Оцинкованные компоненты опор электропередачи – Исследование проблем коррозии
500Полюс-башня линии электропередачи кВ под полной волной импульса молнии
февраль 1, 2026
Высокопрочные стали в строительстве опор электропередач
февраль 13, 2026
Исследование проблем коррозии и мер защиты оцинкованных компонентов опор электропередачи
Оглавление
Абстрактный
В качестве основной несущей конструкции сети электропередачи., безопасная и стабильная работа опор электропередачи напрямую связана с национальной энергетической безопасностью и социально-экономическим развитием.. Гальваническая обработка, как наиболее широко используемый и экономичный метод защиты от коррозии для передача башни компоненты, эффективно продлевает срок службы башен благодаря металлургическим характеристикам связи между слоем цинка и стальной подложкой и механизму защиты протекторного анода. Однако, в долгосрочной сложной среде наружного обслуживания, зависит от множества факторов, таких как загрязнение воздуха, брызги морской соли, и промышленные агрессивные среды, оцинкованные компоненты подвержены коррозии., что не только увеличивает затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание, но также может привести к серьезным авариям, связанным с безопасностью, таким как обрушение башни и прерывание передачи электроэнергии.. Объединение опыта курсовой практики автора на бакалавриате по специальности «Трубопроводная промышленность»., результаты отраслевых исследований, новейшие отраслевые данные и инженерные решения, в этой статье систематически анализируется механизм коррозии., Основные виды коррозии и факторы, влияющие на оцинкованные детали опор ЛЭП, глубоко обсуждает технические характеристики, эффекты применения и существующие недостатки текущих основных мер защиты, и выдвигает целевые предложения по оптимизации и перспективы применения новых технологий защиты.. Благодаря профессиональному техническому анализу, сравнение параметров таблицы и фактические данные, сочетает в себе профессионализм и практичность, предоставляет справочную информацию по инженерной практике защиты от коррозии оцинкованных компонентов опор электропередач., а также предлагает рекомендации по антикоррозионным исследованиям соответствующих металлических компонентов в трубопроводной промышленности..
Ключевые слова
Трансмиссивные башни; Оцинкованные компоненты; Механизм коррозии; Меры защиты; Оптимизация эксплуатации и технического обслуживания; Трубопроводная промышленность
1. Вступление
Будучи студентом по специальности «Трубопроводная промышленность»., Я глубоко осознал пагубное влияние коррозии металлов на безопасность инфраструктуры благодаря изучению таких курсов, как “Коррозия металла и защита” а также “Технология строительства трубопроводов”. Будь то нефте- и газопроводы или компоненты опор электропередачи., Коррозия металлов является основной проблемой, которая сокращает срок их службы и увеличивает потенциальную угрозу безопасности.. Особенно после участия в “Антикоррозионное исследование энергетической инфраструктуры” практическая деятельность, организованная школой, Я приобрел более интуитивное и глубокое понимание проблем коррозии оцинкованных компонентов опор электропередач..
Во время этого расследования, наша команда посетила 3 500станции эксплуатации и технического обслуживания линий электропередачи кВ и 2 Заводы по производству башен в Северном Китае, и проверил коррозию опор ЛЭП с разным сроком службы и в разных условиях эксплуатации на месте. Больше всего меня впечатлило то, что на участке линии электропередачи вокруг тяжелого промышленного города, оцинкованный слой башенного уголка, болты и другие компоненты, которые находились в эксплуатации всего лишь 8 лет появились обширные шелушения и припудривания, а поверхность деталей покрылась красной ржавчиной. Персонал по эксплуатации и техническому обслуживанию сообщил, что башни здесь необходимо очищать от ржавчины и заново оцинковывать каждый год., а стоимость эксплуатации и обслуживания очень высока. На линии электропередачи прибрежного округа, некоторые основания башен и анкерные болты подверглись точечной перфорации из-за длительной эрозии морскими соляными брызгами., и даже потеря поперечного сечения одного компонента диагональной связи башни из-за коррозии превысила 15%, который нужно было срочно заменить, в противном случае это легко могло бы вызвать наклон башни.
Согласно последним статистическим данным, опубликованным Китайским советом по электроэнергетике в 2024, общее количество действующих опор электропередачи в Китае превысило 5 миллион, из них более 90% принять процесс горячего цинкования для антикоррозионной обработки. Ежегодные затраты на техническое обслуживание башен, вызванных коррозией, превышают 3 триллион юаней, и есть около 200 ежегодно происходят аварии с перебоями в электропередаче, вызванные коррозией оцинкованных компонентов., с прямыми экономическими потерями, превышающими 500 миллион юаней. По мере углубленного развития “двойной углерод” стратегическая цель, строительство новой энергосистемы ускоряется, и проекты сверхвысокого напряжения, а также проекты по передаче новой энергии постоянно расширяются.. Среда обслуживания опор электропередачи становится все более сложной. Количество вышек в экстремальных условиях, например, на большой высоте., высокая влажность и холод, Тяжелое промышленное загрязнение и брызги морской соли растут, что выдвигает более высокие требования к антикоррозионным характеристикам оцинкованных деталей..
Хотя сценарии применения в трубопроводной отрасли и в области передающих вышек различаются., Механизм коррозии и логика защиты металлических компонентов очень похожи.. Оба подчеркивают “профилактика прежде всего, сочетание профилактики и контроля”, и обратите внимание на экономику, практичность и долгосрочная эффективность мер защиты. Основываясь на этом, в сочетании с моими профессиональными знаниями, практический опыт, а также большое количество отраслевых документов, а также новейших стандартов и спецификаций., я выбрал тему “Исследование проблем коррозии и мер защиты оцинкованных компонентов опор электропередачи”. Я надеюсь изучить более эффективные и экономичные схемы защиты путем углубленного анализа правил коррозии оцинкованных компонентов., который не только предоставляет рекомендации по эксплуатации и техническому обслуживанию опор электропередач, но также предлагает рекомендации по антикоррозионным исследованиям соответствующих металлических компонентов в трубопроводной промышленности..
Исследовательской целью данной статьи является: механизм коррозии оцинкованных деталей и их коррозионные характеристики в различных средах., технические параметры и последствия применения текущих основных мер защиты, и выдвинутые предложения по целевой оптимизации защиты в сочетании с практическими примерами.. В процессе исследования, это позволит избежать излишней теоретической болтовни, сосредоточьтесь на сочетании теории и практики, интегрировать уникальные идеи из личного расследования, баланс профессионализма и разговорной выразительности, и старайтесь использовать общепринятые в отрасли выражения, чтобы избежать жесткого нагромождения профессиональных терминов., чтобы сделать результаты исследования более практичными и работоспособными.
2. Обзор оцинкованных компонентов опор электропередачи
2.1 Состав и функции оцинкованных компонентов
Опоры ЛЭП представляют собой пространственные ферменные конструкции, собранные из различных оцинкованных металлических компонентов.. Их оцинкованные компоненты в основном включают опоры главной башни., угол стали, швеллерная сталь, соединительные пластины, болты, Якоря болтов, лестницы, и т.д. Различные компоненты играют в башне разные роли., но их антикоррозионные требования одинаковы: все они должны иметь хорошую устойчивость к атмосферной коррозии и коррозии в химической среде, чтобы гарантировать отсутствие серьезных коррозионных повреждений в течение расчетного срока службы. (обычно 30 лет).
Среди них, Несущие компоненты, такие как основные опоры башни и угловая сталь, являются основными несущими компонентами башни., а целостность оцинкованного слоя напрямую влияет на механические свойства и структурную стабильность деталей.. Соединительные компоненты, такие как болты и анкерные болты., хотя и под действием относительно небольших сил, приведет к неплотному соединению компонентов башни и вызовет общую нестабильность конструкции в случае коррозионного заклинивания или разрушения.. Вспомогательные компоненты, такие как соединительные пластины, которые долгое время находятся на открытом воздухе, склонны к повреждению оцинкованного слоя из-за смыва дождем и накопления пыли, приводящие к коррозии.
Здесь следует подчеркнуть, что оцинкованный слой оцинкованных деталей опор ЛЭП не представляет собой единое цинковое покрытие., но двухслойная структура “слой сплава цинка и железа + слой чистого цинка” образуется в результате металлургической реакции между цинком и стальной подложкой. Преимущество этой структуры заключается в том, что слой сплава цинка и железа тесно связан с подложкой и его нелегко отпасть., в то время как слой чистого цинка играет роль защитной анодной защиты., обеспечение двойной защиты антикоррозийных свойств компонентов. Это в основном соответствует принципу защиты от коррозии оцинкованных нефтепроводов в трубопроводной отрасли.. Однако, из-за различных силовых характеристик и условий эксплуатации компонентов опоры электропередачи, Требования к толщине, однородность и адгезия оцинкованного слоя более строгие.
2.2 Процесс цинкования и технические параметры
В настоящий момент, Процессы цинкования компонентов опор электропередачи в основном делятся на два типа: горячее цинкование и электрооцинкование. Среди них, на горячее цинкование приходится более 95% рынка цинкования башен благодаря хорошему антикоррозионному эффекту, длительный срок службы и умеренная стоимость. Электрогальванизация используется только для некоторых небольших вспомогательных компонентов или внутренних компонентов.. В данной статье основное внимание уделяется проблемам коррозии горячеоцинкованных компонентов..
Процесс горячего цинкования, проще говоря, заключается в погружении стальных деталей после удаления ржавчины и обезжиривания в раствор расплавленного цинка. (Температура раствора цинка контролируется на уровне 440-460 ℃.). После определенного периода погружения, стальная подложка металлургически реагирует с раствором цинка, образуя однородный и плотный оцинкованный слой на поверхности компонентов.. Согласно GB/T 2694—2023. “Технические условия на изготовление опор ЛЭП”, толщина горячеоцинкованного слоя несущих элементов опор ЛЭП должна быть не менее 86 мкм., и что для компонентов, не несущих нагрузку, должно быть не менее 65 мкм.. Адгезия оцинкованного слоя должна соответствовать требованиям “отсутствие отслаивания или подъема после испытания молотком”, и устойчивость к солевому туману не должна достигать красной ржавчины в ходе 480-часового испытания в нейтральном солевом тумане..
