摘要：环境污染是输电线路杆塔裸露在外的金属部件产生腐蚀的重要影响因素，主要表现在塔身锈蚀、接地网锈蚀和对地导线锈蚀等。输电线路部分杆塔腐蚀严重，降低其与基础的接触面积和杆塔的稳定性，增大了倒塔断线的风险。因此，要使电网能够安全运行，输电杆塔的防腐蚀成为必须考虑的突出问题。
关键词：输电线路杆塔；腐蚀；防护
引言
随着国家经济的发展，国家对电力的要求越来越高。这也导致了输电杆塔的高度越来越高，档距越来越大，输电线路网路越来越密。随着输电杆塔服役时间的增加，输电杆塔腐蚀会越来越严重。腐蚀情况下输电杆塔在外部风荷载作用下容易发生振动失稳，这是输电杆塔倒塌的主要原因。
1接地材料理化性能对比
1.1电磁特性分析
在２０℃下铜的电阻率为１．７５×１０-8Ω•ｍ，钢材质接地材料电阻率一般为铜的８～１０倍，取１．７５×１０－７Ω•ｍ．在高频电流作用下，铜包钢由于趋肤效应，其导电性接近于纯铜，远高于钢材料。铜是一种铁磁性金属材料，相对磁导率为１；而钢、镀锌钢为铁磁性接地材料，电导率较高，但磁导率较大，相对磁导率通常取为６３６，铜包钢的相对磁导率介于铜材料和钢材料之间，受镀层厚度的影响．石墨是导电性良好的非金属材料，通常取３．２５×１０-5Ω•ｍ作为石墨复合接地材料的本体电阻率，由于石墨复合接地体是一种抗磁性非金属材料，其相对磁导率近似为１．接地体相对磁导率越大，分布在接地体表层的电流密度就越大，趋肤效应也就越明显。低碳钢、镀锌钢、不锈钢等铁磁材料的相对磁导率较大，而铜接地材料及石墨复合接地材料的相对磁导率均接近于１，非铁磁性接地材料的有效散流截面积大于钢接地材料．接地体的电导率越高，接地体的趋肤深度越小，从而有效散流截面积越小，导体材料的利用率不高．相对于金属接地材料，石墨复合接地材料的导体利用率较高。
1.2耐腐蚀性能分析
由于接地装置长期处于地下恶劣的运行环境中，土壤的化学与电化学腐蚀就不可避免，不同接地材料的耐腐蚀性能差别较大．有学者针对某些在接地装置中可能应用到的金属材料进行了埋设试验，将金属接地体埋设在数十种环境不同的土壤中进行腐蚀评估试验。
通过试验可知，铜的年平均腐蚀率一般小于0.0３ｍｍ／ａ，年最大点蚀速度低于０.２ｍｍ／ａ，是镀锌钢的耐腐蚀性的３倍以上。从几种金属的年平均腐蚀率来看，钢铁的腐蚀速度最快，锌的耐腐蚀性能优于钢，铜的腐蚀速度要慢很多，仅约为钢铁和锌的１／７；从点蚀速度来看，钢铁的最大点蚀速度达到了１.４ｍｍ／ａ，是铜的最大点蚀速度的７倍。镀锌钢由于锌的耐蚀性要比碳钢好，在碳钢表面镀锌相当于覆盖了一层导电的保护层，起到了一定的防腐保护作用，镀锌层下的钢也易出现点蚀情况。镀锌钢在干燥地区具有较好的耐蚀性，但在重腐蚀地区，一般最多只能保证１０年的运行寿命，其中镀锌扁钢年腐蚀率０。065ｍｍ／ａ．
石墨在常温条件下有良好的化学稳定性，石墨复合接地材料在酸、碱、盐等土壤条件下的耐腐蚀性远优于金属接地材料。根据接地装置的常用环境、我国土壤腐蚀性评价标准以及我国土壤腐蚀试验站的理化性质，把石墨复合接地材料、铜、钢放入ｐＨ值在８．８０～３．１０不等的５种土壤模拟液中，对其腐蚀情况进行测试，以模拟不同土壤条件下的腐蚀情况。铜试样在腐蚀之后表面生成少量的红褐色的氧化亚铜腐蚀物，但腐蚀层很不均匀，整体表现为局部腐蚀；碳钢在土壤模拟液中的腐蚀层均匀覆盖在钢试样的表面，整体表现为面腐蚀且有明显分层现象，表层的腐蚀物呈黄褐色，密度相对疏松；而石墨复合接地材料在腐蚀前后外观及结构无明显变化。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆从土壤模拟液腐蚀试验结果来看，石墨复合接地材料不受土壤条件的限制，其防防腐蚀特性显著优于现行的钢、铜等金属接地材料．
2实验方法和过程
