輸電線路鐵塔塔腿腐蝕及防治對策

左偉

摘要： 鐵塔是輸電線路中的關鍵構件，具有支撐導線、地線及其他部件的功能，其服役狀態直接關系整個電網的供電安全。大部分的架空輸電塔都位于野外，其周邊環境非常復雜，因此，塔體的銹蝕是不可避免的。銹蝕會使塔架截面變小，承載能力下降，從而降低塔架的使用性能和使用壽命。為解決輸電線路鐵塔的塔腿腐蝕現象，分析輸電線路鐵塔塔腿腐蝕的原因和危害，并提出腐蝕的防治對策，以期為相關人員提供參考。

關鍵詞： 輸電線路 鐵塔塔腿腐蝕 防治對策 電位保護

中圖分類號： TM75 文獻標識碼： A 文章編號： 1672-3791（2023）24-0076-03

解決輸電線路鐵塔塔腿腐蝕問題對于電力系統的正常運行和供電安全具有重要意義。長期暴露于自然環境和大氣污染物的作用下，鐵塔塔腿容易遭受腐蝕，導致結構強度下降和塔身不穩定，甚至引發塔體倒塌這樣的嚴重事故。因此，研究塔腿腐蝕的原因和防治對策，對于提高輸電線路的可靠性、延長鐵塔壽命、保障電力供應的連續性具有重要價值。

1 塔腿腐蝕的原因

1.1 濕度和氣候條件

濕度和氣候條件是鐵塔塔腿生銹的主要原因之一。濕度高的環境容易導致鐵塔塔腿表面水分聚集，形成水膜，從而加速金屬的氧化反應。此外，氣候條件如潮濕、多雨、多霧等也會增加鐵塔塔腿受到水分不同程度的侵蝕。

1.2 氧氣和金屬的接觸

鐵塔塔腿的生銹也是氧氣和金屬的接觸造成的。鐵在接觸氧氣時容易發生氧化反應，形成氧化鐵，即鐵銹。在氧化反應的過程中，鐵離子會與氧氣結合，從而形成三價鐵離子，最終與水分子結合形成氫氧化鐵。當鐵塔塔腿表面存在腐蝕、劃傷或破損等情況時，氧氣更容易與金屬接觸，從而加快了氧化速度。

1.3 鹽霧和化學物質

鹽霧和化學物質也是導致鐵塔塔腿生銹的原因之一。近海附近的地區，鹽霧會隨著海風飄到鐵塔塔腿表面，當鹽分與金屬發生反應，金屬的氧化速度就增加了。此外，化學物質如酸雨、硫化氫等也會加速鐵塔塔腿的腐蝕速度。

1.4 金屬材料和涂層質量

金屬材料的質量和涂層的質量也會影響鐵塔塔腿的生銹情況。如果金屬材料的質量不過關，存在雜質或缺陷等問題，就容易導致金屬表面的氧化反應。而涂層質量差、涂層破損或缺失等情況則會使金屬直接暴露在外界環境中，增加了金屬的腐蝕和生銹風險。

2 塔腿腐蝕的影響

2.1 減弱鐵塔的結構強度

鐵塔作為輸電線路的支撐結構，其結構強度的減弱會直接影響線路的穩定性和安全性。腐蝕會導致鐵塔材料的損失和腐蝕層的形成，使鐵塔的厚度和強度減小。隨著腐蝕的不斷發展，鐵塔可能會出現裂紋、變形等問題，嚴重時甚至可能出現塔體倒塌。這將對輸電線路的正常運行造成嚴重影響。

2.2 增加輸電線路的故障率

腐蝕使鐵塔的強度降低，容易導致線路發生斷裂、短路等故障。鐵塔的腐蝕狀況越嚴重，其結構的穩定性和承載能力就越低，越容易發生彎曲、扭轉等變形，導致導線間距變化和導線斷裂。這些故障不僅會導致電力系統停電，還會對周邊地區的供電穩定性產生負面影響。

2.3 對電力系統的安全性產生潛在威脅

腐蝕可能不僅僅局限于鐵塔表面，還會滲透鐵塔內部，影響內部結構的穩定性。這樣的腐蝕問題可能不易被察覺，但會潛在地威脅電力系統的安全。此外，鐵塔的腐蝕還可能導致電力系統的維護工作變得困難以及成本的增加。腐蝕嚴重的鐵塔需要進行頻繁的檢修和修復，增加了維護成本和工作量［1］。腐蝕的鐵塔可能需要提前被更換，這導致了資源的浪費和線路的停電時間增加。

