輸變電工程中鋼結構的腐蝕與防護

姚寶峰

摘 要：長久以來，鋼結構的腐蝕始終是影響電網安全最為普遍的災害之一。所以，開發應用長效防護措施對鋼結構實施有效保護則具有十分重要的現實意義。本文筆者結合個人從事輸變電工程的實踐經驗與相關參考文獻，就輸變電工程中鋼結構的腐蝕與防護技術展開粗淺的探討，以供參考。

關鍵詞：輸變電 鋼結構 腐蝕 防護技術

中圖分類號：K98 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）08（c）-0069-02

正是因為輸變電工程長期裸露在自然環境之中，所以鋼結構防護始終都是輸變電工程中的重點供電。尤其是鋼結構自身的腐蝕壽命直接決定了鋼結構的服役壽命，所以為了進一步確保輸變電工程的安全穩定運行，確保電網的長效運行，就必須提高輸變電工程中鋼結構的腐蝕防護技術，做好腐蝕防護工作。以下筆者結合個人實踐工作經驗與相關參考文獻，粗淺闡述了鋼結構防腐處理的重要性以及現今鋼結構防護技術現狀，提出行之有效的鋼結構防腐技術，以供廣大同行參考借鑒。

1 輸變電工程中鋼結構防腐處理的重要性及防護現狀

通過分析我們可以得知目前在輸變電工程施工中鋼結構所使用的鋼材，主要可以分為低合金高強度結構鋼和熱軋低碳鋼這兩種，倘若這兩種鋼材的防腐措施不足，就會在空氣、水等因素的共同作用下發生化學反應，使鋼材遭受到進一步的腐蝕。尤其是輸變電工程中鋼結構往往長期暴露在自然露天環境之中，受到各種各樣自然環境的共同作用，甚至處于工業區的鋼結構還會受到大氣中酸、堿、鹽等化學物質的侵害，不僅僅縮短了輸變電工程中鋼結構的使用壽命，也給輸變電工程的安全施工帶來了巨大的影響。這是因為電力設備設施在投入運營后，一旦碰到停運檢修，所帶來的影響是惡劣的，嚴重使各部門配合失調，更甚者會讓整個經濟體系陷入癱瘓的境地。因此，做好輸變電工程中鋼結構防腐處理尤為重要。

也正因如此，電力企業往往會投入大量的經費于輸變電工程中鋼結構的維護之上，提高其防腐效果。尤其是在那些自然環境惡劣的地方，對鋼結構防腐的資金投入則更大。所以，現如今電力企業已經將研發重點放在鋼結構防腐防護技術之上，以期不斷延長鋼結構服役年限，降低鋼結構防腐維護成本。

就目前而言，輸變電工程中鋼結構防腐措施主要是根據防治腐蝕介質的物理狀態差異和鋼材料的不同腐蝕程度，采取不同的方法。首先，可以在鋼結構的冶煉過程中，將銅、鎳、鉻等元素加進鋼材中，從而增強鋼材本身的抗銹能力；其次，選擇較為活躍的金屬元素為鋼結構表面鍍上一層金屬保護層，以降低對鋼結構的侵蝕；最后，在鋼結構表面涂抹上非金屬涂料，以此隔絕大氣層中的有害介質，為鋼結構起到防腐作用。

2 輸變電工程中鋼結構的腐蝕防護技術

第一，可采用熱浸鍍鋅的防護方式。熱浸鍍就是利用熔點較低金屬元素的擴散，對鋼材表面的化學結構進行改變，使之成為具有較強耐腐蝕性的金屬表面。目前熱浸鍍鋅是使用最為廣泛的防護方式。熱浸鍍鋅的基本工藝主要包括三個過程，分解熔融、吸收、擴散。其基本原理在于鋅元素受到溫度、壓力等因素的影響逐步滲入到鋼內，后被一一分解形成活性鋅原子，被吸附于鋼結構表面之后就會逐步擴散到金屬內部，從而進入到金屬晶格之中，在晶格之中移動。而鋼結構的表面在吸收了不斷活動的鋅原子后，會使鋼結構表面與鋼結構內部產生巨大的鋅濃度差，進而使鋅原子從濃度高的地方移動到濃度低的地方，以達到預期的滲透效果。在這個反應過程中，鋼結構表面則會形成一層水膜，而此時只需要將化學物質加入其中就能夠形成電解質，使鋼結構表面與電解液之間形成原電池的工作環境，起到保護作用。

