de gasodutos

1. Introdução

Como estudante de graduação com especialização em Indústria de Dutos, Percebi profundamente o impacto fatal da corrosão metálica na segurança da infraestrutura através do estudo de cursos como “Corrosão e Proteção Metálica” e “Tecnologia de construção de engenharia de dutos”. Quer se trate de oleodutos de transmissão de petróleo e gás ou componentes de torres de transmissão, a corrosão do metal é o principal problema que encurta sua vida útil e aumenta os riscos potenciais à segurança. Principalmente depois de participar do “Investigação Anticorrosão de Infraestrutura de Energia” atividade prática organizada pela escola, Adquiri uma compreensão mais intuitiva e aprofundada dos problemas de corrosão de componentes galvanizados de torres de transmissão.

Durante aquela investigação, nossa equipe visitou 3 500Estações de operação e manutenção de linhas de transmissão de kV e 2 fábricas de torres no norte da China, e inspecionou a corrosão de torres de transmissão com diferentes vidas úteis e sob diferentes ambientes de serviço no local. O que mais me impressionou foi que, num trecho de linha de transmissão em torno de uma cidade industrial pesada,, a camada galvanizada de aço angular da torre, parafusos e outros componentes que estavam em serviço há apenas 8 anos apareceram peeling e pó em grandes áreas, e a superfície dos componentes estava coberta com ferrugem vermelha. O pessoal de operação e manutenção disse que as torres aqui precisam ser retiradas de ferrugem e galvanizadas todos os anos, e o custo de operação e manutenção é muito alto. Na linha de transmissão de um condado costeiro, algumas bases de torres e parafusos de ancoragem sofreram perfuração devido à erosão de longo prazo pela névoa salina marinha, e até mesmo a perda transversal de um componente do suporte diagonal da torre devido à corrosão excedeu 15%, que teve que ser substituído urgentemente, caso contrário, causaria facilmente a inclinação da torre.

De acordo com os últimos dados estatísticos divulgados pelo Conselho de Eletricidade da China em 2024, o número total de torres de transmissão em serviço na China excedeu 5 milhão, dos quais mais de 90% adotar processo de galvanização por imersão a quente para tratamento anticorrosivo. O custo anual de manutenção de torres causado pela corrosão excede 3 trilhão de yuans, e há cerca de 200 acidentes de interrupção de transmissão de energia causados por falha de corrosão de componentes galvanizados todos os anos, com perdas econômicas diretas superiores 500 milhão de yuans. Com o avanço profundo do “carbono duplo” objetivo estratégico, a construção de um novo sistema de energia está acelerando, e projetos de UHV e novos projetos de transmissão de apoio à energia estão em contínua expansão. O ambiente de serviço das torres de transmissão está se tornando mais complexo. O número de torres em ambientes extremos, como grandes altitudes, alta umidade e frio, a forte poluição industrial e a névoa salina marinha estão aumentando, que apresenta requisitos mais elevados para o desempenho anticorrosivo de componentes galvanizados.

Embora os cenários de aplicação da indústria de dutos e do campo de torres de transmissão sejam diferentes, o mecanismo de corrosão e a lógica de proteção dos componentes metálicos são altamente semelhantes. Ambos enfatizam “prevenção primeiro, combinação de prevenção e controle”, e preste atenção à economia, praticidade e eficácia a longo prazo das medidas de proteção. Com base nisso, combinado com meu conhecimento profissional, experiência prática, e um grande número de documentos da indústria e os padrões e especificações mais recentes consultados, Eu escolhi o tema “Estudo sobre Problemas de Corrosão e Medidas de Proteção de Componentes Galvanizados de Torres de Transmissão”. Espero explorar esquemas de proteção mais eficientes e econômicos através de uma análise aprofundada das regras de corrosão de componentes galvanizados., que não apenas fornece referência para a operação e manutenção de torres de transmissão, mas também oferece referência para a pesquisa anticorrosiva de componentes metálicos relacionados na indústria de dutos.

O foco de pesquisa deste artigo é: o mecanismo de corrosão de componentes galvanizados e suas características de corrosão sob diferentes ambientes, os parâmetros técnicos e os efeitos de aplicação das atuais medidas de proteção convencionais, e as sugestões de otimização de proteção direcionada apresentadas combinadas com casos práticos. No processo de pesquisa, evitará conversa fiada teórica excessiva, foco na combinação de teoria e prática, integrar os insights exclusivos da investigação pessoal, equilibrar profissionalismo e expressão coloquial, e tente usar expressões comuns na indústria para evitar o empilhamento rígido de termos profissionais, de modo a tornar os resultados da pesquisa mais práticos e operáveis.

2. Visão geral dos componentes galvanizados de torres de transmissão

2.1 Composição e Função de Componentes Galvanizados

Torres de transmissão são estruturas de treliça espaciais montadas a partir de vários componentes metálicos galvanizados. Seus componentes galvanizados incluem principalmente pernas da torre principal, ângulo de aço, canal de aço, placas de conexão, parafusos, parafusos de âncora, escadas, etc. Diferentes componentes desempenham funções diferentes na torre, mas seus requisitos anticorrosivos são consistentes - todos precisam ter boa resistência à corrosão atmosférica e à corrosão do meio químico para garantir que nenhuma falha grave por corrosão ocorra dentro da vida útil projetada (geralmente 30 anos).

Entre eles, componentes de suporte de carga, como pernas da torre principal e cantoneiras de aço, são os principais componentes de suporte de força da torre, e a integridade da camada galvanizada afeta diretamente as propriedades mecânicas e a estabilidade estrutural dos componentes. Conectando componentes como parafusos e chumbadores, embora sujeito a forças relativamente pequenas, causará conexão frouxa dos componentes da torre e desencadeará instabilidade estrutural geral quando ocorrer corrosão ou fratura. Componentes auxiliares, como placas de conexão, que ficam expostos ao ar livre por muito tempo, são propensos a danos na camada galvanizada devido à lavagem pela chuva e acúmulo de poeira, levando à corrosão.

Deve ser enfatizado aqui que a camada galvanizada dos componentes galvanizados da torre de transmissão não é um único revestimento de zinco, mas uma estrutura de camada dupla de “camada de liga de zinco-ferro + camada de zinco puro” formado pela reação metalúrgica entre zinco e substrato de aço. A vantagem desta estrutura é que a camada de liga de zinco-ferro está intimamente combinada com o substrato e não é fácil de cair, enquanto a camada de zinco puro desempenha um papel de proteção do ânodo sacrificial, fornecendo proteção dupla para o desempenho anticorrosivo dos componentes. Isto é basicamente consistente com o princípio anticorrosivo galvanizado dos oleodutos de transmissão de petróleo na indústria de oleodutos.. Contudo, devido às diferentes características de força e ambientes de serviço dos componentes da torre de transmissão, os requisitos para a espessura, uniformidade e adesão da camada galvanizada são mais rigorosas.

2.2 Processo de Galvanização e Parâmetros Técnicos

Atualmente, os processos de galvanização dos componentes da torre de transmissão são divididos principalmente em dois tipos: galvanização por imersão a quente e eletrogalvanização. Entre eles, galvanização por imersão a quente é responsável por mais de 95% do mercado de galvanização de torres devido ao seu bom efeito anticorrosivo, longa vida útil e custo moderado. A eletrogalvanização é usada apenas para alguns pequenos componentes auxiliares ou componentes internos. Este artigo enfoca os problemas de corrosão de componentes galvanizados por imersão a quente.

Processo de galvanização por imersão a quente, simplesmente coloque, é imergir os componentes de aço após a remoção de ferrugem e desengorduramento na solução de zinco fundido (temperatura da solução de zinco controlada em 440-460℃). Após um certo período de imersão, o substrato de aço reage metalurgicamente com a solução de zinco para formar uma camada galvanizada uniforme e densa na superfície dos componentes. De acordo com GB/T 2694—2023 “Condições Técnicas para Fabricação de Torres de Linhas de Transmissão”, a espessura da camada galvanizada por imersão a quente para componentes de suporte de torres de transmissão não deve ser inferior a 86 μm, e que para componentes não estruturais não deve ser inferior a 65 μm. A adesão da camada galvanizada deve atender ao requisito de “sem descascar ou levantar após o teste do martelo”, e a resistência à névoa salina não atingirá ferrugem vermelha no teste de névoa salina neutra de 480h.

Durante a investigação, Descobri que existem certas diferenças nos parâmetros do processo de galvanização de diferentes fábricas, que afetam diretamente a qualidade e o efeito anticorrosivo da camada galvanizada. Mesa 1 abaixo compara os parâmetros do processo de galvanização por imersão a quente de 3 principais fábricas de fabricação de torres na China. Combinado com minha observação na oficina da fábrica, é feita uma breve análise do impacto das diferenças de parâmetros.

Nome do fabricante	Temperatura da solução de zinco (℃)	Tempo de imersão (min)	Método de pré-tratamento	Espessura da camada galvanizada (? m)	Adesão (Teste de martelo)	Efeito real da aplicação (Resumo da investigação)
Fabricante A (Um fabricante em Hebei)	445±5	3-5 (ajustado de acordo com a espessura do componente)	decapagem + Fosfatização + Lavagem com água	90-100	Sem descascar ou levantar, leves arranhões locais	Para componentes em serviço para 10 anos, a taxa de integridade da camada galvanizada atinge 85%. A corrosão concentra-se principalmente nas juntas dos componentes, e o custo de operação e manutenção é baixo.
Fabricante B (Um fabricante em Shandong)	455±5	2-4	decapagem + Lavagem com água (sem fosfatização)	80-90	Ligeiro levantamento local, sem descamação em grande área	Para componentes em serviço para 8 anos, a taxa de integridade da camada galvanizada é de cerca de 70%. A superfície de alguns componentes é pulverizada, e a tinta anticorrosiva precisa ser retocada regularmente.
Fabricante C (Um fabricante em Jiangsu)	440±5	4-6	Destruição com jato de areia + Lavagem com água	100-110	Sem descascar ou levantar, excelente adesão	Para componentes em serviço para 12 anos, a taxa de integridade da camada galvanizada atinge 90%. A corrosão é rara, usado principalmente em áreas com corrosão severa, como áreas costeiras e industriais pesadas.

Mesa 1 Comparação dos parâmetros do processo de galvanização por imersão a quente e efeitos da aplicação de 3 Principais fabricantes de torres na China

Pode ser visto na tabela 1 que a temperatura da solução de zinco, o tempo de imersão e o método de pré-tratamento são os principais parâmetros que afetam a qualidade da camada galvanizada. Entre eles, o método de pré-tratamento tem o impacto mais óbvio. O fabricante C adota o método de pré-tratamento de remoção de ferrugem com jato de areia + lavagem com água. Comparado com o tratamento de decapagem dos Fabricantes A e B, pode remover a ferrugem mais completamente, incrustações de óxido e manchas de óleo na superfície dos componentes, tornando a combinação entre a camada galvanizada e o substrato mais próxima. Assim sendo, a camada galvanizada é mais espessa, tem melhor aderência, e tem melhor efeito anticorrosivo na aplicação prática. Embora seu custo de processo seja um pouco maior, o custo de operação e manutenção a longo prazo é menor, que é mais adequado para componentes de torre em áreas com corrosão severa.