В ходе расследования, Я обнаружил, что существуют определенные различия в параметрах процесса цинкования на разных заводах-производителях., которые напрямую влияют на качество и антикоррозийный эффект оцинкованного слоя. Таблица 1 ниже сравниваются параметры процесса горячего цинкования 3 основные заводы по производству башен в Китае. В сочетании с моими наблюдениями в заводском цехе, сделан краткий анализ влияния различий параметров.
|
Название производителя
|
Температура раствора цинка (°С)
|
Время погружения (мин)
|
Метод предварительной обработки
|
Толщина оцинкованного слоя (мкм)
|
Адгезия (Молотковый тест)
|
Фактический эффект применения (Резюме расследования)
|
|---|---|---|---|---|---|---|
|
Производитель А (Производитель в Хэбэе)
|
445±5
|
3-5 (регулируется в зависимости от толщины детали)
|
маринование + Фосфатирование + Промывка водой
|
90-100
|
Без шелушения и лифтинга, небольшие местные царапины
|
Для компонентов, находящихся в эксплуатации 10 лет, степень целостности оцинкованного слоя достигает 85%. Коррозия в основном концентрируется в местах соединений компонентов., и затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание низкие.
|
|
Производитель Б (Производитель в Шаньдуне.)
|
455±5
|
2-4
|
маринование + Промывка водой (без фосфатирования)
|
80-90
|
Небольшой локальный лифтинг, отсутствие обширного шелушения
|
Для компонентов, находящихся в эксплуатации 8 лет, степень целостности оцинкованного слоя составляет около 70%. Поверхность некоторых компонентов покрыта порошком., антикоррозийную краску необходимо регулярно подкрашивать.
|
|
Производитель С (Производитель в провинции Цзянсу.)
|
440±5
|
4-6
|
Пескоструйная очистка + Промывка водой
|
100-110
|
Без шелушения и лифтинга, отличная адгезия
|
Для компонентов, находящихся в эксплуатации 12 лет, степень целостности оцинкованного слоя достигает 90%. Коррозия встречается редко, в основном используется в зонах с сильной коррозией, таких как прибрежные и тяжелые промышленные зоны..
|
Таблица 1 Сравнение параметров процесса горячего цинкования и эффектов применения 3 Основные производители башен в Китае
Это видно из таблицы 1 температура раствора цинка, время погружения и метод предварительной обработки являются основными параметрами, влияющими на качество оцинкованного слоя.. Среди них, метод предварительной обработки оказывает наиболее очевидное воздействие. Производитель C применяет метод предварительной обработки пескоструйной обработкой для удаления ржавчины. + промывка водой. По сравнению с травлением производителей А и Б, он может более тщательно удалить ржавчину, оксидная накипь и масляные пятна на поверхности деталей, улучшение соединения между оцинкованным слоем и подложкой. Следовательно, оцинкованный слой толще, имеет лучшую адгезию, и имеет лучший антикоррозионный эффект при практическом применении. Хотя стоимость процесса немного выше, затраты на долгосрочную эксплуатацию и техническое обслуживание ниже, который больше подходит для компонентов башни в зонах с сильной коррозией.
Это полностью соответствует технологической логике цинкования трубопроводов в трубопроводной отрасли.. В производстве трубопроводов, неадекватная предварительная обработка также приведет к плохой адгезии и легкому отслаиванию оцинкованного слоя., что приводит к коррозии трубопровода. В ходе эксперимента “Технология строительства трубопроводов”, Я провёл сравнительный эксперимент: были взяты две стальные трубы одинаковой спецификации, один был очищен от ржавчины пескоструйной обработкой, другой путем маринования. Оба были обработаны горячим цинкованием, а затем подвергнуты испытанию в солевом тумане.. Результаты показали, что оцинкованный слой стальной трубы после пескоструйной очистки все еще не имел красной ржавчины после 600-часового испытания в солевом тумане., в то время как стальная труба после травления имела локальную красную ржавчину только через 400 часов. Это также подтверждает, что улучшение процесса предварительной обработки является основой улучшения антикоррозионных свойств оцинкованного слоя..
3. Механизм коррозии и виды коррозии оцинкованных деталей
3.1 Анализ механизма коррозии оцинкованных деталей
Коррозия оцинкованных компонентов опор электропередачи по сути представляет собой комплексный процесс электрохимической и химической коррозии оцинкованного слоя и стальной основы в сложных внешних условиях., среди которых электрохимическая коррозия является основной. Понять проблему коррозии оцинкованных компонентов., мы должны сначала выяснить механизм их коррозии, который является основной основой для разработки мер защиты..
Основным компонентом оцинкованного слоя является цинк.. Стандартный электродный потенциал цинка равен -0.76V, в то время как сталь -0.44V. Электродный потенциал цинка ниже, чем у стали.. Следовательно, когда оцинкованный слой на поверхности оцинкованной детали не поврежден, цинк действует как анод, а стальная подложка — как катод., формирование цепи гальванического элемента во влажной среде. В это время, цинк преимущественно подвергается реакции окисления (т.е., жертвенный анод), подвергнуться коррозии и раствориться, при этом стальная подложка защищена от коррозии. Это “механизм защиты жертвенного анода” оцинкованного слоя, что также является основным принципом защиты от коррозии оцинкованной стали..
Уравнение реакции окисления цинка имеет вид: Zn – 2е⁻ = Zn²⁺. Zn²⁺ соединяется с OH⁻ в окружающей среде, образуя Zn.(ОЙ)₂, который далее окисляется с образованием стабильных продуктов коррозии, таких как ZnO и ZnCO₃.. Эти продукты коррозии прилипнут к поверхности оцинкованного слоя, образуя плотную пассивную пленку., который может предотвратить дальнейшую коррозию цинка, а также предотвратить воздействие внешних агрессивных сред (например, дождевая вода, соленый спрей, промышленные отходящие газы, и т.п.) от контакта со стальной подложкой, играя двойную защитную роль.
Однако, такого защитного эффекта можно достичь только при условии целостности оцинкованного слоя.. При повреждении оцинкованного слоя вследствие износа, царапать, старение и другие причины, и стальная подложка подвергается воздействию агрессивных сред, ситуация изменится. В это время, в гальваническом элементе, образованном цинком и сталью, цинк по-прежнему действует как анод, а сталь как катод.. Однако, из-за повреждения оцинкованного слоя, уменьшается площадь коррозии цинка, и скорость коррозии значительно увеличится. Когда оцинкованный слой полностью корродирует и изнашивается, стальная подложка подвергнется непосредственному воздействию агрессивных сред и начнет корродировать.
Коррозия стальной основы также является электрохимической коррозией.: во влажной среде, на поверхности стали образуется водяная пленка. Водная пленка растворяет кислород, углекислый газ, соли и другие вещества для образования раствора электролита. Железо и углерод в стали образуют гальванический элемент.. Железо действует как анод для реакции окисления с образованием Fe²⁺.. Fe²⁺ в сочетании с OH⁻ образует Fe.(ОЙ)₂, который далее окисляется с образованием Fe(ОЙ)₃. Fe(ОЙ)₃ дегидратируется с образованием Fe₂O₃·nH₂O (т.е., красная ржавчина). Красная ржавчина имеет рыхлую текстуру и не может предотвратить проникновение агрессивных сред., что приведет к постоянной коррозии стальной подложки, и в конечном итоге привести к поперечной потере компонентов, снижение механических свойств и даже выход из строя.
Помимо электрохимической коррозии, оцинкованные компоненты также подвергаются химической коррозии.. При наличии агрессивных сред, таких как промышленные отходы. (например SO₂, НЕТ₂, HCl, и т.п.) и брызги морской соли (содержащий Cl⁻) в окружающей среде, эти среды вступают в химическую реакцию непосредственно с оцинкованным слоем., разрушить пассивную пленку и ускорить коррозию цинка. Например, SO₂ реагирует с гальваническим слоем с образованием ZnSO₄·7H₂O. (кристалл сульфата цинка), который рыхлый по текстуре и легко отваливается, приводящее к постепенному утончению оцинкованного слоя. Cl⁻ может проникать через пассивную пленку и вступать в реакцию с цинком с образованием ZnCl₂, растворимого в воде., ускорение питтинговой коррозии оцинкованного слоя.
Здесь я хочу поделиться личным мнением в сочетании с моим практическим опытом.: в условиях высокой влажности и большой разницы температур, водная пленка на поверхности оцинкованных деталей будет существовать в течение длительного времени, и водная пленка растворит более агрессивные среды, что значительно ускорит скорость электрохимической коррозии. В ходе расследования, Я обнаружил это на опорах электропередачи в горных районах с высокой влажностью на юге., хотя здесь нет промышленных загрязнений и брызг морской соли., при том же сроке службы, степень коррозии оцинкованных компонентов гораздо серьезнее, чем в засушливых районах севера.. Это связано с тем, что в южных горных районах круглый год идут частые дожди и высокая влажность воздуха. (Среднегодовая относительная влажность превышает 80%), и водяная пленка на поверхности оцинкованных деталей не может высохнуть в течение длительного времени., поэтому электрохимическая коррозия происходит непрерывно, приводит к быстрому расходу оцинкованного слоя.
К тому же, по данным исследований Национального центра исследований коррозии и защиты материалов., процесс коррозии и продукты коррозии оцинкованной стали в различных типичных атмосферных средах существенно различаются, что также приводит к различной скорости коррозии и коррозионным характеристикам оцинкованных компонентов в разных средах., следующее:
1. Незагрязненная сельская атмосферная среда: в основном на него влияют O₂ и CO₂. Оцинкованный слой подвергается коррозии с образованием ZnO и Zn₅.(CO₃)₂(ОЙ)₆. Эти продукты коррозии стабильны и плотны., которые могут эффективно подавлять дальнейшую коррозию, и скорость коррозии самая медленная;
2. Промышленная атмосферная среда: основной коррозионно-активный газ – SO₂. Оцинкованный слой подвергается коррозии с образованием Zn₄SO₄.(ОЙ)₆·4H₂O и Zn₄Cl₂(ОЙ)₄SO₄·5H₂O. Эти продукты коррозии имеют рыхлую текстуру и легко отпадают., ускорение коррозии;
3. Морская атмосферная среда: богат Cl⁻. Оцинкованный слой подвергается коррозии с образованием таких продуктов, как Zn₅.(CO₃)₂(ОЙ)₆ и Zn₅(ОЙ)₈Cl₂·H₂O. Коррозия в основном проявляется на ранней стадии., которая постепенно перерастает в общую коррозию, и скорость коррозии самая быстрая.
Резюме, Механизм коррозии оцинкованных компонентов можно резюмировать следующим образом:: когда оцинкованный слой цел, он защищает стальную подложку благодаря механизму защиты жертвенного анода., и образует пассивную пленку для дальнейшей защиты; при повреждении оцинкованного слоя, механизм защиты жертвенного анода выходит из строя, стальная подложка подвергается электрохимической коррозии, а агрессивная среда ускоряет расход оцинкованного слоя и коррозию основания, в конечном итоге приводит к коррозионному разрушению компонентов.
3.2 Основные виды и характеристики коррозии
В сочетании с исследовательской практикой и отраслевой литературой, в зависимости от различных коррозионных сред и форм коррозии, Коррозия оцинкованных компонентов опор электропередачи в основном делится на следующие 4 типы. Каждый тип имеет свои уникальные коррозионные характеристики и причины образования.. В реальной эксплуатации и обслуживании, мы также можем судить о типе и степени коррозии в зависимости от коррозионных характеристик., а затем принять целевые меры защиты.
