输电线路铁塔防腐技术研究

发表时间:2021/6/4   来源:《科学与技术》2021年2月第5期   作者:黄凯
[导读] 热镀锌是目前输电线路铁塔出厂前使用的防腐方法
        黄凯
        国网福建省电力有限公司检修分公司   福建福州  350001
        摘要:热镀锌是目前输电线路铁塔出厂前使用的防腐方法,在防止钢铁锈蚀领域有较为悠久的历史了,多年来经验的积累使得其效果也经得起实践的考验,此项工艺对于钢铁的防腐效果,使得该项技术在钢铁防腐领域的广泛运用,输电线路铁塔也主要采用此项技术进行防腐处理。
        关键词:输电线路;铁塔;防腐
        
        引言
        热镀锌工艺是钢铁和熔化的锌在相互的化学反应过程中,在钢铁表面产生的锌层。将热量在两百度以上的钢铁放进热量在四百度以上的锌液当中时,由于钢铁的温度相对较低,钢铁的温度将会上升,锌液的温度将会下降,锌液的一部分会变成固态,包裹在钢铁的表面,此时大部分锌液的温度还是高于钢铁,导致这层固态锌再次被热量熔化。在钢铁的温度与锌液的温度达到相同时,这两者的相互作用将慢慢趋于平衡。热镀锌工艺是经过多个化学反应的过程达到的:固态锌的熔化;形成铁锌的化合物;形成铁锌的合金层;铁锌的合金层外部包裹着固态锌层,内部是需要被防护的钢铁。

        一、钢铁易腐蚀的原因
        钢铁的腐蚀与钢铁的氧化作用有关,同时与环境的好坏程度有关,与所在空气内的酸碱度有关,是钢铁与所在环境内所有物质相互作用的结果。
        1.1环境对于钢铁的作用
        增强空气腐蚀程度的原因主要是下面几个方面。空气的湿度和二氧化硫的浓度;空气的湿度在75%处于一个临界值,当空气的湿度在75%以下的情况时,空气对于钢铁的腐蚀程度较慢;而当空气的湿度在75%以上的情况时,空气对于钢铁的腐蚀程度越来越快。二氧化硫对于钢铁的腐蚀相当强烈,当空气被二氧化硫污染时,钢铁、锌、铁锌化合物都将收到二氧化硫的腐蚀,腐蚀的程度随着二氧化硫浓度的提升而升高。
        1.2雨水对于钢铁的作用
        天气下雨过后,打湿了钢铁,经过长久的冲刷,对钢铁的保护膜造成了影响,使得保护膜的厚度和防护效果减弱,多年的雨水冲击,对保护膜的冲击是一种日积月累的效果。雨水对于钢铁的作用也有好的一面,当输电线路铁塔处于空气污染地区时,铁塔表面覆盖了一层厚厚的污染物,此时大量并且长时间的雨水,有利于冲洗铁塔表面的污染物,从而对于铁塔的防腐层起到了保护的效果。
        1.3温度对于钢铁的作用
        输电线路铁塔的腐蚀也受到温度的影响,当温度高、环境干燥的情况下,铁塔的腐蚀较为缓慢,但是骤然上升和下降的温度差,对于铁塔的腐蚀是比较严重的,同时骤然上升和下降的温度差还将引起空气湿度的变化。在温度很高的地区,如果此时的空气湿度也很高的情况,钢铁的腐蚀速度将会加快。
        
        二、除油和除锈方法
        2.1除油方法
        输电线路铁塔的防腐涂料的涂抹之前需要进行除油、除锈的处理,只有除油、除锈的过程完成之后,涂抹涂料的防腐效果才能达到最佳状态。铁塔在除锈之前往往需要进行除油的过程,因为铁塔上面附着的油脂会对除锈的进程造成阻碍,使得除锈溶剂无法直接接触到铁塔的锈点,所以提前去除铁塔表面的油渍至关重要。以前除去铁塔表面的油渍使用的碱液或有机溶剂正在被慢慢淘汰,因为其对于环境的污染和使用的安全性欠佳。当前大多采用表面活性剂进行铁塔油渍的去除,非离子性质的表面活性剂对于铁塔表面的油渍有很强的去除效果,同时其对于人体没有副作用,对于环境没有太大的污染,使用起来相对安全和方便。
        2.2除锈方法
        使用盐酸除锈是一种常用的除锈方法,但是针对输电线路铁塔较高的情况,使用酸洗进行除锈存在不实用性。对于铁塔高处的小面积锈渍,使用酸洗膏除锈的方法具有比较好的效果,但是如果有很大面积的锈渍时,使用酸洗膏除锈的方法就失去了便捷性的优势。使用酸洗膏除锈的方法如下:先将铁塔表面的油渍去除,然后使用酸洗膏均匀地涂抹在铁塔锈渍的表面,涂抹的厚度在3mm左右,对于锈蚀严重的锈渍,可以重复多次涂抹,待锈渍去除之后,使用干净的水冲洗,将表面冲洗遗留物冲掉,使用酸洗膏除锈之后铁塔表面不需要再进行化学转化的再处理。