Isto é completamente consistente com a lógica do processo de galvanização de dutos na indústria de dutos.. Na fabricação de dutos, o pré-tratamento inadequado também levará a uma má adesão e fácil descascamento da camada galvanizada, resultando em corrosão da tubulação. No curso experimento de “Tecnologia de construção de engenharia de dutos”, Eu fiz um experimento comparativo: dois tubos de aço da mesma especificação foram retirados, um foi destruído por jato de areia, o outro por decapagem. Ambos foram tratados por galvanização por imersão a quente e depois submetidos ao teste de névoa salina. Os resultados mostraram que a camada galvanizada do tubo de aço após a remoção de ferrugem com jato de areia ainda não apresentava ferrugem vermelha após 600 horas de teste de névoa salina, enquanto o tubo de aço após a remoção de ferrugem por decapagem apresentou ferrugem vermelha local somente após 400h. Isto também confirma que a melhoria do processo de pré-tratamento é a base para melhorar o desempenho anticorrosivo da camada galvanizada.

3. Mecanismo de corrosão e tipos de corrosão de componentes galvanizados

3.1 Análise do Mecanismo de Corrosão de Componentes Galvanizados

A corrosão de componentes galvanizados de torres de transmissão é essencialmente um processo abrangente de corrosão eletroquímica e corrosão química da camada galvanizada e do substrato de aço no complexo ambiente externo, entre os quais a corrosão eletroquímica é a principal. Para entender o problema de corrosão de componentes galvanizados, devemos primeiro esclarecer seu mecanismo de corrosão – que é a base central para formularmos medidas de proteção.

O principal componente da camada galvanizada é o zinco. O potencial padrão do eletrodo do zinco é -0.76V, enquanto o do aço é -0.44V. O potencial do eletrodo do zinco é menor que o do aço. Assim sendo, quando a camada galvanizada na superfície do componente galvanizado está intacta, o zinco atua como ânodo e o substrato de aço como cátodo, formando um circuito de célula galvânica em um ambiente úmido. Neste momento, o zinco sofrerá preferencialmente reação de oxidação (ou seja, ânodo sacrificial), ser corroído e dissolvido, enquanto o substrato de aço está protegido contra corrosão. Este é o “mecanismo de proteção do ânodo sacrificial” da camada galvanizada, que também é o princípio fundamental da anticorrosão galvanizada.

A equação da reação de oxidação do zinco é: Zn – 2e⁻ = Zn²⁺. Zn²⁺ combina-se com OH⁻ no ambiente para formar Zn(OH)₂, que é posteriormente oxidado para formar produtos de corrosão estáveis, como ZnO e ZnCO₃. Esses produtos de corrosão irão aderir à superfície da camada galvanizada para formar uma película passiva densa, o que pode evitar mais corrosão do zinco e também evitar meios corrosivos externos (como a água da chuva, spray de sal, gás residual industrial, etc.) entre em contato com o substrato de aço, desempenhando um duplo papel de proteção.

Contudo, este efeito protetor só pode ser alcançado quando a camada galvanizada está intacta. Quando a camada galvanizada está danificada devido ao desgaste, arranhar, envelhecimento e outras razões, e o substrato de aço é exposto a meios corrosivos, a situação vai mudar. Neste momento, na célula galvânica formada por zinco e aço, o zinco ainda atua como ânodo e o aço como cátodo. Contudo, devido ao dano da camada galvanizada, a área de corrosão do zinco é reduzida, e a taxa de corrosão aumentará significativamente. Quando a camada galvanizada está completamente corroída e consumida, o substrato de aço será diretamente exposto a meios corrosivos e começará a corroer.

A corrosão do substrato de aço também é corrosão eletroquímica: em um ambiente úmido, uma película de água é formada na superfície do aço. A película de água dissolve o oxigênio, dióxido de carbono, sais e outras substâncias para formar uma solução eletrolítica. O ferro e o carbono do aço formam uma célula galvânica. O ferro atua como ânodo para sofrer reação de oxidação para gerar Fe²⁺. Fe²⁺ combina com OH⁻ para gerar Fe(OH)₂, que é posteriormente oxidado para gerar Fe(OH)₃. Fe(OH)₃ desidrata para formar Fe₂O₃·nH₂O (ou seja, ferrugem vermelha). A ferrugem vermelha tem textura solta e não pode impedir a invasão de meios corrosivos, o que levará à corrosão contínua do substrato de aço, e, em última análise, levar à perda transversal de componentes, diminuição das propriedades mecânicas e até falha.

Além da corrosão eletroquímica, componentes galvanizados também sofrerão corrosão química. Quando há meios corrosivos, como gases residuais industriais (como SO₂, NÃO₂, HCl, etc.) e névoa salina marinha (contendo Cl⁻) no ambiente, esses meios reagirão quimicamente diretamente com a camada galvanizada, destruir o filme passivo e acelerar a corrosão do zinco. Por exemplo, SO₂ reage com a camada galvanizada para gerar ZnSO₄·7H₂O (cristal de sulfato de zinco), que tem textura solta e fácil de cair, levando ao afinamento gradual da camada galvanizada. Cl⁻ pode penetrar no filme passivo e reagir com o zinco para gerar ZnCl₂ que é solúvel em água, acelerando a corrosão por pites da camada galvanizada.

Aqui quero compartilhar uma visão pessoal combinada com minha experiência prática: em um ambiente de alta umidade e alta diferença de temperatura, a película de água na superfície dos componentes galvanizados existirá por muito tempo, e o filme de água dissolverá meios mais corrosivos, o que acelerará bastante a taxa de corrosão eletroquímica. Durante a investigação, Descobri que nas torres de transmissão nas áreas montanhosas de alta umidade no sul, embora não haja poluição industrial e névoa salina marinha, sob a mesma vida útil, o grau de corrosão dos componentes galvanizados é muito mais grave do que nas áreas secas do norte. Isto porque as zonas montanhosas do sul apresentam chuvas frequentes durante todo o ano e elevada humidade do ar. (a umidade relativa média anual excede 80%), e a película de água na superfície dos componentes galvanizados não pode secar por muito tempo, então a corrosão eletroquímica ocorre continuamente, levando ao rápido consumo da camada galvanizada.

além do que, além do mais, de acordo com os dados de pesquisa do Centro Nacional de Ciência de Corrosão e Proteção de Materiais, o processo de corrosão e os produtos de corrosão do aço galvanizado em diferentes ambientes atmosféricos típicos são significativamente diferentes, o que também leva a diferentes taxas de corrosão e características de corrosão de componentes galvanizados em diferentes ambientes, do seguinte modo:

1. Ambiente atmosférico rural não poluído: afetado principalmente por O₂ e CO₂. A camada galvanizada é corroída para gerar ZnO e Zn₅(CO₃)₂(OH)₆. Esses produtos de corrosão são estáveis e densos, que pode efetivamente inibir mais corrosão, e a taxa de corrosão é a mais lenta;

2. Ambiente atmosférico industrial: o principal gás corrosivo é SO₂. A camada galvanizada é corroída para gerar Zn₄SO₄(OH)₆·4H₂O e Zn₄Cl₂(OH)₄SO₄·5H₂O. Esses produtos de corrosão têm textura solta e são fáceis de cair, acelerando a corrosão;

3. Ambiente atmosférico marinho: rico em Cl⁻. A camada galvanizada é corroída para gerar produtos como Zn₅(CO₃)₂(OH)₆ e Zn₅(OH)₈Cl₂·H₂O. A corrosão ocorre principalmente no estágio inicial, que gradualmente se desenvolve em corrosão geral, e a taxa de corrosão é a mais rápida.

Resumindo, o mecanismo de corrosão de componentes galvanizados pode ser resumido como: quando a camada galvanizada está intacta, protege o substrato de aço em virtude do mecanismo de proteção do ânodo sacrificial, e forma uma película passiva para maior proteção; quando a camada galvanizada está danificada, o mecanismo de proteção do ânodo sacrificial falha, o substrato de aço sofre corrosão eletroquímica, e o meio corrosivo acelera o consumo da camada galvanizada e a corrosão do substrato, em última análise, levando à falha por corrosão dos componentes.

3.2 Principais tipos e características de corrosão

Combinado com a prática de investigação e literatura do setor, de acordo com os diferentes ambientes de corrosão e formas de corrosão, a corrosão de componentes galvanizados de torres de transmissão é dividida principalmente nos seguintes 4 Linha de transmissão elétrica autoportante da ValmontTorres. Cada tipo tem suas características únicas de corrosão e motivos de formação. Na operação e manutenção reais, também podemos julgar o tipo de corrosão e o grau de corrosão de acordo com as características de corrosão, e depois tomar medidas de proteção específicas.

3.2.1 Corrosão Uniforme

Corrosão uniforme, também conhecida como corrosão geral, é o tipo mais comum de corrosão de componentes galvanizados. Ocorre principalmente na superfície da camada galvanizada, mostrando que a camada galvanizada é uniformemente diluída, em pó e descascado como um todo. A superfície do componente apresenta coloração branca acinzentada uniforme ou preta acinzentada. Na fase posterior, quando a camada galvanizada é completamente removida e o substrato de aço fica exposto, ferrugem vermelha uniforme aparecerá.

Este tipo de corrosão ocorre principalmente em áreas com ambiente atmosférico relativamente ameno, como áreas rurais e subúrbios, onde não haja poluição industrial grave e névoa salina marinha. Os meios corrosivos são principalmente água da chuva, umidade do ar e dióxido de carbono. Sua taxa de corrosão é relativamente lenta. Deve-se considerar também o fato de que o vento pode desviar o gelo em queda, a espessura da perda anual da camada galvanizada é de 3-5μm. De acordo com a espessura da camada galvanizada especificada em GB/T 2694-2023 (não inferior a 86 μm), no ambiente rural, a camada galvanizada de componentes galvanizados pode manter o efeito anticorrosivo para 20-30 anos, que pode basicamente atender à vida útil projetada da torre.

Durante a investigação, Eu vi uma torre de transmissão que estava em serviço há 25 anos em uma área rural. A superfície de seus componentes apresentava corrosão uniforme típica - a camada galvanizada estava completamente pulverizada, com leve descamação em algumas áreas. O substrato de aço exposto tinha uma pequena quantidade de ferrugem vermelha, mas a perda transversal dos componentes foi pequena, e as propriedades mecânicas ainda poderiam atender aos requisitos. O pessoal de operação e manutenção só precisou galvanizar novamente as peças descascadas para continuar a utilizá-las.

