輸變電鐵塔的腐蝕問(wèn)題與防腐技術(shù)探究

王開(kāi)虎 趙計(jì)飛

（寧夏銀光鋼構(gòu)件制造有限公司 寧夏 銀川 750101）

輸變電鐵塔的腐蝕問(wèn)題與防腐技術(shù)探究

王開(kāi)虎 趙計(jì)飛

（寧夏銀光鋼構(gòu)件制造有限公司 寧夏 銀川 750101）

輸電桿塔的腐蝕破壞直接影響到輸電系統(tǒng)的可靠性和用電網(wǎng)絡(luò)的安全保障，同時(shí)也大幅度提高固體廢棄物的產(chǎn)量。解決輸電桿塔的防腐問(wèn)題對(duì)抵御環(huán)境侵蝕和環(huán)境保護(hù)以及電力工業(yè)等的意義都是極為重大的意義，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)腐蝕的機(jī)理及防腐技術(shù)的研究不論從深度上廣度上都應(yīng)不斷地?cái)U(kuò)大與發(fā)展。

鐵塔加工；耐久性；防腐技術(shù)；化學(xué)腐蝕；物理作用；經(jīng)濟(jì)性

0 引言

現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，目前，輸電鐵塔鋼結(jié)構(gòu)部分銹蝕狀況主要表現(xiàn)為3種情況：（1）部分構(gòu)件表面鍍鋅層完全腐蝕，基體鋼材銹蝕嚴(yán)重；（2）大部分構(gòu)件表面呈黃色銹層，粉化嚴(yán)重，銹蝕主要為泛銹，除去表面銹層仍有鍍鋅層存在；（3）小部分構(gòu)件表面鍍鋅層完好，但粉化嚴(yán)重。可見(jiàn)，關(guān)于輸電鐵塔的涂漆防腐勢(shì)在必行。

1 防腐蝕涂料涂層系統(tǒng)的組成

1）底漆

底漆是整個(gè)涂層系統(tǒng)中極其重要的部分，有如下特點(diǎn)：

（1）對(duì)底材有良好的附著力。

（2）因?yàn)榻饘俑g時(shí)在陰極呈陽(yáng)性，所以底漆基料宜具堿性，如氯化橡膠和環(huán)氧樹(shù)脂等。

（3）底漆的基料具有屏蔽性，阻擋水、氧、離子的透過(guò)。

（4）底漆中應(yīng)含較多的顏料填料，其作用是：增加涂層表面粗糙度，因而提高與上層的層間附著力和降低底漆的收縮率，同時(shí)顏料填料粒子能減少水、氧離子的透過(guò)。

（5）一般底漆的厚度并不大，以減小收縮應(yīng)力，避免降低附著力。

（6）底漆應(yīng)對(duì)底材具有良好的潤(rùn)濕性，對(duì)于焊縫，銹痕等部位能滲入較深。常用的底漆有紅丹底漆、鐵紅底漆、富鋅底漆、帶銹底漆、磷酸鹽底漆等。

2）中間漆

中間漆的主要作用是：

（1）與底漆和面漆具有良好的附著性，起到承上啟下的作用。

（2）在重防腐涂料中，中間漆的作用主要是增加涂層體系的厚度，以提高整個(gè)體系的屏蔽性能。

3）面漆

面漆的主要作用是：

（1）遮蔽日光紫外線對(duì)涂層的破壞。

（2）起裝飾和標(biāo)志作用。

2 金屬腐蝕防護(hù)機(jī)理

金屬腐蝕防護(hù)一般可采取以下幾種方法：

1）合理選材和發(fā)展耐蝕材料（發(fā)展耐蝕合金，針對(duì)具體的腐蝕介質(zhì)和工況條件選擇合適的金屬或非金屬材料）；

2）是金屬表面覆蓋層保護(hù)；

3）是緩蝕劑緩蝕；

4）是電化學(xué)保護(hù)；

5）是金屬表面改性。

腐蝕防護(hù)中用得最多的是對(duì)金屬表面改性和覆蓋層保護(hù)，合稱表面保護(hù)。表面保護(hù)又可分成四種類型：

1）金屬表面涂敷有機(jī)涂層；

2）金屬表面鍍敷耐蝕金屬或合金層；

3）改變金屬表面層的成分；

4）使金屬表面形成化學(xué)轉(zhuǎn)化膜。

其中有機(jī)涂層防護(hù)是將耐蝕有機(jī)涂料涂覆在金屬表面，經(jīng)固化成膜后具有屏蔽、緩蝕和電化學(xué)保護(hù)三方面的作用，因其施工方便，防腐效果好而得到廣泛應(yīng)用。有機(jī)涂層防護(hù)作用的好壞首先取決于有機(jī)涂料的性能。