3.2.1 Равномерная коррозия
Равномерная коррозия, также известная как общая коррозия, является наиболее распространенным типом коррозии оцинкованных деталей.. В основном это происходит на поверхности оцинкованного слоя., показывая, что оцинкованный слой равномерно утончен., припудрили и очистили целиком. Поверхность компонента имеет однородный серовато-белый или серовато-черный цвет.. На более поздней стадии, когда оцинкованный слой полностью отслаивается и обнажается стальная подложка, появится равномерная красная ржавчина.
Этот тип коррозии в основном возникает в районах с относительно мягкой атмосферной средой., например, сельские районы и пригороды, где нет серьезных промышленных загрязнений и брызг морской соли. Коррозионными средами являются в основном дождевая вода., влажность воздуха и углекислый газ. Скорость коррозии относительно низкая.. Обычно, годовая потеря толщины оцинкованного слоя составляет 3-5 мкм.. В соответствии с толщиной оцинкованного слоя, указанной в GB/T 2694—2023. (не менее 86 мкм), в сельской местности, оцинкованный слой оцинкованных компонентов может сохранять антикоррозионный эффект для 20-30 лет, который может в основном соответствовать расчетному сроку службы башни.
В ходе расследования, Я увидел передающую вышку, которая служила 25 годы в сельской местности. Поверхность ее компонентов имела типичную равномерную коррозию — оцинкованный слой полностью запылился., с небольшим шелушением в некоторых местах. Открытая стальная подложка имела небольшое количество красной ржавчины., но поперечные потери компонентов были небольшими, и механические свойства могут по-прежнему соответствовать требованиям. Персоналу по эксплуатации и техническому обслуживанию необходимо было только повторно оцинковать снятые детали, чтобы продолжить их использование..
Характеристики равномерной коррозии:: равномерное распределение коррозии, стабильная скорость коррозии, относительно небольшой вред для компонентов, и относительно простое обслуживание на более позднем этапе. В основном это можно облегчить путем регулярного повторного цинкования и нанесения антикоррозионной краски..
3.2.2 Питтинговая коррозия
Питтинговая коррозия, также известный как питтинг, самый опасный вид коррозии оцинкованных деталей.. В основном это происходит на поверхности оцинкованного слоя., показывая, что оцинкованный слой имеет коррозионные ямки размером с крошечные отверстия., которые постепенно углубляются и расширяются., и даже проникают в оцинкованный слой, что приводит к обнажению стальной подложки, а затем вызывает местную коррозию подложки с образованием “ржавые ямы”.
Этот тип коррозии в основном возникает в средах, содержащих ионы галогенов, такие как Cl⁻ и Br⁻., особенно в прибрежных районах, солончако-щелочные участки суши, и северные холодные районы, где используется соль для таяния снега.. Cl⁻ имеет небольшой радиус и сильную проникающую способность., который может проникать через пассивную пленку на поверхности оцинкованного слоя, образуют локальные ячейки коррозии на поверхности оцинкованного слоя, и приводят к местной быстрой коррозии цинка с образованием питтинговых ямок.. более того, как только образуется питтинг, концентрация агрессивных сред (такие как Cl⁻) внутри ям будет продолжать увеличиваться, и скорость коррозии будет еще больше ускоряться, формирование “автокаталитическая коррозия”, что со временем приведет к перфорации оцинкованного слоя и коррозии стальной основы.
По данным в “Белая книга по защите от коррозии опор линий электропередачи” опубликовано Китайским обществом по коррозии и защите в 2024, Частота точечной коррозии оцинкованных компонентов опор в прибрежных районах достигает 65%, а скорость точечной коррозии может достигать 8-12 мкм в год.. Некоторые компоненты, находящиеся в эксплуатации 5 лет будет иметь точечную перфорацию.
Во время расследования в прибрежном округе, Я увидел анкерный болт башни, которая служила 6 лет. Его поверхность была покрыта ямками., и некоторые ямки пробили оцинкованный слой. Открытый субстрат был покрыт красной ржавчиной.. Измерено штангенциркулем, диаметр болта потерялся на 2 мм., которые превысили допустимый диапазон безопасности и должны были быть срочно заменены.
Характеристиками питтинговой коррозии являются:: небольшая зона коррозии, быстрая скорость коррозии, сильное сокрытие, и трудно найти на ранней стадии. Однажды найденный, это часто приводило к серьезным повреждениям от коррозии, и даже повлияло на несущую способность узлов, что очень легко вызвать несчастные случаи. Следовательно, Питтинговая коррозия является ключевым и сложным моментом в защите от коррозии оцинкованных деталей..
Здесь я хочу поделиться личным мнением: в трубопроводной отрасли, оцинкованный слой нефте- и газопроводов также весьма подвержен питтинговой коррозии.. Специально для трубопроводов, проложенных в прибрежных районах., время от времени происходят аварии, связанные с протечками трубопроводов, вызванными питтинговой коррозией. Путем сравнения явлений питтинговой коррозии трубопроводов и башен., Я обнаружил, что возникновение питтинговой коррозии связано не только с концентрацией Cl⁻ в окружающей среде., но и к однородности оцинкованного слоя. Детали с неравномерной толщиной оцинкованного слоя и загрязнениями с большей вероятностью станут отправной точкой питтинговой коррозии.. Следовательно, улучшение однородности оцинкованного слоя и уменьшение примесей в оцинкованном слое являются ключом к предотвращению точечной коррозии..
3.2.3 Щелевая коррозия
Щелевая коррозия в основном возникает на стыках оцинкованных деталей., например, соединения между угловой сталью и соединительными пластинами., соединения между болтами и гайками, и нахлесточные соединения компонентов. Проявляется быстрой коррозией и отслаиванием оцинкованного слоя внутри щелей., красная ржавчина на стальной подложке, и даже ослабленные и застрявшие соединения компонентов.
Образование этого типа коррозии происходит главным образом потому, что в щелях на стыках компонентов легко скапливается дождевая вода., пыль, агрессивные среды, и т.п., формирование “раствор для щели”. Концентрация кислорода внутри щелей ниже, чем снаружи., формирование “ячейка концентрации кислорода”— внутренняя часть щели — анод, внешняя — катод, приводит к быстрой коррозии оцинкованного слоя и стальной основы внутри щелей.. В то же время, продукты коррозии внутри щелей не могут быть своевременно удалены, что еще больше усугубит коррозию и образует порочный круг.
В ходе расследования, Я обнаружил, что почти все башни находятся в эксплуатации более 5 годы имеют разную степень щелевой коррозии на стыках компонентов., особенно соединения между болтами и гайками, которые наиболее серьезно подвержены коррозии. Сотрудники станции эксплуатации и технического обслуживания рассказали нам, что они ежегодно очищают от ржавчины и смазывают болты башни., но полностью избежать щелевой коррозии они все равно не могут. Некоторые болты застряли из-за коррозии и их невозможно разобрать., поэтому их приходится заменять, вырезая, что не только увеличивает нагрузку на эксплуатацию и техническое обслуживание, но также может привести к повреждению компонентов..
Характеристики щелевой коррозии:: коррозия концентрируется в щелях компонентов, с сильной маскировкой и высокой скоростью коррозии. Легко повлиять на качество соединения компонентов., а затем повлиять на общую структурную устойчивость башни. более того, щелевая коррозия часто возникает одновременно с питтинговой коррозией., усугубляющие коррозионные повреждения.
3.2.4 Коррозионное растрескивание под напряжением
Коррозионное растрескивание под напряжением – это форма коррозионного разрушения оцинкованных деталей под совместным действием “коррозионная среда + стресс”. В основном это происходит на силовых компонентах. (например, опоры главной башни, диагональный уголок из стали) и соединительные компоненты (например, высокопрочные болты) башни. Проявляется мелкими трещинами на поверхности деталей., которые постепенно расширяются и в конечном итоге приводят к разрушению компонентов.
Для образования этого вида коррозии необходимы два необходимых условия.: во-первых, наличие агрессивных сред (например, промышленные отходящие газы, брызги морской соли, и т.п.), а другой – наличие внутреннего или внешнего напряжения на компонентах. (например, остаточное напряжение, возникающее во время производства, напряжение и давление, которые испытывает башня во время эксплуатации). Под действием агрессивных сред, поврежден оцинкованный слой на поверхности детали, и коррозионная среда проникает в стальную подложку. В то же время, наличие напряжения приведет к появлению микротрещин на поверхности подложки. Коррозионные среды скапливаются внутри трещин., ускорение расширения трещин, и в конечном итоге приводит к разрушению компонентов.
Частота коррозионного растрескивания под напряжением относительно невелика., но вред велик. Как только это произойдет, это напрямую приведет к выходу из строя компонентов башни и приведет к серьезным авариям, связанным с безопасностью, таким как обрушение башни и прерывание передачи электроэнергии.. Согласно “Статистический отчет об авариях на линиях электропередачи” опубликовано State Grid в 2024, в 2023, было 3 Аварии при обрушении башни, вызванные коррозионным растрескиванием компонентов башни под напряжением в Китае, все происходит в районах с сильным промышленным загрязнением. Основная причина заключается в том, что остаточные напряжения не были устранены в процессе изготовления детали., и в то же время, он долгое время подвергался коррозии от промышленных газов, приводит к коррозионному растрескиванию под напряжением.
В ходе расследования, хотя компонентов с коррозионным растрескиванием под напряжением я не видел своими глазами, Эксплуатационный и обслуживающий персонал показал нам фотографии соответствующих аварий — на высокопрочном болте, оцинкованный слой отслоился, и в середине болта была явная трещина, который проходил через все сечение болта, в конечном итоге приводит к перелому болта, Компонент диагональной распорки башни отваливается, и наклон башни.