As características de corrosão uniforme são: distribuição uniforme de corrosão, taxa de corrosão estável, danos relativamente pequenos aos componentes, e manutenção relativamente simples na fase posterior. Pode ser aliviado principalmente pela regalvanização regular e pela aplicação de tinta anticorrosiva.

3.2.2 Corrosão por picada

Corrosão por picada, também conhecido como pitting, é o tipo mais perigoso de corrosão de componentes galvanizados. Ocorre principalmente na superfície da camada galvanizada, mostrando que a camada galvanizada tem poços de corrosão do tamanho de um furo, que gradualmente se aprofundam e expandem, e até mesmo penetrar na camada galvanizada, levando à exposição do substrato de aço, e então provocando corrosão local do substrato para formar “poços de ferrugem”.

Este tipo de corrosão ocorre principalmente em ambientes contendo íons halogênio como Cl⁻ e Br⁻, especialmente nas zonas costeiras, saline-alkali land areas, and northern cold areas where snow-melting salt is used. Cl⁻ has a small radius and strong penetration ability, which can penetrate the passive film on the surface of the galvanized layer, form local corrosion cells on the surface of the galvanized layer, and lead to local rapid corrosion of zinc to form pitting pits. Além disso, once pitting is formed, the concentration of corrosive media (such as Cl⁻) inside the pits will continue to increase, and the corrosion rate will further accelerate, formação “autocatalytic corrosion”, which will eventually lead to perforation of the galvanized layer and corrosion of the steel substrate.

According to the data in the “Artigo Técnico sobre Proteção Contra Corrosão em Torres de Linhas de Transmissão” divulgado pela Sociedade Chinesa de Corrosão e Proteção em 2024, a incidência de corrosão por pite em componentes galvanizados de torres em áreas costeiras é tão alta quanto 65%, e a taxa de corrosão por pite pode chegar a 8-12μm por ano. Alguns componentes em serviço para 5 anos terão perfuração por pite.

Durante a investigação em um condado costeiro, Eu vi um parafuso de ancoragem de uma torre que estava em serviço há 6 anos. Sua superfície estava coberta de buracos, e alguns buracos penetraram na camada galvanizada. O substrato exposto estava coberto com ferrugem vermelha. Medido com um paquímetro, o diâmetro do parafuso foi perdido em 2 mm, que excedeu a faixa de segurança permitida e teve que ser substituído urgentemente.

As características da corrosão por pite são: small corrosion area, fast corrosion rate, strong concealment, and difficult to find in the early stage. Once found, muitas vezes causou sérios danos por corrosão, e até afetou a capacidade de carga dos componentes, o que é muito fácil de causar acidentes de segurança. Assim sendo, A corrosão por pite é o ponto chave e difícil na proteção contra corrosão de componentes galvanizados.

Aqui eu quero compartilhar uma visão pessoal: na indústria de dutos, a camada galvanizada de oleodutos de transmissão de petróleo e gás também é muito propensa à corrosão por picadas. Especialmente para tubulações instaladas em áreas costeiras, acidentes de vazamento de dutos causados por corrosão por picada ocorrem de tempos em tempos. Comparando os fenômenos de corrosão por pite em dutos e torres, Descobri que a ocorrência de corrosão por pites não está relacionada apenas à concentração de Cl⁻ no ambiente, mas também à uniformidade da camada galvanizada. As peças com espessura irregular da camada galvanizada e impurezas têm maior probabilidade de serem os pontos de partida da corrosão por pites. Assim sendo, melhorar a uniformidade da camada galvanizada e reduzir as impurezas na camada galvanizada são as chaves para prevenir a corrosão por pites.

3.2.3 Corrosão em fendas

A corrosão em fendas ocorre principalmente nas juntas de componentes galvanizados, como as juntas entre cantoneiras de aço e placas de conexão, as juntas entre parafusos e porcas, e as juntas sobrepostas dos componentes. Manifesta-se pela rápida corrosão e descascamento da camada galvanizada dentro das fendas, ferrugem vermelha no substrato de aço, e até mesmo conexões de componentes soltas e presas.

A formação deste tipo de corrosão ocorre principalmente porque as fissuras nas juntas dos componentes são fáceis de acumular água da chuva., pó, mídia corrosiva, etc., formação “solução para fendas”. A concentração de oxigênio dentro das fendas é menor do que fora, formando um “célula de concentração de oxigênio”—o interior das fendas é o ânodo e o exterior é o cátodo, levando à rápida corrosão da camada galvanizada e do substrato de aço dentro das fendas. Ao mesmo tempo, os produtos de corrosão dentro das fendas não podem ser descarregados a tempo, o que agravará ainda mais a corrosão e formará um círculo vicioso.

Durante a investigação, Descobri que quase todas as torres em serviço há mais de 5 anos têm graus variados de corrosão em frestas nas juntas dos componentes, especialmente as juntas entre parafusos e porcas, quais são os mais seriamente corroídos. A equipe de uma estação de operação e manutenção nos contou que eles retiram ferrugem e lubrificam os parafusos da torre todos os anos, mas eles ainda não conseguem evitar completamente a corrosão em frestas. Alguns parafusos estão presos devido à corrosão e não podem ser desmontados, então eles têm que ser substituídos por corte, o que não só aumenta a carga de trabalho de operação e manutenção, mas também pode causar danos aos componentes.

As características da corrosão em frestas são: a corrosão está concentrada nas fendas dos componentes, com forte ocultação e rápida taxa de corrosão. É fácil afetar o desempenho da conexão dos componentes, e então afetar a estabilidade estrutural geral da torre. Além disso, a corrosão em frestas geralmente ocorre simultaneamente com a corrosão por pite, agravamento dos danos por corrosão.

3.2.4 Fissuração por corrosão sob tensão

A corrosão sob tensão é uma forma de falha por corrosão de componentes galvanizados sob a ação combinada de “meio corrosivo + estresse”. Ocorre principalmente nos componentes que suportam força (como pernas da torre principal, aço de ângulo diagonal) e conectando componentes (como parafusos de alta resistência) da torre. Manifesta-se por pequenas fissuras na superfície dos componentes, que gradualmente se expandem e eventualmente levam à fratura do componente.

A formação deste tipo de corrosão requer duas condições necessárias: uma é a existência de meios corrosivos (como gases residuais industriais, spray de sal marinho, etc.), e a outra é a existência de tensões internas ou externas nos componentes (como tensão residual gerada durante a fabricação, tensão e pressão suportadas pela torre durante o serviço). Sob a ação de meios corrosivos, a camada galvanizada na superfície do componente está danificada, e os meios corrosivos invadem o substrato de aço. Ao mesmo tempo, a existência de tensão causará microfissuras na superfície do substrato. A mídia corrosiva se acumula dentro das rachaduras, acelerando a expansão das fissuras, e eventualmente levando à fratura do componente.

A incidência de fissuras por corrosão sob tensão é relativamente baixa, mas o mal é grande. Uma vez que ocorre, isso levará diretamente à falha dos componentes da torre e causará grandes acidentes de segurança, como colapso da torre e interrupção da transmissão de energia. De acordo com o “Relatório Estatístico de Acidentes de Segurança em Linhas de Transmissão” divulgado pela State Grid em 2024, dentro 2023, havia 3 acidentes de colapso de torre causados por corrosão sob tensão de componentes de torre na China, todos ocorrendo em áreas de forte poluição industrial. A principal razão é que a tensão residual não foi eliminada durante o processo de fabricação do componente, e ao mesmo tempo, foi corroído por gases residuais industriais por muito tempo, levando à fissuração por corrosão sob tensão.

Durante a investigação, embora eu não tenha visto os componentes com corrosão sob tensão com meus próprios olhos, o pessoal de operação e manutenção nos mostrou fotos de casos de acidentes relevantes – em um parafuso de alta resistência, a camada galvanizada havia descascado, e havia uma rachadura óbvia no meio do parafuso, que percorre toda a seção transversal do parafuso, eventualmente levando à fratura do parafuso, componente de suporte diagonal da torre caindo, e inclinação da torre.

Para comparar mais claramente as características, razões de formação e perigos de diferentes tipos de corrosão, Eu resolvi a tabela 2 abaixo combinado com resultados de investigação e conhecimento profissional para referência.

Tipo de corrosão	Características de corrosão	Razões de Formação	Ambiente de serviço principal	Nível de perigo	Dificuldade de reconhecimento
Corrosão Uniforme	A camada galvanizada é uniformemente diluída, em pó e descascado como um todo, e ferrugem vermelha uniforme aparece na fase posterior.	Efeito abrangente da corrosão eletroquímica e corrosão química, meios corrosivos agem uniformemente na superfície do componente.	Ambientes atmosféricos amenos, como áreas rurais e suburbanas.	★★☆☆☆	★☆☆☆☆ (Fácil de reconhecer)
Corrosão por picada	Poços de corrosão do tamanho de um furo aparecem na camada galvanizada, que gradualmente se aprofundam e perfuram para formar poços de ferrugem.	Íons de halogênio como Cl⁻ penetram no filme passivo, formar células de corrosão locais, e causar corrosão autocatalítica.	Áreas costeiras, terra salino-alcalina, áreas de sal com derretimento de neve do norte.	★★★★★	★★★☆☆ (Difícil de reconhecer na fase inicial)
Corrosão em fendas	A camada galvanizada se desprende e ferrugem vermelha aparece nas fendas dos componentes, com conexões soltas e presas.	As fendas acumulam meios corrosivos, formar células de concentração de oxigênio, e produtos de corrosão não podem ser descarregados.	Todos os ambientes, áreas especialmente úmidas e empoeiradas.	★★★☆☆	★★★★☆ (Ocultação forte)
Fissuração por corrosão sob tensão	Pequenas rachaduras aparecem na superfície do componente, que gradualmente se expandem e eventualmente levam à fratura.	Ação combinada de meios corrosivos e tensão interna/externa dos componentes.	Poluição industrial pesada, áreas costeiras e outras áreas com corrosão severa e grandes tensões nos componentes.	★★★★★	★★★★★ (Extremamente difícil de reconhecer)

Mesa 2 Comparação dos principais tipos de corrosão de componentes galvanizados de torres de transmissão

4. Principais fatores que influenciam a corrosão de componentes galvanizados

A corrosão de componentes galvanizados de torres de transmissão não é resultado de um único fator, mas a ação combinada de vários fatores, como fatores ambientais, componentes próprios fatores, fatores de processo, e fatores de operação e manutenção. Durante a investigação, Descobri que componentes galvanizados com a mesma vida útil e especificações apresentam grandes diferenças no grau de corrosão em diferentes ambientes, diferentes processos de fabricação e diferentes níveis de operação e manutenção – alguns ainda estão intactos após 15 anos de serviço, enquanto outros apresentam sérias falhas de corrosão após 5 anos de serviço.

