架空输电线路金具腐蚀分析及防护对策

刘凯强

摘要：在高压输电线路当中，电力金具指的主要是与输电铁塔导线和绝缘子等相连，起到支持和固定作用的金属附件。如果金具出现腐蚀会导致线路出现坠落或断开，甚至会造成停电跳闸的事故。在高空运行的过程中，金具无法有效的进行维护，所以一定要对金具腐蚀机理进行研究，并且采取有针对性的措施提前进行预防，通过分析发现氮氧化物、硫化物、气候条件等都会对金具产生腐蚀影响，然而在关键腐蚀因素方面依然缺乏认识。

关键词：架空输电线路;金具腐蚀;防护;分析

1架空输电线路金具腐蚀的现状

输电线路由于长期暴露在野外，受到风霜雨雪的侵蚀很容易出现腐蚀的情况，而且金具是一种小型连接部件，在腐蚀速度方面通常比导线和铁塔快，钢制金具往往使用热浸镀锌的方式进行防腐，希望能够保证其使用寿命达到20年以上，但是在很多区域，由于酸雨的因素出现强腐蚀破坏，在实际寿命方面往往无法达到设计需求。金具腐蚀失效对电网的安全运行产生较大的影响。一般情况下金具处于高空，所以无法进行检修维护，因此一定要重视架空输电线路金具腐蚀的分析及防护。

2采样分析

对我国南部某工业区的线路进行取样，该工业区当中具有大型冶炼厂，设计污秽等级为中污区二级。对样品进行检查，发现连板平行挂板和直角挂板之间出现了严重的腐蚀，覆盖了红锈，而悬垂线夹、u型螺栓等也出现了明显的腐蚀，局部周边产生了红锈，另外一些U型挂环也出现了较轻的腐蚀。

除去金属金具腐蚀最严重部位的表面浮锈之后，对其尺寸测量发现，悬垂线夹挂架位置出现了严重的腐蚀，腐蚀程度达到了20%左右。另外平行挂板和直角挂板也产生了17%的腐蚀，由此可以发现悬垂线夹因为边角缝隙较多，而且形状复杂，尽管整体锈蚀不是非常严重，但局部出现了很严重的腐蚀时，很多被腐蚀的金具尺寸已经无法达到要求，承载能力大幅度下降。

3腐蚀产物分析

3.1X衍射分析

为了对腐蚀产物的物相进行分析，从锈蚀位置将粉末适当刮出，在x射线衍射仪当中进行测试，大多数为四氧化三铁，主要物相和铁腐蚀产物组合，导致金具锈蚀宏观上呈红褐色，另外还可以表明有含铁硫酸盐的存在，出现了硫腐蚀。

3.2电子显微镜分析

截取直角挂板上的方形试块，在电子显微镜下进行分析，锈层当中有很多颗粒状腐蚀产物，而且可以明顯看到孔洞和裂纹，截面当中的深灰色氧化区域和浅灰色铁基体有明显的结合面，而且基体相对较为致密，氧化区比较疏松。这就说明一些腐蚀性物质逐步开始进入到铁基体当中，对铁进行腐蚀。另外对氧化区域截面基体和表面进行EDS分析，最终测得基体的主要成分为铁，并且还有少量的锰，符合16Mn材质，这就说明出现了严重的腐蚀，而且表面热镀锌的保护层，只有少许残留，说明镀锌层已经无法达到应有的效果。

分析EDS线扫描的记录发现从基体到表层的含氧量大幅度提升，铁含量进一步下降，而且具有一定的含硫含量，这些硫元素主要是工业污染大气产生的，就会导致金具的腐蚀大幅度增加。

4架空输电线路金具腐蚀原因及防护对策

4.1大气污染当中硫元素的影响

金具腐蚀主要是电化学腐蚀表面热镀锌的电位相对较低，首先，腐蚀锌起到阴极保护的作用，如果潮气和雨水在锌表面吸附形成薄液膜，就会产生电解液的环境，最终出现微观电化学腐蚀。

