500Đường dây truyền tải kV Tháp cực dưới xung sét toàn sóng

tháng 2 1, 2026

Các thành phần mạ kẽm của tháp truyền tải – Nghiên cứu về vấn đề ăn mòn

Thể loại

Nghiên cứu vấn đề ăn mòn và biện pháp bảo vệ các bộ phận mạ kẽm của tháp truyền tải

Mục lục

trừu tượng

Là cấu trúc hỗ trợ cốt lõi của mạng lưới truyền tải điện, Việc vận hành an toàn, ổn định của các tháp truyền tải có liên quan trực tiếp đến an ninh năng lượng quốc gia và phát triển kinh tế - xã hội. Xử lý mạ kẽm, là phương pháp chống ăn mòn được sử dụng rộng rãi và tiết kiệm nhất cho tháp truyền thành phần, kéo dài tuổi thọ của tháp một cách hiệu quả nhờ các đặc tính liên kết luyện kim giữa lớp kẽm và nền thép cũng như cơ chế bảo vệ cực dương hy sinh. Tuy nhiên, trong môi trường dịch vụ ngoài trời phức tạp lâu dài, bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như ô nhiễm không khí, phun muối biển, và phương tiện ăn mòn công nghiệp, các thành phần mạ kẽm dễ bị ăn mòn, điều này không chỉ làm tăng chi phí vận hành và bảo trì mà còn có thể gây ra các tai nạn lớn về an toàn như sập tháp và gián đoạn truyền tải điện.. Kết hợp kinh nghiệm thực hành khóa học của tác giả khi còn là sinh viên đại học chuyên ngành Đường ống, kết quả nghiên cứu ngành, dữ liệu ngành và trường hợp kỹ thuật mới nhất, Bài viết này phân tích một cách có hệ thống cơ chế ăn mòn, Các loại ăn mòn chính và các yếu tố ảnh hưởng của các bộ phận mạ kẽm của tháp truyền tải, thảo luận sâu sắc về đặc tính kỹ thuật, tác động của việc áp dụng và những thiếu sót hiện có của các biện pháp bảo vệ dòng chính hiện nay, và đưa ra các đề xuất tối ưu hóa có mục tiêu cũng như triển vọng ứng dụng các công nghệ bảo vệ mới. Thông qua phân tích kỹ thuật chuyên nghiệp, so sánh tham số bảng và bằng chứng trường hợp, nó cân bằng giữa tính chuyên nghiệp và tính thực tế, cung cấp tài liệu tham khảo về thực hành kỹ thuật bảo vệ chống ăn mòn cho các bộ phận mạ kẽm của tháp truyền tải, và cũng cung cấp tài liệu tham khảo cho nghiên cứu chống ăn mòn của các thành phần kim loại liên quan trong ngành đường ống.

Từ khóa

Tháp truyền tải; Linh kiện mạ kẽm; Cơ chế ăn mòn; Các biện pháp bảo vệ; Tối ưu hóa vận hành và bảo trì; Công nghiệp đường ống

1. Giới thiệu

Là sinh viên đại học chuyên ngành Đường ống, Tôi đã nhận thức sâu sắc tác động tai hại của sự ăn mòn kim loại đối với an toàn cơ sở hạ tầng thông qua việc nghiên cứu các khóa học như “Ăn mòn và bảo vệ kim loại” và “Kỹ thuật đường ống Công nghệ xây dựng”. Cho dù đó là đường ống dẫn dầu khí hay các bộ phận của tháp truyền tải, ăn mòn kim loại là vấn đề cốt lõi làm rút ngắn tuổi thọ sử dụng của chúng và làm tăng các mối nguy hiểm tiềm ẩn về an toàn. Đặc biệt sau khi tham gia “Điều tra chống ăn mòn cơ sở hạ tầng điện” hoạt động thực tế do nhà trường tổ chức, Tôi đã có được sự hiểu biết trực quan và sâu sắc hơn về các vấn đề ăn mòn của các bộ phận mạ kẽm của tháp truyền tải.

Trong cuộc điều tra đó, nhóm của chúng tôi đã đến thăm 3 500Trạm vận hành, bảo dưỡng đường dây kV và 2 nhà máy sản xuất tháp ở phía bắc Trung Quốc, và kiểm tra tại chỗ sự ăn mòn của các tháp truyền tải có tuổi thọ sử dụng khác nhau và trong các môi trường sử dụng khác nhau. Điều làm tôi ấn tượng nhất là tại một đoạn đường dây quanh một thành phố công nghiệp nặng, lớp mạ kẽm của thép góc tháp, bu lông và các bộ phận khác chỉ mới được sử dụng trong 8 năm đã xuất hiện hiện tượng bong tróc và tán bột trên diện rộng, và bề mặt các bộ phận bị bao phủ bởi lớp rỉ sét màu đỏ. Nhân viên vận hành và bảo trì cho biết, các tòa tháp ở đây cần được tẩy gỉ và mạ lại hàng năm., và chi phí vận hành và bảo trì rất cao. Trên đường truyền của một quận ven biển, một số chân tháp và bu lông neo đã bị thủng rỗ do xói mòn lâu dài do phun muối biển, và thậm chí tổn thất mặt cắt ngang của một thành phần nẹp chéo tháp do ăn mòn đã vượt quá 15%, đã phải được thay thế khẩn cấp, nếu không sẽ dễ gây ra hiện tượng nghiêng tháp.

Theo số liệu thống kê mới nhất do Hội đồng Điện lực Trung Quốc công bố năm 2024, tổng số tháp truyền tải đang hoạt động ở Trung Quốc đã vượt quá 5 triệu, trong đó hơn 90% áp dụng quy trình mạ kẽm nhúng nóng để xử lý chống ăn mòn. Chi phí bảo trì hàng năm của tháp do ăn mòn vượt quá 3 nghìn tỷ nhân dân tệ, và có khoảng 200 tai nạn gián đoạn truyền tải điện do ăn mòn các bộ phận mạ kẽm hàng năm, với thiệt hại kinh tế trực tiếp vượt quá 500 triệu nhân dân tệ. Với sự phát triển chiều sâu của “cacbon kép” mục tiêu chiến lược, việc xây dựng hệ thống điện mới đang được đẩy nhanh, và các dự án UHV và các dự án truyền tải hỗ trợ năng lượng mới không ngừng mở rộng. Môi trường dịch vụ của các tháp truyền tải ngày càng phức tạp. Số lượng tháp trong môi trường khắc nghiệt như độ cao, độ ẩm cao và lạnh, ô nhiễm công nghiệp nặng và tình trạng phun muối biển ngày càng gia tăng, đưa ra yêu cầu cao hơn về hiệu suất chống ăn mòn của các bộ phận mạ kẽm.

Mặc dù các kịch bản ứng dụng của ngành công nghiệp đường ống và lĩnh vực tháp truyền tải là khác nhau, cơ chế ăn mòn và logic bảo vệ của các bộ phận kim loại rất giống nhau. Cả hai đều nhấn mạnh “phòng ngừa đầu tiên, kết hợp phòng ngừa và kiểm soát”, và chú ý đến nền kinh tế, tính thực tiễn và hiệu quả lâu dài của các biện pháp bảo vệ. Dựa vào cái này, kết hợp với kiến thức chuyên môn của tôi, kinh nghiệm thực tế, và một số lượng lớn các tài liệu ngành cũng như các tiêu chuẩn và thông số kỹ thuật mới nhất được tư vấn, Tôi đã chọn chủ đề “Nghiên cứu vấn đề ăn mòn và biện pháp bảo vệ các bộ phận mạ kẽm của tháp truyền tải”. Tôi hy vọng sẽ khám phá được các phương án bảo vệ hiệu quả và kinh tế hơn bằng cách phân tích chuyên sâu các quy luật ăn mòn của các bộ phận mạ kẽm, nó không chỉ cung cấp tài liệu tham khảo cho việc vận hành và bảo trì các tháp truyền tải mà còn cung cấp tài liệu tham khảo cho nghiên cứu chống ăn mòn của các thành phần kim loại liên quan trong ngành đường ống.

Trọng tâm nghiên cứu của bài viết này là: cơ chế ăn mòn của các bộ phận mạ kẽm và đặc tính ăn mòn của chúng trong các môi trường khác nhau, các thông số kỹ thuật và tác dụng ứng dụng của các biện pháp bảo vệ dòng chính hiện nay, và các đề xuất tối ưu hóa bảo vệ có mục tiêu được đưa ra kết hợp với các trường hợp thực tế. Trong quá trình nghiên cứu, nó sẽ tránh được việc nói suông về mặt lý thuyết quá mức, tập trung vào sự kết hợp giữa lý thuyết và thực hành, tích hợp những hiểu biết độc đáo từ cuộc điều tra cá nhân, cân bằng tính chuyên nghiệp và cách diễn đạt thông tục, và cố gắng sử dụng các cách diễn đạt phổ biến trong ngành để tránh việc xếp chồng các thuật ngữ chuyên môn một cách cứng nhắc, nhằm làm cho kết quả nghiên cứu trở nên thiết thực và khả thi hơn.

2. Tổng quan về các thành phần mạ kẽm của tháp truyền tải

2.1 Thành phần và chức năng của các thành phần mạ kẽm

Tháp truyền tải là các cấu trúc giàn không gian được lắp ráp từ các thành phần kim loại mạ kẽm khác nhau. Các thành phần mạ kẽm của chúng chủ yếu bao gồm chân tháp chính, thép góc, kênh thép, tấm kết nối, bu lông, Bu lông neo, thang, vv. Các thành phần khác nhau đóng vai trò khác nhau trong tháp, nhưng các yêu cầu chống ăn mòn của chúng đều nhất quán—tất cả đều cần có khả năng chống ăn mòn trong khí quyển và ăn mòn môi trường hóa học tốt để đảm bảo rằng không xảy ra hư hỏng do ăn mòn nghiêm trọng trong thời gian sử dụng được thiết kế (thường xuyên 30 năm).

trong số đó, các bộ phận chịu lực như chân tháp chính và thép góc là các bộ phận chịu lực cốt lõi của tháp, và tính toàn vẹn của lớp mạ ảnh hưởng trực tiếp đến tính chất cơ học và độ ổn định cấu trúc của các bộ phận. Kết nối các bộ phận như bu lông, bu lông neo, mặc dù chịu lực tương đối nhỏ, sẽ gây ra sự kết nối lỏng lẻo của các bộ phận của tháp và gây ra sự mất ổn định về cấu trúc tổng thể khi xảy ra hiện tượng kẹt hoặc gãy do ăn mòn. Các bộ phận phụ trợ như tấm kết nối, được tiếp xúc với ngoài trời trong một thời gian dài, dễ bị hư hỏng lớp mạ kẽm do rửa mưa và tích tụ bụi, dẫn đến ăn mòn.

Cần nhấn mạnh ở đây rằng lớp mạ kẽm của các bộ phận mạ kẽm của tháp truyền tải không phải là một lớp mạ kẽm đơn lẻ., nhưng cấu trúc hai lớp của “lớp hợp kim kẽm-sắt + lớp kẽm nguyên chất” được hình thành bởi phản ứng luyện kim giữa kẽm và nền thép. Ưu điểm của kết cấu này là lớp hợp kim kẽm-sắt liên kết chặt chẽ với nền và không dễ bong tróc, trong khi lớp kẽm nguyên chất có vai trò bảo vệ cực dương hy sinh, cung cấp sự bảo vệ kép cho hiệu suất chống ăn mòn của các bộ phận. Điều này về cơ bản phù hợp với nguyên lý chống ăn mòn mạ kẽm của đường ống dẫn dầu trong ngành đường ống. Tuy nhiên, do đặc tính lực và môi trường làm việc khác nhau của các bộ phận của tháp truyền tải, yêu cầu về độ dày, tính đồng nhất và độ bám dính của lớp mạ kẽm nghiêm ngặt hơn.

2.2 Quy trình mạ kẽm và các thông số kỹ thuật

Hiện tại, quá trình mạ kẽm của các thành phần tháp truyền tải chủ yếu được chia thành hai loại: mạ kẽm nhúng nóng và mạ điện. trong số đó, mạ kẽm nhúng nóng chiếm hơn 95% của thị trường mạ kẽm tháp do tác dụng chống ăn mòn tốt, tuổi thọ dài và chi phí vừa phải. Mạ điện chỉ được sử dụng cho một số linh kiện phụ trợ nhỏ hoặc linh kiện trong nhà. Bài viết này tập trung vào các vấn đề ăn mòn của các thành phần mạ kẽm nhúng nóng.

Quá trình mạ kẽm nhúng nóng, nói một cách đơn giản, là ngâm các thành phần thép sau khi tẩy gỉ và tẩy dầu mỡ vào dung dịch kẽm nóng chảy (nhiệt độ dung dịch kẽm được kiểm soát ở 440-460oC). Sau một thời gian ngâm nhất định, Nền thép phản ứng luyện kim với dung dịch kẽm tạo thành lớp mạ đồng nhất và dày đặc trên bề mặt các chi tiết. Theo GB/T 2694—2023 “Điều kiện kỹ thuật chế tạo tháp đường dây truyền tải”, chiều dày lớp mạ kẽm nhúng nóng cho các bộ phận chịu lực của tháp truyền tải không nhỏ hơn 86μm, và đối với các bộ phận không chịu tải không được nhỏ hơn 65μm. Độ bám dính của lớp mạ kẽm phải đáp ứng yêu cầu của “không bong tróc hoặc nâng sau khi thử búa”, và khả năng chống phun muối sẽ không đạt đến mức rỉ sét đỏ trong thử nghiệm phun muối trung tính trong 480 giờ.

Trong quá trình điều tra, Tôi nhận thấy có sự khác biệt nhất định về thông số quy trình mạ của các nhà máy sản xuất khác nhau, ảnh hưởng trực tiếp tới chất lượng và tác dụng chống ăn mòn của lớp mạ kẽm. Bàn 1 dưới đây so sánh các thông số quá trình mạ kẽm nhúng nóng của 3 nhà máy sản xuất tháp chính thống ở Trung Quốc. Kết hợp với sự quan sát của tôi tại xưởng sản xuất, một phân tích ngắn gọn về tác động của sự khác biệt tham số được thực hiện.