金屬腐蝕防護(hù)用的有機(jī)涂料必須具備下列基本特征：

1）耐腐蝕性能好。指固化涂層對(duì)它所接觸的腐蝕介質(zhì)在物理上和化學(xué)上都是穩(wěn)定的，既不被腐蝕介質(zhì)溶脹、溶解，也不為腐蝕介質(zhì)所破壞、分解。

2）透氣性和滲水性要小。有機(jī)涂層下金屬的腐蝕，從本質(zhì)上說(shuō)是由于水和氧等穿透到涂層和金屬的界面上造成的，所以必須選擇透氣性小的成膜物質(zhì)和屏蔽作用大的填料，并使涂層達(dá)到一定的厚度，臨界厚度取決于成膜樹(shù)脂的性質(zhì)和金屬表面的處理情況。

3）要有良好的附著力和一定的機(jī)械強(qiáng)度。固化涂層是否能牢固地附著在金屬基體上，是涂層能否發(fā)揮防護(hù)作用的關(guān)鍵因素之一。

除此之外，固化涂層還應(yīng)具有一定的物理機(jī)械強(qiáng)度，以保證能承受在工作條件下的應(yīng)力作用。

3 漆膜的附著機(jī)理

漆膜的附著機(jī)理大體上可分為機(jī)械附著和化學(xué)附著兩種。機(jī)械附著力取決于被涂板材的性質(zhì)及所形成的漆膜機(jī)械強(qiáng)度；化學(xué)附著力指漆膜和板材之間的分界面漆膜分子和板材分子的相互吸引力，取決于漆膜和板材之間的物理化學(xué)性質(zhì)。一般認(rèn)為，漆膜的附著性取決于成膜物質(zhì)中聚合物的極性基團(tuán)，如-CH、-COOH與被涂物表面的極性基之間的相互結(jié)合。凡是減少這種極性結(jié)合的各種因素均會(huì)導(dǎo)致漆膜附著力的降低，如被涂物表面有污染、有水分；涂膜本身有較大的收縮應(yīng)力；聚合物在固化過(guò)程中相互交聯(lián)而消耗了極性基的數(shù)量等。

提高一次成膜厚度，增強(qiáng)防腐能力，厚膜化是重防腐涂料的重要標(biāo)志，也是重防腐涂料能否減少施工道數(shù)的關(guān)鍵。

4 防腐蝕涂料的技術(shù)性能指標(biāo)

防腐蝕涂料的技術(shù)性能指標(biāo)主要有3類：

1）液態(tài)的技術(shù)指標(biāo)，也就是涂料未涂刷成膜時(shí)的指標(biāo)，如固體含量、細(xì)度、粘度、遮蓋力、單位面積使用量等。

2）涂膜的物理機(jī)械性能指標(biāo)：涂膜的一般基本性能指標(biāo)，如附著力、柔韌性、硬度、涂膜厚度、光澤、耐磨性等，還有涂膜的耐光性、耐熱性以及電絕緣性等。

3）涂膜的耐腐蝕和耐介質(zhì)指標(biāo)：防腐蝕涂料的主要指標(biāo)，評(píng)價(jià)涂料的防腐蝕性能，如耐酸堿的性能、耐水性、耐石油制品和化學(xué)品、耐濕熱性、耐鹽霧性能等。

