电源配电网中电机金属零件防腐蚀措施研究

纪华阳

（首钢京唐有限责任公司，河北 唐山 063000）

电源配电网是指在某种供电设备或配电设备的支撑下，按照电压需求，逐层将电力资源分配或调度给用户的电力网，其中含有电缆设备、自动开关设备、电力补偿设备等[1]。每个供配电设备中均含有较为精密的金属构件，零件按照一定的规律组合并运行，一旦设备中的任意一个金属零件出现问题，便会导致电源配电网运行出现连锁故障。通常情况下，电源配电网中电机金属零件出现故障问题的原因在于，其长期暴露在空气中，金属与大气中的氧气与水蒸气发生化学反应，金属零件的表层便会覆盖一层较为紧密的半导体层。尽管覆盖层在某种程度上可以起到保护电源配电网中电机金属零件内部结构的作用，但保护层受到某种外界因素影响损坏后，金属零件表层的导体便会与其周边介质发生连接作用，甚至会形成一个具有导体性能的稳定电路[2]。上述提出的反映在电机金属零件中被称为电化学反应，当发生此种反映后，金属零件表层具有导电性能，人体直接触摸会发生触电危险。长期情况下，会影响到电机金属零件的韧性、塑性与稳定运行能力，导致供配电设备无法稳定运行，从而影响到电源配电网的供电能力。为此，开展电源配电网中电机金属零件防腐蚀研究是十分有必要的。

1 电机金属零件腐蚀类型

在对电源配电网中电机金属零件进行深度分析的过程中发现，电机金属零件发生腐蚀现象的种类是较多的。本章将从下述四个方面，对电机金属零件腐蚀类型进行总结与分析。

其一为小孔腐蚀现象。此种腐蚀现象的发生通常表现为电机金属零件表层出现孔洞或不规则坑道，倘若没有针对此种现象加以处理，腐蚀点会持续深入到金属零件内部结构中，对整体设备造成影响[3]。产生小孔腐蚀现象的主要原因在于金属介质中存在具有活性的阴离子，阴离子与金属表层形成一种具有腐蚀性的电池，此种物质会随着金属表层缝隙渗透到其内部。

其二为缝隙腐蚀现象。当金属表层被腐蚀后出现细微裂痕后，金属材料会与电解质发生反应，从而形成一个相对完整的电流回路[4]。此时，介质中的电池将存在一定电位差，从而在金属零件表层局部发生强腐蚀现象。此种现象常出现在金属零件连接位置、金属导线绕线位置、金属垫圈位置等。

其三为应力腐蚀现象。在对电源配电网中电机金属零件进行焊接处理的过程中，考虑到此过程中可能存在焊接行为、焊接操作不当等问题，这些问题会导致金属零件表层出现残余应力，严重情况下，会使金属表层出现裂痕。此时，腐蚀性介质便会顺着裂痕流入深处，持续对金属内部结构造成腐蚀。

其四为晶间腐蚀现象。当电源配电网中电机金属零件表层遇到腐蚀性介质时，金属中的晶体结构将被破坏，甚至会影响到金属之间的粘合作用力与残余应力[5]。此时，尽管金属表层结构没有发生显著性的变化，但金属零件的内部强度、聚合力等已经呈现下降趋势。

2 电源配电网中电机金属零件腐蚀的危害

在完成对电机金属零件腐蚀类型的分析后，对电机金属零件腐蚀的危害进行深入分析。

电机金属零件腐蚀最显著的危害为：弱化了电源配电网中电机金属的性能，直接缩短了供配电设备的使用寿命，甚至导致金属无效化，从而影响到我国电力产业建设的经济[6]。根据我国电力市场不完全数据统计，去年由于电源配电网中电机金属零件腐蚀造成的产业经济损失，已超过2.0亿元。此外，当金属零件发生腐蚀现象后，与之对应的区域内水资源、土地资源也在某种程度上受到污染。当电机金属设备受到严重腐蚀后，甚至会对现场操作人员造成人身安全的影响与威胁。

3 电源配电网中电机金属零件防腐蚀措施

3.1 表层刷涂防腐蚀镀层

为了解决电源配电网中电机金属零件腐蚀问题，本章提出在金属零件表层刷涂防腐蚀镀层的方式，使金属表层与外界呈现一种相对隔绝的状态[7]。当金属零件表层被覆盖上保护层后，可有效地延缓腐蚀性物质侵入电机金属零件的速度，通过此种方式可以达到对电机金属零件的防腐蚀作用。

