（中国南方电网有限责任公司超高压输电公司百色局 广西百色 533000）
摘要：在运行过程中，一些输电线路的铁塔塔腿频繁发生出现严重腐蚀的现象，给杆塔的安全运行带来了极大的隐患。所以，在本文中，笔者剖析了铁塔塔腿发生腐蚀的原因，分析了现场腐蚀样本的元素分布、X 射线衍射、EDS 能谱、形貌等，最后对塔腿防腐失效的内在因素进行了阐述，最终提出了一些防腐的措施。
关键词：失效分析；腐蚀；铁塔塔腿；措施
1.引言
当前，一些输电线路塔腿塔材是不是发生严重腐蚀的现象，如果放任不管，势必会对线路的安全运行造成直接影响，进而甚至导致铁塔倾倒。所以，必须要在考察现场实地的前提下，结合相应的环境监测数据，通过各种实验室测试手段，从环境因素、施工因素、结构与材料因素等角度对引发塔腿塔材严重腐蚀的原因进行探讨，在并最终提出相关建议。
2.失效原因分析
2.1质量问题
有关电网公司关于铁塔保护帽的施工标准工艺有着明确的规定要求：保护帽强度等级必须高于C15；要使用含泥量小于 5%的中粗砂，；含泥量不大于 2%，粒径 5~20 mm 的碎石；应采用密封（防水）措施处理靴板与主板之间的缝隙；保护帽顶面不得积水，顶面必须要有排水坡度。经现场的实际检查，很多铁塔保护帽有着下列的质量问题：
（1）水泥比例严重不足，保护帽整体呈粉尘状，含泥量严重超标，远超过石含泥量 2%和砂含泥量 5%的要求。
（2）未采用要求规定的碎石，石子使用不规范，甚至采用大块风化石，远超 5~20 mm 的要求，最大的石子粒径达到 240 mm。
（3）未采取任何密封（防水）措施处理靴板与主板之间的缝隙。
（4）受自然风化因素及保护帽质量的影响，整个保护帽积水严重，保护帽顶面无排水坡度。研究发现，正是因为在施工时保护帽有一些严重问题，导致其在自然条件下发生快速风化，导致保护帽存在大量大小各异的空洞且内部疏松，在毛细作用下，水分长期滞留，从而最终加快了塔腿的腐蚀进程。
2.2酸雨腐蚀
依照一些铁塔腐蚀的现场勘察可得，部分腐蚀铁塔附近存在较大规模的化工厂， 其产品包括 二氟一氯甲烷、盐酸、氢氟酸等。 据相关数据表明，部分腐蚀铁塔所处区域2016年降雨为明显的酸性雨水，其pH 值为 4.91， 2016 年大气中 年均二氧化硫的浓度高达 0.028 mg/m3，降雨中 Cl-（氯离子）浓度甚至达到0.787 mg/。而通过阴离子色谱分析腐蚀铁塔实地采集的雨水样本，结果表明雨水中 Cl-含量高达 0.98 mg/L，SO42-（硫酸根离子）的浓度也非常高外，具体数据如表 1 表明。
通常来说，在引发金属腐蚀时，硫化物与Cl-是最关键的因素。 Cl-影响材料腐蚀的重要表现是破坏材料表面钝化膜和氧化膜的作用，钢铁与硫化物反应会产生易溶的硫酸亚铁，之后经过进一步的水解形成了硫酸，硫酸再进一步和铁作用，在这整个过程拥有自催化反应的特点。因为部分塔周围雨水样品中 SO42-含量高达 4.91 mg/L， Cl-含量高达 0.98 mg/L，所以能够认为，Cl-确实会促进钝化膜的破坏以及点蚀的作用。对Cl-的腐蚀作用，硫化物拥有十分的协同效果。总而言之，因为保护帽呈碱性，是由混凝土浇筑的，所以酸雨的环境在很大程度上会破坏混凝土，所以，酸雨也必须考虑在引发铁塔塔腿腐蚀的原因范围之内。
3.腐蚀材料及其结构分析
为对腐蚀过程开展进一步了解，可以截取不同腐蚀程度的塔腿样本分析元素分布、能谱及 X 射线衍射、形貌。图1、图2分别为轻度和重度腐蚀塔腿样本的X 射线衍射谱、 EDS 能谱及表面形貌，表2和表3为 Q235 钢和 Q345 钢的轻度腐蚀塔腿样本能谱数据以及化学成分。图3是截面的塔腿腐蚀样形貌。通过图1可得，腐蚀塔腿轻度样品的腐蚀产物疏松地附着在表面，呈多孔状，已毫无抑制进一步腐蚀的作用。表 2 和表 3 的数据表明：腐蚀产物中的氯含量以及硫含量都比基材高出很多，同事较为匹配表 1中的相关数据，可以得出腐蚀产物中的氯与硫来源不是基体本身，而是环境。
图2表明：腐蚀产物在有着更为严重腐蚀的塔腿样品中表现出=多层结构，其疏松附着在尚有裂纹的表层下面，密集的里层，这个时候腐蚀产物从基体表面剥离很容易。相应的 X 射线衍射谱表明，锌元素是以碳酸盐和氧化物形态存在的，金属锌已经彻底被消耗，此时铁的腐蚀产物会伴随出现。随着逐渐剥离的锌腐蚀产物,腐蚀碳钢基材的速度会显著加快。结合能谱数据，通过图2、图3发现：