        输电线路铁塔除锈之后,化学转化的再处理方法如下:由于输电线路铁塔在进行除锈之后,在复杂的化学反应下,容易生成其他的二次锈渍,对于铁塔除锈的效果造成不利的影响,所以在除锈之后,需要进行化学转化的再处理。再处理一般采用氢氧化钠、亚硝酸钠与水的混合配方来进行,其原理是将此类碱性氧化液涂抹在铁塔表面,促使铁塔表面产生避免二次生锈的防护层,来达到防止二次锈蚀的目的。
        三、涂抹新漆
        3.1底漆
底漆是整个涂层系统中极其重要的部分,具有如下特点:
        ①对底材有良好的附着力,同时底漆的基料具有屏蔽性,可阻挡水、氧、离子的透过。
    ②因为金属腐蚀时在阴极呈阳性,所以底漆基料宜具碱性,如氯化橡胶和环氧树脂等。
    ③底漆中应含较多的颜料填料,其作用是增加涂层表面粗糙度,提高与上层的层间附着力、降低底漆的收缩
率,同时颜料填料粒子能减少水、氧离子的透过。
    ④一般底漆的厚度并不大,以减小收缩力,避免降低附着力。
    ⑤底漆应对底材具有良好的润湿性,对于焊缝锈痕等部位能渗入较深。
        3.2中间漆
        输电线路铁塔上涂抹的中间漆,与前面涂抹的底漆、后面涂抹的面漆均能够良好的吸附,有一种承前启后的用途,对于防腐要求高的项目中,中间漆可以使得铁塔多一层防护的屏障,提高防腐的效果。
        3.3面漆
        输电线路铁塔的面漆可以使铁塔表面钢铁不受到紫外线的直接照射,起到保护的作用,同时还可以增加铁塔的美观度。市场上用的较多的是丙烯酸聚氨酯面漆和氟碳漆。区别如下:
        ①光泽度 单从呈现的外观效果来看,氟碳漆相比于丙烯酸聚氨酯面漆在亮光、亮度上要差一些。丙烯酸聚氨酯面漆的光泽可达95°左右,而氟碳漆只能到80°左右。
        ②耐候性 虽说两者耐候性极佳,但还是略有高低之分。在相同户外环境中,氟碳漆相比于丙烯酸聚氨酯面漆的保光性以及防腐防锈效果要更好。前者可保持10-15年防护年限,后者则只有8年左右。
        ③自洁性 另外,在漆膜自洁性方面,氟碳漆也有一定优势。氟碳漆表面不易沾染灰尘、油污等,容易清洁。而丙烯酸聚氨酯面漆则没有此特性。
        ④价格方面 然而,如今消费者在考虑商品本身价值的时候也会顾及价格这一因素。显然,丙烯酸聚氨酯面漆有着巨大的优势,两者价格相差近一半。
        丙烯酸聚氨酯面漆和氟碳漆各有各的优缺点。不需要长期防腐或容易修复的环境中,如机械、设备等,选择它可以大大降低成本。而像高塔、大型桥梁等不易修复的环境中,选择氟碳漆更为有效和降低修复成本、减少麻烦。
        面漆不宜采用环氧涂料,因为:
        ①环氧富锌底漆具有非常好的附着力和防腐性能,作底漆直接接触钢铁才能保证防腐性能。
    ②环氧富锌漆只有灰色的,谈不上什么装饰性,而且无光,漆膜粗糙。正常的面漆都是各色,而且漆膜光滑平整,涂膜饱满,在漆膜外观上差异就很大。
    ③环氧富锌漆涂膜致密程度没有面漆高,经常长期接触水的话,会起泡,而且还会产生锌锈。
    ④环氧富锌底漆耐候性差,不能室外做面漆长期接触紫外线,否则油漆粉化掉落,必须配套耐候强的面漆进行保护。
        四、结语
        输电线路铁塔出厂前的热镀锌具有良好的防腐效果,但是对于环境恶劣地区和污染地区的铁塔,还是应该针对性进行分析,对于不同的锈蚀源和锈蚀程度,采取相对应的防腐方案,来防护铁塔的锈蚀,确保输电线路铁塔的安全稳定运行。


        参考文献:
        [1]输电铁塔耐候钢在不同大气环境下的腐蚀行为[J].葛兆军,张强,黄耀,韩军科.中国电力.2016(12)
        [2]输电铁塔受腐蚀节点蚀余力学性能的有限元分析[J].黄士君.常州大学学报(自然科学版).2015(03)
        [3]输变电钢构件的大气腐蚀与防护[J].陈云,徐利民,药宁娜,王斌,孔晓峰,陈新.华北电力技术.2014(12)
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