浅谈海涂地区输电线路防腐措施

台州电业局 姜天焕

浙江省电力公司电力经济技术研究院 刘燕平

1.前言

台州市位于浙江省沿海中部，全市陆地面积9411平方公里，浅海面积8万平方公里，大陆海岸线745公里，占浙江省的三分之一。半个多世纪里，全市已围垦1000亩以上项目100多项，约占沿海6个县（市、区）土地面积的7.7%。至目前，全市开工在建万亩以上滩涂围垦工程9项、计25万亩，建设规模为历史之最。

海涂土壤、地下水、空气氯离子等会对输电线路中的铁塔、基础、接地体、导地线、绝缘子等造成极为严重的腐蚀，腐蚀破坏使得输电导线的寿命大大缩短，尤其对处于腐蚀环境下的输电线路，往往不能达到其预期设计寿命，需采取切实有效的防腐蚀措施，减低或阻止腐蚀的产生，保证输电线路长期安全、稳定地运行。目前台州电力基建工程约7成位于海涂围垦开发区，在输电线路工程中做好防腐工作已迫在眉睫。

2.腐蚀机理

2.1 金属腐蚀

大多数金属在海水及含盐土壤中的腐蚀均属于氧去极化的电化学腐蚀，即溶解在其中的氧气得到电子成为OH负离子，金属失去电子成为金属离子，金属离子与OH结合氧化成为金属氧化物。当金属被放置在潮湿的大气中，金属表面会形成一种微电池，也称腐蚀电池。阳极上发生氧化反应，使阳极发生溶解，阴极上发生还原反应，一般只起传递电子的作用。腐蚀电池的形成原因主要是由于金属表面吸附了空气中的水分，形成一层水膜，因而使空气中CO2，SO2，NO2等溶解在这层水膜中，形成电解质溶液，而浸泡在这层溶液中的金属又总是不纯的[1]，如电力线路铁塔所用的钢铁，实际上是合金，即除铁之外，还含有石墨、渗碳体以及其它金属和杂质，它们大多数没有铁活泼。这样形成的腐蚀电池的阳极为铁，而阴极为杂质，又由于铁与杂质紧密接触，使得腐蚀不断进行。

2.2 大气腐蚀

空气中的氧气是电化学腐蚀阴极过程中的去极化剂，水膜的厚度及干湿交变频率、氧的扩散速度，直接影响大气腐蚀的过程。金属腐蚀破坏程度随所处环境的不同有很大的差别，在海洋大气环境中，随距海岸的远近、高度，海盐粒子浓度变化，金属构件腐蚀程度也不同。

海洋大气主要是以大气中含有海盐粒子为特征，在这种大气环境中，海盐粒子被风携带并沉降在暴露的金属表面上，它具有很强的吸湿性，并溶于水膜中形成很强腐蚀性介质，加速腐蚀过程。

2.3 盐风化

盐风化是由于混凝土表面盐溶液结晶膨胀导致混凝土破坏的一种现象。由下列两种方式形成盐结晶：第一种，处于海涂地下水中的混凝土，当其中有一表面暴露于空气中时，渗入到混凝土内部的含盐水会通过毛细作用向暴露面移动，在暴露面蒸发，使盐集聚在这一区域；第二种，处于海水中的混凝土，混凝土承受盐水交替的浸润和干燥作用，盐水被吸收并干燥，使混凝土内的含盐量增大。在这些情况下，孔隙中的盐结晶，产生膨胀应力，一定程度时导致混凝土成块剥落。海涂地线路混凝土基础由于盐风化使混凝土膨胀破坏是比较严重而且是重要的问题。

2.4 硫酸盐腐蚀

硫酸盐对水泥石有显著的侵蚀作用，它能与水泥石中的氢氧化钙及水化铝酸钙发生化学反应，生成石膏和硫铝酸钙，产生体积膨胀，使混凝土成为一种易碎的，甚至松散的状态。硫酸盐侵蚀的速度随其浓度的增加而加快，当水溶液中SO4-的含量达到1g/L，土壤中SO4-的含量达到2g/L时，对混凝土侵蚀作用就非常严重[2]。全国土壤腐蚀试验网站资料表明，在土壤中埋设28年后，硅酸盐混凝土的强度下降了40%，个别试件胶结料变成粉状。海水中含有2.7g/L硫酸盐，海涂围垦中，水溶液中硫酸盐含量将不断增加，土壤中的SO4-的含量也由于不断渗透而变高，且混凝土基础还存在干湿循环，当硫酸盐腐蚀配合以干缩湿胀时，则会导致混凝土迅速崩解。

