貴州地區輸電桿塔腐蝕類型及防腐技術初探

王立　劉恒　楊世平　胡傳兵　王少華

【摘 要】文章主要探討了貴州地區目前輸電桿塔腐蝕類型、采用的防腐涂裝技術和相關要求。結果表明：貴州地區輸電桿塔一般有局部點蝕、表面發黑及基材蝕損3種類型。目前采用的防腐方式有傳統防腐涂裝技術和高性能帶銹防腐涂裝技術兩種。相比傳統防腐涂裝技術，帶銹防腐涂裝技術雖然具有技術優勢，但仍不能解決桿塔熱鍍鋅層在復雜大氣環境下腐蝕過快的問題。對熱鍍鋅進行改性研究以增加其耐腐蝕壽命，是將來輸電桿塔防腐研究的一個重要方向。

【關鍵詞】輸電桿塔;防腐技術;帶銹防腐;銹蝕;熱鍍鋅

【中圖分類號】TM75 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2019）09-0114-03

0 前言

輸電桿塔為電力工業的重要基礎設施，其使用壽命直接關系電網的安全運行[1]。目前，我國輸電桿塔主要采用Q235鋼或Q345鋼作為建造材料[2]。由于輸電桿塔需要長期暴露在復雜大氣環境之中，基材極易發生銹蝕、老化，從而縮短其使用壽命，同時形成安全隱患，嚴重影響電網安全穩定運行。貴州地處我國長江以南資源富集區，省內工業主要以礦產開發、化工、火電等高污染工業為主，這些工業企業排放大量二氧化硫、氮氧化物及懸浮顆粒物，導致貴州成為我國酸雨污染的重災區。酸雨的弱酸特性進一步加快了貴州電網輸電桿塔等金屬構件的腐蝕速度，導致輸電桿塔大部分鍍鋅層完全銹蝕，基體鋼材銹蝕嚴重。

目前，輸電桿塔的防腐方式主要采用熱鍍鋅技術，熱鍍鋅是將純鋅作為鍍層材料進行熱浸鍍，鋅的電極電位比鐵更負，可以作為鋼鐵材料的陽極，在電解質條件下，鋅會不斷溶解，產生的電流對被保護的鋼鐵進行陰極極化，使鋼鐵得到保護。現行的架空線路敷設的電力標準要求輸變電設備構架建設必須采用熱鍍鋅鋼材，其鋅層厚度不得低于50μm[3]。資料顯示，國外一些國家要求熱鍍鋅使用壽命超過20年[4]，但我國貴州地區由于氣候和地域環境相對復雜，加之材料和施工安裝質量缺陷，普遍使用壽命在8～15年[5]，并且在線路運行過程中還存在較高的維護和管理成本。

采用熱鍍鋅處理的構架雖有較好的防腐性能，但由于純鋅鍍層表面的腐蝕產物為氧化鋅，氧化鋅為疏松多孔結構，易從鍍層表面脫落，導致鍍鋅層很快失效，極大地縮短了其防腐壽命。受復雜大氣環境的影響及自身工藝的缺陷，仍會出現不同程度的腐蝕，達不到其應有的使用壽命[6]。此外，由于鍍鋅層不耐酸侵蝕，酸雨環境和工業污穢環境可使其腐蝕速率加快1～3倍，從而達不到預期的使用壽命，并在運行周期內需頻繁地進行維護，否則還存在倒塔事故發生的隱患。本文通過探討貴州地區輸電桿塔腐蝕的類型，以及目前現有防腐涂裝技術和存在的問題，為將來輸電桿塔防腐研究提供新的思路。

1 輸電桿塔腐蝕類型分析

貴州地區輸電桿塔腐蝕與大氣環境有著直接的聯系，根據服役輸電桿塔的調研、統計和分類可以發現，輸電桿塔銹蝕狀況（如圖1所示）主要表現為以下3種情況。

（1）局部點蝕。此類桿塔運行年限一般在5年左右。大部分構件表面有鍍鋅層，部分完好，部分有白色鋅銹，某些局部區域或個別塔件有銹蝕現象。塔腳部分容易積灰，而且處于地表環境，濕度較大，容易被腐蝕，當個別塔件鍍鋅層存在缺陷時，該薄弱部位抵抗外部腐蝕能力差，容易產生局部點蝕。

（2）表面發黑。此類桿塔運行年限在5～10年。空氣中的灰塵等物質在桿塔表面沉積，并與腐蝕產生的鐵銹相結合，導致桿塔塔身大部分發黑，大部分鍍鋅層幾乎消耗殆盡，表面形成較為緊密的銹層，且桿塔表面的銹點逐漸轉變成較大面積的銹斑。

（3）基材蝕損。此類型桿塔運行年限大于10年，絕大部分塔件的鍍鋅層完全腐蝕，基體鋼材銹蝕嚴重。基材蝕損主要出現在沿海地區或酸雨嚴重的工業區，這些地區環境惡劣，輸電鐵塔投入運行8～10年后便銹跡斑斑，之后再經過2～3年便逐步轉變為基材蝕損。

2 現有的防腐涂裝技術

貴州地區輸電桿塔一般處于戶外大氣環境中，存在高度大、構件排布復雜、難以維護管理等問題，防腐處理的方式較為單一。多方走訪調研表明，貴州地區輸電桿塔的防腐維護主要采用涂刷防腐涂料的方式，現有的防腐涂裝技術分為傳統輸電桿塔防腐涂料與涂裝技術和高性能帶銹防腐涂料與涂裝技術。