3 塔腿腐蝕的防治對策

3.1 防腐涂層技術

防腐涂層技術是目前廣泛采用的防治輸電線路鐵塔塔腿腐蝕的方法之一。下面將詳細闡述防腐涂層技術中的兩個關鍵要點：確保涂層的質量和厚度以及使用耐候性好的涂層材料。

3.1.1 涂層質量與厚度

確保涂層的質量和厚度非常重要，涂層的質量直接影響著防腐效果的持久性和可靠性。涂層應具有良好的附著力和耐磨性，以確保其能夠在長期使用中保持穩定性。此外，涂層的厚度也很關鍵，一般會根據具體的工程要求被合理控制。太厚的涂層可能會導致涂層厚度不均勻，增加涂層的脆性，降低其防腐效果；而過薄的涂層則可能無法提供足夠的保護層，容易受到外部環境的侵蝕。

3.1.2 使用耐候性好的涂層材料

選擇耐候性好的涂層材料也是至關重要的，由于輸電線路鐵塔處于室外環境中，需要面對各種惡劣的天氣條件和環境因素，如高溫、多雨以及雨水中的鹽分和酸性物質等。因此，涂層材料必須具備良好的耐候性，以便長期暴露于這些環境中還能保持穩定性。一種常用的耐候性好的涂層材料是聚酯粉末涂料。聚酯粉末涂料具有優異的耐候性、耐腐蝕性和抗紫外線性能，能夠有效地防止鐵塔塔腿的腐蝕［2］。

3.2 定期檢查和維護

為了有效防止腐蝕的發生，定期檢查和維護是必不可少的。下面將詳細闡述定期檢查和維護相關要點。

對鐵塔進行定期檢查是非常重要的。定期檢查可以幫助技術人員及時發現鐵塔腐蝕的問題，并采取相應的措施進行修復，以防止進一步腐蝕。在進行定期檢查時，需要注意以下幾個參數。

（1）通過目視觀察鐵塔的外觀情況，檢查是否有明顯的銹蝕、剝落或龜裂等現象。同時，注意檢查是否有異物黏附在鐵塔表面，特別是細小的鹽顆粒，這些鹽顆粒會加速鐵塔的腐蝕過程。（2）檢查涂層是否完整且附著牢固，注意觀察涂層是否有龜裂、剝落或起泡等現象，這些都可能是涂層老化或損壞的表現，需要及時修復。（3）通過測量儀器對鐵塔的厚度進行測量，以判斷是否發生了鐵塔金屬材料的腐蝕。

使用無損檢測技術是對鐵塔塔腿進行全面檢查，及早發現腐蝕跡象。有效的方法就是使用超聲波探傷和磁粉探傷。超聲波探傷是一種通過超聲波在材料內部傳播和反射來檢測缺陷的方法。在進行超聲波探傷時，將超聲波傳感器放置在鐵塔塔腿表面，通過發射超聲波并接收回波信號，可以獲取到材料內部的信息。當鐵塔塔腿存在腐蝕或裂紋等缺陷時，超聲波在其表面與缺陷之間會發生反射、折射等現象，從而形成特定的聲波信號。通過分析這些信號，可以確定缺陷的位置、尺寸和性質，及早發現鐵塔腐蝕的跡象。磁粉探傷則利用磁性顆粒在磁場作用下的吸引力和漏磁效應來檢測材料表面和近表面的缺陷。在磁粉探傷中，將鐵塔塔腿表面涂覆磁性顆粒粉末，然后施加磁場。當表面有裂紋或缺陷存在時，磁性顆粒會在該處形成磁粉堆積或漏磁現象，通過觀察這些磁粉的分布和形態，可以確定缺陷的位置和形狀［3］。通過超聲波探傷和磁粉探傷等無損檢測技術，可以對鐵塔塔腿進行全面、準確的檢查，及早發現潛在的腐蝕跡象［4］。

3.3 選用耐腐蝕材料

為了有效防治鐵塔塔腿腐蝕，一項重要的方法就是選用耐腐蝕材料。在鐵塔的制造、修復和加固過程中，選擇抗腐蝕性能好的材料可以有效延長鐵塔的使用壽命，提高輸電線路的可靠性和安全性。