第二，可采用富鋅涂料的防護方式。富鋅涂料就是指將在需要保護的鋼結構表面涂抹上具有抗腐蝕性能的涂料，使其不與具有腐蝕性的物質進行正面的接觸。因為富鋅涂料中既包含了樹脂基料，又包含了純度較高的鋅粉，所以在某種程度之上鋅涂料的鋼結構防腐原理與熱侵鍍鋅的防腐原理是極為相似的。此外，富鋅材料其本身還具備獨特的防腐涂料性能，對其防腐性能進行分析則體現在以下兩個方面之上。一方面，涂層具有陰極保護功能。所謂的陰極保護就是利用犧牲陽離子或者實施外加電流的方法，對陰極進行保護。如若在保護陰極的過程中采取犧牲陽離子的方法，則需要在保護鋼鐵上連接電位更負的合金，并依托其在持續溶解過程中所形成的電流對需要保護的鋼結構加以陽極計劃，從而實施對目標的保護。通常來講，涂抹富鋅涂料是對作為陰極金屬加以防腐保護最為常見的方式。而為了在實際應用過程中能夠讓涂料起到導電并犧牲陽極的功效，則必須要確保整個涂層擁有較好的導通性，以便涂層與金屬材料之間能夠形成一個良好的電化學回路，從而發揮電化學保護的最大效能。此外，需要注意的是因為這種涂料之中存在著濃度較大的鋅粉，如若水進入到涂膜之中，基材鋼板和鋅粉就會構成原電池。而鋅含量的多少又直接會影響到涂料的防腐性能，所以在鋼結構防腐處理上多采用鋅粉含量較高的有機涂料；另一方面，涂層的屏蔽功能。富鋅涂料所具備的屏蔽功能主要是源自腐蝕產物與難溶鹽。以前富鋅涂料中的鋅粉主要呈現球形狀，并采用點接觸的形式對電子進行傳輸，而此時由于涂層缺乏良好的導通性且鋅粉濃度又十分高，也就使得粘合劑根本無法填滿涂層之間的間隙，也就出現了多縫隙涂層架構問題。而后期鋅粉采用鱗片形狀，不僅進一步增強了富鋅涂料自身的物理屏蔽性能，還構成了諸多的小區域，使涂層與鋼鐵基礎材料之間的熱膨脹系數差異進行進一步弱化，從而大大降低了涂層硬化的收縮水平，有效抑制了涂層開裂、掉落情況的發生，大大提升了富鋅涂料對鋼結構的防腐蝕能力。

第三，可采用冷噴涂技術。由前蘇聯科學院理論與應用力學研究所的專家們研發的冷噴涂技術，自發明以來一直受到世界各國的關注，我國的科學院金屬研究所也致力于冷噴涂技術的研究工作之中。尤其是目前在抗海水腐蝕、耐高溫氧化涂層的研究上已經取得了十分驕人的成績，并被廣泛應用到海洋工程與航天工業之中。而這些年來，隨著我國在各類涂層科學研究上的不斷進步，世界各國在冷噴涂技術上的不斷完善，冷噴涂技術因為其具有較高的涂層密度，成本較低，且涂層成分也更接近原始噴涂材料，冷噴涂這種獨特的噴涂方式儼然已經成為熱噴涂技術最為有力的競爭對手，尤其是冷噴涂技術在二次修復等方面所具有的卓越性能遠遠優于熱噴涂技術，所以，現如今以冷噴涂技術為主制備各種涂層勢必會成為輸變電工程鋼結構領域的應用首選。

3 結語

各行各業想要生存、想要發展都離不開電力的支持，人們的衣食住行更是與輸變電工程息息相關。所以，確保輸變電工程的安全、穩定運行，對整個國家而言都有著至關重要的影響。尤其是鋼結構作為輸變電工程中的重點工作，因其始終暴露在自然環境之中，極易遭到腐蝕侵害嚴重影響其服役壽命，影響到整個輸變電工程的安全、穩定運行。因此，做好輸變電工程中鋼結構的防護工作，不斷開發并研制更多的長效防護措施，以便對鋼結構實施最為有效的保護則具有十分重要的現實意義，也是廣大電力工作者應該強化研究的重點內容。

參考文獻

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