2.1 傳統防腐涂料與涂裝技術

目前，輸電桿塔用的傳統防腐涂料一般分為底漆和面漆兩種，底漆大多采用無機鋅底漆與環氧富鋅底漆[7]，部分采用銀粉漆;面漆大多采用耐候型面漆，主要成分為醇酸樹脂、聚氯化乙烯樹脂、丙烯酸樹脂、丙烯酸聚氨酯樹脂及氟碳樹脂，顏色以淺灰或中灰為主。

傳統防腐涂裝工藝一般采用人工除銹方式進行，按照GB/T 8923—1988標準要求，鋼構件除銹等級應達到St2.5以上，再采用涂刷兩道防腐底漆和兩道面漆的方式（如圖2所示）。經正確有效的防腐涂裝后，防腐涂料的防腐年限一般在5～10年，輸電桿塔全壽命周期內一般需要進行多次防腐涂裝。

2.2 高性能帶銹防腐涂料與涂裝技術

高性能帶銹防腐涂料與涂裝技術來源于貴州電網有限公司輸電運行檢修分公司2014年科技項目“輸電桿塔用高性能帶銹防腐涂料應用技術研究”科技成果。高性能帶銹防腐涂料包括原位帶銹處理液、納米低表面處理底漆、帶銹防腐面漆及高分子專用稀釋劑，其防腐涂裝工藝如圖3所示。帶銹防腐涂裝技術相比傳統防腐涂裝工藝，無需人工除銹打磨，只需要除去表面松散的銹層，并用帶銹處理液代替了1道底漆涂裝過程，能解決桿塔銹蝕嚴重和人工除銹困難、防腐涂裝效果差的問題，再通過配套性能優異的防腐涂料，可延長輸電桿塔防腐涂層的壽命3～5年[8]。經實際測算，采用帶銹防腐涂裝技術相比傳統防腐涂裝技術而言，每噸塔材的防腐成本可降低約30%，平均縮短單基桿塔施工時間超過1/3，提升1倍的運行周期，降低了施工和運行維護管理成本。

3 輸電桿塔防腐維護要求

按照貴州電網有限責任公司2018年發布的輸變電設備防腐工程相關實施指導意見（生技〔2018〕116號）要求，運行過程中的輸電桿塔一般每9年須進行防腐涂裝一次，現役的桿塔通過周圍大氣腐蝕等級、表面生銹等級、涂層剝落等級、涂層開裂等級等指標進行防腐立項，具體指標如下。

（1）輸變電設備本體、附件及構支架防腐涂層生銹等級達到Ri3級時，通常應立項進行防腐維護工程。

（2）輸變電設備本體、附件及構支架防腐涂層剝落等級達到3級時，通常應立項進行防腐維護工程。

（3）輸變電設備本體、附件及構支架防腐涂層開裂等級達到3級時，通常應立項進行防腐維護工程。

（4）輸變電設備本體、附件及構支架防腐涂層表面如發生起泡、粉化、污染、磨損等情況或基于美觀及其他原因，已影響設備安全生產和文明生產的，通常應立項進行防腐工程。

（5）上次設備防腐至今時間已超過選用的防護涂料體系所保證的使用壽命的，應立項進行防腐工程。

4 目前桿塔防腐涂裝存在的問題

（1）防腐涂裝技術只是通過外部介質保護隔離的方法對輸電桿塔進行處理，能相對延長已投入運行的桿塔使用壽命，但未能從根本上解決桿塔熱鍍鋅層在復雜大氣環境下腐蝕加快的問題。

（2）輸電桿塔防腐涂裝過程中拋灑的涂料和揮發的有機溶劑還會對周圍環境造成一定的污染，增加線路運行維護的成本。

（3）輸電桿塔防腐作業屬于高空作業和不停電作業，在施工過程中存在較大的安全隱患，監管難度大、成本高。

5 結論及展望

貴州地區腐蝕與大氣環境有著直接的聯系，銹蝕過程總體可分為局部點蝕、表面發黑和基材蝕損3個階段。貴州地區采用的桿塔防腐方式有傳統防腐涂裝技術和帶銹防腐涂裝技術兩種，帶銹防腐涂裝技術具有避免進行人工除銹、節約防腐施工周期等優點，具有較高的經濟價值。但無論是傳統防腐涂裝技術還是帶銹防腐涂裝技術均不能解決桿塔熱鍍鋅層在復雜、惡劣環境下腐蝕加快的問題，因此對熱鍍鋅進行改性研究以增加其耐腐蝕壽命，既能保證輸電桿塔現階段大氣污染環境的長期使用壽命，又能減少防腐維護的次數，是將來輸電桿塔防腐研究的一個重要方向。

參 考 文 獻

[1]默增祿，程志云.輸電線路桿塔的腐蝕與防治對策[J].電力建設，2004，25（1）：22-25.

[2]黃建良.鐵塔防銹與防腐蝕涂料的應用[J].建材技術與應用，2003（4）：16-19.

[3]盧錦堂，孔綱，陳錦虹.熱浸鍍鋅性能及質量要求[J].材料保護，2000，33（3）：21-23.

[4]陳云，強春媚，王國剛，等.輸電桿塔的腐蝕與防護[J].電力建設，2010，31（8）：55-58.

[5]舒先明，劉興盛，陳緒文.線路桿塔鋼結構油漆防腐方案分析[J].電力建設，1998，41（5）：9-10.

[6]宋煥東.淺議高壓輸電線路的防腐措施[J].民營科技，2010（1）：28-30.

[7]張萬祖.供水管道防腐施工技術[J].企業科技與發展，2013（9）：52-54.

[8]吳永華，郭舉富，甘露，等.輸電桿塔帶銹防腐涂料涂刷工藝研究[J].廣東化工，2018，45（11）：169-171.