首先，在鐵塔的制造過程中，選擇抗腐蝕性能好的材料是防治鐵塔塔腿腐蝕的關鍵。一種常用的耐腐蝕材料是鍍鋅鋼。鍍鋅鋼是將鋼材表面鍍上一層鋅層，形成一種具有很強抗腐蝕性能的材料。鋅層可以有效阻隔空氣、水分和腐蝕物質對鋼材的侵蝕，從而延長鋼材的使用壽命。此外，不銹鋼也是一種常用的耐腐蝕材料。不銹鋼具有高抗腐蝕性能和優異的強度，可以在惡劣的環境條件下保持穩定的性能，適用于制造耐久性要求高的鐵塔。

其次，在鐵塔的修復和加固過程中，使用耐腐蝕材料也是非常重要的。當鐵塔的塔腿出現腐蝕問題時，及時的修復和加固是必要的。在修復過程中，可以選擇使用不銹鋼等耐腐蝕材料進行補強。不銹鋼材料具有良好的抗腐蝕性能和強度，可以有效防止鐵塔塔腿進一步腐蝕，并提升其結構強度。

最后，還可以采用熱噴涂技術來修復和加固鐵塔塔腿。熱噴涂是將耐腐蝕材料噴涂在鐵塔塔腿表面，形成一層堅固的涂層，以增強其抗腐蝕性能［5］。

3.4 電位保護

電位保護是一種常用的防治鐵塔塔腿腐蝕的技術。它利用電化學原理，通過在鐵塔塔腿表面形成一層電化學保護膜來防止鐵塔腐蝕。該技術通過在鐵塔塔腿上安裝陽極和陰極設備，并進行電位差控制，可以有效地減緩鐵塔的腐蝕速度，延長其使用壽命。在實際應用中，電位保護技術需要根據具體的工程條件和鐵塔腐蝕情況進行設計和調整。通過對鐵塔塔腿的腐蝕環境進行評估，確定適當的電位差范圍。然后根據鐵塔的材料、形狀和尺寸，設計適合的陽極布置和電位保護系統參數。

4 輸電線路鐵塔塔腿腐蝕及防治實踐

在某地區的高溫潮濕環境中，一座輸電線路鐵塔的塔腿出現了嚴重的腐蝕問題，威脅到了電力系統的安全運行。為了解決這個問題，電力公司采取了如下防治措施。

首先，進行了腐蝕速率的測量和分析。根據公式CR = K ? A ? DC/Dt，采集了鐵塔塔腿的質量差DC、時間差Dt 以及腐蝕表面積A等數據。然后，根據公式計算出腐蝕速率CR，了解了腐蝕的程度和速率。其次，針對腐蝕速率高的部位，采取了防腐涂層技術。選擇了耐候性好的防腐涂層材料，并嚴格控制涂層的質量和厚度。在施工過程中，注意了清潔、均勻施工，并進行了定期的檢查和維護，確保涂層的有效性。另外，對于已經受到腐蝕的鐵塔塔腿，進行了修復和加固。選用了鍍鋅鋼和不銹鋼耐腐蝕材料，進行了部分替換和補強。這些材料具有良好的耐腐蝕性能，可以延長鐵塔的使用壽命。最后，引入了電位保護技術。通過控制電位差，形成了一層保護膜，防止鐵塔的腐蝕。為了實現電位保護，安裝了特殊的電位保護裝置，并進行了監測和調整，確保其有效運行。

在實施防治措施后，電力公司進行了定期的檢查和維護。通過外觀檢查、涂層檢查、測量檢查以及無損檢測技術，及時發現了鐵塔塔腿的腐蝕跡象，并采取了相應的修復措施，保證了鐵塔的穩定性和可靠性。

5 結語

綜上所述，通過對鐵塔塔腿腐蝕原因、影響及防治對策的分析，可以看出鐵塔塔腿腐蝕是一個復雜且嚴重的問題。天氣因素和材料質量問題是主要的腐蝕原因，而減弱結構強度、增加故障率和威脅安全性是腐蝕的主要影響。為了有效防治鐵塔塔腿腐蝕，可以采取防腐涂層技術、定期檢查和維護、選用耐腐蝕材料以及電位保護等對策。這些對策能夠延長鐵塔的使用壽命，提高輸電線路的可靠性和安全性。

參考文獻

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[3] 郝高磊. 輸電線路鐵塔的選型設計與結構優化[J].中國高新科技，2022（9）：48-49.

[4] 陳浩，張濤，房文軒，等.220 kV 輸電鐵塔塔腿腐蝕失效原因分析[J]. 材料保護，2020，53（12）：139-142.

[5] 蔡福祿，陳俊宇，楊懷明.光伏電站逆變器常見故障、處理及原因分析[J].云南水力發電，2023，39（6）：159-162.