Tên nhà sản xuất	Nhiệt độ dung dịch kẽm (oC)	Thời gian ngâm (phút)	Phương pháp tiền xử lý	Độ dày lớp mạ kẽm (mm)	độ bám dính (Kiểm tra búa)	Hiệu ứng ứng dụng thực tế (Tóm tắt điều tra)
Nhà sản xuất A (Một nhà sản xuất ở Hà Bắc)	445±5	3-5 (điều chỉnh theo độ dày thành phần)	sự ngâm trong muối + phốt phát + Rửa nước	90-100	Không bong tróc hoặc nâng, vết xước nhẹ cục bộ	Đối với các bộ phận phục vụ cho 10 năm, tỷ lệ toàn vẹn của lớp mạ kẽm đạt 85%. Ăn mòn tập trung chủ yếu ở các mối nối thành phần, và chi phí vận hành và bảo trì thấp.
Nhà sản xuất B (Một nhà sản xuất ở Sơn Đông)	455±5	2-4	sự ngâm trong muối + Rửa nước (không có photphat)	80-90	Nâng nhẹ cục bộ, không bong tróc diện rộng	Đối với các bộ phận phục vụ cho 8 năm, tỷ lệ toàn vẹn của lớp mạ kẽm là về 70%. Bề mặt của một số thành phần được phủ bột, và sơn chống ăn mòn cần được sơn lại thường xuyên.
Nhà sản xuất C (Nhà sản xuất ở Giang Tô)	440±5	4-6	Phun cát tẩy gỉ + Rửa nước	100-110	Không bong tróc hoặc nâng, độ bám dính tuyệt vời	Đối với các bộ phận phục vụ cho 12 năm, tỷ lệ toàn vẹn của lớp mạ kẽm đạt 90%. Ăn mòn là hiếm, chủ yếu được sử dụng ở những khu vực bị ăn mòn nghiêm trọng như khu vực ven biển và công nghiệp nặng.

Bàn 1 So sánh các thông số quy trình mạ kẽm nhúng nóng và hiệu quả ứng dụng của 3 Các nhà sản xuất tháp chính thống ở Trung Quốc

Có thể thấy từ Bảng 1 nhiệt độ dung dịch kẽm đó, thời gian ngâm và phương pháp tiền xử lý là những thông số cốt lõi ảnh hưởng đến chất lượng của lớp mạ kẽm. trong số đó, phương pháp tiền xử lý có tác động rõ ràng nhất. Nhà sản xuất C áp dụng phương pháp tiền xử lý phun cát để loại bỏ rỉ sét + rửa nước. So với cách xử lý ngâm chua của Nhà sản xuất A và B, nó có thể loại bỏ rỉ sét triệt để hơn, cáu cặn oxit và vết dầu trên bề mặt linh kiện, làm cho sự kết hợp giữa lớp mạ kẽm và nền trở nên gần gũi hơn. vì thế, lớp mạ kẽm dày hơn, có độ bám dính tốt hơn, và có tác dụng chống ăn mòn tốt hơn trong ứng dụng thực tế. Mặc dù chi phí xử lý của nó cao hơn một chút, chi phí vận hành và bảo trì lâu dài thấp hơn, phù hợp hơn cho các thành phần tháp ở những khu vực bị ăn mòn nghiêm trọng.

Điều này hoàn toàn phù hợp với logic quy trình mạ kẽm đường ống trong ngành đường ống. Trong sản xuất đường ống, tiền xử lý không đầy đủ cũng sẽ dẫn đến độ bám dính kém và dễ bong tróc lớp mạ kẽm, dẫn đến ăn mòn đường ống. Trong quá trình thực nghiệm của “Kỹ thuật đường ống Công nghệ xây dựng”, Tôi đã làm một thí nghiệm so sánh: hai ống thép có cùng thông số kỹ thuật được lấy, một chiếc đã bị phá hủy do phun cát, cách khác bằng cách ngâm chua. Cả hai đều được xử lý bằng mạ kẽm nhúng nóng và sau đó được thử nghiệm phun muối. Kết quả cho thấy lớp mạ kẽm của ống thép sau khi phun cát tẩy gỉ vẫn không còn rỉ sét đỏ sau 600h thử nghiệm phun muối, trong khi ống thép sau khi tẩy gỉ chỉ có hiện tượng gỉ đỏ cục bộ sau 400h. Điều này cũng khẳng định việc cải tiến quy trình tiền xử lý là cơ sở để nâng cao hiệu quả chống ăn mòn của lớp mạ kẽm..

3. Cơ chế ăn mòn và các loại ăn mòn của linh kiện mạ kẽm

3.1 Phân tích cơ chế ăn mòn của các thành phần mạ kẽm

Ăn mòn các bộ phận mạ kẽm của tháp truyền tải thực chất là một quá trình ăn mòn điện hóa và ăn mòn hóa học toàn diện của lớp mạ kẽm và nền thép trong môi trường ngoài trời phức tạp., trong đó ăn mòn điện hóa là chủ yếu. Để hiểu vấn đề ăn mòn của các thành phần mạ kẽm, trước tiên chúng ta phải làm rõ cơ chế ăn mòn của chúng—đó là cơ sở cốt lõi để chúng ta xây dựng các biện pháp bảo vệ.

Thành phần chính của lớp mạ kẽm là kẽm. Thế điện cực chuẩn của kẽm là -0.76V, trong khi thép là -0.44V. Thế điện cực của kẽm thấp hơn thép. vì thế, khi lớp mạ kẽm trên bề mặt thành phần mạ kẽm còn nguyên vẹn, kẽm đóng vai trò là cực dương và nền thép làm cực âm, hình thành mạch tế bào điện trong môi trường ẩm ướt. tại thời điểm này, kẽm sẽ ưu tiên trải qua phản ứng oxy hóa (ví dụ:, cực dương hy sinh), bị ăn mòn và hòa tan, trong khi nền thép được bảo vệ khỏi sự ăn mòn. Đây là “cơ chế bảo vệ cực dương hy sinh” của lớp mạ kẽm, đó cũng là nguyên tắc cốt lõi của mạ kẽm chống ăn mòn.

Phương trình phản ứng oxy hóa của kẽm là: Zn – 2e⁻ = Zn²⁺. Zn²⁺ kết hợp với OH⁻ trong môi trường tạo thành Zn(Ồ)₂, tiếp tục bị oxy hóa để tạo thành các sản phẩm ăn mòn ổn định như ZnO và ZnCO₃. Các sản phẩm ăn mòn này sẽ bám dính trên bề mặt lớp mạ kẽm tạo thành lớp màng thụ động dày đặc., có thể ngăn chặn sự ăn mòn thêm của kẽm và cũng ngăn chặn môi trường ăn mòn bên ngoài (như nước mưa, Xịt muối, khí thải công nghiệp, vv) từ việc tiếp xúc với nền thép, đóng vai trò bảo vệ kép.

Tuy nhiên, tác dụng bảo vệ này chỉ có thể đạt được khi lớp mạ kẽm còn nguyên vẹn.. Khi lớp mạ kẽm bị hư hỏng do mài mòn, cào, lão hóa và các lý do khác, và nền thép tiếp xúc với môi trường ăn mòn, tình hình sẽ thay đổi. tại thời điểm này, trong tế bào điện được hình thành bởi kẽm và thép, kẽm vẫn đóng vai trò là cực dương và thép vẫn đóng vai trò là cực âm. Tuy nhiên, do sự hư hỏng của lớp mạ kẽm, diện tích ăn mòn của kẽm giảm, và tốc độ ăn mòn sẽ tăng lên đáng kể. Khi lớp mạ kẽm bị ăn mòn và tiêu hao hoàn toàn, nền thép sẽ tiếp xúc trực tiếp với môi trường ăn mòn và bắt đầu bị ăn mòn.

Ăn mòn nền thép cũng là ăn mòn điện hóa: trong môi trường ẩm ướt, màng nước hình thành trên bề mặt thép. Màng nước hòa tan oxy, khí cacbonic, muối và các chất khác tạo thành dung dịch điện phân. Sắt và carbon trong thép tạo thành một tế bào điện. Sắt đóng vai trò là cực dương để thực hiện phản ứng oxy hóa tạo ra Fe2⁺. Fe²⁺ kết hợp với OH⁻ để tạo ra Fe(Ồ)₂, tiếp tục bị oxy hóa để tạo ra Fe(Ồ)₃. Fe(Ồ)₃ khử nước để tạo thành Fe₂O₃·nH₂O (ví dụ:, gỉ đỏ). Rỉ đỏ có kết cấu lỏng lẻo và không thể ngăn chặn sự xâm nhập của môi trường ăn mòn, sẽ dẫn đến sự ăn mòn liên tục của nền thép, và cuối cùng dẫn đến mất mát mặt cắt ngang của các thành phần, giảm tính chất cơ học và thậm chí thất bại.

Ngoài ăn mòn điện hóa, các thành phần mạ kẽm cũng sẽ bị ăn mòn hóa học. Khi có môi trường ăn mòn như khí thải công nghiệp (chẳng hạn như SO₂, KHÔNG₂, HCl, vv) và phun muối biển (chứa Cl⁻) trong môi trường, các phương tiện này sẽ phản ứng hóa học trực tiếp với lớp mạ kẽm, phá hủy màng thụ động và đẩy nhanh quá trình ăn mòn kẽm. Ví dụ, SO₂ phản ứng với lớp mạ kẽm tạo thành ZnSO₄·7H₂O (tinh thể kẽm sunfat), có kết cấu lỏng lẻo và dễ rơi ra, dẫn đến lớp mạ kẽm mỏng dần. Cl⁻ có thể xuyên qua màng thụ động và phản ứng với kẽm để tạo ra ZnCl₂ hòa tan trong nước, đẩy nhanh quá trình ăn mòn rỗ của lớp mạ kẽm.

Ở đây tôi muốn chia sẻ cái nhìn sâu sắc cá nhân kết hợp với kinh nghiệm thực tế của tôi: trong môi trường có độ ẩm cao và chênh lệch nhiệt độ cao, màng nước trên bề mặt các chi tiết mạ kẽm sẽ tồn tại lâu dài, và màng nước sẽ hòa tan nhiều chất ăn mòn hơn, sẽ đẩy nhanh đáng kể tốc độ ăn mòn điện hóa. Trong quá trình điều tra, Tôi nhận thấy ở các tháp truyền tải ở vùng núi có độ ẩm cao phía Nam, mặc dù không có ô nhiễm công nghiệp và phun muối biển, trong cùng thời hạn sử dụng, mức độ ăn mòn các cấu kiện mạ kẽm nghiêm trọng hơn nhiều so với các vùng khô hạn phía Bắc. Nguyên nhân là do vùng núi phía Nam quanh năm mưa thường xuyên và độ ẩm không khí cao. (độ ẩm tương đối trung bình hàng năm vượt quá 80%), và màng nước trên bề mặt các bộ phận mạ kẽm không thể khô trong thời gian dài, nên sự ăn mòn điện hóa xảy ra liên tục, dẫn đến tiêu thụ nhanh chóng lớp mạ kẽm.

Ngoài ra, Theo số liệu nghiên cứu của Trung tâm khoa học bảo vệ và ăn mòn vật liệu quốc gia, Quá trình ăn mòn và các sản phẩm ăn mòn của thép mạ kẽm trong các môi trường khí quyển điển hình khác nhau là khác nhau đáng kể, điều này cũng dẫn đến tốc độ ăn mòn và đặc tính ăn mòn khác nhau của các bộ phận mạ kẽm trong các môi trường khác nhau, như sau:

1. Môi trường không khí nông thôn không bị ô nhiễm: chủ yếu bị ảnh hưởng bởi O₂ và CO₂. Lớp mạ kẽm bị ăn mòn tạo ra ZnO và Zn₅(CO₃)₂(Ồ)₆. Những sản phẩm ăn mòn này ổn định và dày đặc, có thể ức chế hiệu quả sự ăn mòn thêm, và tốc độ ăn mòn là chậm nhất;

2. Môi trường khí quyển công nghiệp: khí ăn mòn chính là SO₂. Lớp mạ kẽm bị ăn mòn tạo ra Zn₄SO₄(Ồ)₆·4H₂O và Zn₄Cl₂(Ồ)₄SO₄·5H₂O. Những sản phẩm ăn mòn này có kết cấu lỏng lẻo và dễ rơi ra, tăng tốc ăn mòn;

3. Môi trường khí quyển biển: giàu Cl⁻. Lớp mạ kẽm bị ăn mòn tạo ra các sản phẩm như Zn₅(CO₃)₂(Ồ)₆ và Zn₅(Ồ)₈Cl₂·H₂O. Ăn mòn chủ yếu là rỗ ở giai đoạn đầu, dần dần phát triển thành sự ăn mòn chung, và tốc độ ăn mòn là nhanh nhất.

Tóm tắt, cơ chế ăn mòn của các thành phần mạ kẽm có thể được tóm tắt như sau: khi lớp mạ kẽm còn nguyên vẹn, nó bảo vệ nền thép nhờ cơ chế bảo vệ cực dương hy sinh, và tạo thành một lớp màng thụ động để bảo vệ thêm; khi lớp mạ kẽm bị hư hỏng, cơ chế bảo vệ cực dương hy sinh không thành công, nền thép bị ăn mòn điện hóa, và môi trường ăn mòn làm tăng tốc độ tiêu thụ lớp mạ kẽm và sự ăn mòn của chất nền, cuối cùng dẫn đến sự ăn mòn của các bộ phận.

3.2 Các loại và đặc điểm ăn mòn chính

Kết hợp với thực hành điều tra và tài liệu ngành, theo các môi trường ăn mòn khác nhau và các hình thức ăn mòn, sự ăn mòn các thành phần mạ kẽm của tháp truyền tải chủ yếu được chia thành các loại sau 4 Loại. Mỗi loại có đặc điểm ăn mòn và lý do hình thành riêng. Trong thực tế vận hành và bảo trì, chúng ta cũng có thể đánh giá loại ăn mòn và mức độ ăn mòn theo đặc điểm ăn mòn, và sau đó thực hiện các biện pháp bảo vệ có mục tiêu.