Combinado com meu conhecimento profissional, observação prática e os dados mais recentes da indústria consultados, Eu resumo os principais fatores que afetam a corrosão de componentes galvanizados nos seguintes 4 categorias. Cada categoria de fatores é analisada detalhadamente, combinada com casos de investigação específicos e percepções pessoais, na esperança de fornecer uma base direcionada para a formulação de medidas de proteção posteriormente.

4.1 Fatores Ambientais (Principais fatores de influência)

Fatores ambientais são os fatores mais importantes que afetam a corrosão de componentes galvanizados. Porque os componentes ficam expostos ao ar livre por um longo período e são diretamente afetados pelos meios corrosivos do meio ambiente, quanto mais forte a corrosividade do meio ambiente, mais rápida será a taxa de corrosão dos componentes. De acordo com os resultados da investigação, fatores ambientais incluem principalmente umidade atmosférica, mídia corrosiva, mudança de temperatura, iluminação, etc., entre os quais a umidade atmosférica e os meios corrosivos têm o impacto mais significativo.

4.1.1 Umidade Atmosférica

A umidade atmosférica é uma condição necessária para a ocorrência de corrosão eletroquímica – somente quando uma película contínua de água (ou seja, solução eletrolítica) é formado na superfície de componentes galvanizados, um circuito de célula galvânica pode ser formado e ocorrer corrosão eletroquímica. Assim sendo, quanto maior a umidade atmosférica, quanto mais tempo a película de água existir na superfície do componente, e quanto mais rápida a taxa de corrosão eletroquímica.

De acordo com os dados nacionais de distribuição de umidade atmosférica divulgados pela Rede de Dados Meteorológicos da China em 2024, a umidade relativa média anual no sul da China é 75%-85%, e que no norte da China é 45%-65%. Assim sendo, a taxa de corrosão de componentes galvanizados no sul da China é 30%-50% mais rápido do que no norte da China. Eu também encontrei esse fenômeno durante a investigação: a taxa de integridade da camada galvanizada de torres em serviço para 8 anos em um condado do sul é apenas 60%, enquanto o das torres em serviço para 8 anos em um condado do norte é mais do que 80%, e o grau de corrosão é significativamente mais leve.

Especialmente na estação das chuvas de ameixa no sul, com chuvas contínuas e umidade do ar próxima a 100%, a película de água na superfície dos componentes não pode secar por muito tempo, o filme passivo da camada galvanizada está danificado, e a taxa de corrosão do zinco é bastante acelerada. Depois da estação das chuvas de ameixa, alguns componentes apresentarão corrosão óbvia em pó e por picadas. Isto é completamente consistente com a lei de corrosão dos oleodutos no sul da China na indústria de oleodutos – no ambiente úmido no sul, a taxa de corrosão dos oleodutos é muito maior do que nas áreas secas do norte.

4.1.2 Meio Corrosivo

O meio corrosivo é o fator chave que acelera a corrosão de componentes galvanizados. Diferentes tipos de meios corrosivos têm diferentes efeitos de corrosão nos componentes, entre os quais os meios de poluição industrial e os meios de pulverização de sal marinho têm os efeitos de corrosão mais fortes.

Os meios de poluição industrial incluem principalmente SO₂, NÃO₂, HCl, pó, etc., que são principalmente de empresas industriais, como fábricas de produtos químicos, usinas siderúrgicas, e usinas termelétricas. Esses meios reagirão quimicamente com a camada galvanizada, danificar o filme passivo, e acelerar a corrosão do zinco. Ao mesmo tempo, esses meios se dissolvem no filme de água, o que reduzirá o valor do pH do filme de água, formar uma solução eletrolítica ácida, e acelerar a corrosão eletroquímica. Durante a investigação em torno de uma cidade industrial pesada, Vi que a camada galvanizada das torres de transmissão nesta área havia descascado em grande escala depois de apenas 6 anos de serviço, e a superfície dos componentes estava coberta com ferrugem vermelha. O pessoal de operação e manutenção nos informou que a concentração de SO₂ na atmosfera nesta área chegava a 0,15mg/m³, que foi 3 vezes o padrão nacional, e a taxa de corrosão dos componentes foi 2-3 vezes que nas áreas rurais.

Os meios de pulverização de sal marinho incluem principalmente NaCl, MgCl₂, etc., que são principalmente da atmosfera marinha, e seu componente central de corrosão é Cl⁻. Cl⁻ tem forte capacidade de penetração, que pode penetrar no filme passivo da camada galvanizada, desencadear corrosão por pites e corrosão em frestas, e acelerar a corrosão dos componentes. De acordo com os dados mais recentes do setor, a taxa de corrosão de componentes galvanizados em áreas costeiras pode atingir 8-12μm por ano, qual é 3-4 vezes que nas áreas rurais. Algumas torres em áreas costeiras precisam ser completamente retiradas de ferrugem e galvanizadas a cada 5 anos, com custos extremamente elevados de operação e manutenção.

além do que, além do mais, o solo em áreas salino-alcalinas contém muitas substâncias salinas, que subirá até a base da torre e chumbadores através de ação capilar, causando corrosão. Nas áreas frias do norte, sal para derreter a neve é usado no inverno, e Cl⁻ no sal de derretimento da neve irá aderir à superfície do componente, o que também acelerará a corrosão.

4.1.3 Mudança de temperatura e iluminação

Embora o impacto da mudança de temperatura e da iluminação na corrosão dos componentes galvanizados não seja tão significativo quanto o da umidade atmosférica e dos meios corrosivos, também acelerará a corrosão sob ação de longo prazo. A mudança de temperatura causará expansão e contração térmica da camada galvanizada, gerando estresse térmico. Long-term repeated thermal stress will cause cracks and peeling of the galvanized layer, which is more obvious in areas with large temperature difference between day and night (such as high altitude areas).

Illumination (especially ultraviolet light) will accelerate the aging and powdering of the galvanized layer, damage the structure of the galvanized layer, reduce the compactness of the galvanized layer, make it easier for corrosive media to invade, and then accelerate corrosion. During the investigation in high altitude areas, I saw that the galvanized layer of the top components of the tower (which are exposed to strong ultraviolet light for a long time) was significantly more powdered than the bottom components. The galvanized layer of some top components would peel off when touched by hand.

4.2 Fatores próprios do componente

Os próprios fatores dos componentes incluem principalmente o material, forma transversal, estado superficial dos componentes, etc. Esses fatores afetarão a qualidade da camada galvanizada e a adesão de meios corrosivos, e então afetar a taxa de corrosão.

Em termos de material componente, os principais materiais dos componentes da torre são aço Q235 e aço Q355. A resistência à corrosão do aço Q235 é ligeiramente pior que a do aço Q355. Assim sendo, a taxa de corrosão dos componentes feitos de aço Q235 é ligeiramente mais rápida do que a dos componentes feitos de aço Q355. Durante a investigação, Descobri que a taxa de perda transversal de cantoneiras de aço Q235 produzidas por um fabricante era 10% depois 8 anos de serviço, enquanto o da cantoneira feita de aço Q355 foi apenas 6% depois 8 anos de serviço.

Em termos de formato da seção transversal, quanto mais complexa for a forma da seção transversal do componente, mais fácil é acumular água da chuva, poeira e meios corrosivos, formar fendas, e desencadear corrosão em fendas. Por exemplo, os cantos do aço angular e do canal de aço, e as juntas sobrepostas das placas de conexão são áreas de alta incidência de corrosão em frestas. Os componentes com seção transversal circular (como os tubos de aço das torres de tubos de aço) são fáceis para a água da chuva e a poeira deslizarem, não é fácil de acumular, e a taxa de corrosão é relativamente lenta.

Em termos de estado de superfície, a rugosidade e a limpeza da superfície do componente afetarão a uniformidade e a adesão da camada galvanizada. Componentes com superfícies excessivamente rugosas, rebarbas, incrustações de óxido e outros defeitos apresentam espessura irregular da camada galvanizada, que é propenso a elos fracos e se torna o ponto de partida da corrosão. Componentes com má limpeza superficial e manchas de óleo, poeira e outras impurezas levarão a uma má combinação entre a camada galvanizada e o substrato, descascamento fácil, e corrosão acelerada.

4.3 Fatores de Processo

Fatores de processo incluem principalmente processo de galvanização, processo de fabricação, processo de montagem, etc. Esses fatores determinam diretamente a qualidade da camada galvanizada, e então afetar o desempenho de corrosão dos componentes. Este também é o fator que senti mais profundamente durante a investigação – no mesmo ambiente, o grau de corrosão de componentes com diferentes processos de fabricação é muito diferente.

Em termos de processo de galvanização, como mencionado anteriormente, o efeito anticorrosivo da galvanização por imersão a quente é melhor do que o da eletrogalvanização, e o efeito anticorrosivo do pré-tratamento de remoção de ferrugem com jato de areia é melhor do que o do tratamento de decapagem. A racionalidade da temperatura da solução de zinco e do tempo de imersão também afeta a espessura e a adesão da camada galvanizada. Durante a investigação, Descobri que a taxa de corrosão de componentes tratados por galvanização por imersão a quente + jateamento de ferrugem é mais do que 60% mais lento que o dos componentes tratados por eletrogalvanização + decapagem.

Em termos de processo de fabricação, a tensão residual gerada durante a fabricação do componente aumentará o risco de fissuração por corrosão sob tensão. A má qualidade de soldagem dos componentes levará ao fácil descascamento da camada galvanizada nas juntas de soldagem, provocando corrosão nas juntas de soldagem. Durante a investigação em uma fábrica de torres, Vi que a camada galvanizada nas juntas de soldagem de alguns componentes soldados havia descascado. O pessoal da fábrica explicou que isso acontecia porque a temperatura nas juntas de soldagem era muito alta durante a soldagem., levando à queima da camada galvanizada, e a subsequente re-galvanização não foi completa, levando à corrosão.

4.4 Fatores de Operação e Manutenção

Fatores de operação e manutenção são os principais fatores para retardar a corrosão de componentes galvanizados e garantir a operação segura das torres de transmissão. Mesmo que os componentes sejam fabricados com alta qualidade, se a operação e manutenção não estiverem em vigor, a taxa de corrosão será acelerada, e a vida útil dos componentes será significativamente reduzida. Isso é consistente com o conceito de operação e manutenção da indústria de dutos——”manutenção precisa pode prolongar a vida útil do equipamento, 30% ou mais”.

Os principais fatores de operação e manutenção incluem o aperfeiçoamento do sistema de inspeção, a pontualidade da manutenção, e o profissionalismo do pessoal de manutenção. Um sistema de inspeção sólido pode garantir que os perigos ocultos da corrosão sejam encontrados na fase inicial e tratados em tempo hábil, evitando o desenvolvimento adicional de corrosão. Manutenção oportuna, como despoeiramento, retoque de revestimento e limpeza, pode efetivamente bloquear a invasão de meios corrosivos e retardar o processo de corrosão. O profissionalismo do pessoal de manutenção determina se os métodos de manutenção, materiais e processos são apropriados, que afeta diretamente o efeito de manutenção.

