贵州地区输电杆塔腐蚀类型及防腐技术初探

王立　刘恒　杨世平　胡传兵　王少华

【摘 要】文章主要探讨了贵州地区目前输电杆塔腐蚀类型、采用的防腐涂装技术和相关要求。结果表明：贵州地区输电杆塔一般有局部点蚀、表面发黑及基材蚀损3种类型。目前采用的防腐方式有传统防腐涂装技术和高性能带锈防腐涂装技术两种。相比传统防腐涂装技术，带锈防腐涂装技术虽然具有技术优势，但仍不能解决杆塔热镀锌层在复杂大气环境下腐蚀过快的问题。对热镀锌进行改性研究以增加其耐腐蚀寿命，是将来输电杆塔防腐研究的一个重要方向。

【关键词】输电桿塔;防腐技术;带锈防腐;锈蚀;热镀锌

【中图分类号】TM75 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2019）09-0114-03

0 前言

输电杆塔为电力工业的重要基础设施，其使用寿命直接关系电网的安全运行[1]。目前，我国输电杆塔主要采用Q235钢或Q345钢作为建造材料[2]。由于输电杆塔需要长期暴露在复杂大气环境之中，基材极易发生锈蚀、老化，从而缩短其使用寿命，同时形成安全隐患，严重影响电网安全稳定运行。贵州地处我国长江以南资源富集区，省内工业主要以矿产开发、化工、火电等高污染工业为主，这些工业企业排放大量二氧化硫、氮氧化物及悬浮颗粒物，导致贵州成为我国酸雨污染的重灾区。酸雨的弱酸特性进一步加快了贵州电网输电杆塔等金属构件的腐蚀速度，导致输电杆塔大部分镀锌层完全锈蚀，基体钢材锈蚀严重。

目前，输电杆塔的防腐方式主要采用热镀锌技术，热镀锌是将纯锌作为镀层材料进行热浸镀，锌的电极电位比铁更负，可以作为钢铁材料的阳极，在电解质条件下，锌会不断溶解，产生的电流对被保护的钢铁进行阴极极化，使钢铁得到保护。现行的架空线路敷设的电力标准要求输变电设备构架建设必须采用热镀锌钢材，其锌层厚度不得低于50μm[3]。资料显示，国外一些国家要求热镀锌使用寿命超过20年[4]，但我国贵州地区由于气候和地域环境相对复杂，加之材料和施工安装质量缺陷，普遍使用寿命在8～15年[5]，并且在线路运行过程中还存在较高的维护和管理成本。

采用热镀锌处理的构架虽有较好的防腐性能，但由于纯锌镀层表面的腐蚀产物为氧化锌，氧化锌为疏松多孔结构，易从镀层表面脱落，导致镀锌层很快失效，极大地缩短了其防腐寿命。受复杂大气环境的影响及自身工艺的缺陷，仍会出现不同程度的腐蚀，达不到其应有的使用寿命[6]。此外，由于镀锌层不耐酸侵蚀，酸雨环境和工业污秽环境可使其腐蚀速率加快1～3倍，从而达不到预期的使用寿命，并在运行周期内需频繁地进行维护，否则还存在倒塔事故发生的隐患。本文通过探讨贵州地区输电杆塔腐蚀的类型，以及目前现有防腐涂装技术和存在的问题，为将来输电杆塔防腐研究提供新的思路。

1 输电杆塔腐蚀类型分析

贵州地区输电杆塔腐蚀与大气环境有着直接的联系，根据服役输电杆塔的调研、统计和分类可以发现，输电杆塔锈蚀状况（如图1所示）主要表现为以下3种情况。

（1）局部点蚀。此类杆塔运行年限一般在5年左右。大部分构件表面有镀锌层，部分完好，部分有白色锌锈，某些局部区域或个别塔件有锈蚀现象。塔脚部分容易积灰，而且处于地表环境，湿度较大，容易被腐蚀，当个别塔件镀锌层存在缺陷时，该薄弱部位抵抗外部腐蚀能力差，容易产生局部点蚀。

（2）表面发黑。此类杆塔运行年限在5～10年。空气中的灰尘等物质在杆塔表面沉积，并与腐蚀产生的铁锈相结合，导致杆塔塔身大部分发黑，大部分镀锌层几乎消耗殆尽，表面形成较为紧密的锈层，且杆塔表面的锈点逐渐转变成较大面积的锈斑。

（3）基材蚀损。此类型杆塔运行年限大于10年，绝大部分塔件的镀锌层完全腐蚀，基体钢材锈蚀严重。基材蚀损主要出现在沿海地区或酸雨严重的工业区，这些地区环境恶劣，输电铁塔投入运行8～10年后便锈迹斑斑，之后再经过2～3年便逐步转变为基材蚀损。