3.2.1 Ăn mòn đồng đều

Ăn mòn đồng đều, còn được gọi là ăn mòn nói chung, là loại ăn mòn phổ biến nhất của các thành phần mạ kẽm. Nó chủ yếu xảy ra trên bề mặt của lớp mạ kẽm, cho thấy lớp mạ kẽm mỏng đồng đều, bột và bóc vỏ toàn bộ. Bề mặt của chi tiết có màu trắng xám hoặc xám đen đồng nhất. Ở giai đoạn sau, khi lớp mạ bong ra hoàn toàn và lộ ra lớp nền thép, rỉ sét màu đỏ đồng nhất sẽ xuất hiện.

Kiểu ăn mòn này chủ yếu xảy ra ở những khu vực có môi trường khí quyển tương đối ôn hòa., như khu vực nông thôn và ngoại ô, nơi không có ô nhiễm công nghiệp nghiêm trọng và phun muối biển. Môi trường ăn mòn chủ yếu là nước mưa, độ ẩm không khí và carbon dioxide. Tốc độ ăn mòn của nó tương đối chậm. Thường, độ dày tổn thất hàng năm của lớp mạ kẽm là 3-5μm. Theo độ dày lớp mạ kẽm quy định trong GB/T 2694—2023 (không ít hơn 86μm), trong môi trường nông thôn, lớp mạ kẽm của các thành phần mạ kẽm có thể duy trì hiệu quả chống ăn mòn cho 20-30 năm, về cơ bản có thể đáp ứng được tuổi thọ thiết kế của tháp.

Trong quá trình điều tra, Tôi nhìn thấy một tháp truyền tải đã được sử dụng từ 25 năm ở vùng nông thôn. Bề mặt các bộ phận của nó bị ăn mòn đồng đều điển hình - lớp mạ kẽm được phủ bột hoàn toàn, có bong tróc nhẹ ở một số vùng. Nền thép lộ ra ngoài có một lượng nhỏ gỉ đỏ, nhưng sự mất mát mặt cắt ngang của các thành phần là nhỏ, và các tính chất cơ học vẫn có thể đáp ứng yêu cầu. Nhân viên vận hành và bảo trì chỉ cần mạ lại những phần đã bóc vỏ là có thể tiếp tục sử dụng.

Đặc điểm của ăn mòn đồng đều là: phân bố ăn mòn đồng đều, tốc độ ăn mòn ổn định, tác hại tương đối nhỏ đối với các thành phần, và bảo trì tương đối đơn giản ở giai đoạn sau. Nó có thể được giảm bớt chủ yếu bằng cách thường xuyên mạ lại và sơn chống ăn mòn..

3.2.2 ăn mòn rỗ

Ăn mòn rỗ, còn được gọi là rỗ, là loại ăn mòn nguy hiểm nhất của các bộ phận mạ kẽm. Nó chủ yếu xảy ra trên bề mặt của lớp mạ kẽm, cho thấy lớp mạ kẽm có các vết ăn mòn có kích thước bằng lỗ kim, dần dần đào sâu và mở rộng, và thậm chí xuyên qua lớp mạ kẽm, dẫn tới sự lộ ra của nền thép, và sau đó gây ra sự ăn mòn cục bộ của chất nền để hình thành “hố rỉ sét”.

Kiểu ăn mòn này chủ yếu xảy ra trong môi trường chứa các ion halogen như Cl⁻ và Br⁻, đặc biệt là ở các vùng ven biển, vùng đất nhiễm mặn kiềm, và các vùng lạnh phía Bắc nơi sử dụng muối làm tan tuyết. Cl⁻ có bán kính nhỏ và khả năng xuyên thấu mạnh, có thể xuyên qua màng thụ động trên bề mặt lớp mạ kẽm, hình thành các tế bào ăn mòn cục bộ trên bề mặt lớp mạ kẽm, và dẫn đến sự ăn mòn kẽm cục bộ nhanh chóng tạo thành các hố rỗ. hơn thế nữa, một khi vết rỗ được hình thành, nồng độ của môi trường ăn mòn (chẳng hạn như Cl⁻) bên trong hố sẽ tiếp tục tăng, và tốc độ ăn mòn sẽ tăng tốc hơn nữa, hình thành “ăn mòn tự xúc tác”, cuối cùng sẽ dẫn đến thủng lớp mạ kẽm và ăn mòn nền thép.

Theo số liệu ở “Sách trắng về bảo vệ chống ăn mòn của tháp đường dây truyền tải” do Hiệp hội Ăn mòn và Bảo vệ Trung Quốc công bố năm 2024, tỷ lệ ăn mòn rỗ của các bộ phận tháp mạ kẽm ở khu vực ven biển cao tới mức 65%, và tốc độ ăn mòn rỗ có thể đạt 8-12μm mỗi năm. Một số thành phần phục vụ cho 5 năm sẽ có lỗ thủng.

Trong quá trình điều tra ở một huyện ven biển, Tôi nhìn thấy một chốt neo của một tòa tháp đã được sử dụng 6 năm. Bề mặt của nó được bao phủ bởi những hố rỗ, và một số hố đã xuyên thủng lớp mạ kẽm. Bề mặt tiếp xúc được bao phủ bởi rỉ sét đỏ. Đo bằng thước cặp, đường kính của bu lông đã bị mất đi 2 mm, vượt quá phạm vi an toàn cho phép và phải thay thế khẩn cấp.

Đặc điểm của ăn mòn rỗ là: diện tích ăn mòn nhỏ, tốc độ ăn mòn nhanh, che giấu mạnh mẽ, và khó tìm thấy ở giai đoạn đầu. Sau khi tìm thấy, nó thường gây ra thiệt hại ăn mòn nghiêm trọng, và thậm chí còn ảnh hưởng đến khả năng chịu lực của các bộ phận, rất dễ gây ra tai nạn mất an toàn. vì thế, Ăn mòn rỗ là điểm mấu chốt và khó khăn trong việc bảo vệ chống ăn mòn cho các cấu kiện mạ kẽm.

Ở đây tôi muốn chia sẻ cái nhìn sâu sắc cá nhân: trong ngành đường ống, Lớp mạ kẽm của đường ống dẫn dầu khí cũng rất dễ bị ăn mòn rỗ. Đặc biệt đối với đường ống đặt ở vùng ven biển, tai nạn rò rỉ đường ống do ăn mòn rỗ thỉnh thoảng xảy ra. Bằng cách so sánh hiện tượng ăn mòn rỗ của đường ống và tháp, Tôi nhận thấy hiện tượng ăn mòn rỗ không chỉ liên quan đến nồng độ Cl⁻ trong môi trường, mà còn về tính đồng nhất của lớp mạ kẽm. Các bộ phận có độ dày lớp mạ kẽm không đồng đều và tạp chất có nhiều khả năng là điểm khởi đầu của hiện tượng ăn mòn rỗ. vì thế, cải thiện tính đồng nhất của lớp mạ và giảm tạp chất trong lớp mạ là chìa khóa để chống ăn mòn rỗ.

3.2.3 Ăn mòn kẽ hở

Ăn mòn kẽ hở chủ yếu xảy ra ở các mối nối của các bộ phận mạ kẽm, chẳng hạn như các mối nối giữa thép góc và tấm nối, các mối nối giữa bu lông và đai ốc, và các khớp nối của các bộ phận. Nó được biểu hiện bằng sự ăn mòn nhanh chóng và bong tróc lớp mạ kẽm bên trong các kẽ hở., rỉ sét đỏ trên nền thép, và thậm chí các kết nối thành phần bị lỏng và bị kẹt.

Sự hình thành kiểu ăn mòn này chủ yếu là do các kẽ hở tại các mối nối linh kiện dễ tích tụ nước mưa., bụi, phương tiện ăn mòn, vv, hình thành “giải pháp kẽ hở”. Nồng độ oxy bên trong các kẽ hở thấp hơn bên ngoài, hình thành một “tế bào tập trung oxy”- Bên trong khe hở là cực dương, bên ngoài là cực âm, dẫn đến ăn mòn nhanh chóng lớp mạ kẽm và nền thép bên trong các kẽ hở. Cùng một lúc, các sản phẩm ăn mòn bên trong các kẽ hở không thể được thải ra kịp thời, điều này sẽ làm trầm trọng thêm tình trạng ăn mòn và tạo thành một vòng luẩn quẩn.

Trong quá trình điều tra, Tôi thấy rằng hầu hết tất cả các tòa tháp đều hoạt động trong hơn 5 năm có mức độ ăn mòn kẽ hở khác nhau ở các mối nối thành phần, đặc biệt là các mối nối giữa bu lông và đai ốc, bị ăn mòn nghiêm trọng nhất. Nhân viên của một trạm vận hành và bảo trì cho chúng tôi biết rằng họ tẩy gỉ và tra dầu cho các bu lông tháp hàng năm., nhưng họ vẫn không thể tránh hoàn toàn sự ăn mòn kẽ hở. Một số bu lông bị kẹt do ăn mòn và không thể tháo rời, vì vậy chúng phải được thay thế bằng cách cắt, điều này không chỉ làm tăng khối lượng công việc vận hành và bảo trì mà còn có thể gây hư hỏng cho các bộ phận.

Đặc điểm của ăn mòn kẽ hở là: ăn mòn tập trung ở các kẽ hở thành phần, với khả năng che giấu mạnh mẽ và tốc độ ăn mòn nhanh. Dễ ảnh hưởng đến hiệu suất kết nối của các thành phần, và sau đó ảnh hưởng đến sự ổn định cấu trúc tổng thể của tòa tháp. hơn thế nữa, ăn mòn kẽ hở thường xảy ra đồng thời với ăn mòn rỗ, làm nặng thêm thiệt hại ăn mòn.

3.2.4 Ăn mòn ứng suất nứt

Stress corrosion cracking is a corrosion failure form of galvanized components under the combined action of “corrosive medium + stress”. It mainly occurs on the force-bearing components (such as main tower legs, diagonal angle steel) and connecting components (such as high-strength bolts) của tháp. It is manifested by small cracks on the surface of the components, which gradually expand and eventually lead to component fracture.

The formation of this type of corrosion requires two necessary conditions: one is the existence of corrosive media (such as industrial waste gas, phun muối biển, vv), and the other is the existence of internal or external stress on the components (such as residual stress generated during manufacturing, tension and pressure borne by the tower during service). Under the action of corrosive media, lớp mạ kẽm trên bề mặt linh kiện bị hư hỏng, và các phương tiện ăn mòn xâm nhập vào nền thép. Cùng một lúc, sự tồn tại của ứng suất sẽ gây ra các vết nứt nhỏ trên bề mặt chất nền. Các chất ăn mòn tích tụ bên trong các vết nứt, tăng tốc độ mở rộng của các vết nứt, và cuối cùng dẫn đến gãy các bộ phận.

Tỷ lệ nứt ăn mòn ứng suất tương đối thấp, nhưng tác hại rất lớn. Một khi nó xảy ra, nó sẽ trực tiếp dẫn đến hỏng hóc các bộ phận của tháp và gây ra các tai nạn lớn về an toàn như sập tháp và gián đoạn truyền tải điện. Theo “Báo cáo thống kê tai nạn an toàn đường dây truyền tải” được phát hành bởi State Grid vào 2024, trong 2023, đã có 3 tai nạn sập tháp do ăn mòn ứng suất, nứt các bộ phận của tháp ở Trung Quốc, tất cả đều xảy ra ở những khu vực ô nhiễm công nghiệp nặng. Nguyên nhân chính là do ứng suất dư không được loại bỏ trong quá trình sản xuất linh kiện., và đồng thời, đã bị khí thải công nghiệp ăn mòn lâu ngày, dẫn đến nứt ăn mòn ứng suất.

Trong quá trình điều tra, mặc dù tôi chưa tận mắt nhìn thấy các bộ phận bị nứt ăn mòn do ứng suất, nhân viên vận hành và bảo trì cho chúng tôi xem ảnh các trường hợp tai nạn liên quan—trên một bu-lông cường độ cao, lớp mạ kẽm đã bong ra, và có một vết nứt rõ ràng ở giữa chốt, chạy qua toàn bộ mặt cắt ngang của bu lông, cuối cùng dẫn đến gãy bu lông, thành phần nẹp chéo tháp rơi ra, và độ nghiêng của tháp.

Để so sánh rõ hơn về đặc điểm, lý do hình thành và mối nguy hiểm của các loại ăn mòn khác nhau, Tôi đã sắp xếp xong Bảng 2 dưới đây kết hợp với kết quả điều tra và kiến thức chuyên môn để tham khảo.

Loại ăn mòn	Đặc điểm ăn mòn	Lý do hình thành	Môi trường dịch vụ chính	Mức độ nguy hiểm	Độ khó nhận dạng
Ăn mòn đồng đều	Lớp mạ kẽm được làm mỏng đồng đều, bột và bóc vỏ toàn bộ, và bệnh gỉ sắt màu đỏ đồng nhất xuất hiện ở giai đoạn sau.	Tác dụng toàn diện của ăn mòn điện hóa và ăn mòn hóa học, phương tiện ăn mòn hoạt động đồng đều trên bề mặt thành phần.	Môi trường khí quyển ôn hòa như khu vực nông thôn và ngoại thành.	★★☆☆☆	★☆☆☆☆ (Dễ dàng nhận biết)
ăn mòn rỗ	Xuất hiện các vết ăn mòn có kích thước lỗ kim trên lớp mạ kẽm, dần dần đào sâu và đục lỗ tạo thành các hố rỉ sét.	Các ion halogen như Cl⁻ xuyên qua màng thụ động, hình thành tế bào ăn mòn cục bộ, và gây ra sự ăn mòn tự xúc tác.	Vùng ven biển, đất nhiễm mặn kiềm, vùng muối tan tuyết phía bắc.	★★★★★	★★★☆☆ (Khó nhận biết ở giai đoạn đầu)
Ăn mòn kẽ hở	Lớp mạ kẽm bong tróc, xuất hiện rỉ sét đỏ ở các kẽ hở linh kiện, với các kết nối lỏng lẻo và bị kẹt.	Kẽ hở tích tụ phương tiện ăn mòn, hình thành tế bào tập trung oxy, và các sản phẩm ăn mòn không thể được thải ra.	Tất cả môi trường, đặc biệt là khu vực ẩm ướt và bụi bặm.	★★★☆☆	★★★★☆ (Che giấu mạnh mẽ)
Ăn mòn ứng suất nứt	Xuất hiện vết nứt nhỏ trên bề mặt linh kiện, dần dần mở rộng và cuối cùng dẫn đến gãy xương.	Tác động kết hợp của môi trường ăn mòn và ứng suất bên trong/bên ngoài của các bộ phận.	Ô nhiễm công nghiệp nặng, ven biển và các khu vực khác bị ăn mòn nghiêm trọng và ứng suất thành phần lớn.	★★★★★	★★★★★ (Rất khó nhận biết)

Bàn 2 So sánh các loại ăn mòn chính của các bộ phận mạ kẽm của tháp truyền tải

4. Các yếu tố chính ảnh hưởng đến sự ăn mòn của các bộ phận mạ kẽm

Sự ăn mòn các bộ phận mạ kẽm của tháp truyền tải không phải là kết quả của một yếu tố duy nhất, mà là sự tác động kết hợp của nhiều yếu tố khác nhau như yếu tố môi trường, yếu tố riêng của thành phần, yếu tố quá trình, và các yếu tố vận hành và bảo trì. Trong quá trình điều tra, Tôi nhận thấy rằng các bộ phận mạ kẽm có cùng tuổi thọ và thông số kỹ thuật có sự khác biệt lớn về mức độ ăn mòn trong các môi trường khác nhau, quy trình sản xuất khác nhau cũng như mức độ vận hành và bảo trì khác nhau—một số vẫn còn nguyên vẹn sau 15 năm phục vụ, trong khi những người khác bị ăn mòn nghiêm trọng sau 5 năm phục vụ.