Durante a investigação, Descobri que havia uma diferença significativa no grau de corrosão das torres sob o gerenciamento de diferentes estações de operação e manutenção. Uma estação de operação e manutenção no norte da China estabeleceu um “inspeção digital” sistema. Os inspetores usam terminais móveis para registrar o estado de corrosão de cada torre todos os meses, incluindo o local da corrosão, tipo de corrosão e grau de corrosão, e carregue os dados para o sistema de gerenciamento de segundo plano. Uma vez encontrados perigos ocultos de corrosão, o sistema emitirá automaticamente uma tarefa de manutenção, e o pessoal de manutenção será organizado para lidar com isso dentro 7 Dias úteis. O grau de corrosão das torres sob sua gestão é geralmente leve, e a vida útil média dos componentes é estendida em cerca de 5 anos em comparação com a média da indústria.

Pelo contrário, uma estação de operação e manutenção em uma área montanhosa remota tem mão de obra insuficiente e conceitos de manutenção atrasados. O ciclo de inspeção das torres é uma vez por ano, e a inspeção é principalmente inspeção visual manual, que é difícil encontrar perigos de corrosão ocultos, como corrosão por pite e corrosão em fendas. A manutenção é muitas vezes adiada até que os componentes apresentem falhas óbvias por corrosão (como descascamento em grande área da camada galvanizada e ferrugem vermelha no substrato), o que não só aumenta o custo de manutenção, mas também traz riscos potenciais à segurança. Durante a investigação, descobrimos que 30% das torres nesta área possuem componentes com perda transversal superior 10%, que precisam ser substituídos urgentemente.

além do que, além do mais, a seleção de materiais de manutenção também afeta o efeito de manutenção. Algumas unidades de operação e manutenção optam por tinta anticorrosiva de baixo custo que não combina com a camada galvanizada para retoque de revestimento. A adesão entre este tipo de tinta e a camada galvanizada é fraca, e é fácil de descascar após ser exposto ao ambiente externo por um curto período de tempo, que não pode desempenhar um papel protetor e até acelera a corrosão devido ao acúmulo de água e poeira entre a camada de tinta e a camada galvanizada.

5. Medidas de proteção contra corrosão e análise de casos de engenharia

Com base na análise sistemática do mecanismo de corrosão, principais tipos de corrosão e fatores que influenciam os componentes galvanizados, combinado com a prática de investigação do autor, conhecimento profissional e experiência no setor, este capítulo apresenta medidas direcionadas de proteção contra corrosão em dois estágios principais: estágio de fabricação (prevenção de fonte) e fase de operação e manutenção (controle de processo). O princípio de “prevenção primeiro, combinação de prevenção e controle, e classificação de proteção” é aderido, e a economia, a praticidade e a eficácia a longo prazo das medidas de proteção são totalmente consideradas. Ao mesmo tempo, combinado com casos de engenharia específicos, os efeitos da aplicação dessas medidas são verificados e analisados, de modo a fornecer referência prática para a prática de engenharia de proteção contra corrosão de componentes galvanizados de torres de transmissão.

5.1 Medidas de Proteção na Fase de Fabricação (Prevenção de Fonte)

A etapa de fabricação é a fonte de controle da corrosão dos componentes galvanizados. A qualidade dos componentes fabricados nesta etapa determina diretamente a sua resistência inicial à corrosão. Assim sendo, fortalecer o controle de qualidade da fase de fabricação e otimizar o processo de fabricação pode melhorar fundamentalmente a resistência à corrosão dos componentes galvanizados e reduzir os perigos ocultos de corrosão no processo de serviço posterior. Combinado com a investigação de fábricas de torres e o conhecimento profissional da indústria de dutos, as medidas de proteção específicas são as seguintes:

5.1.1 Otimize o processo de galvanização e melhore a qualidade da camada galvanizada

O processo de galvanização é o elo central que afeta a resistência à corrosão dos componentes galvanizados. A chave para otimizar o processo de galvanização é controlar rigorosamente o processo de pré-tratamento e os parâmetros de galvanização, de modo a garantir que a camada galvanizada tenha espessura suficiente, distribuição uniforme e forte adesão. Especificamente, as seguintes medidas podem ser tomadas:

Primeira, adotar tecnologia avançada de pré-tratamento. Para componentes usados em ambientes agressivos, como áreas costeiras, áreas industriais pesadas e áreas de alta umidade, a remoção de ferrugem com jato de areia deve ser adotada como o principal método de pré-tratamento, e decapagem + fosfatação + lavagem com água pode ser adotada como tratamento auxiliar. A remoção de ferrugem com jato de areia pode remover completamente a incrustação de óxido, ferrugem, manchas de óleo e rebarbas na superfície dos componentes, fazendo com que a superfície dos componentes atinja uma certa rugosidade (geralmente 40-80μm), que é propício à combinação da camada galvanizada e do substrato de aço. Comparado com a decapagem tradicional, a remoção de ferrugem com jato de areia pode evitar o “decapagem excessiva” fenômeno dos componentes, reduzir os defeitos superficiais dos componentes, e melhorar a uniformidade e adesão da camada galvanizada. De acordo com os resultados do teste comparativo do experimento do curso do autor, a adesão da camada galvanizada após a remoção de ferrugem com jato de areia é 20%-30% maior do que depois da decapagem e remoção de ferrugem, e a resistência à névoa salina é aumentada em mais de 50%.

Segundo, controlar rigorosamente os parâmetros do processo de galvanização. A temperatura da solução de zinco deve ser rigorosamente controlada em 440-460°C. Se a temperatura estiver muito alta, a velocidade de reação entre o zinco e o aço será muito rápida, o que levará a uma espessura irregular da camada galvanizada, má adesão e fácil descascamento; se a temperatura estiver muito baixa, a solução de zinco terá alta viscosidade, que é difícil formar uma camada galvanizada uniforme, e a espessura da camada galvanizada não atenderá aos requisitos. O tempo de imersão deve ser ajustado de acordo com a espessura dos componentes: para componentes de paredes finas (espessura inferior a 10mm), o tempo de imersão é de 2-4min; para componentes de paredes espessas (espessura superior a 10mm), o tempo de imersão é de 4-6min, de modo a garantir que a espessura da camada galvanizada atenda aos requisitos de GB/T 2694—2023 (componentes de suporte de carga não inferiores a 86 μm, componentes não estruturais não inferiores a 65 μm).

Terceiro, adicionar tratamento de passivação pós-galvanização. Depois de galvanizar, os componentes podem ser tratados com passivação de cromato ou passivação de cromo trivalente para formar uma película de passivação densa na superfície da camada galvanizada. O filme de passivação pode isolar efetivamente a camada galvanizada do meio corrosivo externo, evitar a oxidação e corrosão do zinco, e melhorar ainda mais a resistência à corrosão dos componentes. Ao mesmo tempo, o filme de passivação também pode melhorar a aparência da camada galvanizada e reduzir o desgaste da camada galvanizada durante o transporte e montagem. Deve-se notar que a passivação do cromato tem certa poluição ambiental, então passivação de cromo trivalente (passivação de proteção ambiental) é recomendado na aplicação prática.

5.1.2 Melhore o processo de fabricação e reduza os perigos ocultos

Os defeitos no processo de fabricação dos componentes levarão à redução da qualidade da camada galvanizada e ao aumento dos perigos ocultos de corrosão. Assim sendo, melhorar o processo de fabricação e eliminar os defeitos no processo de fabricação são medidas importantes para melhorar a resistência à corrosão de componentes galvanizados. As medidas específicas incluem:

Primeira, eliminar o estresse residual dos componentes. Uma grande quantidade de tensão residual será gerada durante o corte, flexão, soldagem e outros processos de componentes. A existência de tensão residual não só reduzirá as propriedades mecânicas dos componentes, mas também aumentará o risco de fissuração por corrosão sob tensão.. Assim sendo, após a fabricação dos componentes, tratamento térmico (como tratamento de recozimento) ou tratamento de envelhecimento por vibração deve ser adotado para eliminar a tensão residual dentro dos componentes. A temperatura de recozimento é controlada em 600-700℃, e o tempo de preservação do calor é de 2-3h, que pode efetivamente eliminar mais de 80% da tensão residual. Durante a investigação em uma grande fábrica de torres, descobrimos que os componentes após o tratamento de envelhecimento por vibração apresentam uma taxa de incidência de fissuração por corrosão sob tensão 90% inferior ao dos componentes sem tratamento de eliminação de estresse.

Segundo, melhorar a qualidade de soldagem dos componentes. Defeitos de soldagem (como rachaduras de soldagem, poros, penetração incompleta) levará a uma má combinação entre a camada galvanizada e o substrato nas juntas de soldagem, e as juntas de soldagem são propensas à corrosão. Assim sendo, o processo de soldagem deve ser otimizado: adote haste de soldagem com baixo teor de hidrogênio ou tecnologia de soldagem com proteção de gás para reduzir defeitos de soldagem; controlar a temperatura e a velocidade de soldagem para evitar o desgaste da camada galvanizada nas juntas de soldagem; para componentes que precisam ser soldados após a galvanização, um agente especial de reparo anticorrosivo (como tinta rica em zinco) deve ser usado para tratamento de retoque após a soldagem para garantir a integridade da camada anticorrosiva nas juntas de soldagem.

Terceiro, otimizar o projeto estrutural de componentes. O projeto estrutural dos componentes deve evitar ao máximo a formação de cantos mortos e fendas, para evitar o acúmulo de água da chuva, poeira e meios corrosivos e reduzem a ocorrência de corrosão em fendas. Por exemplo, as juntas sobrepostas das placas de conexão devem ser projetadas com furos de drenagem para facilitar o escoamento da água da chuva; os cantos da cantoneira e do canal de aço devem ser arredondados para reduzir o acúmulo de poeira e meios corrosivos; a superfície dos componentes deve ser tão lisa quanto possível para reduzir a adesão de meios corrosivos. Para componentes utilizados em áreas costeiras e áreas industriais pesadas, o projeto estrutural deve estar mais inclinado à prevenção da corrosão, e o número de fendas deve ser reduzido ao máximo.

5.1.3 Selecione materiais de alto desempenho e melhore a resistência à corrosão dos componentes

A seleção dos materiais dos componentes afeta diretamente a resistência à corrosão dos componentes galvanizados. Para torres de transmissão utilizadas em diferentes ambientes de serviço, materiais apropriados de alto desempenho devem ser selecionados para melhorar a resistência geral à corrosão dos componentes, reduzir a taxa de corrosão, e prolongar a vida útil. Sugestões específicas são as seguintes:

Primeira, selecione aço resistente às intempéries para componentes em ambientes de corrosão moderada. Aço resistente às intempéries (como Q235NH, Q355NH) contém elementos de liga como Cu, P, Cr, Em, que pode formar uma película protetora densa e estável na superfície do ambiente atmosférico. A película protetora pode isolar efetivamente o substrato de aço de meios corrosivos, desempenhar um bom papel anticorrosivo. A taxa de corrosão do aço resistente às intempéries é 1/5-1/10 daquele do aço carbono comum. Embora o custo inicial do aço resistente às intempéries seja 15%-20% superior ao do aço carbono comum, o custo de operação e manutenção a longo prazo é significativamente reduzido, que é adequado para torres em áreas rurais, subúrbios e outros ambientes de corrosão leve.