若是大气当中没有被污染，酸性介质相对较小，腐蚀出现的氢氧化锌、碳酸锌等化合物会进一步产生碱式碳酸锌的致密薄膜，这种产物无法溶于水，可以阻止水分进一步进行后续腐蚀，可以做到自我保护的作用。但是如果出现了二氧化硫等，会逐步溶解和氧化，导致氢离子的出现，造成锌表面薄膜进一步酸化。在酸性条件下原本致密的碱式碳酸锌保护膜逐步与硫反应生成硫酸锌。

这种硫酸锌的特点和碱式碳酸锌完全不同，其非常容易溶于水，在自然界很容易被水冲走。这样在金具使用的过程中，就会导致镀锌层进一步消耗，在镀锌层消耗完之后也会失去阴极保护而逐步生锈。

当前金具保护主要使用的是热浸镀锌层，在大气环境下这种方式的稳定性较高，但是含硫气氛条件下腐蚀速度大幅度增加。相对而言，镀铝层在耐硫腐蚀方面相对较强，而且密度较轻，但是不耐磨，所以可以使用锌铝合金镀层，对两者的优点进行综合。当前，国内外主要较为成熟的方法有铝锌合金以及热镀锌铝合金，这些材料在抗硫腐蚀方面的性能相对较强，在工业区金具防腐方面效果非常明显。

4.2金具自身特点导致腐蚀加剧

金具由于其自身的特点也会导致其腐蚀速度超过导线和铁塔。由于金具结构相对较为复杂，所以很容易出现接触腐蚀和缝隙腐蚀，从边角缝隙处产生严重的腐蚀。其次，金具在使用的过程中往往需要承受一定的拉应力。在这种拉力的条件下，金属比静止状态更容易受到腐蚀，应力增加会导致镀锌层表面破坏的程度进一步加大，导致表面裂纹增多，很多腐蚀介质会渗入到镀锌层当中。金具运行的过程中，磨擦碰撞也会导致腐蚀的产生，金具连接输电线路的过程中没有完全进行固定，在风、冰等附加载荷条件下会导致输电线路出现振动、风飘，带动金具相互接触摩擦，这样会导致轻微腐蚀的出现。另外，这种摩擦会出现一定的缺陷，导致复苏的速度大幅度加快。

通过运行分析发现，城市的输电线路金具腐蚀较早。在乡村大气条件下热镀锌保护金具可以维持20年的寿命以上，但是在工业区无法达到相应要求，所以一定要重视加强防护，尤其是需要对微动腐蚀进行重视。在镀锌表面可以涂抹一层柔性耐磨涂层，这样可以让微动腐蚀大幅度下降，提高防腐效果。由于金具在运行的过程中无法有效地进行维护，所以在安装之前就需要进行涂覆。

4.3镀锌层质量对金具的腐蚀影响

根据相关标准金具钢件厚度达到6mm的时候，标准的镀锌层的平均厚度需要达到85μm。然而分析所使用的金具可以发现直角挂板和联板镀锌层在厚度方面偏低，这也是导致这两种金具往往出现严重腐蚀，覆盖红锈的一个重要原因。所以，在安装金具前，需要重视质量控制，重视镀锌质量的检测工作，在保证尺寸精度的要求下，让镀锌的厚度增加，这样可以有效地提高金具的使用寿命，保证金具的使用效果。

结束语

当前经济的快速发展，导致工业产业发展，在此过程中，污染区酸雨形成强腐蚀破坏，严重地影响了输电线路金具，导致其实际寿命无法达到要求。金具腐蚀失效会导致非常严重的问题，比如说导致线路断开或是绝缘子掉串，对电网的安全产生严重影响。而金具主要在高空当中，处于带电运行的状态，在实际操作过程中无法有效维护，所以，一定要重视加强架空输电线路金具腐蚀分析及防护。

参考文献：

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