Kết hợp với kiến thức chuyên môn của tôi, quan sát thực tế và tư vấn dữ liệu ngành mới nhất, Tôi tóm tắt các yếu tố chính ảnh hưởng đến sự ăn mòn của linh kiện mạ kẽm như sau 4 Thể loại. Mỗi loại yếu tố được phân tích chi tiết kết hợp với các trường hợp điều tra cụ thể và hiểu biết cá nhân, hy vọng sẽ cung cấp cơ sở có mục tiêu cho việc xây dựng các biện pháp bảo vệ sau này.

4.1 Nhân tố môi trường (Các yếu tố ảnh hưởng cốt lõi)

Yếu tố môi trường là yếu tố cốt lõi nhất ảnh hưởng đến sự ăn mòn của các cấu kiện mạ kẽm. Vì các linh kiện được để ngoài trời lâu ngày và chịu ảnh hưởng trực tiếp của các chất ăn mòn trong môi trường, sự ăn mòn của môi trường càng mạnh, tốc độ ăn mòn của các thành phần càng nhanh. Theo kết quả điều tra, yếu tố môi trường chủ yếu bao gồm độ ẩm không khí, phương tiện ăn mòn, thay đổi nhiệt độ, chiếu sáng, vv, trong đó độ ẩm không khí và môi trường ăn mòn có tác động đáng kể nhất.

4.1.1 Độ ẩm khí quyển

Độ ẩm khí quyển là điều kiện cần thiết cho sự xuất hiện ăn mòn điện hóa - chỉ khi có màng nước liên tục (ví dụ:, dung dịch điện phân) được hình thành trên bề mặt của các bộ phận mạ kẽm có thể hình thành mạch điện và xảy ra hiện tượng ăn mòn điện hóa. vì thế, độ ẩm không khí càng cao, màng nước tồn tại trên bề mặt linh kiện càng lâu, và tốc độ ăn mòn điện hóa càng nhanh.

Theo dữ liệu phân bổ độ ẩm khí quyển quốc gia do Mạng dữ liệu khí tượng Trung Quốc công bố năm 2024, Độ ẩm tương đối trung bình hàng năm ở miền nam Trung Quốc là 75%-85%, và ở miền bắc Trung Quốc là 45%-65%. vì thế, tốc độ ăn mòn của các thành phần mạ kẽm ở miền nam Trung Quốc là 30%-50% nhanh hơn ở miền bắc Trung Quốc. Tôi cũng nhận thấy hiện tượng này trong quá trình điều tra: tỷ lệ toàn vẹn của lớp mạ kẽm của tháp phục vụ cho 8 năm ở một quận phía nam chỉ là 60%, trong khi đó các tòa tháp phục vụ cho 8 số năm ở một quận phía bắc là nhiều hơn 80%, và mức độ ăn mòn nhẹ hơn đáng kể.

Đặc biệt vào mùa mưa mận ở miền Nam, với lượng mưa liên tục và độ ẩm không khí gần 100%, màng nước trên bề mặt linh kiện không thể khô trong thời gian dài, màng thụ động của lớp mạ kẽm bị hư hỏng, và tốc độ ăn mòn của kẽm tăng lên rất nhiều. Sau mùa mưa mận, một số thành phần sẽ có sự ăn mòn bột và rỗ rõ ràng. Điều này hoàn toàn phù hợp với quy luật ăn mòn đường ống ở miền nam Trung Quốc trong ngành đường ống—trong môi trường ẩm ướt ở miền nam, tốc độ ăn mòn đường ống cao hơn nhiều so với các vùng khô hạn phía Bắc.

4.1.2 Môi trường ăn mòn

Môi trường ăn mòn là yếu tố chính đẩy nhanh quá trình ăn mòn của các cấu kiện mạ kẽm. Các loại môi trường ăn mòn khác nhau có tác dụng ăn mòn khác nhau đối với các bộ phận, trong đó môi trường ô nhiễm công nghiệp và môi trường phun muối biển có tác dụng ăn mòn mạnh nhất.

Môi trường ô nhiễm công nghiệp chủ yếu bao gồm SO₂, KHÔNG₂, HCl, bụi, vv, chủ yếu đến từ các doanh nghiệp công nghiệp như nhà máy hóa chất, nhà máy thép, và nhà máy nhiệt điện. Các phương tiện này sẽ phản ứng hóa học với lớp mạ kẽm, làm hỏng màng thụ động, và đẩy nhanh quá trình ăn mòn kẽm. Cùng một lúc, những phương tiện này hòa tan trong màng nước, sẽ làm giảm giá trị pH của màng nước, tạo thành dung dịch điện phân axit, và tăng tốc độ ăn mòn điện hóa. Trong quá trình điều tra xung quanh một thành phố công nghiệp nặng, Tôi thấy lớp mạ kẽm của các tháp truyền tải khu vực này đã bong tróc diện rộng chỉ sau một thời gian. 6 năm phục vụ, và bề mặt các bộ phận bị bao phủ bởi lớp rỉ sét màu đỏ. Nhân viên vận hành và bảo trì cho chúng tôi biết nồng độ SO₂ trong khí quyển ở khu vực này cao tới 0,15mg/m³, cái mà 3 lần tiêu chuẩn quốc gia, và tốc độ ăn mòn của các thành phần là 2-3 thời gian đó ở khu vực nông thôn.

Phương tiện phun muối biển chủ yếu bao gồm NaCl, MgCl₂, vv, chủ yếu là từ khí quyển biển, và thành phần ăn mòn lõi của chúng là Cl⁻. Cl⁻ có khả năng xuyên thấu mạnh, có thể xuyên qua màng thụ động của lớp mạ kẽm, kích hoạt ăn mòn rỗ và ăn mòn kẽ hở, và tăng tốc độ ăn mòn thành phần. Theo dữ liệu mới nhất của ngành, tốc độ ăn mòn các cấu kiện mạ kẽm vùng ven biển có thể lên tới 8-12μm/năm, đó là 3-4 thời gian đó ở khu vực nông thôn. Một số tòa tháp ở khu vực ven biển cần được tẩy gỉ hoàn toàn và mạ lại mỗi lần 5 năm, với chi phí vận hành và bảo trì cực cao.

Ngoài ra, đất ở vùng đất nhiễm mặn kiềm chứa nhiều chất muối, sẽ dâng lên chân tháp và các bu lông neo thông qua hoạt động mao dẫn, gây ăn mòn. Ở vùng lạnh phía Bắc, muối tan tuyết được sử dụng vào mùa đông, và Cl⁻ trong muối tan trong tuyết sẽ bám dính trên bề mặt linh kiện, điều này cũng sẽ đẩy nhanh quá trình ăn mòn.

4.1.3 Thay đổi nhiệt độ và chiếu sáng

Mặc dù tác động của sự thay đổi nhiệt độ và ánh sáng đến sự ăn mòn của các bộ phận mạ kẽm không đáng kể bằng độ ẩm không khí và môi trường ăn mòn., nó cũng sẽ tăng tốc độ ăn mòn dưới tác động lâu dài. Sự thay đổi nhiệt độ sẽ gây ra sự giãn nở nhiệt và co lại của lớp mạ kẽm, tạo ra ứng suất nhiệt. Ứng suất nhiệt lặp đi lặp lại trong thời gian dài sẽ gây ra các vết nứt và bong tróc lớp mạ kẽm, Điều này thể hiện rõ hơn ở những nơi có chênh lệch nhiệt độ lớn giữa ngày và đêm (chẳng hạn như các khu vực có độ cao).

Chiếu sáng (đặc biệt là tia cực tím) sẽ đẩy nhanh quá trình lão hóa và tạo bột của lớp mạ kẽm, làm hỏng cấu trúc của lớp mạ kẽm, giảm độ nén của lớp mạ kẽm, làm cho phương tiện ăn mòn dễ dàng xâm chiếm hơn, và sau đó tăng tốc độ ăn mòn. Trong quá trình điều tra ở các khu vực có độ cao, Tôi thấy lớp mạ kẽm của các bộ phận trên cùng của tháp (tiếp xúc với tia cực tím mạnh trong thời gian dài) có nhiều bột hơn đáng kể so với các thành phần phía dưới. Lớp mạ kẽm của một số bộ phận trên cùng sẽ bong ra khi chạm tay vào.

4.2 Yếu tố riêng của thành phần

Các yếu tố riêng của thành phần chủ yếu bao gồm vật liệu, hình cắt ngang, trạng thái bề mặt của các thành phần, vv. Những yếu tố này sẽ ảnh hưởng đến chất lượng của lớp mạ kẽm và độ bám dính của môi trường ăn mòn, và sau đó ảnh hưởng đến tốc độ ăn mòn.

Về thành phần vật liệu, vật liệu chính của các thành phần tháp là thép Q235 và thép Q355. Khả năng chống ăn mòn của thép Q235 kém hơn một chút so với thép Q355. vì thế, tốc độ ăn mòn của các bộ phận làm bằng thép Q235 nhanh hơn một chút so với các bộ phận làm bằng thép Q355. Trong quá trình điều tra, Tôi nhận thấy tỷ lệ tổn hao tiết diện ngang của thép góc làm bằng thép Q235 do nhà sản xuất sản xuất là 10% sau đó 8 năm phục vụ, trong khi đó thép góc làm bằng thép Q355 chỉ 6% sau đó 8 năm phục vụ.

Về hình dạng mặt cắt ngang, hình dạng mặt cắt ngang của thành phần càng phức tạp, nước mưa càng dễ tích tụ, bụi và phương tiện ăn mòn, kẽ hở hình thức, và kích hoạt ăn mòn kẽ hở. Ví dụ, các góc của thép góc và thép kênh, và các khớp nối của các tấm kết nối đều là những khu vực có tỷ lệ ăn mòn kẽ hở cao. Các bộ phận có mặt cắt tròn (chẳng hạn như ống thép của tháp ống thép) nước mưa và bụi dễ dàng trôi đi, không dễ tích lũy, và tốc độ ăn mòn tương đối chậm.

Về trạng thái bề mặt, Độ nhám và độ sạch của bề mặt linh kiện sẽ ảnh hưởng đến tính đồng nhất và độ bám dính của lớp mạ kẽm. Các bộ phận có bề mặt quá nhám, gờ, quy mô oxit và các khuyết tật khác có độ dày lớp mạ kẽm không đồng đều, dễ bị liên kết yếu và trở thành điểm khởi đầu của sự ăn mòn. Các thành phần có độ sạch bề mặt kém và vết dầu, bụi và các tạp chất khác sẽ dẫn đến sự kết hợp kém giữa lớp mạ kẽm và nền, dễ bong tróc, và ăn mòn tăng tốc.

4.3 Các yếu tố quy trình

Các yếu tố quá trình chủ yếu bao gồm quá trình mạ điện, quá trình sản xuất, quá trình lắp ráp, vv. Những yếu tố này quyết định trực tiếp tới chất lượng của lớp mạ kẽm, và sau đó ảnh hưởng đến hiệu suất ăn mòn của các thành phần. Đây cũng là yếu tố tôi cảm nhận sâu sắc nhất trong quá trình điều tra – trong cùng một môi trường, mức độ ăn mòn của các bộ phận với các quy trình sản xuất khác nhau là rất khác nhau.

Về quy trình mạ kẽm, như đã đề cập trước đó, hiệu quả chống ăn mòn của mạ kẽm nhúng nóng tốt hơn so với mạ điện, và hiệu quả chống ăn mòn của tiền xử lý tẩy rỉ bằng phun cát tốt hơn so với xử lý tẩy rửa. Sự hợp lý của nhiệt độ dung dịch kẽm và thời gian ngâm cũng ảnh hưởng đến độ dày và độ bám dính của lớp mạ kẽm. Trong quá trình điều tra, Tôi thấy rằng tốc độ ăn mòn của các bộ phận được xử lý bằng mạ kẽm nhúng nóng + phun cát tẩy rửa là nhiều hơn 60% chậm hơn so với các thành phần được xử lý bằng mạ điện + sự ngâm trong muối.

Xét về quy trình sản xuất, ứng suất dư sinh ra trong quá trình chế tạo linh kiện sẽ làm tăng nguy cơ nứt ăn mòn do ứng suất. Chất lượng hàn linh kiện kém sẽ dẫn đến dễ bong tróc lớp mạ kẽm tại các mối hàn, gây ra hiện tượng ăn mòn ở mối hàn. Trong quá trình điều tra tại một nhà máy sản xuất tháp, Tôi thấy lớp mạ kẽm tại các mối hàn của một số chi tiết hàn đã bị bong tróc. Nhân viên nhà máy giải thích nguyên nhân là do nhiệt độ tại các mối hàn quá cao trong quá trình hàn, dẫn đến cháy lớp mạ kẽm, và việc mạ lại sau đó không triệt để, dẫn đến ăn mòn.