为研究输电线路杆塔主材与基础接触部的腐蚀机理，首先采用射线衍射仪对接触部内、外两侧腐蚀产物进行物相分析。其次，对现场地下500mm左右处土壤取样。用除盐水按照水土比5：1的方法溶解、振荡，过滤出浸出液。静置后，分别采用电感耦合等离子体质谱法和电极法对土壤样品中的金属阳离子和非金属阴离子进行分析。针对输电线路铁塔塔脚与基座连接部的腐蚀严重情况，采用保护帽涂层对其保护。
3实验结果及讨论
3.1通过试验可以看出，各腐蚀产物中的组成大致类似，均为FeO、Fe2O3、Fe3O4、FeOOH以及少量微晶和非晶物质，但外层晶态的FeO、Fe2O3、Fe3O4和FeOOH均较多，其衍射峰相对明显，说明其稳定性较高。内层晶态物质的峰强较弱，说明其腐蚀产物中含有大量的微晶和非晶，这表明其腐蚀产物的稳定性较差，大量物质处于腐蚀过程的中间状态，在环境条件合适时，其腐蚀转变将会继续发生。
3.2土壤样品检测结果，可以看出除金属K+、Na+、Ca2+离子外，含有一定量的SO42-、NO3-、PO43-、及Cl-，特别是Cl-含量相对较高。杆塔主材一般采用镀锌钢材，通常锌与钢铁之间发生扩散形成锌铁合金层，比一般涂料结合更牢固，暴露在大气环境中的锌层数十年不会脱落，但镀锌层在接触空气和水时，可产生轻微的电化学腐蚀。在另一方面，可以看出土壤中Cl-含量较高，工厂所排出的的Cl2形成HCl，HCl+Fe→H2+FeCl3，而FeCl3溶于水，于是进一步增加了杆塔主材与基础接触部的锈蚀。
为了对比腐蚀情况，在Q420角钢上，设计了六种耐腐蚀方案，其中1号为丙烯酸树脂，2号为丙烯酸树脂+罗曼哈斯胶+Megum538胶，3号为丙烯酸树脂+罗曼哈斯胶+Megum538胶+改性环氧树脂砂浆，4号为丙烯酸树脂+罗曼哈斯胶+Megum538胶+改性环氧树脂砂浆+防水防渗涂料，5号为无镀锌层的钢板，6号为有镀锌层的钢板。不同方案在24h、72h、144h和240h后其表面变化情况。5号和6号试样在盐雾腐蚀144h后，试样侧边出现了腐蚀现象，尤其240h后5号试样表面腐蚀明显。1号试样过渡层表面在盐雾腐蚀144h后，无过渡层的镀锌钢板表面出现腐蚀，240h后腐蚀明显，同时丙烯酸树脂胶表面残留相对较多的盐分，但过渡层表面没有出现裂纹、起泡、锈蚀等现象。2号试样在240h表面盐分残留相对很少，说明在丙烯酸树脂胶表面涂覆罗曼哈斯胶和Megum538胶的过渡层，使得试样的抗盐雾腐蚀的能力得到显著提高。3号和4号试样经过240h腐蚀后表面无点蚀、裂纹、起泡和锈蚀等现象，将3号和4号试样的保护帽剖开后，被保护的基材表面没有渗水、锈蚀现象，说明其防护效果较佳。
结语
综上所述，我们可以得知，输电铁塔主材腐蚀的主要以化学腐蚀为主，工业废气中的二氧化硫、氮氧氮氧化物及氯气溶解在钢材表面的水膜中形成导电性较强的电解质溶液是其腐蚀的关键因素。采用丙烯酸树脂+罗曼哈斯胶+Megum538胶+改性环氧树脂砂浆+防水防渗涂料的保护方案，可以很好的对塔脚基材进行保护；丙烯酸树脂+罗曼哈斯胶+Megum538胶过渡层提高了保护帽与塔脚基材的结合强度；保护帽外形倒水棱的设计能有效地避免雨水在保护帽上的沉积，避免了由于长时间受雨水侵蚀而导致保护帽外层防水防渗涂层起泡的现象。
参考文献：
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[2]默增禄，程志云．输电线路杆塔的腐蚀与防治对策［J］．电力建设，2004（1）：22－23，36．
[3]默增禄，程志云.输电线路杆塔的腐蚀与防治对策.电力建设，2004，25（1）：22-24.
论文作者:1孙密 2张辰禹 3谢景海
论文发表刊物:《基层建设》2018年第25期
论文发表时间:2018/9/17
标签：杆塔论文; 材料论文; 磁导率论文; 镀锌论文; 试样论文; 土壤论文; 石墨论文; 《基层建设》2018年第25期论文;