3.防腐措施

3.1 铁塔

国内相关研究结果表明，海洋大气中钢结构的平均腐蚀速度是内陆乡间大气钢结构的腐蚀速度的4-5倍。为保证其具有足够的耐久性，铁塔需采用热浸镀铝或铝锌合金(并加少量稀土元素)、刷防腐涂料等措施以提高塔材的耐腐性能。并适当提高基础顶面，防止海潮对铁塔下部材料的直接影响。目前输电线路用铁塔一般采用热镀锌加工，配合镀锌层外定期喷防护漆，可以满足海涂地区立塔要求。

3.2 基础

防止埋设于含盐土壤中的混凝土或钢筋混凝土基础产生化学和物理化学的破坏，是确保输电线路长期安全运行的重点。基础防腐可采用以下各项措施：

(1)基础混凝土四周(包括底版)设置隔离层，以防止土壤中的水、氧化物、硫酸盐、二氧化碳等有害侵蚀介质渗入混凝土。隔离层可采用块石和丙烯酸共聚乳液水泥砂浆砌筑，或用具有阴极保护的钢板焊接成钢板护套。

(2)根据海涂土壤及地下水化学分析结果，应选用合适的水泥品种，以提高混凝土的抗防腐性能。

(3)在混凝土搅拌时，掺加具有高效减水、保塑、调凝和引气等复合功能的高性能外加剂，降低混凝土的水灰比(0.4以下)，提高混凝土的密实度和抗渗性能。

(4)提高混凝土级别，加大钢筋保护层厚度。

3.3 接地体

接地体可采用加大截面的镀锌圆钢，必要时可采用牺牲阳极的阴极保护，或采用防盐碱性能较好的材料。台州滩涂线路接地一般做法是在镀锌圆钢上涂导电防腐涂料。此法有诸多优点：防腐性能好、导电性能好、不污染土壤和周围环境、经久耐用、经济合理。如果铁塔基础采用钢板隔离方式，可不敷设接地体。另外还可以采用防腐降阻剂，如原土壤PH≈6，为弱酸性，这种降阻剂PH≈10，为弱碱性，即碱离子OH比原土壤浓度高。同时，它与标准电极电位差减小，抑制铁失去电子，使得氢反应和氧化反应减缓或停止，达到保护接地体的目的。

3.4 导地线

海涂上空的大气环境即海洋大气，其对导地线、金具、绝缘子等的腐蚀可沿用沿海地区的常规防腐蚀措施。导线可采用防腐性能良好的涂防腐油的中防腐导线，地线可采用防腐性能较好的铝包钢线。

3.5 绝缘子

海涂地区盐密值大，空气污秽严重，泄漏比距大于3.8cm/kV，且空气潮湿，在工作电压长时间作用下绝缘子可能因表明污秽不均匀发热、局部烘干后烘干带被击穿、泄漏电流加大导致热游离而发生污闪。绝缘子应选用防污能力强、憎水性能好、爬电距离大的品种，如合成绝缘子或者增加绝缘子片数等。

4.结论

通过对铁塔采用热镀锌并刷防腐涂料、基础选用适宜防腐施工处理、导线采用防腐型、地线采用铝包钢型、接地体采用镀锌钢材料、绝缘子采用防污、防腐性能好的合成绝缘子、金具加厚镀层厚度等多种复合措施，是能够保证输电线路设备在海涂环境长期安全运行的。

[1]田惠文,李伟华,宗成中,侯保荣.海洋环境钢筋混凝土腐蚀机理和防腐涂料研究进展[J].涂料工业,2008,8:62-67.

[2]梁咏宁,黄君一,林旭健,季韬.氯盐对受硫酸盐腐蚀混凝土性能的影响[J].福州大学学报(自然科学版),2011,39(6):947-951.