4.4 Các yếu tố vận hành và bảo trì

Yếu tố vận hành và bảo trì là yếu tố then chốt giúp trì hoãn sự ăn mòn của các bộ phận mạ kẽm và đảm bảo vận hành an toàn cho các tháp truyền tải. Ngay cả khi các thành phần được sản xuất với chất lượng cao, nếu việc vận hành và bảo trì không được thực hiện, tốc độ ăn mòn sẽ được tăng tốc, và tuổi thọ của các bộ phận sẽ bị rút ngắn đáng kể. Điều này phù hợp với khái niệm vận hành và bảo trì của ngành đường ống——”bảo trì chính xác có thể kéo dài tuổi thọ của thiết bị bằng cách 30% Hoặc nhiều hơn”.

Các yếu tố vận hành và bảo trì chính bao gồm sự hoàn thiện của hệ thống kiểm tra, tính kịp thời của việc bảo trì, và tính chuyên nghiệp của nhân viên bảo trì. Một hệ thống kiểm tra hợp lý có thể đảm bảo rằng các nguy cơ tiềm ẩn về ăn mòn được phát hiện ở giai đoạn đầu và xử lý kịp thời, tránh sự phát triển hơn nữa của sự ăn mòn. Bảo trì kịp thời, chẳng hạn như tẩy gỉ, lớp phủ cảm ứng và làm sạch, có thể ngăn chặn hiệu quả sự xâm nhập của môi trường ăn mòn và làm chậm quá trình ăn mòn. Tính chuyên nghiệp của nhân viên bảo trì quyết định liệu phương pháp bảo trì có phù hợp hay không, vật liệu và quy trình phù hợp, ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả duy trì.

Trong quá trình điều tra, Tôi nhận thấy có sự khác biệt đáng kể về mức độ ăn mòn của tháp do các trạm vận hành và bảo dưỡng khác nhau quản lý. Một trạm vận hành và bảo trì ở miền Bắc Trung Quốc đã thành lập một trạm “kiểm tra kỹ thuật số” hệ thống. Thanh tra viên sử dụng thiết bị đầu cuối di động để ghi lại tình trạng ăn mòn của từng tháp hàng tháng, bao gồm cả vị trí ăn mòn, loại ăn mòn và mức độ ăn mòn, và tải dữ liệu lên hệ thống quản lý nền. Một khi mối nguy hiểm tiềm ẩn ăn mòn được tìm thấy, hệ thống sẽ tự động đưa ra nhiệm vụ bảo trì, và nhân viên bảo trì sẽ được bố trí để giải quyết vấn đề đó trong vòng 7 ngày làm việc. Mức độ ăn mòn của các tòa tháp do nó quản lý nhìn chung là nhẹ, và tuổi thọ trung bình của các bộ phận được kéo dài thêm khoảng 5 năm so với mức trung bình ngành.

Ngược lại, trạm vận hành và bảo trì ở vùng núi xa xôi thiếu nhân lực và quan niệm bảo trì lạc hậu. Chu kỳ kiểm tra tháp là mỗi năm một lần, và việc kiểm tra chủ yếu là kiểm tra trực quan thủ công, rất khó để tìm ra những nguy cơ ăn mòn tiềm ẩn như ăn mòn rỗ và ăn mòn kẽ hở. Việc bảo trì thường bị trì hoãn cho đến khi các bộ phận bị ăn mòn rõ ràng (chẳng hạn như bong tróc diện rộng lớp mạ kẽm và rỉ sét đỏ trên nền), Điều này không chỉ làm tăng chi phí bảo trì mà còn tiềm ẩn những mối nguy hiểm về an toàn.. Trong quá trình điều tra, chúng tôi đã tìm thấy điều đó 30% trong số các tòa tháp tại khu vực này có các bộ phận có tổn thất mặt cắt vượt quá 10%, cần được thay thế khẩn cấp.

Ngoài ra, việc lựa chọn vật liệu bảo trì cũng ảnh hưởng đến hiệu quả bảo trì. Một số đơn vị vận hành, bảo trì lựa chọn sơn chống ăn mòn giá rẻ không phù hợp với lớp mạ để sơn sửa. Độ bám dính giữa loại sơn này với lớp mạ kẽm kém, và dễ bong tróc sau khi tiếp xúc với môi trường ngoài trời trong thời gian ngắn, không thể đóng vai trò bảo vệ, thậm chí còn làm tăng tốc độ ăn mòn do sự tích tụ nước và bụi giữa lớp sơn và lớp mạ kẽm.

5. Các biện pháp bảo vệ chống ăn mòn và phân tích trường hợp kỹ thuật

Dựa trên phân tích có hệ thống về cơ chế ăn mòn, Các loại ăn mòn chính và các yếu tố ảnh hưởng của các thành phần mạ kẽm, kết hợp với thực tiễn điều tra của tác giả, kiến thức chuyên môn và kinh nghiệm trong ngành, chương này đưa ra các biện pháp bảo vệ chống ăn mòn có mục tiêu từ hai giai đoạn cốt lõi: giai đoạn sản xuất (phòng chống nguồn) và giai đoạn vận hành và bảo trì (kiểm soát quá trình). Nguyên tắc của “phòng ngừa đầu tiên, kết hợp phòng ngừa và kiểm soát, và phân loại bảo vệ” được tuân thủ, và nền kinh tế, tính thực tế và hiệu quả lâu dài của các biện pháp bảo vệ được xem xét đầy đủ. Cùng một lúc, kết hợp với các trường hợp kỹ thuật cụ thể, hiệu quả áp dụng của các biện pháp này được xác minh và phân tích, để cung cấp tài liệu tham khảo thực tế cho thực hành kỹ thuật bảo vệ chống ăn mòn cho các bộ phận mạ kẽm của tháp truyền tải.

5.1 Các biện pháp bảo vệ trong giai đoạn sản xuất (Phòng chống nguồn)

Công đoạn sản xuất là nguồn kiểm soát sự ăn mòn của các cấu kiện mạ kẽm. Chất lượng của các linh kiện được sản xuất ở giai đoạn này quyết định trực tiếp đến khả năng chống ăn mòn ban đầu của chúng.. vì thế, tăng cường kiểm soát chất lượng của giai đoạn sản xuất và tối ưu hóa quy trình sản xuất về cơ bản có thể cải thiện khả năng chống ăn mòn của các bộ phận mạ kẽm và giảm các nguy cơ ăn mòn tiềm ẩn trong quá trình dịch vụ sau này. Kết hợp với việc khảo sát các nhà máy sản xuất tháp và kiến thức chuyên môn về ngành đường ống, các biện pháp bảo vệ cụ thể như sau:

5.1.1 Tối ưu hóa quá trình mạ kẽm và cải thiện chất lượng lớp mạ kẽm

Quá trình mạ kẽm là mắt xích cốt lõi ảnh hưởng đến khả năng chống ăn mòn của các cấu kiện mạ kẽm. Chìa khóa để tối ưu hóa quy trình mạ là kiểm soát chặt chẽ quy trình tiền xử lý và các thông số mạ, để đảm bảo lớp mạ kẽm có đủ độ dày, phân bố đồng đều và độ bám dính mạnh mẽ. Đặc biệt, có thể thực hiện các biện pháp sau:

Đầu tiên, áp dụng công nghệ tiền xử lý tiên tiến. Đối với các linh kiện sử dụng trong môi trường khắc nghiệt như khu vực ven biển, khu công nghiệp nặng và khu vực có độ ẩm cao, phun cát tẩy gỉ nên được áp dụng làm phương pháp tiền xử lý chính, và dưa chua + photphat hóa + Rửa nước có thể được áp dụng như một phương pháp xử lý phụ trợ. Phun cát tẩy rửa có thể loại bỏ triệt để quy mô oxit, rust, vết dầu và vết gờ trên bề mặt linh kiện, làm cho bề mặt các chi tiết đạt độ nhám nhất định (thường là 40-80μm), có lợi cho sự kết hợp giữa lớp mạ kẽm và nền thép. So với phương pháp tẩy gỉ truyền thống, phun cát khử gỉ có thể tránh được “ngâm quá mức” hiện tượng thành phần, giảm các khuyết tật bề mặt của các thành phần, và cải thiện tính đồng nhất và độ bám dính của lớp mạ kẽm. Theo kết quả kiểm tra so sánh của khóa học thực nghiệm của tác giả, độ bám dính của lớp mạ kẽm sau khi phun cát tẩy gỉ là 20%-30% cao hơn thế sau khi tẩy gỉ, và khả năng chống phun muối tăng hơn 50%.

Thứ hai, kiểm soát chặt chẽ các thông số quá trình mạ. Nhiệt độ của dung dịch kẽm phải được kiểm soát chặt chẽ ở mức 440-460oC. Nếu nhiệt độ quá cao, tốc độ phản ứng giữa kẽm và thép sẽ quá nhanh, sẽ dẫn đến độ dày của lớp mạ không đồng đều, độ bám dính kém và dễ bong tróc; nếu nhiệt độ quá thấp, dung dịch kẽm sẽ có độ nhớt cao, rất khó để tạo thành một lớp mạ kẽm đồng nhất, và độ dày của lớp mạ kẽm sẽ không đạt yêu cầu. Thời gian ngâm nên được điều chỉnh theo độ dày của các bộ phận: cho các bộ phận có thành mỏng (độ dày dưới 10 mm), thời gian ngâm là 2-4 phút; cho các bộ phận có thành dày (độ dày hơn 10 mm), thời gian ngâm là 4-6 phút, để đảm bảo độ dày của lớp mạ kẽm đáp ứng yêu cầu của GB/T 2694—2023 (các bộ phận chịu lực không nhỏ hơn 86μm, các bộ phận không chịu tải không nhỏ hơn 65μm).

thứ ba, thêm xử lý thụ động sau mạ kẽm. Sau khi mạ điện, các thành phần có thể được xử lý bằng thụ động cromat hoặc thụ động crom hóa trị ba để tạo thành màng thụ động dày đặc trên bề mặt của lớp mạ kẽm. Màng thụ động có thể cách ly hiệu quả lớp mạ kẽm khỏi môi trường ăn mòn bên ngoài, Ngăn chặn quá trình oxy hóa và ăn mòn kẽm, và cải thiện hơn nữa khả năng chống ăn mòn của các bộ phận. Cùng một lúc, màng thụ động cũng có thể cải thiện sự xuất hiện của lớp mạ kẽm và giảm sự mài mòn của lớp mạ kẽm trong quá trình vận chuyển và lắp ráp. Cần lưu ý rằng sự thụ động của cromat có ô nhiễm môi trường nhất định, vì vậy sự thụ động của crom hóa trị ba (thụ động bảo vệ môi trường) được khuyến khích áp dụng thực tế.

5.1.2 Cải thiện quy trình sản xuất và giảm thiểu những mối nguy hiểm tiềm ẩn

Những khiếm khuyết trong quá trình sản xuất linh kiện sẽ dẫn đến giảm chất lượng của lớp mạ kẽm và tăng nguy cơ ăn mòn tiềm ẩn.. vì thế, cải tiến quy trình sản xuất và loại bỏ các khuyết tật trong quá trình sản xuất là những biện pháp quan trọng để nâng cao khả năng chống ăn mòn của các bộ phận mạ kẽm. Các biện pháp cụ thể bao gồm:

Đầu tiên, loại bỏ ứng suất dư của các bộ phận. Một lượng lớn ứng suất dư sẽ được tạo ra trong quá trình cắt, uốn, hàn và các quá trình khác của các thành phần. Sự tồn tại của ứng suất dư không chỉ làm giảm tính chất cơ học của các bộ phận mà còn làm tăng nguy cơ nứt do ăn mòn ứng suất.. vì thế, sau khi chế tạo linh kiện, xử lý nhiệt (chẳng hạn như điều trị ủ) hoặc xử lý lão hóa rung động nên được áp dụng để loại bỏ ứng suất dư bên trong các bộ phận. Nhiệt độ ủ được kiểm soát ở mức 600-700oC, và thời gian giữ nhiệt là 2-3h, có thể loại bỏ hiệu quả hơn 80% của ứng suất dư. Trong quá trình điều tra tại một nhà máy sản xuất tháp lớn, chúng tôi nhận thấy rằng các bộ phận sau khi xử lý lão hóa do rung có tỷ lệ xuất hiện vết nứt ăn mòn do ứng suất 90% thấp hơn so với các thành phần không được xử lý loại bỏ ứng suất.

Thứ hai, nâng cao chất lượng hàn của các bộ phận. Khuyết tật hàn (chẳng hạn như vết nứt hàn, lỗ chân lông, thâm nhập không đầy đủ) sẽ dẫn đến sự kết hợp kém giữa lớp mạ và nền tại các mối hàn, và các mối hàn dễ bị ăn mòn. vì thế, quá trình hàn nên được tối ưu hóa: áp dụng công nghệ hàn có lượng hydro thấp hoặc khí được bảo vệ để giảm khuyết tật hàn; Kiểm soát nhiệt độ hàn và tốc độ hàn để tránh hiện tượng cháy lớp mạ tại các mối hàn; đối với các chi tiết cần hàn sau khi mạ kẽm, một chất sửa chữa chống ăn mòn đặc biệt (chẳng hạn như sơn giàu kẽm) nên được sử dụng để xử lý lại sau khi hàn để đảm bảo tính toàn vẹn của lớp chống ăn mòn tại các mối hàn.

thứ ba, tối ưu hóa thiết kế cấu trúc của các thành phần. Thiết kế kết cấu của các bộ phận nên tránh hình thành các góc chết và kẽ hở càng nhiều càng tốt, để ngăn chặn sự tích tụ của nước mưa, bụi và phương tiện ăn mòn và giảm sự xuất hiện của ăn mòn kẽ hở. Ví dụ, các mối ghép của các tấm nối phải được thiết kế có lỗ thoát nước để thuận tiện cho việc thoát nước mưa.; các góc của thép góc và thép kênh phải được làm tròn để giảm sự tích tụ của bụi và các chất ăn mòn; bề mặt của các bộ phận phải càng mịn càng tốt để giảm độ bám dính của môi trường ăn mòn. Dùng cho các linh kiện sử dụng ở vùng ven biển và khu công nghiệp nặng, thiết kế kết cấu nên thiên về chống ăn mòn, và số lượng kẽ hở cần được giảm đến mức lớn nhất.