Чтобы более наглядно сравнить характеристики, причины образования и опасности различных видов коррозии, Я разобрался в таблице 2 ниже в сочетании с результатами расследования и профессиональными знаниями для справки.
|
Тип коррозии
|
Коррозионные характеристики
|
Причины формирования
|
Основная среда обслуживания
|
Уровень опасности
|
Сложность распознавания
|
|---|---|---|---|---|---|
|
Равномерная коррозия
|
Оцинкованный слой равномерно утоняется., припудрили и очистили целиком, и на более поздней стадии появляется равномерная красная ржавчина..
|
Комплексное воздействие электрохимической коррозии и химической коррозии, коррозионные среды действуют равномерно на поверхность детали.
|
Условия с мягкой атмосферой, такие как сельские и пригородные районы..
|
★★☆☆☆
|
★☆☆☆☆ (Легко узнать)
|
|
Питтинговая коррозия
|
На оцинкованном слое появляются коррозионные ямки размером с крошечные отверстия., которые постепенно углубляются и перфорируются, образуя ржавые ямы..
|
Ионы галогенов, такие как Cl⁻, проникают в пассивную пленку., образовывать локальные коррозионные ячейки, и вызывают автокалитическую коррозию.
|
Прибрежные районы, соляно-щелочная земля, северные тающие снега соляные районы.
|
★★★★★
|
★★★☆☆ (Трудно распознать на ранней стадии.)
|
|
Щелевая коррозия
|
Оцинкованный слой отслаивается и в щелях деталей появляется красная ржавчина., с незакрепленными и заклинившими соединениями.
|
В щелях скапливаются агрессивные среды., образуют клетки концентрации кислорода, и продукты коррозии не могут быть сброшены.
|
Все среды, особенно влажные и пыльные места.
|
★★★☆☆
|
★★★★☆ (Сильная маскировка)
|
|
Коррозионное растрескивание под напряжением
|
На поверхности детали появляются небольшие трещины., которые постепенно расширяются и в конечном итоге приводят к перелому.
|
Совместное действие агрессивных сред и внутреннего/внешнего напряжения компонентов.
|
Сильное промышленное загрязнение, прибрежные и другие районы с сильной коррозией и большими нагрузками на компоненты.
|
★★★★★
|
★★★★★ (Крайне сложно распознать)
|
Таблица 2 Сравнение основных типов коррозии оцинкованных деталей опор электропередачи
4. Основные факторы, влияющие на коррозию оцинкованных деталей
Коррозия оцинкованных деталей опор ЛЭП не является результатом действия какого-то одного фактора., но совместное действие различных факторов, таких как факторы окружающей среды, собственные факторы компонента, факторы процесса, и факторы эксплуатации и технического обслуживания. В ходе расследования, Я обнаружил, что оцинкованные компоненты с одинаковым сроком службы и характеристиками имеют большие различия в степени коррозии в разных средах., разные производственные процессы и разные уровни эксплуатации и технического обслуживания — некоторые из них остаются нетронутыми после 15 лет службы, в то время как у других наблюдается серьезный коррозионный отказ после 5 лет службы.
В сочетании с моими профессиональными знаниями, практические наблюдения и новейшие отраслевые данные, Я суммирую основные факторы, влияющие на коррозию оцинкованных деталей, в следующие 4 категории. Каждая категория факторов подробно анализируется в сочетании с конкретными расследованиями и личными наблюдениями., надеясь предоставить целевую основу для формулирования мер защиты позже.
4.1 Факторы окружающей среды (Основные факторы влияния)
Факторы окружающей среды являются основными факторами, влияющими на коррозию оцинкованных компонентов.. Поскольку компоненты подвергаются воздействию окружающей среды в течение длительного времени и подвергаются непосредственному воздействию агрессивных сред окружающей среды., тем сильнее агрессивность окружающей среды, тем быстрее скорость коррозии компонентов. По результатам расследования, Факторы окружающей среды в основном включают влажность воздуха, агрессивные среды, изменение температуры, освещение, и т.п., среди которых наиболее существенное влияние оказывают влажность воздуха и агрессивные среды..
4.1.1 Атмосферная влажность
Влажность атмосферы является необходимым условием возникновения электрохимической коррозии только при наличии сплошной пленки воды. (т.е., раствор электролита) образуется на поверхности оцинкованных деталей, может ли образоваться цепь гальванического элемента и возникнуть электрохимическая коррозия. Следовательно, тем выше влажность воздуха, чем дольше существует водная пленка на поверхности детали, и тем быстрее скорость электрохимической коррозии.
Согласно национальным данным о распределении влажности атмосферы, опубликованным Китайской сетью метеорологических данных в 2024, среднегодовая относительная влажность на юге Китая составляет 75%-85%, и что в северном Китае 45%-65%. Следовательно, Скорость коррозии оцинкованных компонентов на юге Китая составляет 30%-50% быстрее, чем в северном Китае. Я тоже обнаружил это явление во время расследования: степень целостности оцинкованного слоя башен в эксплуатации 8 лет в южном графстве всего 60%, в то время как башни, находящиеся на вооружении 8 лет в северном округе больше, чем 80%, и степень коррозии значительно легче.
Особенно в сезон сливовых дождей на юге., с продолжительными осадками и влажностью воздуха, близкой к 100%, водная пленка на поверхности компонентов не может высохнуть в течение длительного времени, пассивная пленка оцинкованного слоя повреждена, и скорость коррозии цинка значительно ускоряется. После сезона сливовых дождей, некоторые компоненты будут иметь явную порошковую и точечную коррозию.. Это полностью соответствует закону коррозии трубопроводов на юге Китая, в трубопроводной отрасли – во влажной среде на юге., скорость коррозии трубопроводов значительно выше, чем в засушливых районах севера.
4.1.2 Коррозионная среда
Коррозионная среда является ключевым фактором, ускоряющим коррозию оцинкованных деталей.. Различные типы агрессивных сред оказывают различное коррозионное воздействие на компоненты., среди которых промышленные загрязнители и морские солевые туманы оказывают сильнейшее коррозионное воздействие..
Среды промышленных загрязнений в основном включают SO₂., НЕТ₂, HCl, пыль, и т.п., которые в основном принадлежат промышленным предприятиям, таким как химические заводы, сталелитейные заводы, и тепловые электростанции. Эти среды вступают в химическую реакцию с оцинкованным слоем., повредить пассивную пленку, и ускоряют коррозию цинка. В то же время, эти среды растворяются в водной пленке, что снизит значение pH водной пленки, образуют кислый раствор электролита, и ускоряют электрохимическую коррозию. Во время расследования вокруг тяжелого промышленного города, Я увидел, что оцинкованный слой опор ЛЭП в этом районе сильно отслоился уже после того, как 6 лет службы, а поверхность деталей покрылась красной ржавчиной. Персонал по эксплуатации и техническому обслуживанию сообщил нам, что концентрация SO₂ в атмосфере в этом районе достигает 0,15 мг/м³., который был 3 раз национальный стандарт, и скорость коррозии компонентов была 2-3 раз больше, чем в сельской местности.
Средства распыления морской соли в основном включают NaCl., MgCl₂, и т.п., которые в основном из морской атмосферы, а их основным коррозионным компонентом является Cl⁻.. Cl⁻ обладает сильной проникающей способностью., который может проникать через пассивную пленку оцинкованного слоя, триггерная точечная и щелевая коррозия, и ускоряют коррозию компонентов. По последним отраслевым данным, Скорость коррозии оцинкованных деталей в прибрежных районах может достигать 8-12 мкм в год., который 3-4 раз больше, чем в сельской местности. Некоторые башни в прибрежных районах необходимо полностью очищать от ржавчины и заново оцинковывать каждый раз. 5 лет, с чрезвычайно высокими затратами на эксплуатацию и техническое обслуживание.
К тому же, почва на засоленно-щелочных участках суши содержит много солевых веществ, который поднимется к основанию башни и анкерным болтам за счет капиллярного действия, вызывая коррозию. В северных холодных районах, соль для таяния снега используется зимой, и Cl⁻ в тающей снег соли прилипнут к поверхности детали., что также ускорит коррозию.
4.1.3 Изменение температуры и освещение
Хотя влияние изменения температуры и освещенности на коррозию оцинкованных деталей не столь существенно, как влажность воздуха и агрессивные среды., это также ускорит коррозию при длительном воздействии. Изменение температуры вызовет тепловое расширение и сжатие оцинкованного слоя., создание термического напряжения. Длительное многократное термическое воздействие приведет к появлению трещин и отслаиванию оцинкованного слоя., что более очевидно в районах с большой разницей температур днем и ночью. (например, высокогорные районы).
Освещение (особенно ультрафиолетовый свет) ускорит старение и рассыпание оцинкованного слоя, повредить структуру оцинкованного слоя, уменьшить компактность оцинкованного слоя, облегчить проникновение агрессивных сред, а затем ускорить коррозию. В ходе расследования в высокогорных районах, Я увидел, что оцинкованный слой верхних элементов башни (которые подвергаются воздействию сильного ультрафиолета в течение длительного времени) был значительно более порошкообразным, чем нижние компоненты. Оцинкованный слой некоторых верхних компонентов отслаивается при прикосновении рукой..
4.2 Собственные факторы компонента
Собственные факторы компонента в основном включают материал, форма поперечного сечения, состояние поверхности компонентов, и т.д. Эти факторы повлияют на качество оцинкованного слоя и адгезию агрессивных сред., и затем повлиять на скорость коррозии.
По материалу компонентов, Основными материалами компонентов башни являются сталь Q235 и сталь Q355.. Коррозионная стойкость стали Q235 немного хуже, чем у стали Q355.. Следовательно, Скорость коррозии деталей из стали Q235 немного выше, чем у деталей из стали Q355.. В ходе расследования, Я обнаружил, что скорость потерь в поперечном сечении угловой стали, изготовленной из стали Q235, произведенной производителем, составляла 10% после 8 лет службы, в то время как угловая сталь из стали Q355 была только 6% после 8 лет службы.
По форме поперечного сечения, чем сложнее форма поперечного сечения детали, тем легче собирать дождевую воду, пыль и агрессивные среды, образовывать щели, и вызвать щелевую коррозию. Например, уголки из уголка и швеллера, и нахлесточные соединения соединительных пластин — все они являются зонами с высокой степенью щелевой коррозии.. Компоненты круглого сечения (такие как стальные трубы башен из стальных труб) легко скатываются дождевой воде и пыли, нелегко накопить, и скорость коррозии относительно медленная.
По состоянию поверхности, шероховатость и чистота поверхности детали влияют на однородность и адгезию оцинкованного слоя.. Детали с чрезмерно шероховатой поверхностью, картавит, оксидная окалина и другие дефекты имеют неравномерную толщину оцинкованного слоя, который склонен к слабым звеньям и становится отправной точкой коррозии. Детали с плохой чистотой поверхности и масляными пятнами, пыль и другие загрязнения приведут к ухудшению соединения оцинкованного слоя с основой., легкий пилинг, и ускоренная коррозия.
4.3 Факторы процесса
Факторы процесса в основном включают процесс цинкования., производственный процесс, процесс сборки, и т.д. Эти факторы напрямую определяют качество оцинкованного слоя., а затем повлиять на коррозионные характеристики компонентов. Это также тот фактор, который я наиболее глубоко ощутил во время расследования – в той же обстановке., степень коррозии компонентов при разных производственных процессах сильно различается.
Что касается процесса цинкования, как упоминалось ранее, антикоррозионный эффект горячего цинкования лучше, чем электрогальванизации, и антикоррозионный эффект предварительной обработки пескоструйной очисткой лучше, чем эффект травления.. Рациональность температуры раствора цинка и времени погружения также влияет на толщину и адгезию оцинкованного слоя.. В ходе расследования, Я обнаружил, что скорость коррозии компонентов, обработанных методом горячего цинкования, + удаление ржавчины пескоструйной обработкой – это больше, чем 60% медленнее, чем у компонентов, обработанных электрогальванизацией + маринование.
С точки зрения производственного процесса, остаточное напряжение, возникающее во время изготовления компонентов, увеличивает риск коррозионного растрескивания под напряжением.. Плохое качество сварки деталей приведет к легкому отслаиванию оцинкованного слоя в местах сварных соединений., вызвать коррозию в сварных соединениях. В ходе расследования на заводе по производству башен, Увидел, что на сварных соединениях некоторых свариваемых деталей отслоился оцинкованный слой.. Сотрудники завода объяснили, что это произошло из-за того, что во время сварки в местах сварных соединений была слишком высокая температура., приводящие к прогару оцинкованного слоя, и последующее повторное цинкование не было тщательным, приводящие к коррозии.