目前，使用表层刷涂防腐蚀镀层对金属零件进行防腐蚀处理方法较多。应用较多的方法有电镀法、机械镀层法、化学镀层法等，其中电镀法具有操作便捷、成本低等优势，因此电镀法也属于目前我国电力市场内，刷涂镀层的常用方法[8]。具体操作流程为：在电镀设备中投放金属零件→对金属零件表层进行脱脂、抛光、水洗处理→使用稀盐酸清洗金属零件→完成表层清洗后，在其表面刷铜（酸碱中和处理）→持续使用清水清洗金属零件→使用“亮铅”对金属材料进行水洗→脱水处理后对其进行防止变色处理→烘干后检验表层是否有未涂镀区域。

在进行表层刷涂防腐蚀镀层处理的过程中，应注意对刷涂材料的选择。即镀层材料的供货商必须为与国际接轨的一流上市企业；在镀层过程中，中层镀层材料、底层镀层材料、表层镀层材料，均应当选择相同供货商，避免由于材料性能差异性导致的镀层效果不理想。在完成电源配电网中电机金属零件的表层镀层处理后，需要采用喷射压缩空气的方式，对金属表层进行后期清洁处理（喷射的空气压强应当控制在0.35MPa～0.65MPa范围内）。此过程中，金属零件的磨料应当与我国发布的GB6864-6547文件内容相适配。处理中产生的磨料粉末粒径应控制在0.5mm～2.0mm范围内，避免涂镀过程中产生大量粉尘对空气环境造成危害。在完成对电源配电网中电机金属零件的镀层防腐蚀处理后，采用随机抽检的方式，进行金属零件防腐蚀性能的抽检，抽检合格率在99.95%以上时，认为此批镀层的金属零件符合要求，可投入市场应用。

3.2 引进电化学保护法处理电机金属零件

电化学保护法是指在电化学原理的支撑下，对电机金属零件采取对应的处理措施，从而使金属零件的构成材料，成为腐蚀性电解质中的阴极，通过此种方式，降低并抑制电解质对金属零件的腐蚀。对电化学保护法原理的描述可用如下图1表示。

图1 电化学保护法原理

按照上述图1中描述的电化学保护法，其一可以在电机金属零件表层进行电流外加处理的方式，使电机金属零件成为被保护的对象。此时，金属零件整体作为电流的阴极，通过此种方式避免金属零件受到外界因素的影响而受到腐蚀。其二，可以通过牺牲金属零件阳极的方式，对其进行保护，即将金属零件中含有的还原性能较为显著的金属，作为被保护级，此端与被保护金属进行连接，形成“原电池”。在此种条件下，被保护级金属作为负极，发生氧化反应，从而被消耗，而金属零件作为电解质的正极，便可以对腐蚀反应的发生起到规避作用。目前，较为常用的牺牲阳极材料包括Mg金属材料、Zn金属材料与Al金属材料（作为阳极）。

3.3 合理选择电机金属零件构成材料

除上述提出的防腐蚀措施，还可采用选择电机金属零件构成材料的方式，解决电源配电网中电机金属零件被腐蚀问题。其一，在选择金属零件构成材料的过程中，需要对电源配电网运行环境及其环境中存在的隐性与显性腐蚀因素进行调研。明确区域中对电机金属零件造成腐蚀问题的原因，结合实际调查结果，选择适宜的电机金属零件构成材料。其二，采用构建模拟电源配电网运行环境的方式，对其中电力设备中电机金属零件的腐蚀现象进行预测，并通过数值模拟的方式，对电机金属零件腐蚀现象进行描述，结合检测结果与模拟结果，进行电机金属零件构成材料的针对性选择。其三，在选择材料过程中，需要综合权衡并全面考虑金属零件构成材料的经济性等综合性能，结合实际需求，确定金属零件的构成材料，以此达到最终的防腐蚀目的。

4 结语

本文从表层刷涂防腐蚀镀层、引进电化学保护法处理电机金属零件、合理选择电机金属零件构成材料等层面，对电源配电网中电机金属零件防腐蚀措施展开研究，致力于通过本文的研究，解决电机金属零件腐蚀对电源配电网运行造成的影响。