電源配電網中電機金屬零件防腐蝕措施研究

紀華陽

（首鋼京唐有限責任公司，河北 唐山 063000）

電源配電網是指在某種供電設備或配電設備的支撐下，按照電壓需求，逐層將電力資源分配或調度給用戶的電力網，其中含有電纜設備、自動開關設備、電力補償設備等[1]。每個供配電設備中均含有較為精密的金屬構件，零件按照一定的規律組合并運行，一旦設備中的任意一個金屬零件出現問題，便會導致電源配電網運行出現連鎖故障。通常情況下，電源配電網中電機金屬零件出現故障問題的原因在于，其長期暴露在空氣中，金屬與大氣中的氧氣與水蒸氣發生化學反應，金屬零件的表層便會覆蓋一層較為緊密的半導體層。盡管覆蓋層在某種程度上可以起到保護電源配電網中電機金屬零件內部結構的作用，但保護層受到某種外界因素影響損壞后，金屬零件表層的導體便會與其周邊介質發生連接作用，甚至會形成一個具有導體性能的穩定電路[2]。上述提出的反映在電機金屬零件中被稱為電化學反應，當發生此種反映后，金屬零件表層具有導電性能，人體直接觸摸會發生觸電危險。長期情況下，會影響到電機金屬零件的韌性、塑性與穩定運行能力，導致供配電設備無法穩定運行，從而影響到電源配電網的供電能力。為此，開展電源配電網中電機金屬零件防腐蝕研究是十分有必要的。

1 電機金屬零件腐蝕類型

在對電源配電網中電機金屬零件進行深度分析的過程中發現，電機金屬零件發生腐蝕現象的種類是較多的。本章將從下述四個方面，對電機金屬零件腐蝕類型進行總結與分析。

其一為小孔腐蝕現象。此種腐蝕現象的發生通常表現為電機金屬零件表層出現孔洞或不規則坑道，倘若沒有針對此種現象加以處理，腐蝕點會持續深入到金屬零件內部結構中，對整體設備造成影響[3]。產生小孔腐蝕現象的主要原因在于金屬介質中存在具有活性的陰離子，陰離子與金屬表層形成一種具有腐蝕性的電池，此種物質會隨著金屬表層縫隙滲透到其內部。

其二為縫隙腐蝕現象。當金屬表層被腐蝕后出現細微裂痕后，金屬材料會與電解質發生反應，從而形成一個相對完整的電流回路[4]。此時，介質中的電池將存在一定電位差，從而在金屬零件表層局部發生強腐蝕現象。此種現象常出現在金屬零件連接位置、金屬導線繞線位置、金屬墊圈位置等。

其三為應力腐蝕現象。在對電源配電網中電機金屬零件進行焊接處理的過程中，考慮到此過程中可能存在焊接行為、焊接操作不當等問題，這些問題會導致金屬零件表層出現殘余應力，嚴重情況下，會使金屬表層出現裂痕。此時，腐蝕性介質便會順著裂痕流入深處，持續對金屬內部結構造成腐蝕。

其四為晶間腐蝕現象。當電源配電網中電機金屬零件表層遇到腐蝕性介質時，金屬中的晶體結構將被破壞，甚至會影響到金屬之間的粘合作用力與殘余應力[5]。此時，盡管金屬表層結構沒有發生顯著性的變化，但金屬零件的內部強度、聚合力等已經呈現下降趨勢。

2 電源配電網中電機金屬零件腐蝕的危害

在完成對電機金屬零件腐蝕類型的分析后，對電機金屬零件腐蝕的危害進行深入分析。

電機金屬零件腐蝕最顯著的危害為：弱化了電源配電網中電機金屬的性能，直接縮短了供配電設備的使用壽命，甚至導致金屬無效化，從而影響到我國電力產業建設的經濟[6]。根據我國電力市場不完全數據統計，去年由于電源配電網中電機金屬零件腐蝕造成的產業經濟損失，已超過2.0億元。此外，當金屬零件發生腐蝕現象后，與之對應的區域內水資源、土地資源也在某種程度上受到污染。當電機金屬設備受到嚴重腐蝕后，甚至會對現場操作人員造成人身安全的影響與威脅。

3 電源配電網中電機金屬零件防腐蝕措施

3.1 表層刷涂防腐蝕鍍層

為了解決電源配電網中電機金屬零件腐蝕問題，本章提出在金屬零件表層刷涂防腐蝕鍍層的方式，使金屬表層與外界呈現一種相對隔絕的狀態[7]。當金屬零件表層被覆蓋上保護層后，可有效地延緩腐蝕性物質侵入電機金屬零件的速度，通過此種方式可以達到對電機金屬零件的防腐蝕作用。