4.4 Факторы эксплуатации и технического обслуживания
Факторы эксплуатации и технического обслуживания являются ключевыми факторами для замедления коррозии оцинкованных компонентов и обеспечения безопасной эксплуатации опор электропередачи.. Даже если компоненты изготовлены качественно., если эксплуатация и техническое обслуживание не на месте, скорость коррозии будет ускорена, и срок службы компонентов значительно сократится.. Это соответствует концепции эксплуатации и технического обслуживания трубопроводной отрасли——”Точное техническое обслуживание может продлить срок службы оборудования за счет 30% или больше”.
К основным факторам эксплуатации и технического обслуживания относится совершенство системы контроля., своевременность технического обслуживания, и профессионализм обслуживающего персонала. Надежная система контроля может гарантировать, что скрытые опасности коррозии будут обнаружены на ранней стадии и своевременно устранены., предотвращение дальнейшего развития коррозии. Своевременное обслуживание, например, удаление ржавчины, подкраска и очистка, может эффективно блокировать проникновение агрессивных сред и замедлять процесс коррозии. Профессионализм обслуживающего персонала определяет, будут ли методы технического обслуживания, материалы и процессы являются подходящими, что напрямую влияет на эффект обслуживания.
В ходе расследования, Я обнаружил, что существует значительная разница в степени коррозии башен под управлением разных станций эксплуатации и технического обслуживания.. Станция эксплуатации и технического обслуживания в Северном Китае создала “цифровой контроль” система. Инспекторы используют мобильные терминалы для ежемесячной регистрации состояния коррозии каждой башни., включая место коррозии, тип и степень коррозии коррозии, и загрузить данные в систему фонового управления. Как только обнаружены скрытые опасности коррозии, система автоматически выдаст задание на обслуживание, и обслуживающий персонал будет организован для решения этой проблемы в течение 7 рабочие дни. Степень коррозии башен, находящихся под его управлением, как правило, легкая., а средний срок службы компонентов увеличивается примерно на 5 лет по сравнению со средним показателем по отрасли.
Напротив, Станция эксплуатации и технического обслуживания в отдаленной горной местности имеет недостаточную рабочую силу и устаревшие концепции технического обслуживания.. Цикл проверки вышек – раз в год., и проверка в основном представляет собой ручной визуальный осмотр, где трудно обнаружить скрытые опасности коррозии, такие как точечная коррозия и щелевая коррозия. Техническое обслуживание часто откладывается до тех пор, пока на компонентах не появится явная коррозия. (например, отслоение оцинкованного слоя на большой площади и красная ржавчина на подложке.), что не только увеличивает затраты на техническое обслуживание, но и создает потенциальную угрозу безопасности.. В ходе расследования, мы нашли это 30% башен в этом районе имеют компоненты с потерями в поперечном сечении, превышающими 10%, которые необходимо срочно заменить.
К тому же, Выбор материалов для технического обслуживания также влияет на эффект технического обслуживания.. Некоторые подразделения эксплуатации и технического обслуживания выбирают для подкраски недорогую антикоррозионную краску, не соответствующую оцинкованному слою.. Адгезия между этим видом краски и оцинкованным слоем плохая., и легко отслаивается после кратковременного воздействия окружающей среды, который не может играть защитную роль и даже ускоряет коррозию из-за скопления воды и пыли между слоем краски и оцинкованным слоем.
5. Меры защиты от коррозии и инженерный анализ ситуации
На основе систематического анализа механизма коррозии, Основные виды коррозии и факторы, влияющие на оцинкованные детали, в сочетании с исследовательской практикой автора, профессиональные знания и опыт работы в отрасли, в этой главе предлагаются целевые меры защиты от коррозии на двух основных этапах.: этап производства (предотвращение источника) и этап эксплуатации и технического обслуживания (управление процессом). Принцип “профилактика прежде всего, сочетание профилактики и контроля, и классификация защиты” соблюдается, и экономика, практичность и долгосрочная эффективность мер защиты полностью учтены. В то же время, в сочетании с конкретными инженерными случаями, эффекты применения этих мер проверяются и анализируются, чтобы обеспечить практическое руководство по инженерной практике защиты от коррозии оцинкованных компонентов опор электропередач..
5.1 Меры защиты на этапе производства (Предотвращение источника)
Этап производства является источником борьбы с коррозией оцинкованных деталей.. Качество компонентов, изготовленных на этом этапе, напрямую определяет их первоначальную коррозионную стойкость.. Следовательно, усиление контроля качества на этапе производства и оптимизация производственного процесса могут существенно улучшить коррозионную стойкость оцинкованных компонентов и уменьшить скрытые опасности коррозии в последующем процессе обслуживания.. В сочетании с исследованием заводов по производству башен и профессиональными знаниями в области трубопроводной промышленности., конкретные меры защиты заключаются в следующем::
5.1.1 Оптимизация процесса цинкования и улучшение качества оцинкованного слоя
Процесс цинкования является основным звеном, влияющим на коррозионную стойкость оцинкованных компонентов.. Ключом к оптимизации процесса цинкования является строгий контроль процесса предварительной обработки и параметров цинкования., чтобы обеспечить достаточную толщину оцинкованного слоя., равномерное распределение и сильная адгезия. Конкретно, могут быть приняты следующие меры:
Первый, принять передовую технологию предварительной обработки. Для компонентов, используемых в суровых условиях, например, в прибрежных районах., зоны тяжелой промышленности и зоны с повышенной влажностью, Пескоструйная очистка должна быть принята в качестве основного метода предварительной обработки., и маринование + фосфатирование + промывку водой можно использовать в качестве вспомогательной обработки.. Пескоструйная очистка позволяет полностью удалить оксидную окалину., Руст, масляные пятна и заусенцы на поверхности деталей, придание поверхности компонентов определенной шероховатости (обычно 40-80 мкм), что способствует сочетанию оцинкованного слоя и стальной основы. По сравнению с традиционным травлением для удаления ржавчины, пескоструйная очистка позволяет избежать “перемаринование” явление компонентов, уменьшить поверхностные дефекты компонентов, и улучшить однородность и адгезию оцинкованного слоя. По результатам сравнительного тестирования курсового эксперимента автора, Адгезия оцинкованного слоя после пескоструйной очистки 20%-30% выше, чем после травления и удаления ржавчины, а устойчивость к солевому туману увеличивается более чем 50%.
второй, строго контролировать параметры процесса цинкования. Температуру раствора цинка следует строго контролировать на уровне 440-460 ℃.. Если температура слишком высокая, скорость реакции между цинком и сталью будет слишком высокой, что приведет к неравномерной толщине оцинкованного слоя, плохая адгезия и легкое отслаивание; если температура слишком низкая, раствор цинка будет иметь высокую вязкость, где сложно сформировать равномерный оцинкованный слой, и толщина оцинкованного слоя не будет соответствовать требованиям. Время погружения следует регулировать в зависимости от толщины компонентов.: для тонкостенных деталей (толщина менее 10 мм), время погружения 2-4 минуты; для толстостенных деталей (толщина более 10 мм), время погружения 4-6 минут, чтобы обеспечить соответствие толщины оцинкованного слоя требованиям GB/T 2694—2023. (несущие детали не менее 86 мкм, ненесущие компоненты не менее 65 мкм).
В третьих, добавить пассивационную обработку после цинкования. После цинкования, детали могут быть обработаны хроматной пассивацией или трехвалентным хромом для образования плотной пассивационной пленки на поверхности оцинкованного слоя.. Пассивационная пленка может эффективно изолировать оцинкованный слой от внешних агрессивных сред., предотвратить окисление и коррозию цинка, и дальнейшее улучшение коррозионной стойкости компонентов. В то же время, пассивирующая пленка также может улучшить внешний вид оцинкованного слоя и уменьшить износ оцинкованного слоя во время транспортировки и сборки.. Следует отметить, что хроматная пассивация имеет определенное загрязнение окружающей среды., так трехвалентная хромовая пассивация (пассивация защиты окружающей среды) рекомендуется для практического применения.
5.1.2 Улучшите производственный процесс и уменьшите скрытые опасности
Дефекты в процессе изготовления деталей приведут к снижению качества оцинкованного слоя и увеличению скрытой опасности коррозии.. Следовательно, совершенствование производственного процесса и устранение дефектов производственного процесса являются важными мерами по повышению коррозионной стойкости оцинкованных деталей.. Конкретные меры включают:
Первый, устранить остаточное напряжение компонентов. Во время резки возникает большое остаточное напряжение., изгиб, сварка и другие процессы компонентов. Наличие остаточных напряжений не только снижает механические свойства компонентов, но и увеличивает риск коррозионного растрескивания под напряжением.. Следовательно, после изготовления комплектующих, термическая обработка (например, обработка отжигом) или следует применить обработку вибрационным старением, чтобы устранить остаточное напряжение внутри компонентов.. Температура отжига контролируется на уровне 600-700 ℃., и время сохранения тепла составляет 2-3 часа, который может эффективно устранить более чем 80% остаточного напряжения. В ходе расследования на крупном заводе по производству башен, мы обнаружили, что компоненты после обработки вибрационным старением имеют частоту возникновения коррозионного растрескивания под напряжением. 90% ниже, чем у компонентов без обработки для устранения напряжений.
второй, улучшить качество сварки компонентов. Дефекты сварки (например, сварочные трещины, поры, неполное проникновение) приведет к плохому соединению оцинкованного слоя и основы в местах сварных соединений., а сварные соединения подвержены коррозии. Следовательно, процесс сварки должен быть оптимизирован: использовать сварочный стержень с низким содержанием водорода или технологию сварки в среде защитного газа, чтобы уменьшить количество дефектов сварки.; контролировать температуру сварки и скорость сварки во избежание прогорания оцинкованного слоя в местах сварных соединений; для компонентов, которые необходимо сваривать после цинкования, специальное антикоррозионное ремонтное средство (например, краска с высоким содержанием цинка) следует использовать для подкраски после сварки для обеспечения целостности антикоррозионного слоя в местах сварных соединений..
В третьих, оптимизировать структурную конструкцию компонентов. Конструктивное проектирование компонентов должно максимально исключать образование мертвых углов и щелей., чтобы предотвратить скопление дождевой воды, пыль и агрессивные среды и уменьшают возникновение щелевой коррозии. Например, нахлесточные соединения соединительных пластин должны быть выполнены с дренажными отверстиями для облегчения отвода дождевой воды; углы уголков и швеллеров должны быть закруглены, чтобы уменьшить скопление пыли и агрессивных сред.; поверхность компонентов должна быть максимально гладкой, чтобы уменьшить прилипание агрессивных сред.. Для компонентов, используемых в прибрежных зонах и зонах тяжелой промышленности., конструкция конструкции должна быть более ориентирована на предотвращение коррозии, и количество щелей должно быть уменьшено в наибольшей степени.