（1）大小不一的孔洞密集分布在塔腿表面热镀锌层的内部，能够判定是点蚀。
（2）孔洞周围有浓度非常高的氧和硫，孔洞处浓度稍高，整个区域都有氯分布。
（3）氧、碳、锌3种元素几乎完全占据了热镀锌层，说明碳酸盐、氧化物真的是锌层的腐蚀产物。
通过分析上述结构及材料得出：因为酸性、硫化物浓度高及氯离子高的雨水长期在疏松多孔的保护帽中滞留，构成的外部条件极易引发腐蚀的，此外在多孔结构腐蚀产物疏松因素的共同作用下最终引起了部分线路塔腿塔材的严重腐蚀， 二因为此类腐蚀比较隐蔽，导致部分大斜材的彻底锈断。
4.预防对策
4.1采取包覆材料
在浇制保护帽之前，对于新建铁塔，最好可以用包覆材料把外界环境与构件隔离；如果主材没有发生严重腐蚀，对于已投入运行的铁塔，可先使用包覆方式隔离开外界环境与构件，之后再对保护帽进行浇筑；建议更换严重锈蚀的斜材和主材，同时做好包覆防腐措施。通常可采用矿脂防蚀膏、防蚀带及防腐涂料作为防腐所用的包覆材料，如图4所示。
4.2对铁塔塔脚板进行改进
主要的保护帽的作用就是是对地脚螺栓进行保护，确保其不会因锈蚀、 偷盗等原因导致铁塔倾覆。由图1得出，对那些在保护帽内的大斜铁，它的锈蚀程度比起主材要更加明显，这是由于跟主材比较起来，大斜铁有着较小的宽度和厚度，在破坏镀锌层后，腐蚀的进程会变得越来越快，最终让大斜铁完全没有效果。
综合考虑图 1 所反应的问题和保护帽的基本功能，分析认为一同把大斜铁下端部浇制在保护帽内的做法是特别不科学的，考虑到现在大多数线路的塔脚板底部和常规塔型大斜材下端部的距离通常在20cm左右,如图5中虚线所示。依照相关电网公司的相关标准工艺规定“保护帽宽度必须确保地脚螺栓和塔脚板保护厚度要大于5cm，应以超过地脚螺栓高度 5-10cm最佳并大于30cm的要求，在一般浇制的时候，都会包括下端部在保护帽内。
所以，要仔细考虑改进铁塔的塔脚板。遵守保护帽高度要求的30cm ，最好加宽所连的大斜材塔脚板钢板，把原来的两连接孔移动到经由中心延长到上端部的延长线的位置上，一方面起花费的成本费用不大，可以确保在对塔型设计不改变的前提下可以正常安装，也可以保证脚板底部与下孔中心塔的净空距离在40cm 左右， 确保大斜材在经过正常的保护帽浇制后，不会被包含在保护帽内（如图5）。
4.3加强验收、运行管理和质量控制
监理单位、施工单位和基建施工过程都应该对过程管控进行强化，施工要严格依照相关电网公司的施工标准工艺规定要求开展，对保护帽的浇制质量进行保证。运行接收单位必须强化验收管理，不能只通过外观检查来验收保护帽，还需要依照一定的比例敲开保护帽来开展抽检；在投产之后的1年以内，对保护帽的的运行检查也要相应的加强，对于已经发现的有关保护帽的质量缺陷，要第一时间反馈给相关基建主管部门，要求施工单位必须重新按要求来浇制保护帽。
5、结束语
总而言之，运行单位在巡视的通常环节中，如果发现了输电线路铁塔塔腿腐蚀的现象，必须要真正的重视起来，对斜材和铁塔主材的锈蚀情况进行全面排查，为了保证线路运行的安全，必须及时安排大修。
参考文献
[1] 崔磊，刘朝，张世红.对带锈钢铁腐蚀行为产生的影响几种因素[ J ].广州化工，2016，40（3）:10-11.
[2] 陈彤 ，谈天，洪毅成 ，等.输电网镀锌金属部件的腐蚀与防护[ J ].中国电力，2015，46（11）:1-5.
[3] 马朝晖，祁庆琚，李钊，等.钢铁腐蚀在湿热海洋大气环境下的影响因素[ J ].宝钢技术，2015（1）:77-78.
[4] 陈彤 ，庄建煌 ，黄伟林 ，等.输电线路镀锌铁塔塔脚局部腐烛失效分析及防护 [ J ].中国电力，2015，48（5）:139-143.
作者简介:陈俐仲（1992-），男，本科学历，助理工程师，主要从事线路运检工作。
论文作者:陈俐仲
论文发表刊物:《电力设备》2018年第2期
论文发表时间:2018/5/30
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