5.1.3 Chọn vật liệu hiệu suất cao và cải thiện khả năng chống ăn mòn của linh kiện

Việc lựa chọn vật liệu cấu thành ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng chống ăn mòn của cấu kiện mạ kẽm. Đối với các tháp truyền tải được sử dụng trong các môi trường dịch vụ khác nhau, nên lựa chọn vật liệu hiệu suất cao thích hợp để cải thiện khả năng chống ăn mòn tổng thể của các bộ phận, giảm tốc độ ăn mòn, và kéo dài thời gian sử dụng. Gợi ý cụ thể như sau:

Đầu tiên, chọn thép chịu được thời tiết cho các bộ phận trong môi trường ăn mòn nhẹ. Thép chịu thời tiết (chẳng hạn như Q235NH, Q355NH) chứa các nguyên tố hợp kim như Cu, P, Cr, TRONG, có thể tạo thành một lớp màng bảo vệ dày đặc và ổn định trên bề mặt trong môi trường khí quyển. Màng bảo vệ có thể cách ly hiệu quả nền thép khỏi môi trường ăn mòn, đóng vai trò chống ăn mòn tốt. Tốc độ ăn mòn của thép chịu thời tiết là 1/5-1/10 của thép cacbon thông thường. Mặc dù chi phí ban đầu của thép chịu thời tiết là 15%-20% cao hơn thép carbon thông thường, chi phí vận hành và bảo trì lâu dài giảm đáng kể, phù hợp với các tòa tháp ở khu vực nông thôn, vùng ngoại ô và môi trường ăn mòn nhẹ khác.

Thứ hai, lựa chọn thép hợp kim nhôm mạ kẽm cho các bộ phận trong môi trường ăn mòn khắc nghiệt. Đối với tháp ở vùng ven biển, các khu công nghiệp nặng và vùng đất nhiễm mặn kiềm, thép hợp kim nhôm mạ kẽm có thể được sử dụng. Lớp hợp kim nhôm mạ kẽm bao gồm 55% nhốm, 43.5% kẽm và 1.5% silic. Khả năng chống ăn mòn của lớp hợp kim là 2-3 lần so với lớp kẽm nguyên chất. Nhôm trong lớp hợp kim có thể tạo thành lớp màng bảo vệ Al₂O₃ dày đặc trên bề mặt, có khả năng chống ăn mòn Cl⁻ và SO₂ mạnh. Cùng một lúc, lớp hợp kim có độ bám dính tốt và chống mài mòn, có thể ngăn chặn hiệu quả sự ăn mòn rỗ và ăn mòn kẽ hở. Theo dữ liệu thử nghiệm của ngành, tuổi thọ của các bộ phận hợp kim nhôm mạ kẽm ở vùng ven biển có thể đạt tới 40-50 năm, gấp đôi so với các thành phần mạ kẽm nhúng nóng nguyên chất.

thứ ba, lựa chọn bu lông chống ăn mòn cường độ cao để kết nối các bộ phận. Bu lông cường độ cao là bộ phận kết nối chính của tháp truyền tải, và sự ăn mòn của chúng sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến độ ổn định kết cấu của tháp. Đối với bu lông sử dụng trong môi trường khắc nghiệt, bu lông chống ăn mòn cường độ cao (chẳng hạn như bu lông hợp kim nhôm mạ kẽm 10,9S, bu lông thép không gỉ) có thể được chọn. Những bu lông này không chỉ có độ bền cơ học cao mà còn có khả năng chống ăn mòn tốt, có thể tránh được hiện tượng ăn mòn và gãy xương một cách hiệu quả. Ngoài ra, ren của bu lông có thể được phủ một lớp mỡ chống ăn mòn để cải thiện hơn nữa khả năng chống ăn mòn.

5.2 Các biện pháp bảo vệ trong giai đoạn vận hành và bảo trì (Kiểm soát quá trình)

Giai đoạn vận hành và bảo trì là khâu then chốt giúp trì hoãn sự ăn mòn của các bộ phận mạ kẽm và đảm bảo vận hành an toàn cho các tháp truyền tải. Ngay cả khi các thành phần được sản xuất với chất lượng cao, Cần phải vận hành và bảo trì một cách khoa học và tiêu chuẩn hóa để phát huy tối đa hiệu quả chống ăn mòn và kéo dài tuổi thọ sử dụng của chúng.. Kết hợp với việc điều tra các trạm vận hành, bảo trì và kinh nghiệm vận hành, bảo trì của ngành đường ống, các biện pháp bảo vệ cụ thể trong giai đoạn vận hành và bảo trì như sau:

5.2.1 Cải thiện hệ thống kiểm tra hàng ngày và phát hiện kịp thời những mối nguy hiểm tiềm ẩn

Thiết lập một hệ thống kiểm tra hàng ngày khoa học và hoàn hảo là tiền đề để kịp thời phát hiện những nguy cơ tiềm ẩn về ăn mòn và tiến hành bảo trì có mục tiêu. Theo mức độ nghiêm trọng của môi trường dịch vụ của tòa tháp, cần thiết lập một hệ thống kiểm tra theo thứ bậc để nhận ra “kiểm tra mật, cảnh báo sớm chính xác”.

Đầu tiên, xây dựng chu trình kiểm tra theo thứ bậc. Dành cho tháp trong môi trường ăn mòn khắc nghiệt (vùng ven biển, khu công nghiệp nặng, khu vực có độ ẩm cao, vùng đất nhiễm mặn kiềm), chu kỳ kiểm tra nên được rút ngắn xuống còn một quý một lần; cho tháp trong môi trường ăn mòn nhẹ (khu vực nông thôn, vùng ngoại ô), chu kỳ kiểm tra có thể mỗi năm một lần; cho tháp chính (chẳng hạn như tòa tháp gần các cơ sở quan trọng, tháp nhịp lớn), chu kỳ kiểm tra nên được rút ngắn xuống còn mỗi tháng một lần. Ngoài ra, sau thời tiết khắc nghiệt (chẳng hạn như mưa lớn, gió mạnh, tuyết rơi dày đặc), Cần tiến hành kiểm tra bổ sung để kiểm tra xem lớp mạ kẽm của các bộ phận có bị hư hỏng hay không và có bị ăn mòn hay không.

Thứ hai, áp dụng kết hợp kiểm tra thủ công và công nghệ phát hiện hiện đại. Kiểm tra thủ công chủ yếu được sử dụng để kiểm tra hiện tượng ăn mòn rõ ràng của các bộ phận, chẳng hạn như bong tróc diện tích lớn của lớp mạ kẽm, gỉ đỏ trên bề mặt, kết nối lỏng lẻo của các thành phần, vv. Đối với các mối nguy hiểm ăn mòn tiềm ẩn như ăn mòn rỗ, ăn mòn kẽ hở và nứt ăn mòn ứng suất, công nghệ phát hiện hiện đại như kiểm tra siêu âm, nên áp dụng giám sát cảm biến ăn mòn và hình ảnh nhiệt hồng ngoại. Kiểm tra siêu âm có thể phát hiện sự mất mát mặt cắt ngang của các bộ phận do ăn mòn; Hình ảnh nhiệt hồng ngoại có thể phát hiện sự ăn mòn cục bộ của các bộ phận bằng cách phát hiện sự chênh lệch nhiệt độ trên bề mặt bộ phận; cảm biến ăn mòn có thể theo dõi tốc độ ăn mòn của các bộ phận trong thời gian thực và nhận ra cảnh báo sớm về sự ăn mòn.

thứ ba, thiết lập nền tảng quản lý và kiểm tra kỹ thuật số. Ghi lại dữ liệu kiểm tra (vị trí ăn mòn, kiểu ăn mòn, mức độ ăn mòn, đề xuất bảo trì, vv) vào nền tảng kỹ thuật số, thiết lập một “một tháp một tập tin” hệ thống quản lý. Nền tảng có thể phân tích và đánh giá dữ liệu ăn mòn, dự đoán xu hướng phát triển ăn mòn của các chi tiết, và tự động đưa ra các nhiệm vụ bảo trì, để nhận ra tính thông tin hóa và trí tuệ của hoạt động và bảo trì.

5.2.2 Tẩy gỉ kịp thời, Lớp phủ sửa chữa và chống ăn mòn

Khi phát hiện ăn mòn trong quá trình kiểm tra, cần xử lý kịp thời tùy theo mức độ ăn mòn để tránh tình trạng ăn mòn phát triển thêm. Nguyên tắc của “điều trị phân loại, biện pháp thích hợp” nên được tuân thủ, và các phương pháp bảo trì khác nhau nên được áp dụng tùy theo mức độ ăn mòn:

Đầu tiên, xử lý ăn mòn nhẹ. Đối với các bộ phận bị ăn mòn nhẹ (lớp mạ kẽm hơi bột, không tiếp xúc với chất nền, diện tích ăn mòn nhỏ hơn 5%), có thể sử dụng mài thủ công hoặc phun cát để loại bỏ lớp mạ kẽm và rỉ sét trên bề mặt, rồi sơn chống ăn mòn phù hợp với lớp mạ kẽm (chẳng hạn như sơn giàu kẽm, sơn fluorocarbon) có thể được áp dụng cho lớp phủ cảm ứng. Độ dày của lớp sơn sửa lại phải phù hợp với lớp mạ kẽm, nói chung là 80-100μm. Khi áp dụng sơn, Bề mặt các chi tiết cần được giữ sạch và khô để đảm bảo độ bám dính của lớp sơn.

Thứ hai, xử lý ăn mòn vừa phải. Đối với các bộ phận có độ ăn mòn vừa phải (lớp mạ kẽm bị bong tróc một phần, chất nền được phơi bày một phần, diện tích ăn mòn là 5%-20%, tổn thất cắt ngang nhỏ hơn 10%), nên áp dụng phương pháp tẩy rỉ bằng phun cát để loại bỏ triệt để lớp rỉ sét và lớp mạ kẽm còn sót lại trên bề mặt, và sau đó nên tiến hành mạ lại hoặc xử lý lớp phủ chống ăn mòn nặng. Mạ lại có thể khôi phục hiệu suất chống ăn mòn của các bộ phận về mức ban đầu, nhưng chi phí tương đối cao; lớp phủ chống ăn mòn nặng (chẳng hạn như lớp phủ PE ba lớp) có khả năng chống ăn mòn tốt, chi phí thấp, và phù hợp với các bộ phận khó tháo rời và mạ lại.

thứ ba, xử lý ăn mòn nghiêm trọng. Đối với các bộ phận bị ăn mòn nghiêm trọng (lớp mạ kẽm bị bong tróc hoàn toàn, chất nền được phơi bày hoàn toàn, diện tích ăn mòn lớn hơn 20%, tổn thất cắt ngang lớn hơn 10%), chúng nên được thay thế kịp thời để tránh tai nạn an toàn. Khi thay thế linh kiện, nên lựa chọn các linh kiện mới đáp ứng yêu cầu chống ăn mòn, và quy trình lắp đặt phải được chuẩn hóa để tránh làm hỏng lớp mạ kẽm trong quá trình lắp đặt.

Ngoài ra, cho tháp trong môi trường ăn mòn khắc nghiệt, bảo trì chống ăn mòn định kỳ có thể được thực hiện. Có thể phủ một lớp sơn chống ăn mòn lên bề mặt của lớp mạ kẽm mỗi lần 5-8 năm để hình thành một “lớp mạ kẽm + lớp phủ chống ăn mòn” hệ thống bảo vệ kép, có thể kéo dài tuổi thọ của các bộ phận một cách hiệu quả.

5.2.3 Tăng cường làm sạch và bảo trì và giảm độ bám dính trung bình ăn mòn

Thường xuyên làm sạch bề mặt các bộ phận của tháp truyền tải là biện pháp hiệu quả để giảm sự bám dính của môi trường ăn mòn và làm chậm quá trình ăn mòn. Theo môi trường dịch vụ của tòa tháp, nên thực hiện các biện pháp làm sạch và bảo trì có mục tiêu:

Đầu tiên, vệ sinh linh kiện trong khu công nghiệp. Đối với tháp gần khu công nghiệp, bề mặt các linh kiện dễ bám bụi, các hạt khí thải công nghiệp và các cặn ăn mòn khác. Súng bắn nước áp lực cao (áp lực nước được kiểm soát ở mức 10-15MPa) có thể được sử dụng để làm sạch các thành phần thường xuyên (mỗi lần một lần 6 tháng). Nước vệ sinh phải là nước máy sạch, và chất tẩy rửa có thể được thêm vào một cách thích hợp đối với những cặn bẩn khó làm sạch. Sau khi làm sạch, bề mặt của các bộ phận phải được làm khô kịp thời để tránh hình thành màng nước.

Thứ hai, làm sạch các bộ phận ở khu vực ven biển. Đối với tháp ở vùng ven biển, bề mặt của các bộ phận dễ bám dính vào cặn phun muối (chứa Cl⁻). Sau cơn mưa lớn, nên dùng nước ngọt để rửa bề mặt linh kiện kịp thời để giảm nồng độ Cl⁻ trên bề mặt. Đối với chân tháp và bu lông neo, vệ sinh thường xuyên (mỗi lần một lần 3 tháng) có thể được thực hiện, và mỡ chống ăn mòn có thể được áp dụng sau khi làm sạch để cải thiện hơn nữa khả năng chống ăn mòn.

thứ ba, làm sạch các kẽ hở thành phần. Các kẽ hở của linh kiện (chẳng hạn như mối nối bu lông-đai ốc, mối nối tấm thép góc) dễ tích tụ bụi, nước mưa và chất ăn mòn. Có thể dùng chổi mềm hoặc máy nén khí để vệ sinh các kẽ hở thường xuyên (mỗi lần một lần 3 tháng) để loại bỏ các chất tích lũy và tránh sự xuất hiện của sự ăn mòn kẽ hở. Sau khi làm sạch, Chất bịt kín chống ăn mòn có thể được áp dụng cho các kẽ hở để ngăn chặn sự xâm nhập của môi trường ăn mòn.

Thứ tư, bảo vệ chân tháp. Chân tháp và bu lông neo được chôn trong đất, dễ bị ăn mòn bởi các chất ăn mòn trong đất. Có thể thực hiện các biện pháp như đặt rãnh chống ăn mòn và các lớp cách ly: đào mương chống ăn mòn (chiều rộng 50cm, sâu 60cm) xung quanh chân tháp, lấp mương bằng vật liệu chống ăn mòn (chẳng hạn như sỏi, nhựa đường), đồng thời ngăn chặn các chất ăn mòn trong đất xâm nhập vào chân tháp; đặt lớp cách ly chống ăn mòn (chẳng hạn như nhựa đường, màng polyetylen) giữa chân tháp và đất để cách ly sự tiếp xúc giữa chân tháp và đất ăn mòn.