5.1.3 Выбирайте высокоэффективные материалы и повышайте коррозионную стойкость компонентов
Выбор материалов компонентов напрямую влияет на коррозионную стойкость оцинкованных компонентов.. Для опор электропередачи, используемых в различных средах обслуживания, следует выбирать соответствующие высокоэффективные материалы для улучшения общей коррозионной стойкости компонентов., снизить скорость коррозии, и продлить срок службы. Конкретные предложения заключаются в следующем::
Первый, выбирайте устойчивую к атмосферным воздействиям сталь для компонентов, находящихся в средах с умеренной коррозией. Устойчивая к атмосферным воздействиям сталь (например Q235NH, Q355NH) содержит легирующие элементы, такие как Cu, п, Кр, В, который может образовывать плотную и стабильную защитную пленку на поверхности в атмосферной среде.. Защитная пленка может эффективно изолировать стальную подложку от агрессивных сред., играть хорошую антикоррозийную роль. Скорость коррозии атмосферостойкой стали составляет 1/5-1/10 из обычной углеродистой стали. Хотя первоначальная стоимость атмосферостойкой стали составляет 15%-20% выше, чем у обычной углеродистой стали, затраты на долгосрочную эксплуатацию и техническое обслуживание значительно снижаются, который подходит для вышек в сельской местности, пригороды и другие среды с умеренной коррозией.
второй, выберите сталь из оцинкованного алюминиевого сплава для компонентов, находящихся в агрессивной коррозионной среде. Для вышек в прибрежных районах, районы тяжелой промышленности и засоленно-щелочные земли, можно использовать сталь из оцинкованного алюминиевого сплава. Слой оцинкованного алюминиевого сплава состоит из 55% алюминий, 43.5% цинк и 1.5% кремний. Коррозионная стойкость слоя сплава составляет 2-3 раз больше, чем у слоя чистого цинка. Алюминий в слое сплава может образовывать на поверхности плотную защитную пленку Al₂O₃., который обладает высокой устойчивостью к коррозии Cl⁻ и SO₂. В то же время, слой сплава имеет хорошую адгезию и износостойкость, который может эффективно предотвратить точечную коррозию и щелевую коррозию. Согласно данным отраслевых испытаний, Срок службы деталей из оцинкованных алюминиевых сплавов в прибрежных районах может достигать 40-50 лет, что в два раза больше, чем у чисто горячеоцинкованных компонентов..
В третьих, для соединения компонентов выбирайте высокопрочные коррозионностойкие болты. Высокопрочные болты являются ключевыми соединительными компонентами опор трансмиссии., и их коррозионное разрушение напрямую повлияет на структурную устойчивость башни.. Для болтов, используемых в суровых условиях, высокопрочные коррозионностойкие болты (например, болты из оцинкованного алюминиевого сплава 10.9S., болты из нержавеющей стали) можно выбрать. Эти болты не только обладают высокой механической прочностью, но и обладают хорошей коррозионной стойкостью., который может эффективно избежать коррозионного заклинивания и разрушения. К тому же, резьбу болтов можно покрыть антикоррозионной смазкой для дальнейшего улучшения коррозионной стойкости..
5.2 Меры защиты на этапе эксплуатации и технического обслуживания (Управление процессом)
Этап эксплуатации и технического обслуживания является ключевым звеном в предотвращении коррозии оцинкованных компонентов и обеспечении безопасной эксплуатации опор электропередачи.. Даже если компоненты изготовлены качественно., необходимы научные и стандартизированные эксплуатация и техническое обслуживание, чтобы в полной мере реализовать их антикоррозионные характеристики и продлить срок их службы.. В сочетании с исследованием станций эксплуатации и технического обслуживания, а также опыта эксплуатации и технического обслуживания трубопроводной отрасли., Конкретные меры защиты на этапе эксплуатации и технического обслуживания заключаются в следующем::
5.2.1 Улучшите систему ежедневного осмотра и своевременно обнаруживайте скрытые опасности
Создание научной и совершенной системы ежедневного осмотра является предпосылкой своевременного обнаружения скрытых опасностей коррозии и проведения целевого технического обслуживания.. По тяжести условий эксплуатации вышек, должна быть создана иерархическая система проверки для реализации “секретная проверка, точное раннее предупреждение”.
Первый, сформулировать иерархический цикл проверки. Для вышек, работающих в условиях жесткой коррозии (прибрежная зона, районы тяжелой промышленности, помещения с повышенной влажностью, солончако-щелочные участки суши), цикл проверок следует сократить до одного раза в квартал; для вышек в средах с умеренной коррозией (сельская местность, пригород), цикл проверки может составлять один раз в год; для ключевых вышек (например, башни возле важных объектов, большепролетные башни), цикл проверок следует сократить до одного раза в месяц. К тому же, после экстремальной погоды (например, сильный дождь, сильный ветер, сильный снег), следует проводить дополнительные проверки на предмет отсутствия повреждений оцинкованного слоя деталей и наличия коррозии..
второй, принять сочетание ручного контроля и современных технологий обнаружения. Ручной осмотр в основном используется для проверки очевидных явлений коррозии компонентов., например, отслоение оцинкованного слоя на большой площади, красная ржавчина на подложке, ненадежные соединения компонентов, и т.д. Для скрытых опасностей коррозии, таких как точечная коррозия., щелевая коррозия и коррозионное растрескивание под напряжением, современные технологии обнаружения, такие как ультразвуковой контроль, Необходимо внедрить инфракрасное тепловидение и датчики коррозии.. Ультразвуковой контроль может обнаружить потерю поперечного сечения компонентов, вызванную коррозией.; Инфракрасное тепловидение позволяет обнаружить локальную коррозию компонентов путем определения разницы температур на поверхности компонента.; Датчики коррозии могут отслеживать скорость коррозии компонентов в режиме реального времени и заранее предупреждать о коррозии..
В третьих, создать цифровую платформу проверки и управления. Запишите данные проверки (место коррозии, тип коррозии, степень коррозии, предложения по техническому обслуживанию, и т.п.) на цифровую платформу, создать “одна башня, один файл” система управления. Платформа может анализировать и оценивать данные о коррозии., прогнозировать тенденцию развития коррозии компонентов, и автоматически выдавать задачи по техническому обслуживанию, с тем, чтобы реализовать информатизацию и интеллект эксплуатации и технического обслуживания.
5.2.2 Своевременное удаление ржавчины, Подкрасочное покрытие и замедление коррозии
Если во время проверки обнаружена коррозия, ее следует устранять своевременно в зависимости от степени коррозии, чтобы избежать дальнейшего развития коррозии.. Принцип “ступенчатое лечение, соответствующие меры” следует придерживаться, и различные методы обслуживания должны быть приняты в зависимости от степени коррозии.:
Первый, обработка легкой коррозии. Для компонентов с небольшой коррозией (оцинкованный слой слегка припудривается, без воздействия подложки, Площадь коррозии менее 5%), Для удаления ржавчины и порошкообразного оцинкованного слоя на поверхности можно использовать ручную шлифовку или пескоструйную очистку., а затем антикоррозийная краска в тон оцинкованному слою (например, краска с высоким содержанием цинка, флюорокарбоновая краска) можно применять для подкраски. Толщина слоя подкраски должна соответствовать толщине оцинкованного слоя., обычно 80-100 мкм. При нанесении краски, поверхность деталей должна быть чистой и сухой, чтобы обеспечить сцепление слоя краски..
второй, обработка умеренной коррозии. Для компонентов с умеренной коррозией (оцинкованный слой частично отслаивается, подложка частично обнажена, зона коррозии 5%-20%, потери в поперечном сечении менее 10%), следует применять пескоструйную очистку для тщательного удаления ржавчины и остаточного оцинкованного слоя на поверхности., а затем необходимо провести повторное цинкование или тяжелую антикоррозийную обработку покрытия.. Повторное цинкование позволяет восстановить антикоррозионные характеристики компонентов до исходного уровня., но стоимость относительно высокая; тяжелое антикоррозийное покрытие (например, трехслойное полиэтиленовое покрытие) имеет хорошую коррозионную стойкость, бюджетный, и подходит для компонентов, которые трудно разобрать и повторно оцинковать..
В третьих, лечение сильной коррозии. Для компонентов с сильной коррозией (оцинкованный слой полностью снимается, подложка полностью обнажена, Площадь коррозии более 20%, поперечные потери более 10%), их следует заменять вовремя, чтобы избежать несчастных случаев.. При замене компонентов, следует выбирать новые компоненты, отвечающие требованиям защиты от коррозии., а процесс установки должен быть стандартизирован во избежание повреждения оцинкованного слоя при монтаже..
К тому же, для вышек в условиях жесткой коррозии, можно проводить периодическое антикоррозионное обслуживание. На поверхность оцинкованного слоя можно наносить слой антикоррозионного покрытия каждые 5-8 лет, чтобы сформировать “оцинкованный слой + антикоррозийное покрытие” двойная система защиты, который может эффективно продлить срок службы компонентов.
5.2.3 Улучшите очистку и техническое обслуживание и уменьшите прилипание агрессивной среды.
Регулярная очистка поверхности компонентов опор электропередачи является эффективной мерой снижения прилипания агрессивных сред и замедления коррозии.. По среде обслуживания вышек, необходимо принять целевые меры по очистке и техническому обслуживанию.:
Первый, очистка компонентов в промышленных помещениях. Для вышек вблизи промышленных зон, поверхность компонентов легко прилипает к пыли, частицы промышленных отработанных газов и другие коррозионные отложения. Водяные пистолеты высокого давления (давление воды контролируется на уровне 10-15МПа) можно использовать для регулярной очистки компонентов (один раз каждый 6 месяцы). Вода для очистки должна быть чистой водопроводной водой., и моющее средство можно добавить в случае трудноудаляемых отложений.. После очистки, поверхность деталей должна быть своевременно высушена во избежание образования водяной пленки.
второй, очистка компонентов в прибрежных районах. Для вышек в прибрежных районах, поверхность компонентов легко прилипает к отложениям солевого тумана (содержащий Cl⁻). После сильного дождя, Для своевременного мытья поверхности компонентов следует использовать пресную воду, чтобы снизить концентрацию Cl⁻ на поверхности.. Для оснований башен и анкерных болтов, регулярная уборка (один раз каждый 3 месяцы) может быть осуществлено, После очистки можно наносить антикоррозионную смазку для дальнейшего улучшения коррозионной стойкости..
В третьих, очистка щелей компонентов. Щели компонентов (например, соединения болт-гайка, угловые соединения стальных соединительных пластин) легко накапливают пыль, дождевая вода и агрессивные среды. Для регулярной очистки щелей можно использовать мягкую щетку или воздушный компрессор. (один раз каждый 3 месяцы) для удаления накопившихся веществ и предотвращения возникновения щелевой коррозии. После очистки, на щели можно наносить антикоррозионный герметик, чтобы блокировать проникновение агрессивных сред.
