高性能带锈防腐涂料在变电站钢结构的应用

张际明 王瑞虎 许学云 张树培 李新洪 余多

摘 要：进行定期防腐涂装是保证钢结构长久服役首要选择和有效手段，如果不及时进行防腐涂装，支撑构件会逐步发生腐蚀，并迅速丧失力学性能，最终造成事故，尤其是主网杆塔和变电站钢结构损坏事故会严重威胁电网安全稳定运行，造成巨大的经济损失。高性能带锈防腐涂料为有机高分子聚合物添加剂通过高分子链缠绕及交联作用，使金属基体与中间层之间结合非常紧密;成膜促进剂和表面活性剂利于形成与后续防锈漆膜紧密结合转化膜。渗透剂能保证带锈处理液在任何环境中快速的达到锈层深处，完成锈层的整体转换。涂刷带锈处理液后再配以气相纳米二氧化硅改性的配套低表面处理底漆及面漆，使整体涂层具有良好的耐腐蚀性和耐候性。采用带锈防腐工艺对钢结构进行防腐处理，可取代人工除锈过程，减少一道底漆涂装过程，每吨塔材的防腐成本可降低30%以上，缩短施工周期1/3左右。

关键词：变电站钢结构;带锈防腐涂装;耐腐蚀

中图分类号：TQ637 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）08-0164-02

输电杆塔和变电站设备钢结构长期暴露于复杂的野外环境中，极易遭受工业大气和酸雨的侵蚀，从而造成钢结构基材的锈蚀和损坏。云南地处我国长江以南水资源富集区，属于高海拔地区，气候相对潮湿，这些不利因素加快了钢结构的腐蚀速率。因此，类似云南的高海拔、高湿度地区，电力钢结构应及时进行防护处理。

目前，进行定期防腐涂装是保证钢结构长久服役首要选择和有效手段，如果不及時进行防腐涂装，支撑构件会逐步发生腐蚀，并迅速丧失力学性能，最终造成事故，尤其是主网杆塔和变电站设备钢结构损坏事故会严重威胁电网安全稳定运行，造成巨大的经济损失。因此，必须对电力钢结构进行有效的防腐保护。

在防腐施工过程中，人工除锈对防腐涂装效果起着决定性的作用。但输电杆和变电站电力钢结构塔普遍存在高度大、构件排布复杂等问题，除锈困难、成本高、工作量大、耗时长，无法彻底除锈;同时常规底漆会使用含锌量小于40%的材料，面漆会使用醇酸等低劣材料，严重影响防腐效果。据统计，人工除锈费用约占防腐涂装总费用的50%，因此为节省时间和成本，施工时存在简化除锈过程甚至免除锈等违规操作现象，其结果必然难以保证除锈打磨质量，涂刷防腐材料后，钢结构会从防腐漆内部继续锈蚀，导致现有防腐工艺效果不佳。

本文介绍的高性能带锈防腐涂料为有机高分子聚合物添加剂通过高分子链缠绕及交联作用，使金属基体与中间层之间结合非常紧密;成膜促进剂和表面活性剂利于形成与后续防锈漆膜紧密结合转化膜。渗透剂能保证带锈处理液在任何环境中快速的达到锈层深处，完成锈层的整体转换。涂刷带锈处理液后再配以气相纳米二氧化硅改性的配套低表面处理底漆及面漆，使整体涂层具有良好的耐腐蚀性和耐候性。

本文介绍的采用带锈防腐涂装技术代替传统防腐涂装技术，解决钢结构锈蚀严重和人工除锈困难的问题，再通过配套性能优异的防腐涂料，其附着力可达到1级，耐中性盐雾时间≥1000h，耐3%盐水时间≥168h，并可延长钢结构防腐涂层的寿命3-5年。

1 带锈处理液技术原理

带锈处理液采用常规化学试剂配制，主要包括锈层转化剂、成膜促进剂、锈层渗透剂、增稠剂、表面活性剂、有机高分子聚合物添加剂等，具备无毒、清洁、环保等特点。

在合适pH环境下，带锈处理液能有效渗透和浸润变电站钢结构锈蚀层，锈层转化剂采用单宁酸和磷酸复合体系，单宁酸能与金属表面及锈层中的Fe3+作用生成单宁酸铁钝化层（稳定螯合物），强有力附着在金属表面，形成一种良好的不溶性致密保护膜，使金属表面钝化，抑制金属腐蚀，改变锈层微观形貌，有利于漆膜涂装。磷酸的存在提供合适酸性环境，可使固体铁锈中的Fe3+和Fe2+游离出来，加速单宁酸铁络合物形成。此外，磷酸可直接与铁锈反应生成耐腐蚀的磷酸盐及钝化膜，它能使膜层附着牢固，具有阴极化和阻蚀钝化的作用。有机高分子聚合物添加剂通过高分子链缠绕及交联作用，使金属基体与中间层之间结合非常紧密;成膜促进剂和表面活性剂利于形成与后续防锈漆膜紧密结合转化膜。渗透剂能保证带锈处理液在任何环境中快速的达到锈层深处，完成锈层的整体转换。涂刷带锈处理液后再配以气相纳米二氧化硅改性的配套低表面处理底漆及面漆，使整体涂层具有良好的耐腐蚀性和耐候性。