5.2.4 Thiết lập hệ thống giám sát ăn mòn và thực hiện bảo trì chính xác

Với sự phát triển nhanh chóng của công nghệ số, Internet vạn vật (IoT) và trí tuệ nhân tạo, thiết lập hệ thống giám sát ăn mòn thông minh đã trở thành xu hướng phát triển của việc bảo vệ chống ăn mòn các bộ phận của tháp truyền tải. Hệ thống có thể theo dõi tình trạng ăn mòn của linh kiện theo thời gian thực, nhận ra cảnh báo sớm về sự ăn mòn và bảo trì chính xác, tránh bảo trì mù, và giảm chi phí vận hành và bảo trì.

Đầu tiên, lắp đặt cảm biến giám sát ăn mòn. Cảm biến ăn mòn (chẳng hạn như cảm biến điện trở phân cực tuyến tính, cảm biến trở kháng điện hóa) được lắp đặt trên các bộ phận chính của tháp truyền tải (chân tháp chính, bu lông cường độ cao, căn cứ tháp), có thể theo dõi tốc độ ăn mòn, khả năng ăn mòn và các thông số môi trường (độ ẩm không khí, nhiệt độ, nồng độ Cl⁻, nồng độ SO₂) của các thành phần trong thời gian thực. Các cảm biến được kết nối với nền tảng quản lý nền thông qua công nghệ truyền thông không dây (chẳng hạn như 5G, lora), và dữ liệu giám sát được truyền đến nền tảng theo thời gian thực.

Thứ hai, xây dựng nền tảng phân tích dữ liệu và cảnh báo sớm. Nền tảng nền thu thập và lưu trữ dữ liệu giám sát, và sử dụng dữ liệu lớn và thuật toán trí tuệ nhân tạo để phân tích dữ liệu. Theo tốc độ ăn mòn và các thông số môi trường, nền tảng có thể dự đoán xu hướng phát triển ăn mòn của các bộ phận, thiết lập cảnh báo sớm ba cấp độ (Bình thường, chú ý, sự nguy hiểm), đồng thời đưa ra thông tin cảnh báo sớm cho nhân viên vận hành, bảo trì kịp thời khi tình trạng ăn mòn vượt ngưỡng an toàn..

thứ ba, thực hiện bảo trì chính xác dựa trên dữ liệu giám sát. Theo số liệu quan trắc và thông tin cảnh báo sớm của hệ thống, nhân viên vận hành và bảo trì có thể thực hiện bảo trì có mục tiêu: đối với các bộ phận có trạng thái ăn mòn bình thường, không cần bảo trì; dành cho các thành phần có cảnh báo sớm ở mức độ chú ý, tăng cường kiểm tra, làm sạch; đối với các bộ phận có cảnh báo sớm ở mức độ nguy hiểm, tiến hành tẩy gỉ, lớp phủ cảm ứng hoặc thay thế kịp thời. Kiểu bảo trì chính xác này không chỉ cải thiện hiệu quả bảo trì mà còn giảm chi phí vận hành và bảo trì.. Theo thực tiễn ứng dụng của một công ty lưới điện, hệ thống giám sát ăn mòn thông minh có thể giảm chi phí vận hành và bảo trì của tháp bằng cách 40%-50%.

5.3 Phân tích trường hợp kỹ thuật

Để xác minh hiệu quả áp dụng của các biện pháp bảo vệ chống ăn mòn trên, chương này lấy đường dây truyền tải ven biển 220kV ở một thành phố nào đó ở miền Đông Trung Quốc làm ví dụ để phân tích. Tuyến dài 86 km, với 218 tháp truyền. Nó nằm trong môi trường khí quyển biển điển hình, với độ ẩm không khí cao (độ ẩm tương đối trung bình hàng năm 82%), nồng độ Cl⁻ cao (nồng độ Cl⁻ trung bình hàng năm 0,08mg/m³), và ăn mòn nghiêm trọng các thành phần mạ kẽm. Trước 2021, dây chuyền áp dụng quy trình mạ kẽm nhúng nóng truyền thống và chế độ kiểm tra thủ công, và vấn đề ăn mòn của các bộ phận là nổi bật. Các linh kiện cần được thay thế với số lượng lớn mỗi năm 5 năm, và chi phí vận hành và bảo trì hàng năm vượt quá 8 triệu nhân dân tệ.

Trong 2021, đơn vị vận hành và bảo trì đã thực hiện chuyển đổi chống ăn mòn toàn diện cho dây chuyền, áp dụng kết hợp các biện pháp bảo vệ ngăn chặn nguồn và kiểm soát quy trình được đề xuất trong bài viết này. Các biện pháp chuyển đổi cụ thể như sau:

1. Chuyển đổi giai đoạn sản xuất: Tất cả các bộ phận thay thế đều sử dụng thép hợp kim nhôm mạ kẽm, và quá trình mạ kẽm thông qua quá trình phun cát + hợp kim nhôm mạ kẽm nhúng nóng + thụ động crom hóa trị ba. Độ dày của lớp hợp kim nhôm mạ kẽm được kiểm soát ở mức 100-110μm, cao hơn tiêu chuẩn quốc gia. Cùng một lúc, các bộ phận được xử lý lão hóa rung để loại bỏ ứng suất dư; thiết kế cấu trúc của các thành phần được tối ưu hóa, và các lỗ thoát nước được thêm vào ở các khớp nối của các tấm kết nối để giảm sự ăn mòn ở kẽ hở.

2. Chuyển đổi giai đoạn vận hành và bảo trì: Một hệ thống kiểm tra thứ bậc được thiết lập, và chu kỳ kiểm tra tháp được rút ngắn xuống còn một quý một lần. 50 tháp trọng điểm được lựa chọn lắp đặt cảm biến giám sát ăn mòn, và một nền tảng cảnh báo sớm và giám sát ăn mòn thông minh được xây dựng để thực hiện giám sát thời gian thực về trạng thái ăn mòn thành phần; các bộ phận được làm sạch bằng nước sạch mỗi lần 6 tháng để loại bỏ cặn phun muối; cho các thành phần bị ăn mòn nhẹ, việc tẩy gỉ và sơn phủ kịp thời được thực hiện, và sơn giàu kẽm phù hợp với lớp hợp kim nhôm mạ kẽm được sử dụng để chỉnh sửa; Chân tháp được trang bị mương chống ăn mòn và các lớp cách ly để chống ăn mòn đất.

Sau đó 3 năm hoạt động (2021-2024), Đơn vị vận hành và bảo trì đã tiến hành kiểm tra, đánh giá toàn diện dây chuyền. Kết quả kiểm tra cho thấy hiệu quả chuyển đổi là đáng chú ý:

1. Tình trạng ăn mòn của các bộ phận: Tỷ lệ toàn vẹn của lớp hợp kim nhôm mạ kẽm của các thành phần cao hơn 95%, và không có sự ăn mòn rỗ rõ ràng, ăn mòn kẽ hở và nứt ăn mòn ứng suất. Chỉ một 3% của các thành phần có lớp bột hợp kim nhôm mạ kẽm nhẹ, và không xảy ra tiếp xúc với chất nền. Sự mất mát mặt cắt ngang của các thành phần nhỏ hơn 2%, thấp hơn nhiều so với phạm vi an toàn cho phép (10%).

2. Chi phí vận hành và bảo trì: Chi phí vận hành và bảo trì hàng năm của đường dây giảm xuống còn 3.2 triệu nhân dân tệ, đó là 60% thấp hơn trước khi chuyển đổi (8 triệu nhân dân tệ). Số lượng thay thế linh kiện giảm từ 200 mỗi năm để 15 mỗi năm, giúp giảm đáng kể khối lượng công việc bảo trì và chi phí.

3. Dự đoán tuổi thọ dịch vụ: Theo tốc độ ăn mòn được giám sát bởi hệ thống, tuổi thọ sử dụng của các bộ phận được dự đoán sẽ đạt 45-50 năm, gấp đôi so với các thành phần mạ kẽm nhúng nóng nguyên chất ban đầu (20-25 năm).

Trường hợp này thể hiện đầy đủ việc kết hợp các biện pháp bảo vệ trong khâu sản xuất (tối ưu hóa quá trình mạ kẽm, cải tiến quy trình sản xuất, lựa chọn vật liệu hiệu suất cao) và giai đoạn vận hành và bảo trì (cải thiện hệ thống kiểm tra, bảo trì kịp thời, tăng cường làm sạch, thiết lập hệ thống giám sát thông minh) có thể giải quyết hiệu quả vấn đề ăn mòn của các bộ phận mạ kẽm trong môi trường khắc nghiệt, cải thiện khả năng chống ăn mòn của các thành phần, giảm chi phí vận hành và bảo trì, và kéo dài tuổi thọ của tháp truyền tải. Các biện pháp bảo vệ được đề xuất trong bài viết này có tính thực tiễn và khả năng hoạt động cao, và có thể cung cấp tài liệu tham khảo về khả năng chống ăn mòn cho các bộ phận mạ kẽm của tháp truyền tải trong các môi trường tương tự.

6. Các vấn đề hiện tại và triển vọng phát triển trong tương lai

6.1 Vấn đề hiện tại

Với sự phát triển không ngừng của ngành điện và sự cải tiến không ngừng của công nghệ chống ăn mòn, đã đạt được tiến bộ lớn trong việc bảo vệ chống ăn mòn cho các bộ phận mạ kẽm của tháp truyền tải ở Trung Quốc. Tuy nhiên, kết hợp với thực tiễn điều tra và nghiên cứu ngành của tác giả, vẫn còn một số vấn đề nổi cộm trong áp dụng thực tế, hạn chế việc cải thiện hơn nữa mức độ bảo vệ chống ăn mòn của các bộ phận mạ kẽm. Các vấn đề cụ thể như sau:

Đầu tiên, chất lượng mạ kẽm ở một số cơ sở sản xuất vừa và nhỏ chưa đạt tiêu chuẩn. Do hạn chế về vốn, công nghệ và thiết bị, một số nhà máy sản xuất tháp vừa và nhỏ vẫn áp dụng phương pháp tẩy gỉ truyền thống + quá trình mạ kẽm nhúng nóng, và kiểm soát các thông số mạ (nhiệt độ dung dịch kẽm, thời gian ngâm) không nghiêm ngặt, dẫn đến độ dày không đồng đều của lớp mạ kẽm, độ bám dính kém và khả năng chống ăn mòn thấp của các thành phần. Trong quá trình điều tra, chúng tôi đã tìm thấy điều đó 40% của các nhà máy sản xuất vừa và nhỏ gặp vấn đề về độ dày lớp mạ kẽm không đạt tiêu chuẩn, và tốc độ ăn mòn của các bộ phận do các nhà máy này sản xuất là 2-3 gấp nhiều lần so với các nhà máy tiêu chuẩn quy mô lớn. Ngoài ra, một số nhà máy cắt giảm chi phí, sử dụng thỏi kẽm chất lượng thấp và tiền xử lý không đầy đủ, điều này càng làm giảm chất lượng của lớp mạ kẽm.

Thứ hai, mức độ vận hành và bảo trì không cân bằng. Có sự chênh lệch lớn về trình độ vận hành, bảo trì các tháp truyền tải giữa các khu vực và các đơn vị vận hành, bảo trì khác nhau. Ở các khu vực phát triển và các công ty lưới điện lớn, khái niệm vận hành và bảo trì tiên tiến, công nghệ phát hiện hiện đại và hệ thống giám sát thông minh được sử dụng rộng rãi, và mức độ bảo vệ chống ăn mòn cao. Tuy nhiên, ở vùng sâu vùng xa và các công ty lưới điện nhỏ, do thiếu nhân lực, vốn và sức mạnh kỹ thuật, chế độ vận hành và bảo trì lạc hậu, chu kỳ kiểm tra kéo dài, việc bảo trì không kịp thời, và vấn đề ăn mòn của các bộ phận là nổi bật. Trong quá trình điều tra, chúng tôi thấy rằng tỷ lệ hư hỏng do ăn mòn của các bộ phận ở vùng sâu vùng xa là 3-4 lần so với các khu vực phát triển.

thứ ba, việc nghiên cứu và ứng dụng các công nghệ chống ăn mòn mới còn thiếu. Hiện tại, Việc bảo vệ chống ăn mòn cho các bộ phận mạ kẽm ở Trung Quốc vẫn chủ yếu dựa trên công nghệ mạ kẽm nhúng nóng và sơn chống ăn mòn truyền thống. Nghiên cứu ứng dụng công nghệ chống ăn mòn mới (chẳng hạn như lớp phủ chống ăn mòn nano, lớp chống ăn mòn tổng hợp, công nghệ ức chế ăn mòn) vẫn đang trong giai đoạn thử nghiệm hoặc giai đoạn ứng dụng quy mô nhỏ, và chưa được quảng bá rộng rãi. Một số công nghệ chống ăn mòn mới có ưu điểm chống ăn mòn cao, bảo vệ môi trường và tuổi thọ lâu dài, nhưng do chi phí cao, Công nghệ chưa trưởng thành và thiếu các tiêu chuẩn liên quan, chúng khó áp dụng trên quy mô lớn.

Thứ tư, các tiêu chuẩn và thông số kỹ thuật liên quan cần được cải thiện hơn nữa. Mặc dù có các tiêu chuẩn quốc gia liên quan (chẳng hạn như GB/T 2694—2023) để đảm bảo chất lượng mạ kẽm và bảo vệ chống ăn mòn cho các bộ phận của tháp truyền tải, các tiêu chuẩn này chủ yếu nhằm vào quy trình mạ truyền thống và các biện pháp chống ăn mòn thông thường, và thiếu các tiêu chuẩn và thông số kỹ thuật chi tiết cho các công nghệ chống ăn mòn mới, vật liệu mới và hệ thống giám sát thông minh. Cùng một lúc, các tiêu chuẩn đánh giá hiệu quả chống ăn mòn chưa hoàn hảo, khó đánh giá chính xác khả năng chống ăn mòn và tuổi thọ của các bộ phận.