目前，使用表層刷涂防腐蝕鍍層對金屬零件進行防腐蝕處理方法較多。應用較多的方法有電鍍法、機械鍍層法、化學鍍層法等，其中電鍍法具有操作便捷、成本低等優勢，因此電鍍法也屬于目前我國電力市場內，刷涂鍍層的常用方法[8]。具體操作流程為：在電鍍設備中投放金屬零件→對金屬零件表層進行脫脂、拋光、水洗處理→使用稀鹽酸清洗金屬零件→完成表層清洗后，在其表面刷銅（酸堿中和處理）→持續使用清水清洗金屬零件→使用“亮鉛”對金屬材料進行水洗→脫水處理后對其進行防止變色處理→烘干后檢驗表層是否有未涂鍍區域。

在進行表層刷涂防腐蝕鍍層處理的過程中，應注意對刷涂材料的選擇。即鍍層材料的供貨商必須為與國際接軌的一流上市企業；在鍍層過程中，中層鍍層材料、底層鍍層材料、表層鍍層材料，均應當選擇相同供貨商，避免由于材料性能差異性導致的鍍層效果不理想。在完成電源配電網中電機金屬零件的表層鍍層處理后，需要采用噴射壓縮空氣的方式，對金屬表層進行后期清潔處理（噴射的空氣壓強應當控制在0.35MPa～0.65MPa范圍內）。此過程中，金屬零件的磨料應當與我國發布的GB6864-6547文件內容相適配。處理中產生的磨料粉末粒徑應控制在0.5mm～2.0mm范圍內，避免涂鍍過程中產生大量粉塵對空氣環境造成危害。在完成對電源配電網中電機金屬零件的鍍層防腐蝕處理后，采用隨機抽檢的方式，進行金屬零件防腐蝕性能的抽檢，抽檢合格率在99.95%以上時，認為此批鍍層的金屬零件符合要求，可投入市場應用。

3.2 引進電化學保護法處理電機金屬零件

電化學保護法是指在電化學原理的支撐下，對電機金屬零件采取對應的處理措施，從而使金屬零件的構成材料，成為腐蝕性電解質中的陰極，通過此種方式，降低并抑制電解質對金屬零件的腐蝕。對電化學保護法原理的描述可用如下圖1表示。

圖1 電化學保護法原理

按照上述圖1中描述的電化學保護法，其一可以在電機金屬零件表層進行電流外加處理的方式，使電機金屬零件成為被保護的對象。此時，金屬零件整體作為電流的陰極，通過此種方式避免金屬零件受到外界因素的影響而受到腐蝕。其二，可以通過犧牲金屬零件陽極的方式，對其進行保護，即將金屬零件中含有的還原性能較為顯著的金屬，作為被保護級，此端與被保護金屬進行連接，形成“原電池”。在此種條件下，被保護級金屬作為負極，發生氧化反應，從而被消耗，而金屬零件作為電解質的正極，便可以對腐蝕反應的發生起到規避作用。目前，較為常用的犧牲陽極材料包括Mg金屬材料、Zn金屬材料與Al金屬材料（作為陽極）。

3.3 合理選擇電機金屬零件構成材料

除上述提出的防腐蝕措施，還可采用選擇電機金屬零件構成材料的方式，解決電源配電網中電機金屬零件被腐蝕問題。其一，在選擇金屬零件構成材料的過程中，需要對電源配電網運行環境及其環境中存在的隱性與顯性腐蝕因素進行調研。明確區域中對電機金屬零件造成腐蝕問題的原因，結合實際調查結果，選擇適宜的電機金屬零件構成材料。其二，采用構建模擬電源配電網運行環境的方式，對其中電力設備中電機金屬零件的腐蝕現象進行預測，并通過數值模擬的方式，對電機金屬零件腐蝕現象進行描述，結合檢測結果與模擬結果，進行電機金屬零件構成材料的針對性選擇。其三，在選擇材料過程中，需要綜合權衡并全面考慮金屬零件構成材料的經濟性等綜合性能，結合實際需求，確定金屬零件的構成材料，以此達到最終的防腐蝕目的。

4 結語

本文從表層刷涂防腐蝕鍍層、引進電化學保護法處理電機金屬零件、合理選擇電機金屬零件構成材料等層面，對電源配電網中電機金屬零件防腐蝕措施展開研究，致力于通過本文的研究，解決電機金屬零件腐蝕對電源配電網運行造成的影響。