Segundo, selecione aço de liga de alumínio galvanizado para componentes em ambientes de corrosão severa. Para torres em áreas costeiras, áreas industriais pesadas e áreas salino-alcalinas, aço de liga de alumínio galvanizado pode ser adotado. A camada de liga de alumínio galvanizado é composta por 55% alumínio, 43.5% zinco e 1.5% silício. A resistência à corrosão da camada de liga é 2-3 vezes maior que a camada de zinco puro. O alumínio na camada de liga pode formar uma densa película protetora de Al₂O₃ na superfície, que tem forte resistência à corrosão Cl⁻ e SO₂. Ao mesmo tempo, a camada de liga tem boa adesão e resistência ao desgaste, que pode prevenir eficazmente a corrosão por pites e a corrosão em fendas. De acordo com os dados de teste da indústria, a vida útil dos componentes de liga de alumínio galvanizado em áreas costeiras pode atingir 40-50 anos, que é o dobro dos componentes galvanizados por imersão a quente puros.

Terceiro, selecione parafusos resistentes à corrosão de alta resistência para conectar componentes. Parafusos de alta resistência são componentes essenciais de conexão de torres de transmissão, e sua falha por corrosão afetará diretamente a estabilidade estrutural da torre. Para parafusos usados em ambientes agressivos, parafusos resistentes à corrosão de alta resistência (como parafusos de liga de alumínio galvanizado 10.9S, parafusos de aço inoxidável) pode ser selecionado. Esses parafusos não só possuem alta resistência mecânica, mas também possuem boa resistência à corrosão, o que pode efetivamente evitar corrosão e fratura. além do que, além do mais, a rosca dos parafusos pode ser revestida com graxa anticorrosiva para melhorar ainda mais a resistência à corrosão.

5.2 Medidas de Proteção na Etapa de Operação e Manutenção (Controle de processo)

A etapa de operação e manutenção é o elo fundamental para retardar a corrosão dos componentes galvanizados e garantir a operação segura das torres de transmissão. Mesmo que os componentes sejam fabricados com alta qualidade, operação e manutenção científicas e padronizadas são necessárias para aproveitar ao máximo seu desempenho anticorrosivo e prolongar sua vida útil. Combinado com a investigação de estações de operação e manutenção e a experiência de operação e manutenção da indústria de dutos, as medidas específicas de proteção na fase de operação e manutenção são as seguintes:

5.2.1 Melhore o sistema de inspeção diária e descubra perigos ocultos em tempo hábil

Estabelecer um sistema de inspeção diária científico e perfeito é a premissa de descobrir oportunamente os perigos ocultos da corrosão e realizar a manutenção direcionada. De acordo com a severidade do ambiente de serviço das torres, um sistema hierárquico de inspeção deve ser estabelecido para realizar “inspeção classificada, aviso prévio preciso”.

Primeira, formular um ciclo de inspeção hierárquico. Para torres em ambientes agressivos de corrosão (áreas costeiras, áreas industriais pesadas, áreas de alta umidade, saline-alkali land areas), o ciclo de inspeção deve ser reduzido para uma vez por trimestre; para torres em ambientes de corrosão moderada (áreas rurais, subúrbios), o ciclo de inspeção pode ser uma vez por ano; para torres-chave (como torres perto de instalações importantes, torres de grande vão), o ciclo de inspeção deve ser reduzido para uma vez por mês. além do que, além do mais, depois de condições climáticas extremas (como chuva forte, vento forte, neve pesada), inspeções adicionais devem ser realizadas para verificar se a camada galvanizada dos componentes está danificada e se há corrosão.

Segundo, adote uma combinação de inspeção manual e tecnologia moderna de detecção. A inspeção manual é usada principalmente para verificar os fenômenos óbvios de corrosão dos componentes, como descascamento de grande área da camada galvanizada, ferrugem vermelha no substrato, conexões soltas de componentes, etc. Para perigos de corrosão ocultos, como corrosão por pite, corrosão em fendas e fissuração por corrosão sob tensão, tecnologias modernas de detecção, como testes ultrassônicos, imagens térmicas infravermelhas e monitoramento de sensores de corrosão devem ser introduzidos. O teste ultrassônico pode detectar a perda transversal de componentes causada pela corrosão; a imagem térmica infravermelha pode detectar a corrosão local dos componentes, detectando a diferença de temperatura na superfície do componente; sensores de corrosão podem monitorar a taxa de corrosão dos componentes em tempo real e realizar alertas antecipados de corrosão.

Terceiro, estabelecer uma plataforma digital de inspeção e gerenciamento. Registre os dados de inspeção (localização de corrosão, tipo de corrosão, grau de corrosão, sugestões de manutenção, etc.) na plataforma digital, estabelecer um “uma torre um arquivo” sistema de gestão. A plataforma pode analisar e julgar os dados de corrosão, prever a tendência de desenvolvimento de corrosão dos componentes, e emitir tarefas de manutenção automaticamente, de modo a realizar a informatização e inteligência de operação e manutenção.

5.2.2 Desferrugem oportuna, Revestimento de retoque e corrosão retardada

Uma vez encontrada corrosão durante a inspeção, deve ser tratado em tempo hábil de acordo com o grau de corrosão para evitar o desenvolvimento de corrosão. O princípio de “tratamento graduado, medidas apropriadas” deve ser respeitado, e diferentes métodos de manutenção devem ser adotados de acordo com o grau de corrosão:

Primeira, tratamento de corrosão leve. Para componentes com leve corrosão (a camada galvanizada é ligeiramente em pó, sem exposição ao substrato, área de corrosão menor que 5%), moagem manual ou jato de areia podem ser usados para remover a ferrugem e a camada galvanizada em pó na superfície, e então a tinta anticorrosiva combinando com a camada galvanizada (como tinta rica em zinco, tinta fluorcarbonada) pode ser aplicado para revestimento de retoque. A espessura da camada de tinta de retoque deve ser consistente com a camada galvanizada, geralmente 80-100μm. Ao aplicar a tinta, a superfície dos componentes deve ser mantida limpa e seca para garantir a aderência da camada de tinta.

Segundo, tratamento de corrosão moderada. Para componentes com corrosão moderada (a camada galvanizada é parcialmente removida, o substrato está parcialmente exposto, área de corrosão é 5%-20%, perda transversal é menor que 10%), a remoção de ferrugem com jato de areia deve ser adotada para remover completamente a ferrugem e a camada galvanizada residual na superfície, e, em seguida, deve ser realizado um tratamento de galvanização ou revestimento anticorrosivo pesado. A regalvanização pode restaurar o desempenho anticorrosivo dos componentes ao nível original, mas o custo é relativamente alto; revestimento anticorrosivo pesado (como revestimento PE de três camadas) tem boa resistência à corrosão, baixo custo, e é adequado para componentes difíceis de desmontar e galvanizar novamente.

Terceiro, tratamento de corrosão severa. Para componentes com corrosão severa (a camada galvanizada é completamente removida, o substrato está completamente exposto, área de corrosão mais de 20%, perda transversal superior a 10%), eles devem ser substituídos a tempo de evitar acidentes de segurança. Ao substituir componentes, novos componentes que atendam aos requisitos de proteção contra corrosão devem ser selecionados, e o processo de instalação deve ser padronizado para evitar danos à camada galvanizada durante a instalação.

além do que, além do mais, para torres em ambientes agressivos de corrosão, manutenção anticorrosiva periódica pode ser realizada. Uma camada de revestimento anticorrosivo pode ser aplicada na superfície da camada galvanizada a cada 5-8 anos para formar uma “camada galvanizada + revestimento anticorrosivo” sistema de proteção dupla, que pode efetivamente prolongar a vida útil dos componentes.

5.2.3 Fortaleça a limpeza e a manutenção e reduza a adesão de meios corrosivos

A limpeza regular da superfície dos componentes da torre de transmissão é uma medida eficaz para reduzir a adesão de meios corrosivos e retardar a corrosão. De acordo com o ambiente de serviço das torres, medidas específicas de limpeza e manutenção devem ser tomadas:

Primeira, limpeza de componentes em áreas industriais. Para torres próximas a áreas industriais, a superfície dos componentes é fácil de aderir à poeira, partículas de gases residuais industriais e outros depósitos corrosivos. Pistolas de água de alta pressão (pressão da água controlada em 10-15MPa) pode ser usado para limpar os componentes regularmente (uma vez a cada 6 meses). A água de limpeza deve ser água limpa da torneira, e detergente podem ser adicionados adequadamente para depósitos difíceis de limpar. Depois da limpeza, a superfície dos componentes deve ser seca a tempo de evitar a formação de uma película de água.

Segundo, limpeza de componentes em áreas costeiras. Para torres em áreas costeiras, a superfície dos componentes é fácil de aderir a depósitos de névoa salina (contendo Cl⁻). Depois de uma forte chuva, água doce deve ser usada para lavar a superfície dos componentes a tempo de reduzir a concentração de Cl⁻ na superfície. Para bases de torres e chumbadores, limpeza regular (uma vez a cada 3 meses) pode ser realizado, e graxa anticorrosiva pode ser aplicada após a limpeza para melhorar ainda mais a resistência à corrosão.

Terceiro, limpeza de fendas de componentes. As fendas dos componentes (como juntas de parafuso e porca, juntas angulares de placa de conexão de aço) são fáceis de acumular poeira, água da chuva e meios corrosivos. Uma escova macia ou compressor de ar pode ser usado para limpar as fendas regularmente (uma vez a cada 3 meses) para remover as substâncias acumuladas e evitar a ocorrência de corrosão em frestas. Depois da limpeza, selante anticorrosivo pode ser aplicado nas fendas para bloquear a invasão de meios corrosivos.

Quarto, proteção de bases de torres. As bases da torre e os chumbadores estão enterrados no solo, que é fácil de ser corroído por substâncias corrosivas no solo. Medidas como a instalação de valas anticorrosivas e camadas de isolamento podem ser tomadas: cavar valas anticorrosivas (largura 50cm, profundidade 60cm) ao redor da base da torre, preencher as valas com materiais anticorrosivos (como cascalho, asfalto), e evitar que as substâncias corrosivas do solo invadam a base da torre; coloque uma camada isolante anticorrosiva (como feltro de asfalto, filme de polietileno) entre a base da torre e o solo para isolar o contato entre a base da torre e o solo corrosivo.