6.2 Triển vọng phát triển trong tương lai

Với sự phát triển chiều sâu của “cacbon kép” mục tiêu chiến lược, việc xây dựng hệ thống điện mới đang được đẩy nhanh, và các dự án UHV, các dự án truyền tải hỗ trợ năng lượng mới và các dự án truyền tải xuyên khu vực đang liên tục mở rộng. Môi trường dịch vụ của các tháp truyền tải ngày càng phức tạp, và yêu cầu về khả năng chống ăn mòn của các thành phần mạ kẽm ngày càng cao hơn. Kết hợp với xu hướng phát triển của công nghệ chống ăn mòn trong và ngoài nước cùng kiến thức chuyên môn về ngành đường ống, Triển vọng phát triển trong tương lai của việc bảo vệ chống ăn mòn các bộ phận mạ kẽm của tháp truyền tải chủ yếu được phản ánh ở các khía cạnh sau:

Đầu tiên, sự phát triển của hiệu suất cao, bảo vệ môi trường và vật liệu chống ăn mòn lâu dài. Trong tương lai, việc nghiên cứu và phát triển các vật liệu chống ăn mòn mới sẽ tập trung vào hiệu suất cao, bảo vệ môi trường và tuổi thọ lâu dài. Một mặt, tối ưu hóa công thức hợp kim nhôm mạ kẽm, thêm nguyên tố đất hiếm (chẳng hạn như xeri, lanthanum) để cải thiện khả năng chống ăn mòn và độ bám dính của lớp hợp kim; mặt khác, phát triển lớp phủ chống ăn mòn bảo vệ môi trường mới (chẳng hạn như lớp phủ nano composite, lớp phủ chống ăn mòn gốc nước), có ưu điểm là không độc hại, không ô nhiễm, khả năng chống ăn mòn cao và độ bám dính tốt, và thay thế dần các lớp phủ chống ăn mòn độc hại và có hại truyền thống. Ngoài ra, nghiên cứu và ứng dụng vật liệu composite chống ăn mòn (chẳng hạn như vật liệu composite nhựa gia cố bằng sợi) sẽ được tăng cường. Những vật liệu này có khả năng chống ăn mòn tuyệt vời và trọng lượng nhẹ, có thể giảm tải ăn mòn của các bộ phận một cách hiệu quả.

Thứ hai, trí thông minh của giám sát ăn mòn, vận hành và bảo trì. Với sự phát triển của Internet vạn vật, dữ liệu lớn và trí tuệ nhân tạo, việc giám sát ăn mòn, vận hành và bảo trì các bộ phận mạ kẽm sẽ phát triển theo hướng thông minh và thông tin hóa. Hệ thống giám sát ăn mòn thông minh sẽ được quảng bá rộng rãi, và cảm biến ăn mòn, cảm biến nhiệt độ và độ ẩm, cảm biến khí và các thiết bị khác sẽ được lắp đặt trên tất cả các tháp chính để thực hiện giám sát thời gian thực về trạng thái ăn mòn và các thông số môi trường của các bộ phận. Nền tảng nền sẽ sử dụng thuật toán trí tuệ nhân tạo để phân tích dữ liệu giám sát, dự đoán xu hướng phát triển ăn mòn, và thực hiện cảnh báo sớm tự động và bảo trì thông minh. Cùng một lúc, việc ứng dụng máy bay không người lái và robot trong việc kiểm tra các tháp truyền tải sẽ được phổ biến, điều này sẽ cải thiện hiệu quả và độ chính xác của việc kiểm tra, và giảm bớt khối lượng công việc kiểm tra thủ công.

thứ ba, tiêu chuẩn hóa và sàng lọc các quy trình sản xuất, vận hành và bảo trì. Trong tương lai, các cơ quan quốc gia có liên quan sẽ cải thiện hơn nữa các tiêu chuẩn và thông số kỹ thuật để bảo vệ chống ăn mòn cho các bộ phận mạ kẽm, xây dựng tiêu chuẩn chi tiết cho công nghệ chống ăn mòn mới, vật liệu mới và hệ thống giám sát thông minh, và tiêu chuẩn hóa các quy trình sản xuất, vận hành và bảo trì. Các nhà máy sản xuất sẽ tăng cường kiểm soát chất lượng của toàn bộ quá trình, áp dụng thiết bị sản xuất tiên tiến và công nghệ phát hiện, và đảm bảo chất lượng của các thành phần mạ kẽm. Các đơn vị vận hành và bảo trì sẽ thiết lập một hệ thống vận hành và bảo trì tinh tế hơn, thực hiện bảo vệ được phân loại và bảo trì chính xác theo môi trường sử dụng và tình trạng ăn mòn của các bộ phận, và cải thiện mức độ vận hành và bảo trì.

Thứ tư, sự tích hợp công nghệ chống ăn mòn trong ngành đường ống và lĩnh vực tháp truyền tải. Cơ chế ăn mòn và logic bảo vệ của các thành phần kim loại trong ngành đường ống và lĩnh vực tháp truyền tải rất giống nhau. Trong tương lai, việc tích hợp và trao đổi công nghệ chống ăn mòn giữa hai lĩnh vực sẽ được tăng cường. Các công nghệ chống ăn mòn trưởng thành trong ngành đường ống (chẳng hạn như lớp phủ PE ba lớp, công nghệ ức chế ăn mòn, hệ thống giám sát ăn mòn thông minh) sẽ được áp dụng để bảo vệ chống ăn mòn các bộ phận của tháp truyền tải, và kinh nghiệm thực tế về các bộ phận của tháp truyền tải trong việc bảo vệ chống ăn mòn trong khí quyển ngoài trời sẽ được sử dụng để làm phong phú thêm hệ thống công nghệ chống ăn mòn của ngành đường ống, để nhận ra sự phát triển và tiến bộ chung của hai lĩnh vực.

thứ năm, sự phát triển xanh và ít carbon của bảo vệ chống ăn mòn. Dưới nền tảng của “cacbon kép” mục tiêu chiến lược, việc bảo vệ chống ăn mòn của các thành phần mạ kẽm sẽ phát triển theo hướng xanh và ít carbon. Quy trình mạ truyền thống sẽ được tối ưu hóa để giảm tiêu hao năng lượng và ô nhiễm môi trường; tăng cường nghiên cứu và ứng dụng vật liệu, công nghệ chống ăn mòn bảo vệ môi trường để giảm tác động đến môi trường; tuổi thọ của các bộ phận sẽ được kéo dài thông qua các biện pháp bảo vệ khoa học, giảm tần suất thay thế các bộ phận và thực hiện tái chế tài nguyên. Ví dụ, lớp mạ kẽm thải có thể được tái chế và tái sử dụng, giảm lãng phí tài nguyên và ô nhiễm môi trường.

7. Phần kết luận

Tháp truyền tải là cơ sở hạ tầng hỗ trợ cốt lõi của mạng lưới truyền tải điện, hoạt động an toàn, ổn định liên quan trực tiếp đến an ninh năng lượng quốc gia và phát triển kinh tế - xã hội.. Linh kiện mạ kẽm, là thành phần chính của tháp truyền tải, dựa vào cơ chế bảo vệ cực dương hy sinh của lớp mạ kẽm để đạt được hiệu quả chống ăn mòn, được sử dụng rộng rãi trong ngành điện. Tuy nhiên, trong môi trường dịch vụ ngoài trời phức tạp lâu dài, các bộ phận mạ kẽm dễ bị ăn mòn dưới tác động tổng hợp của các yếu tố môi trường, yếu tố riêng của thành phần, các yếu tố quá trình và các yếu tố vận hành và bảo trì, điều này không chỉ làm tăng chi phí vận hành và bảo trì mà còn tiềm ẩn những mối nguy hiểm lớn về an toàn cho mạng lưới truyền tải điện..

Dựa trên kinh nghiệm thực hành khóa học của tác giả khi còn là sinh viên đại học chuyên ngành Đường ống, kết quả điều tra tại chỗ, dữ liệu nghiên cứu ngành và các trường hợp kỹ thuật, Bài báo này nghiên cứu một cách có hệ thống các vấn đề ăn mòn và biện pháp bảo vệ các bộ phận mạ kẽm của tháp truyền tải, và rút ra những kết luận chính sau:

1. Ăn mòn các thành phần mạ kẽm là một quá trình tổng hợp của ăn mòn điện hóa và ăn mòn hóa học, trong đó ăn mòn điện hóa là chủ yếu. Khi lớp mạ còn nguyên vẹn, kẽm đóng vai trò là cực dương hy sinh để bảo vệ nền thép; khi lớp mạ kẽm bị hư hỏng, nền thép sẽ bị ăn mòn điện hóa nhanh chóng, dẫn đến hỏng linh kiện. Sự ăn mòn của các thành phần mạ kẽm chủ yếu được chia thành bốn loại: ăn mòn đồng đều, ăn mòn rỗ, ăn mòn kẽ hở và nứt ăn mòn ứng suất. trong số đó, ăn mòn rỗ và ăn mòn ứng suất là nguy hiểm nhất, với khả năng che giấu mạnh mẽ và tốc độ ăn mòn nhanh, đó là những điểm chính của bảo vệ chống ăn mòn.

2. Các yếu tố chính ảnh hưởng đến sự ăn mòn của các thành phần mạ kẽm bao gồm bốn loại: nhân tố môi trường, yếu tố riêng của thành phần, các yếu tố quá trình và các yếu tố vận hành và bảo trì. trong số đó, nhân tố môi trường (độ ẩm không khí, phương tiện ăn mòn) là những yếu tố ảnh hưởng cốt lõi, các yếu tố quá trình xác định khả năng chống ăn mòn ban đầu của các bộ phận, và các yếu tố vận hành và bảo trì quyết định tuổi thọ của các bộ phận. Mức độ ăn mòn của các bộ phận có cùng thông số kỹ thuật và tuổi thọ sử dụng khác nhau rất nhiều trong các môi trường khác nhau, quy trình sản xuất khác nhau và mức độ vận hành và bảo trì khác nhau.

3. Việc bảo vệ chống ăn mòn của các thành phần mạ kẽm phải tuân thủ nguyên tắc “phòng ngừa đầu tiên, kết hợp phòng ngừa và kiểm soát, và phân loại bảo vệ”, và thực hiện các biện pháp bảo vệ có mục tiêu từ giai đoạn sản xuất cũng như giai đoạn vận hành và bảo trì. Ở giai đoạn sản xuất, khả năng chống ăn mòn của các bộ phận có thể được cải thiện cơ bản bằng cách tối ưu hóa quá trình mạ điện (áp dụng phương pháp phun cát khử gỉ, kiểm soát chặt chẽ các thông số mạ), cải tiến quá trình sản xuất (loại bỏ căng thẳng dư thừa, nâng cao chất lượng hàn) và lựa chọn vật liệu hiệu suất cao (thép hợp kim nhôm mạ kẽm, thép chịu thời tiết). Trong giai đoạn vận hành và bảo trì, tuổi thọ của các bộ phận có thể được kéo dài một cách hiệu quả bằng cách cải thiện hệ thống kiểm tra, tiến hành tẩy gỉ và sơn phủ kịp thời, tăng cường làm sạch và bảo trì, và thiết lập một hệ thống giám sát ăn mòn thông minh.

4. Phân tích trường hợp kỹ thuật cho thấy rằng sự kết hợp giữa ngăn chặn nguồn (giai đoạn sản xuất) và kiểm soát quá trình (giai đoạn vận hành và bảo trì) có thể giải quyết hiệu quả vấn đề ăn mòn của các bộ phận mạ kẽm trong môi trường khắc nghiệt. Sau chuyển đổi toàn diện chống ăn mòn đường dây 220kV ven biển, mức độ ăn mòn của các thành phần giảm đáng kể, chi phí vận hành và bảo trì giảm đi bởi 60%, và tuổi thọ sử dụng của các bộ phận được dự đoán sẽ đạt 45-50 năm, xác minh đầy đủ tính thực tế và khả năng hoạt động của các biện pháp bảo vệ được đề xuất trong bài viết này.

5. Hiện tại, vẫn còn một số vấn đề trong việc bảo vệ chống ăn mòn cho các bộ phận mạ kẽm ở Trung Quốc, chẳng hạn như chất lượng mạ kẽm không đạt tiêu chuẩn của một số nhà máy vừa và nhỏ, mức độ vận hành và bảo trì không cân bằng, nghiên cứu và ứng dụng công nghệ chống ăn mòn mới chưa đầy đủ, và các tiêu chuẩn liên quan không hoàn hảo. Trong tương lai, việc bảo vệ chống ăn mòn của các thành phần mạ kẽm sẽ phát triển theo hướng hiệu suất cao, thông minh, tiêu chuẩn hóa, xanh và ít carbon, và sự tích hợp công nghệ chống ăn mòn giữa ngành đường ống và lĩnh vực tháp truyền tải sẽ được tăng cường để nâng cao hơn nữa mức độ chống ăn mòn.

Là sinh viên đại học chuyên ngành Đường ống, thông qua nghiên cứu này, Tôi hiểu sâu hơn về cơ chế ăn mòn và công nghệ bảo vệ của linh kiện kim loại, và cũng nhận ra tầm quan trọng của việc chống ăn mòn đối với sự an toàn của cơ sở hạ tầng. Kết quả nghiên cứu của bài báo này không chỉ cung cấp tài liệu tham khảo thực tế cho việc thực hành kỹ thuật bảo vệ chống ăn mòn cho các bộ phận mạ kẽm của tháp truyền tải mà còn cung cấp tài liệu tham khảo cho việc nghiên cứu chống ăn mòn của các bộ phận kim loại liên quan trong ngành đường ống.. Do hạn chế về trình độ chuyên môn của tác giả, phạm vi điều tra và độ sâu nghiên cứu, vẫn còn một số thiếu sót trong bài viết này. Ví dụ, nghiên cứu cơ chế ăn mòn của các cấu kiện mạ kẽm trong môi trường khắc nghiệt (chẳng hạn như độ cao, nhiệt độ cực thấp) không đủ sâu, và nghiên cứu về công nghệ chống ăn mòn mới còn tương đối sơ bộ. Trong tương lai, Tôi sẽ tiếp tục nghiên cứu và khám phá, nghiên cứu sâu hơn về các công nghệ liên quan, và đóng góp sức lực của mình vào sự an toàn của cơ sở hạ tầng quốc gia và sự phát triển của ngành chống ăn mòn.