2 带锈防腐涂装技术应用领域及涂装工艺

带锈防腐工艺适合锈蚀输电杆塔金属基材、锈蚀输变电金具、锈蚀变电站金属构架等使用，同时适合其他各领域锈蚀金属基材使用;

带锈防腐工艺适合表面残余镀锌层、旧涂层的锈蚀金属基材使用;

带锈防腐工艺适合各种锈蚀等级的金属基材使用，使用前需将金属基材表面已剥落的氧化层去除。

带锈防腐工艺的最佳使用湿度为50%-80%，最佳使用温度为5℃-25℃。

带锈防腐工艺能有效的提升锈蚀基材的耐腐蚀能力，延长其使用寿命，但并不能明显的提升基材的机械强度，因此，对于由于腐蚀而造成的自身强度不满足使用要求的金属基材，不推荐使用。

（1）采用钢丝刷、锉刀等工具除去变电站钢结构表面的油污、灰尘、附着污物、表面浮锈层（如果有），对于老化、起皮的旧涂层（如果有）也应清理干净，并根据表面锈蚀状态使用带锈处理液。

（2）涂刷工艺流程：带锈处理液涂刷1道，环氧改性底漆涂刷1道，丙烯酸聚氨酯面漆涂刷2道。

（3）带锈处理液与底漆之间涂刷干燥时间要求不少于45min，底漆与面漆之间涂刷干燥时间要求不少于4h，面漆之间涂刷干燥时间要求不少于4h。

（4）涂层要求均匀平整，不得有漏涂、流挂、杂质、裂纹、起皮、鼓泡、缩皱、凸凹等现象。漆膜厚度均匀，色泽一致。每涂一道漆都应对上道漆膜进行检查。每道涂膜干膜厚度不小于30μm，总漆膜厚度不小于90μm。

3 实际运用情况

本项目在保山供电局220KV昌宁变电站进行，该实施防腐处理的钢结构数量为：主变钢结构2台、220KV间隔钢结构8个，110KV间隔钢结构13个，龙门架325米，母线支架300米，见图1，图2，图3，图4，图5。

本次采用的涂料配套方案（见表1）：

4 结语

本文介绍的高性能带锈防腐涂料为有机高分子聚合物添加剂通过高分子链缠绕及交联作用，使金属基体与中间层之间结合非常紧密;成膜促进剂和表面活性剂利于形成与后续防锈漆膜紧密结合转化膜。渗透剂能保证带锈处理液在任何环境中快速的达到锈层深处，完成锈层的整体转换。涂刷带锈处理液后再配以气相纳米二氧化硅改性的配套低表面处理底漆及面漆，使整体涂层具有良好的耐腐蚀性和耐候性。

相比传统防腐涂装工艺而言，带锈防腐涂装技术不需人工除锈打磨，只需要出去表面松散的锈层，并用带锈处理液代替了1道环氧富锌底漆涂装过程，每吨塔材的防腐成本可降低约30%，平均缩短单基杆塔施工时间超过1/3，提升1倍的运行周期，降低了施工和运行维护管理成本。另外，该材料生产过程无“工业三废”，施工过程中不需除锈打磨，降低大量金属粉尘对环境的污染，绿色环保。

表面处理是防腐涂装工艺的重要组成部分，在涂装的总费用中，表面处理费用约占50%，所占比重较高，且由于变电站钢结构结构复杂、监管难度大，往往施工过程中打磨程度远未达到St3.0级，残留的锈层使后续防腐层寿命大大缩短。带锈防腐工艺采用独创的螯合转化反应体系，可取代人工除锈过程，节省了打磨除锈费用，避免了打磨不干净而对防腐效果造成影响。

带锈防腐工艺能将疏松的锈层转化为致密的螯合保护膜，代替一道底漆，减少了一道底漆的材料费用和施工费用，采用带锈防腐工艺对变电站钢结构进行防腐处理，可取代人工除锈过程，减少1道底漆涂装过程，每吨钢结构的防腐成本可降低30%以上，缩短施工周期1/3左右。同时，采用带锈防腐工艺能显著的提升基材的使用寿命，取得更高的全寿命周期比，减少由于防腐施工而造成的计划内停电和意外停电次数。

同时，随着带锈防腐处理技术水平的进步、配方的优化以及大批量生产的开展，采用带锈防腐技术进行变电站钢结构防腐处理，其成本必将进一步降低，带锈防腐效果将进一步提升，将产生更为显著的经济效益。