上述各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)從不同的方面說(shuō)明了涂料產(chǎn)品的特性。比如固體含量、遮蓋力等指標(biāo)重點(diǎn)表明涂料的經(jīng)濟(jì)性；附著力、柔韌性等指標(biāo)表明涂料產(chǎn)品的基本性能；而耐介質(zhì)性能指標(biāo)則說(shuō)明涂料的防腐蝕性能水平。涂料產(chǎn)品的某些技術(shù)指標(biāo)是相互一致的，比如，固體含量越高其粘度越大，涂層厚度越大其耐介質(zhì)性能越好、硬度越高耐磨性越好等，而另一些則是相互矛盾的，比如柔韌性越好則其硬度可能會(huì)下降，涂層越厚其柔韌性下降等。因此，涂料的技術(shù)指標(biāo)在某種程度上代表著諸多矛盾的平衡點(diǎn)，苛求其全面而完美是不現(xiàn)實(shí)的。

5 防腐蝕涂料的選擇

防腐蝕是一項(xiàng)綜合性工程，有諸多方面需要進(jìn)行選擇。防腐蝕涂料的選用是該項(xiàng)工程的第一位。就目前的技術(shù)和產(chǎn)品水平，還沒(méi)有一種防腐蝕涂料可以解決所有的防腐蝕問(wèn)題，而只能采取“對(duì)癥下藥”的方式進(jìn)行針對(duì)性的選擇。因此，搞清楚腐蝕產(chǎn)生的原因和明確防腐蝕要達(dá)到的目的是最為重要的。根據(jù)腐蝕介質(zhì)的種類和性質(zhì)以及防腐蝕的目的，結(jié)合涂料供應(yīng)廠家的產(chǎn)品介紹，確定防腐蝕涂料的品種和施工工藝，必要時(shí)與涂料生產(chǎn)和技術(shù)方面的人員進(jìn)行交流，以正確選擇涂料品種及施工工藝。

涂料的品種眾多，性能各異，工業(yè)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展對(duì)于涂料性能的要求也越來(lái)越高，防腐蝕涂料的針對(duì)性也越來(lái)越強(qiáng)，以往一種涂料作為“萬(wàn)金油”而到處使用的現(xiàn)象正逐漸消失。怎樣在如此眾多的品種之中選擇合理的防腐蝕涂料，除了上述技術(shù)性原則以外，還必須考慮經(jīng)濟(jì)性。

6 磷酸鋅工藝

用于涂料工業(yè)的磷酸鋅一般采用直接法生產(chǎn)，即氧化鋅粉末和磷酸在固-液相界面反應(yīng)，其經(jīng)典的生產(chǎn)工藝流程是使用高等級(jí)氧化鋅（ZnO≥99.7%）與工業(yè)磷酸（H3PO4≥85%）直接反應(yīng)。該工藝流程的不足之處是：

1）由于反應(yīng)體系屬固-液反應(yīng)，反應(yīng)過(guò)程不利于控制Zn3（PO4）2結(jié)晶的粒徑，結(jié)晶粗大，產(chǎn)品在涂料中分散性差，不能滿足高檔涂料和出口產(chǎn)品的要求。

2）使用價(jià)昂的高等級(jí)氧化鋅（ZnO≥99.7%），原料氧化鋅的費(fèi)用占生產(chǎn)成本的70%，直接降低了產(chǎn)品的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。

7 結(jié)束語(yǔ)

總之，輸電桿塔是輸、變電系統(tǒng)中重要的結(jié)構(gòu)裝置，其腐蝕破壞直接影響到輸電系統(tǒng)的可靠性和用電網(wǎng)絡(luò)的安全保障。因此，輸電桿塔的腐蝕研究和防護(hù)技術(shù)的開(kāi)發(fā)，已經(jīng)成為電力系統(tǒng)相關(guān)部門和環(huán)保部門重視的熱點(diǎn)課題。

［1］劉永輝，張佩芬.金屬腐蝕學(xué)原理[M].北京：航空工業(yè)出版社，1993.

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

王開(kāi)虎（1983—），男，漢族，寧夏西吉人，2006年畢業(yè)于寧夏職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電一體化專業(yè)，助理工程師，現(xiàn)從事鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)制造方面的工作。

趙計(jì)飛（1982—），男，漢族，寧夏固原人，2006年畢業(yè)于寧夏職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電一體化專業(yè)，助理工程師，現(xiàn)從事鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)制造方面的工作。

周娜］