5.2.4 Estabeleça um sistema de monitoramento de corrosão e realize uma manutenção precisa

Com o rápido desenvolvimento da tecnologia digital, Internet das coisas (IoT) e inteligência artificial, estabelecer um sistema inteligente de monitoramento de corrosão tornou-se a tendência de desenvolvimento de proteção contra corrosão de componentes de torres de transmissão. O sistema pode monitorar o status de corrosão dos componentes em tempo real, realize aviso antecipado de corrosão e manutenção precisa, evite manutenção cega, e reduzir custos de operação e manutenção.

Primeira, instalar sensores de monitoramento de corrosão. Sensores de corrosão (como sensores de resistência de polarização linear, sensores de impedância eletroquímica) são instalados em componentes-chave de torres de transmissão (pernas da torre principal, parafusos de alta resistência, bases de torre), que pode monitorar a taxa de corrosão, potencial de corrosão e parâmetros ambientais (umidade atmosférica, temperatura, Concentração de Cl⁻, Concentração de SO₂) de componentes em tempo real. Os sensores são conectados à plataforma de gerenciamento de segundo plano por meio de tecnologia de comunicação sem fio (como 5G, LoRa), e os dados de monitoramento são transmitidos para a plataforma em tempo real.

Segundo, construir uma plataforma de análise de dados e alerta precoce. A plataforma de segundo plano coleta e armazena os dados de monitoramento, e usa big data e algoritmos de inteligência artificial para analisar os dados. De acordo com a taxa de corrosão e parâmetros ambientais, a plataforma pode prever a tendência de desenvolvimento de corrosão dos componentes, configurar alerta precoce de três níveis (normal, atenção, perigo), e emitir informações de alerta antecipado para o pessoal de operação e manutenção a tempo quando o status de corrosão exceder o limite de segurança.

Terceiro, realize manutenção precisa com base em dados de monitoramento. De acordo com os dados de monitoramento e informações de alerta precoce do sistema, o pessoal de operação e manutenção pode realizar manutenção direcionada: para componentes com estado de corrosão normal, nenhuma manutenção é necessária; para componentes com aviso prévio de nível de atenção, fortalecer a inspeção e limpeza; para componentes com aviso prévio de nível de perigo, realizar despoeiramento, revestimento de retoque ou substituição a tempo. Este tipo de manutenção precisa não só melhora a eficiência da manutenção, mas também reduz os custos de operação e manutenção. De acordo com a prática de aplicação de uma empresa de rede elétrica, o sistema inteligente de monitoramento de corrosão pode reduzir o custo de operação e manutenção de torres, 40%-50%.

5.3 Análise de Caso de Engenharia

Para verificar o efeito da aplicação das medidas de proteção contra corrosão acima, este capítulo toma a linha de transmissão costeira de 220kV em uma determinada cidade no leste da China como exemplo para análise. A linha tem 86 km de extensão, com 218 torres de transmissão. Está localizado em um ambiente atmosférico marinho típico, com alta umidade do ar (umidade relativa média anual 82%), alta concentração de Cl⁻ (concentração média anual de Cl⁻ 0,08mg/m³), e corrosão grave de componentes galvanizados. Antes 2021, a linha adotou o processo tradicional de galvanização por imersão a quente e modo de inspeção manual, e o problema de corrosão dos componentes era proeminente. Os componentes precisavam ser substituídos em grandes quantidades a cada 5 anos, e o custo anual de operação e manutenção excedeu 8 milhão de yuans.

Dentro 2021, a unidade de operação e manutenção realizou uma transformação anticorrosiva abrangente da linha, adotando a combinação de medidas de prevenção de fontes e medidas de proteção de controle de processo propostas neste documento. As medidas específicas de transformação são as seguintes:

1. Transformação do estágio de fabricação: Todos os componentes de substituição adotam aço de liga de alumínio galvanizado, e o processo de galvanização adota jateamento de ferrugem + liga de alumínio galvanizado por imersão a quente + passivação de cromo trivalente. A espessura da camada de liga de alumínio galvanizado é controlada em 100-110μm, que é superior ao padrão nacional. Ao mesmo tempo, os componentes são submetidos a tratamento de envelhecimento por vibração para eliminar tensões residuais; o design estrutural dos componentes é otimizado, e furos de drenagem são adicionados nas juntas sobrepostas das placas de conexão para reduzir a corrosão em fendas.

2. Transformação da etapa de operação e manutenção: Um sistema hierárquico de inspeção é estabelecido, e o ciclo de inspeção das torres é reduzido para uma vez por trimestre. 50 torres principais são selecionadas para instalar sensores de monitoramento de corrosão, e uma plataforma inteligente de monitoramento de corrosão e alerta precoce é construída para realizar o monitoramento em tempo real do status de corrosão dos componentes; os componentes são limpos com água doce a cada 6 meses para remover depósitos de névoa salina; para componentes com leve corrosão, remoção de ferrugem e revestimento de retoque em tempo hábil são realizados, e tinta rica em zinco correspondente à camada de liga de alumínio galvanizado é usada para retoques; the tower bases are equipped with anti-corrosion ditches and isolating layers to prevent soil corrosion.

After 3 years of operation (2021-2024), the operation and maintenance unit conducted a comprehensive inspection and evaluation of the line. The inspection results show that the transformation effect is remarkable:

1. Corrosion status of components: The integrity rate of the galvanized-aluminum alloy layer of components is more than 95%, and there is no obvious pitting corrosion, corrosão em fendas e fissuração por corrosão sob tensão. Only 3% of the components have slight powdering of the galvanized-aluminum alloy layer, and no substrate exposure occurs. The cross-sectional loss of components is less than 2%, which is far lower than the safety allowable range (10%).

2. Operation and maintenance cost: The annual operation and maintenance cost of the line is reduced to 3.2 milhão de yuans, qual é 60% lower than that before the transformation (8 milhão de yuans). O número de substituições de componentes é reduzido de 200 por ano para 15 por ano, o que reduz significativamente a carga de trabalho e o custo de manutenção.

3. Previsão de vida útil: De acordo com a taxa de corrosão monitorada pelo sistema, a vida útil dos componentes está prevista para atingir 45-50 anos, que é o dobro dos componentes galvanizados por imersão a quente puros originais (20-25 anos).

Este caso mostra plenamente que a combinação de medidas de protecção na fase de fabrico (otimizando o processo de galvanização, melhorando o processo de fabricação, selecionando materiais de alto desempenho) e fase de operação e manutenção (melhorando o sistema de inspeção, manutenção oportuna, fortalecendo a limpeza, estabelecendo sistema de monitoramento inteligente) pode resolver efetivamente o problema de corrosão de componentes galvanizados em ambientes agressivos, melhorar a resistência à corrosão dos componentes, reduzir custos de operação e manutenção, e prolongar a vida útil das torres de transmissão. As medidas de proteção propostas neste artigo possuem forte praticidade e operabilidade, e pode fornecer referência para proteção contra corrosão de componentes galvanizados de torres de transmissão em ambientes semelhantes.

6. Problemas Atuais e Perspectivas de Desenvolvimento Futuro

6.1 Problemas Atuais

Com o desenvolvimento contínuo da indústria de energia e a melhoria contínua da tecnologia anticorrosiva, grande progresso foi feito na proteção contra corrosão de componentes galvanizados de torres de transmissão na China. Contudo, combinado com a prática de investigação do autor e pesquisa da indústria, ainda existem alguns problemas proeminentes na aplicação prática, que restringem a melhoria adicional do nível de proteção contra corrosão de componentes galvanizados. Os problemas específicos são os seguintes:

Primeira, a qualidade do processo de galvanização em algumas fábricas de pequeno e médio porte não está de acordo com o padrão. Devido às limitações de capital, tecnologia e equipamentos, algumas fábricas de torres de pequeno e médio porte ainda adotam o tradicional decapagem e remoção de ferrugem + processo de galvanização por imersão a quente, e o controle dos parâmetros de galvanização (temperatura da solução de zinco, tempo de imersão) não é rigoroso, resultando em espessura irregular da camada galvanizada, má adesão e baixa resistência à corrosão dos componentes. Durante a investigação, descobrimos que 40% das pequenas e médias fábricas têm o problema da espessura da camada galvanizada não qualificada, e a taxa de corrosão dos componentes produzidos por essas fábricas é 2-3 vezes o de fábricas padrão de grande escala. além do que, além do mais, algumas fábricas economizam para reduzir custos, usando lingotes de zinco de baixa qualidade e pré-tratamento incompleto, o que reduz ainda mais a qualidade da camada galvanizada.

Segundo, o nível de operação e manutenção está desequilibrado. Existe uma grande lacuna no nível de operação e manutenção das torres de transmissão entre diferentes regiões e diferentes unidades de operação e manutenção. Em regiões desenvolvidas e grandes empresas de redes elétricas, o conceito de operação e manutenção é avançado, modernas tecnologias de detecção e sistemas de monitoramento inteligentes são amplamente utilizados, e o nível de proteção contra corrosão é alto. Contudo, em áreas remotas e pequenas empresas de rede elétrica, por falta de mão de obra, fundos e força técnica, o modo de operação e manutenção está para trás, o ciclo de inspeção é longo, a manutenção não é oportuna, e o problema de corrosão dos componentes é proeminente. Durante a investigação, descobrimos que a taxa de falha por corrosão de componentes em áreas remotas é 3-4 vezes o das áreas desenvolvidas.

Terceiro, a pesquisa e aplicação de novas tecnologias anticorrosivas são insuficientes. Atualmente, a proteção contra corrosão de componentes galvanizados na China ainda se baseia principalmente em tecnologias tradicionais de galvanização por imersão a quente e revestimento anticorrosivo. A pesquisa e aplicação de novas tecnologias anticorrosivas (como revestimento nano anticorrosivo, camada anticorrosiva composta, tecnologia inibidora de corrosão) ainda estão em fase experimental ou em fase de aplicação em pequena escala, e não foram amplamente promovidos. Algumas novas tecnologias anticorrosivas têm as vantagens de alta resistência à corrosão, proteção ambiental e longa vida útil, mas devido ao alto custo, tecnologia imatura e falta de padrões relevantes, eles são difíceis de serem aplicados em larga escala.

Quarto, as normas e especificações relevantes precisam ser melhoradas. Embora existam normas nacionais relevantes (como GB/T 2694-2023) para a qualidade de galvanização e proteção contra corrosão de componentes de torres de transmissão, essas normas visam principalmente o processo de galvanização tradicional e medidas comuns de proteção contra corrosão, e faltam normas e especificações detalhadas para novas tecnologias anticorrosão, novos materiais e sistemas de monitoramento inteligentes. Ao mesmo tempo, os padrões para avaliação do efeito de proteção contra corrosão não são perfeitos, o que é difícil avaliar com precisão a resistência à corrosão e a vida útil dos componentes.