Четвертый, защита оснований башен. Основания башни и анкерные болты заглублены в землю., который легко подвергается коррозии под действием агрессивных веществ в почве. Могут быть приняты такие меры, как установка антикоррозионных канав и изолирующих слоев.: рыть антикоррозионные канавы (ширина 50 см, глубина 60см) вокруг основания башни, заполнить канавы антикоррозийными материалами (например, гравий, асфальт), и предотвратить попадание коррозийных веществ в почву в основание башни; уложить антикоррозионный изолирующий слой (например, асфальтовый войлок, полиэтиленовая пленка) между основанием башни и почвой, чтобы изолировать контакт между основанием башни и коррозионно-активной почвой..
5.2.4 Установите систему мониторинга коррозии и обеспечьте точное техническое обслуживание
В связи с быстрым развитием цифровых технологий, Интернет вещей (Интернет вещей) и искусственный интеллект, создание интеллектуальной системы мониторинга коррозии стало тенденцией развития защиты от коррозии компонентов опор электропередачи.. Система может отслеживать состояние коррозии компонентов в режиме реального времени., реализовать раннее предупреждение о коррозии и точное техническое обслуживание, избегать слепого обслуживания, и сократить затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание.
Первый, установить датчики контроля коррозии. Датчики коррозии (например, датчики сопротивления линейной поляризации, электрохимические датчики импеданса) устанавливаются на ключевые элементы опор ЛЭП (опоры главной башни, высокопрочные болты, основания башни), который может контролировать скорость коррозии, Коррозионный потенциал и параметры окружающей среды (влажность воздуха, температура, концентрация Cl⁻, концентрация SO₂) компонентов в режиме реального времени. Датчики подключаются к платформе фонового управления посредством технологии беспроводной связи. (например 5G, Лора), и данные мониторинга передаются на платформу в режиме реального времени.
второй, создать платформу анализа данных и раннего предупреждения. Фоновая платформа собирает и хранит данные мониторинга., и использует алгоритмы больших данных и искусственного интеллекта для анализа данных. По скорости коррозии и параметрам окружающей среды, платформа может прогнозировать тенденцию развития коррозии компонентов, настроить трехуровневое раннее предупреждение (нормальный, внимание, Опасность), и своевременно выдавать информацию о раннем предупреждении эксплуатационному и техническому персоналу, когда состояние коррозии превышает порог безопасности..
В третьих, осуществлять точное техническое обслуживание на основе данных мониторинга. По данным мониторинга и информации раннего предупреждения системы, персонал по эксплуатации и техническому обслуживанию может проводить целевое техническое обслуживание: для компонентов с нормальным состоянием коррозии, никакого обслуживания не требуется; для компонентов с ранним предупреждением на уровне внимания, усилить проверку и очистку; для компонентов с системой раннего предупреждения об уровне опасности, провести удаление ржавчины, подкраска покрытия или своевременная замена. Такое точное техническое обслуживание не только повышает эффективность технического обслуживания, но также снижает затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание.. По практике применения электросетевой компании, интеллектуальная система мониторинга коррозии может снизить затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание вышек на 40%-50%.
5.3 Инженерный анализ случая
Проверить эффективность применения вышеуказанных мер защиты от коррозии., в этой главе в качестве примера для анализа взята прибрежная линия электропередачи 220 кВ в определенном городе в Восточном Китае.. Длина линии 86 км., с 218 Опоры линий. Он расположен в типичной морской атмосферной среде., с повышенной влажностью воздуха (среднегодовая относительная влажность 82%), высокая концентрация Cl⁻ (Среднегодовая концентрация Cl⁻ 0,08мг/м³), и серьезная коррозия оцинкованных компонентов. До 2021, линия использует традиционный процесс горячего цинкования и режим ручного контроля., и проблема коррозии компонентов была заметна. Компоненты необходимо было заменять в больших количествах каждый раз. 5 лет, и ежегодные затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание превысили 8 миллион юаней.
В 2021, подразделением эксплуатации и ремонта проведено комплексное антикоррозионное преобразование линии, принятие комбинации мер по предотвращению источников и мерам по контролю процесса, предложенных в этом документе.. Конкретные меры по преобразованию заключаются в следующем::
1. Трансформация этапа производства: Все сменные компоненты изготовлены из стали из оцинкованного алюминиевого сплава., и процесс гальванизации принимает пескоструйную очистку от ржавчины + горячеоцинкованный алюминиевый сплав + пассивация трехвалентным хромом. Толщина слоя оцинкованно-алюминиевого сплава контролируется в пределах 100-110 мкм., что выше национального стандарта. В то же время, компоненты подвергаются вибрационному старению для устранения остаточных напряжений.; оптимизирована структурная конструкция компонентов, и дренажные отверстия добавлены в нахлесточных соединениях соединительных пластин для уменьшения щелевой коррозии..
2. Преобразование этапов эксплуатации и технического обслуживания: Создана иерархическая система проверок., а цикл осмотра вышек сокращается до одного раза в квартал. 50 выбраны ключевые башни для установки датчиков контроля коррозии, а интеллектуальная платформа мониторинга коррозии и раннего предупреждения создана для мониторинга состояния коррозии компонентов в режиме реального времени.; компоненты каждый раз очищаются пресной водой. 6 месяцев для удаления отложений солевого тумана; для компонентов с небольшой коррозией, своевременное удаление ржавчины и подкраска покрытия, а для подкраски используется краска с высоким содержанием цинка, соответствующая слою оцинкованного алюминиевого сплава.; основания башни оборудованы антикоррозийными канавами и изолирующими слоями для предотвращения коррозии грунта.
После 3 годы работы (2021-2024), отдел эксплуатации и технического обслуживания провел комплексную проверку и оценку линии. Результаты проверки показывают, что эффект трансформации замечательный.:
1. Коррозионный статус компонентов: Целостность слоя деталей из оцинкованно-алюминиевого сплава превышает 95%, и нет явной питтинговой коррозии, щелевая коррозия и коррозионное растрескивание под напряжением. Только 3% части деталей имеют незначительное припудривание слоя оцинкованного алюминиевого сплава, и не происходит воздействия на подложку. Поперечные потери компонентов менее 2%, что намного ниже безопасного допустимого диапазона. (10%).
2. Стоимость эксплуатации и обслуживания: Ежегодные затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание линии сокращаются до 3.2 миллион юаней, который 60% ниже, чем до преобразования (8 миллион юаней). Количество замен компонентов уменьшено с 200 в год до 15 в год, что значительно снижает объем работ по техническому обслуживанию и стоимость.
3. Прогнозирование срока службы: По скорости коррозии, контролируемой системой, прогнозируется, что срок службы компонентов достигнет 45-50 лет, что в два раза больше, чем у оригинальных компонентов, изготовленных из чистого горячего цинкования. (20-25 лет).
Этот случай в полной мере показывает, что сочетание мер защиты на этапе производства (оптимизация процесса цинкования, улучшение производственного процесса, выбор высокоэффективных материалов) и этап эксплуатации и технического обслуживания (улучшение системы проверки, своевременное обслуживание, усиление очистки, создание интеллектуальной системы мониторинга) может эффективно решить проблему коррозии оцинкованных компонентов в суровых условиях, повысить коррозионную стойкость компонентов, сократить затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание, и продлить срок службы опор ЛЭП. Меры защиты, предложенные в этой статье, имеют высокую практичность и работоспособность., и может служить эталоном по защите от коррозии оцинкованных компонентов опор электропередач в аналогичных условиях..
6. Текущие проблемы и перспективы дальнейшего развития
6.1 Текущие проблемы
Благодаря постоянному развитию электроэнергетики и постоянному совершенствованию антикоррозионных технологий, Большой прогресс был достигнут в защите от коррозии оцинкованных компонентов опор электропередач в Китае.. Однако, в сочетании с исследовательской практикой автора и отраслевыми исследованиями, все еще существуют некоторые серьезные проблемы в практическом применении, которые ограничивают дальнейшее улучшение уровня защиты от коррозии оцинкованных деталей.. Конкретные проблемы заключаются в следующем:
Первый, качество процесса цинкования на некоторых малых и средних производственных предприятиях не на должном уровне. Из-за ограниченности капитала, технологии и оборудование, некоторые малые и средние предприятия по производству башен до сих пор применяют традиционное травление для удаления ржавчины. + процесс горячего цинкования, и контроль параметров цинкования (температура раствора цинка, время погружения) не строгий, приводит к неравномерной толщине оцинкованного слоя., плохая адгезия и низкая коррозионная стойкость компонентов. В ходе расследования, мы нашли это 40% малых и средних производственных предприятий имеют проблему неквалифицированной толщины оцинкованного слоя, а скорость коррозии компонентов, выпускаемых этими заводами, равна 2-3 раз больше, чем у крупных стандартных заводов. К тому же, некоторые фабрики идут на уступки, чтобы снизить затраты, использование некачественных цинковых слитков и неполная предварительная обработка, что еще больше снижает качество оцинкованного слоя.
второй, уровень эксплуатации и технического обслуживания несбалансирован. Существует большой разрыв в уровне эксплуатации и технического обслуживания опор электропередачи между разными регионами и различными подразделениями по эксплуатации и техническому обслуживанию.. В развитых регионах и крупных электросетевых компаниях, концепция эксплуатации и технического обслуживания усовершенствована, широко используются современные технологии обнаружения и интеллектуальные системы мониторинга., и уровень защиты от коррозии высокий. Однако, в отдаленных районах и малых электросетевых компаниях, из-за нехватки рабочей силы, средства и техническая мощь, режим эксплуатации и обслуживания обратный, цикл проверки длительный, обслуживание не своевременное, и проблема коррозии компонентов заметна. В ходе расследования, мы обнаружили, что частота коррозионных отказов компонентов в отдаленных районах составляет 3-4 раз больше, чем в развитых регионах.
В третьих, исследования и применение новых антикоррозионных технологий недостаточны. В настоящий момент, защита от коррозии оцинкованных компонентов в Китае по-прежнему в основном основана на традиционных технологиях горячего цинкования и антикоррозионного покрытия.. Исследование и применение новых антикоррозионных технологий. (например, наноантикоррозионное покрытие, композитный антикоррозионный слой, технология ингибиторов коррозии) все еще находятся на экспериментальной стадии или стадии мелкомасштабного применения, и не получили широкого распространения. Некоторые новые антикоррозионные технологии обладают преимуществами высокой коррозионной стойкости., защита окружающей среды и длительный срок службы, но из-за высокой стоимости, незрелые технологии и отсутствие соответствующих стандартов, их трудно применять в больших масштабах.
Четвертый, соответствующие стандарты и спецификации нуждаются в дальнейшем совершенствовании. Хотя существуют соответствующие национальные стандарты (например ГБ/Т 2694—2023) для качества цинкования и защиты от коррозии компонентов опор электропередачи, эти стандарты в основном направлены на традиционный процесс цинкования и общие меры защиты от коррозии., отсутствуют подробные стандарты и спецификации для новых антикоррозионных технологий., новые материалы и интеллектуальные системы мониторинга. В то же время, стандарты оценки эффективности защиты от коррозии несовершенны, что сложно точно оценить коррозионную стойкость и срок службы комплектующих.