6.2 Perspectiva de Desenvolvimento Futuro

Com o avanço profundo do “carbono duplo” objetivo estratégico, a construção de um novo sistema de energia está acelerando, e projetos UHV, novas energias que apoiam projetos de transmissão e projetos de transmissão inter-regionais estão em contínua expansão. O ambiente de serviço das torres de transmissão está se tornando mais complexo, e os requisitos para a resistência à corrosão dos componentes galvanizados estão cada vez mais elevados. Combinado com a tendência de desenvolvimento de tecnologia anticorrosão no país e no exterior e o conhecimento profissional da indústria de dutos, a perspectiva de desenvolvimento futuro da proteção contra corrosão de componentes galvanizados de torres de transmissão reflete-se principalmente nos seguintes aspectos:

Primeira, o desenvolvimento de alto desempenho, proteção ambiental e materiais anticorrosivos de longa vida. No futuro, a pesquisa e o desenvolvimento de novos materiais anticorrosivos serão focados em alto desempenho, proteção ambiental e longa vida útil. Por um lado, otimizar a fórmula da liga de alumínio galvanizado, adicione elementos de terras raras (como cério, lantânio) para melhorar a resistência à corrosão e adesão da camada de liga; por outro lado, desenvolver novos revestimentos anticorrosivos de proteção ambiental (como revestimentos nanocompósitos, revestimentos anticorrosivos à base de água), que têm as vantagens de não-tóxico, livre de poluição, alta resistência à corrosão e boa adesão, e substituir gradualmente os tradicionais revestimentos anticorrosivos tóxicos e prejudiciais. além do que, além do mais, a pesquisa e aplicação de materiais compósitos resistentes à corrosão (como materiais compósitos plásticos reforçados com fibra) será fortalecido. Esses materiais têm excelente resistência à corrosão e peso leve, o que pode efetivamente reduzir a carga de corrosão dos componentes.

Segundo, a inteligência do monitoramento de corrosão, operação e manutenção. Com o desenvolvimento da Internet das Coisas, big data e inteligência artificial, o monitoramento da corrosão e a operação e manutenção de componentes galvanizados evoluirão em direção à inteligência e à informatização. O sistema inteligente de monitoramento de corrosão será amplamente promovido, e sensores de corrosão, sensores de temperatura e umidade, sensores de gás e outros equipamentos serão instalados em todas as torres principais para realizar o monitoramento em tempo real do status de corrosão e dos parâmetros ambientais dos componentes. A plataforma de fundo usará algoritmos de inteligência artificial para analisar os dados de monitoramento, prever a tendência de desenvolvimento de corrosão, e realizar aviso antecipado automático e manutenção inteligente. Ao mesmo tempo, será popularizada a aplicação de drones e robôs na inspeção de torres de transmissão, o que melhorará a eficiência e a precisão da inspeção, e reduzir a carga de trabalho da inspeção manual.

Terceiro, a padronização e o refinamento dos processos de fabricação e operação e manutenção. No futuro, os departamentos nacionais relevantes melhorarão ainda mais os padrões e especificações para a proteção contra corrosão de componentes galvanizados, formular padrões detalhados para novas tecnologias anticorrosivas, novos materiais e sistemas de monitoramento inteligentes, e padronizar os processos de fabricação e operação e manutenção. As fábricas fortalecerão o controle de qualidade de todo o processo, adotar equipamentos avançados de produção e tecnologias de detecção, e garantir a qualidade dos componentes galvanizados. As unidades de operação e manutenção estabelecerão um sistema de operação e manutenção mais refinado, implementar proteção classificada e manutenção precisa de acordo com o ambiente de serviço e o status de corrosão dos componentes, e melhorar o nível de operação e manutenção.

Quarto, a integração da tecnologia de proteção contra corrosão na indústria de dutos e no campo de torres de transmissão. O mecanismo de corrosão e a lógica de proteção de componentes metálicos na indústria de dutos e no campo de torres de transmissão são altamente semelhantes. No futuro, a integração e o intercâmbio de tecnologia de proteção contra corrosão entre os dois campos serão fortalecidos. As tecnologias anticorrosivas maduras na indústria de dutos (como revestimento PE de três camadas, tecnologia inibidora de corrosão, sistema inteligente de monitoramento de corrosão) será aplicado à proteção contra corrosão de componentes de torres de transmissão, e a experiência prática de componentes de torres de transmissão na proteção contra corrosão atmosférica externa será usada para enriquecer o sistema de tecnologia anticorrosiva da indústria de dutos, de modo a realizar o desenvolvimento e progresso comuns dos dois campos.

Quinto, o desenvolvimento ecológico e de baixo carbono da proteção contra corrosão. Sob o pano de fundo do “carbono duplo” objetivo estratégico, a proteção contra corrosão de componentes galvanizados evoluirá para produtos ecológicos e de baixo carbono. O processo de galvanização tradicional será otimizado para reduzir o consumo de energia e a poluição ambiental; a pesquisa e aplicação de materiais e tecnologias anticorrosivas de proteção ambiental serão fortalecidas para reduzir o impacto ambiental; a vida útil dos componentes será estendida através de medidas de proteção científica, reduzindo a frequência de substituição de componentes e realizando a reciclagem de recursos. Por exemplo, a camada galvanizada residual pode ser reciclada e reutilizada, reduzindo o desperdício de recursos e a poluição ambiental.

7. Conclusão

As torres de transmissão são a principal infraestrutura de suporte da rede de transmissão de energia, e o seu funcionamento seguro e estável está diretamente relacionado com a segurança energética nacional e o desenvolvimento social e económico. Componentes galvanizados, como os principais componentes das torres de transmissão, confie no mecanismo de proteção do ânodo sacrificial da camada galvanizada para obter efeitos anticorrosivos, que são amplamente utilizados na indústria de energia. Contudo, no ambiente de serviço externo complexo de longo prazo, componentes galvanizados são propensos a falhas por corrosão sob a ação combinada de fatores ambientais, componentes próprios fatores, fatores de processo e fatores de operação e manutenção, o que não só aumenta os custos de operação e manutenção, mas também traz grandes riscos potenciais à segurança da rede de transmissão de energia.

Com base na experiência prática do curso do autor como estudante de graduação em Indústria de Dutos, resultados da investigação no local, dados de pesquisa da indústria e casos de engenharia, este artigo estuda sistematicamente os problemas de corrosão e medidas de proteção de componentes galvanizados de torres de transmissão, e tira as seguintes conclusões principais:

1. A corrosão de componentes galvanizados é um processo abrangente de corrosão eletroquímica e corrosão química, entre os quais a corrosão eletroquímica é a principal. Quando a camada galvanizada está intacta, o zinco atua como um ânodo de sacrifício para proteger o substrato de aço; quando a camada galvanizada está danificada, o substrato de aço sofrerá rápida corrosão eletroquímica, levando à falha do componente. A corrosão de componentes galvanizados é dividida principalmente em quatro tipos: corrosão uniforme, corrosão por picada, corrosão em fendas e fissuração por corrosão sob tensão. Entre eles, A corrosão por pite e a fissuração por corrosão sob tensão são as mais perigosas, com forte ocultação e rápida taxa de corrosão, quais são os pontos-chave da proteção contra corrosão.

2. Os principais fatores que afetam a corrosão de componentes galvanizados incluem quatro categorias: Fatores Ambientais, componentes próprios fatores, fatores de processo e fatores de operação e manutenção. Entre eles, Fatores Ambientais (umidade atmosférica, mídia corrosiva) são os principais fatores que influenciam, fatores de processo determinam a resistência inicial à corrosão dos componentes, e os fatores de operação e manutenção determinam a vida útil dos componentes. O grau de corrosão de componentes com as mesmas especificações e vida útil varia muito em diferentes ambientes, diferentes processos de fabricação e diferentes níveis de operação e manutenção.

3. A proteção contra corrosão de componentes galvanizados deve aderir ao princípio de “prevenção primeiro, combinação de prevenção e controle, e classificação de proteção”, e tomar medidas de proteção específicas desde a fase de fabricação e fase de operação e manutenção. Na fase de fabricação, a resistência à corrosão dos componentes pode ser fundamentalmente melhorada através da otimização do processo de galvanização (adotando despoeiramento com jato de areia, controlando rigorosamente os parâmetros de galvanização), melhorando o processo de fabricação (eliminando o estresse residual, melhorando a qualidade da soldagem) e selecionando materiais de alto desempenho (aço de liga de alumínio galvanizado, aço resistente às intempéries). Na fase de operação e manutenção, a vida útil dos componentes pode ser efetivamente estendida melhorando o sistema de inspeção, realizando remoção de ferrugem e revestimento de retoque em tempo hábil, fortalecendo a limpeza e manutenção, e estabelecer um sistema inteligente de monitoramento de corrosão.

4. A análise do caso de engenharia mostra que a combinação de prevenção na fonte (estágio de fabricação) e controle de processo (fase de operação e manutenção) pode resolver efetivamente o problema de corrosão de componentes galvanizados em ambientes agressivos. Após a abrangente transformação anticorrosiva da linha de transmissão costeira de 220kV, o grau de corrosão dos componentes é significativamente reduzido, o custo de operação e manutenção é reduzido em 60%, e prevê-se que a vida útil dos componentes atinja 45-50 anos, que verifica plenamente a praticidade e operacionalidade das medidas de proteção propostas neste artigo.

5. Atualmente, ainda existem alguns problemas na proteção contra corrosão de componentes galvanizados na China, como qualidade de galvanização não qualificada de algumas fábricas de pequeno e médio porte, operação desequilibrada e nível de manutenção, pesquisa e aplicação insuficientes de novas tecnologias anticorrosivas, e padrões relevantes imperfeitos. No futuro, a proteção contra corrosão de componentes galvanizados evoluirá para alto desempenho, inteligente, padronizado, verde e de baixo carbono, e a integração da tecnologia anticorrosiva entre a indústria de dutos e o campo de torres de transmissão será fortalecida para melhorar ainda mais o nível de proteção contra corrosão.

Como estudante de graduação com especialização em Indústria de Dutos, através desta pesquisa, Tenho uma compreensão mais profunda do mecanismo de corrosão e da tecnologia de proteção de componentes metálicos, e também percebeu a importância da proteção contra corrosão para a segurança da infraestrutura. Os resultados da pesquisa deste artigo não apenas fornecem referência prática para a prática de engenharia de proteção contra corrosão de componentes galvanizados de torres de transmissão, mas também oferecem referência para a pesquisa anticorrosiva de componentes metálicos relacionados na indústria de dutos.. Devido às limitações do nível profissional do autor, escopo da investigação e profundidade da pesquisa, ainda existem algumas deficiências neste artigo. Por exemplo, a pesquisa sobre o mecanismo de corrosão de componentes galvanizados em ambientes extremos (como alta altitude, temperatura ultrabaixa) não é aprofundado o suficiente, e a pesquisa sobre novas tecnologias anticorrosivas é relativamente preliminar. No futuro, Vou continuar estudando e explorando, aprofundar a pesquisa sobre tecnologias relevantes, e contribuir com minha própria força para a segurança da infraestrutura nacional e o desenvolvimento da indústria anticorrosiva.