6.2 Перспективы будущего развития
По мере углубленного развития “двойной углерод” стратегическая цель, строительство новой энергосистемы ускоряется, и проекты сверхвысокого напряжения, новые проекты по передаче энергии, поддерживающие проекты передачи энергии, и проекты межрегиональной передачи постоянно расширяются.. Среда обслуживания опор электропередачи становится все более сложной, а требования к коррозионной стойкости оцинкованных деталей становятся все выше и выше.. В сочетании с тенденцией развития антикоррозионных технологий в стране и за рубежом и профессиональными знаниями в трубопроводной отрасли., Перспективы дальнейшего развития защиты от коррозии оцинкованных компонентов опор электропередач в основном отражаются в следующих аспектах::
Первый, развитие высокопроизводительных, защита окружающей среды и долговечные антикоррозийные материалы. В будущем, исследования и разработки новых антикоррозионных материалов будут ориентированы на высокие эксплуатационные характеристики., защита окружающей среды и длительный срок службы. С одной стороны, оптимизировать формулу оцинкованного алюминиевого сплава, добавить редкоземельные элементы (такие как церий, лантан) для улучшения коррозионной стойкости и адгезии слоя сплава; с другой стороны, разработать новые экологические антикоррозионные покрытия (такие как нанокомпозитные покрытия, антикоррозионные покрытия на водной основе), которые имеют преимущества нетоксичности, экологически чистый, высокая коррозионная стойкость и хорошая адгезия, и постепенно заменить традиционные токсичные и вредные антикоррозийные покрытия. К тому же, исследование и применение коррозионностойких композиционных материалов (такие как армированные волокном пластиковые композитные материалы) будет усилен. Эти материалы обладают превосходной коррозионной стойкостью и малым весом., что может эффективно снизить коррозионную нагрузку на компоненты.
второй, интеллектуальный мониторинг коррозии, а также эксплуатация и техническое обслуживание. С развитием Интернета вещей, большие данные и искусственный интеллект, мониторинг коррозии, а также эксплуатация и техническое обслуживание оцинкованных компонентов будут развиваться в направлении интеллекта и информатизации.. Интеллектуальная система мониторинга коррозии будет широко пропагандироваться., и датчики коррозии, датчики температуры и влажности, газовые датчики и другое оборудование будут установлены на всех ключевых башнях для осуществления мониторинга состояния коррозии и параметров окружающей среды компонентов в режиме реального времени.. Фоновая платформа будет использовать алгоритмы искусственного интеллекта для анализа данных мониторинга., прогнозировать тенденцию развития коррозии, и реализовать автоматическое раннее предупреждение и интеллектуальное обслуживание. В то же время, будет популяризировано применение дронов и роботов при проверке опор электропередачи, что повысит эффективность и точность контроля, и снизить нагрузку на ручную проверку.
В третьих, стандартизация и совершенствование процессов производства, эксплуатации и технического обслуживания. В будущем, соответствующие национальные ведомства будут и дальше совершенствовать стандарты и спецификации по защите от коррозии оцинкованных компонентов., сформулировать подробные стандарты для новых антикоррозионных технологий, новые материалы и интеллектуальные системы мониторинга, и стандартизировать процессы производства, эксплуатации и технического обслуживания.. Заводы-производители усилит контроль качества всего процесса, принять передовое производственное оборудование и технологии обнаружения, и обеспечить качество оцинкованных компонентов. Подразделения эксплуатации и технического обслуживания создадут более совершенную систему эксплуатации и технического обслуживания., внедрить классифицированную защиту и точное техническое обслуживание в зависимости от условий эксплуатации и состояния коррозии компонентов., и улучшить уровень эксплуатации и технического обслуживания.
Четвертый, интеграция технологии защиты от коррозии в трубопроводной отрасли и в сфере строительства опор электропередачи. Механизм коррозии и логика защиты металлических компонентов в трубопроводной отрасли и на объектах опор электропередач очень похожи.. В будущем, интеграция и обмен технологиями защиты от коррозии между двумя областями будут усилены. Развитые антикоррозионные технологии в трубопроводной отрасли (например, трехслойное полиэтиленовое покрытие, технология ингибиторов коррозии, интеллектуальная система мониторинга коррозии) будет применяться для защиты от коррозии компонентов опор электропередачи, а практический опыт компонентов опор электропередачи в области защиты от атмосферной коррозии на открытом воздухе будет использоваться для обогащения системы антикоррозионных технологий трубопроводной отрасли., чтобы реализовать общее развитие и прогресс двух областей.
Пятый, экологически чистая и низкоуглеродистая разработка защиты от коррозии. На фоне “двойной углерод” стратегическая цель, защита от коррозии оцинкованных компонентов будет развиваться в сторону экологичности и низкоуглеродистости. Традиционный процесс цинкования будет оптимизирован для снижения потребления энергии и загрязнения окружающей среды.; исследования и применение антикоррозионных материалов и технологий для защиты окружающей среды будут усилены для снижения воздействия на окружающую среду.; срок службы компонентов будет продлен за счет мер научной защиты, снижение частоты замены компонентов и реализация вторичной переработки ресурсов. Например, Отходы оцинкованного слоя могут быть переработаны и использованы повторно., сокращение растраты ресурсов и загрязнения окружающей среды.
7. Вывод
Опоры электропередачи являются основной поддерживающей инфраструктурой сети электропередачи., и их безопасная и стабильная работа напрямую связана с национальной энергетической безопасностью и социально-экономическим развитием.. Оцинкованные компоненты, в качестве основных компонентов опор электропередачи, полагаться на механизм защиты жертвенного анода оцинкованного слоя для достижения антикоррозионного эффекта, которые широко используются в энергетике. Однако, в долгосрочной сложной среде наружного обслуживания, оцинкованные детали склонны к коррозионному разрушению под совокупным действием факторов окружающей среды., собственные факторы компонента, технологические факторы и факторы эксплуатации и технического обслуживания, что не только увеличивает затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание, но также создает серьезные потенциальные угрозы безопасности для сети электропередачи..
На основе опыта курсовой практики автора на бакалавриате по специальности «Трубопроводная промышленность»., результаты расследования на месте, данные отраслевых исследований и инженерные примеры, в этой статье систематически изучаются проблемы коррозии и меры защиты оцинкованных компонентов опор электропередач., и делает следующие основные выводы:
1. Коррозия оцинкованных деталей представляет собой комплексный процесс электрохимической и химической коррозии., среди которых электрохимическая коррозия является основной. Когда оцинкованный слой цел, цинк действует как жертвенный анод для защиты стальной подложки.; при повреждении оцинкованного слоя, стальная подложка подвергнется быстрой электрохимической коррозии, приводит к выходу из строя компонентов. Коррозию оцинкованных деталей в основном делят на четыре типа.: равномерная коррозия, точечная коррозия, щелевая коррозия и коррозионное растрескивание под напряжением. Среди них, Наиболее опасными являются питтинговая коррозия и коррозионное растрескивание под напряжением., с сильной маскировкой и высокой скоростью коррозии, которые являются ключевыми моментами защиты от коррозии.
2. Основные факторы, влияющие на коррозию оцинкованных деталей, включают четыре категории.: факторы окружающей среды, собственные факторы компонента, технологические факторы и факторы эксплуатации и технического обслуживания. Среди них, факторы окружающей среды (влажность воздуха, агрессивные среды) являются основными факторами, влияющими на, технологические факторы определяют начальную коррозионную стойкость компонентов, Факторы эксплуатации и технического обслуживания определяют срок службы компонентов. Степень коррозии компонентов с одинаковыми характеристиками и сроком службы сильно различается в разных средах., различные производственные процессы и разные уровни эксплуатации и технического обслуживания.
3. Защита от коррозии оцинкованных компонентов должна соответствовать принципу “профилактика прежде всего, сочетание профилактики и контроля, и классификация защиты”, и принимать целевые меры защиты, начиная с этапа производства, эксплуатации и технического обслуживания.. На этапе производства, коррозионную стойкость компонентов можно существенно улучшить за счет оптимизации процесса цинкования (применение пескоструйной обработки для удаления ржавчины, строгий контроль параметров цинкования), улучшение производственного процесса (устранение остаточного напряжения, улучшение качества сварки) и выбор высокоэффективных материалов (сталь из оцинкованного алюминиевого сплава, атмосферостойкая сталь). На этапе эксплуатации и обслуживания, срок службы компонентов можно эффективно продлить за счет улучшения системы контроля, проведение своевременного удаления ржавчины и подкраски покрытия, усиление очистки и технического обслуживания, и создание интеллектуальной системы мониторинга коррозии.
4. Инженерный анализ показывает, что сочетание мер по предотвращению источников (этап производства) и контроль процесса (этап эксплуатации и обслуживания) может эффективно решить проблему коррозии оцинкованных компонентов в суровых условиях. После комплексного антикоррозионного преобразования береговой линии электропередачи 220кВ, степень коррозии компонентов значительно снижается, затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание снижаются на 60%, прогнозируется, что срок службы компонентов достигнет 45-50 лет, что полностью подтверждает практичность и работоспособность предложенных в данной работе мер защиты..
5. В настоящий момент, в Китае все еще существуют проблемы с защитой от коррозии оцинкованных компонентов., например, неквалифицированное качество цинкования на некоторых малых и средних заводах., несбалансированный уровень эксплуатации и обслуживания, недостаточное исследование и применение новых антикоррозионных технологий, и несовершенные соответствующие стандарты. В будущем, защита от коррозии оцинкованных компонентов будет развиваться в направлении высокоэффективных, разумный, стандартизированный, зеленый и низкоуглеродистый, а интеграция антикоррозионных технологий между трубопроводной отраслью и опорами электропередач будет усилена для дальнейшего повышения уровня защиты от коррозии..
Будучи студентом по специальности «Трубопроводная промышленность»., благодаря этому исследованию, Имею более глубокое понимание механизма коррозии и технологии защиты металлических деталей., а также осознали важность защиты от коррозии для безопасности инфраструктуры.. Результаты исследования, представленные в этой статье, не только служат практической основой для инженерной практики защиты от коррозии оцинкованных компонентов опор электропередач, но также служат основой для антикоррозионных исследований соответствующих металлических компонентов в трубопроводной промышленности.. В связи с ограничениями профессионального уровня автора, объем и глубина исследования, в этой статье все еще есть некоторые недостатки. Например, исследование механизма коррозии оцинкованных деталей в экстремальных условиях (например, большая высота, сверхнизкая температура) недостаточно углубленно, а исследования новых антикоррозионных технологий являются относительно предварительными.. В будущем, Я буду продолжать учиться и исследовать, углубить исследования соответствующих технологий, и внести свой вклад в безопасность национальной инфраструктуры и развитие антикоррозионной отрасли.