2 现有的防腐涂装技术

贵州地区输电杆塔一般处于户外大气环境中，存在高度大、构件排布复杂、难以维护管理等问题，防腐处理的方式较为单一。多方走访调研表明，贵州地区输电杆塔的防腐维护主要采用涂刷防腐涂料的方式，现有的防腐涂装技术分为传统输电杆塔防腐涂料与涂装技术和高性能带锈防腐涂料与涂装技术。

2.1 传统防腐涂料与涂装技术

目前，输电杆塔用的传统防腐涂料一般分为底漆和面漆两种，底漆大多采用无机锌底漆与环氧富锌底漆[7]，部分采用银粉漆;面漆大多采用耐候型面漆，主要成分为醇酸树脂、聚氯化乙烯树脂、丙烯酸树脂、丙烯酸聚氨酯树脂及氟碳树脂，颜色以浅灰或中灰为主。

传统防腐涂装工艺一般采用人工除锈方式进行，按照GB/T 8923—1988标准要求，钢构件除锈等级应达到St2.5以上，再采用涂刷两道防腐底漆和两道面漆的方式（如图2所示）。经正确有效的防腐涂装后，防腐涂料的防腐年限一般在5～10年，输电杆塔全寿命周期内一般需要进行多次防腐涂装。

2.2 高性能带锈防腐涂料与涂装技术

高性能带锈防腐涂料与涂装技术来源于贵州电网有限公司输电运行检修分公司2014年科技项目“输电杆塔用高性能带锈防腐涂料应用技术研究”科技成果。高性能带锈防腐涂料包括原位带锈处理液、纳米低表面处理底漆、带锈防腐面漆及高分子专用稀释剂，其防腐涂装工艺如图3所示。带锈防腐涂装技术相比传统防腐涂装工艺，无需人工除锈打磨，只需要除去表面松散的锈层，并用带锈处理液代替了1道底漆涂装过程，能解决杆塔锈蚀严重和人工除锈困难、防腐涂装效果差的问题，再通过配套性能优异的防腐涂料，可延长输电杆塔防腐涂层的寿命3～5年[8]。经实际测算，采用带锈防腐涂装技术相比传统防腐涂装技术而言，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。

3 输电杆塔防腐维护要求

按照贵州电网有限责任公司2018年发布的输变电设备防腐工程相关实施指导意见（生技〔2018〕116号）要求，运行过程中的输电杆塔一般每9年须进行防腐涂装一次，现役的杆塔通过周围大气腐蚀等级、表面生锈等级、涂层剥落等级、涂层开裂等级等指标进行防腐立项，具体指标如下。

（1）输变电设备本体、附件及构支架防腐涂层生锈等级达到Ri3级时，通常应立项进行防腐维护工程。

（2）输变电设备本体、附件及构支架防腐涂层剥落等级达到3级时，通常应立项进行防腐维护工程。

（3）输变电设备本体、附件及构支架防腐涂层开裂等级达到3级时，通常应立项进行防腐维护工程。

（4）输变电设备本体、附件及构支架防腐涂层表面如发生起泡、粉化、污染、磨损等情况或基于美觀及其他原因，已影响设备安全生产和文明生产的，通常应立项进行防腐工程。

（5）上次设备防腐至今时间已超过选用的防护涂料体系所保证的使用寿命的，应立项进行防腐工程。

4 目前杆塔防腐涂装存在的问题

（1）防腐涂装技术只是通过外部介质保护隔离的方法对输电杆塔进行处理，能相对延长已投入运行的杆塔使用寿命，但未能从根本上解决杆塔热镀锌层在复杂大气环境下腐蚀加快的问题。

（2）输电杆塔防腐涂装过程中抛洒的涂料和挥发的有机溶剂还会对周围环境造成一定的污染，增加线路运行维护的成本。

（3）输电杆塔防腐作业属于高空作业和不停电作业，在施工过程中存在较大的安全隐患，监管难度大、成本高。

5 结论及展望

贵州地区腐蚀与大气环境有着直接的联系，锈蚀过程总体可分为局部点蚀、表面发黑和基材蚀损3个阶段。贵州地区采用的杆塔防腐方式有传统防腐涂装技术和带锈防腐涂装技术两种，带锈防腐涂装技术具有避免进行人工除锈、节约防腐施工周期等优点，具有较高的经济价值。但无论是传统防腐涂装技术还是带锈防腐涂装技术均不能解决杆塔热镀锌层在复杂、恶劣环境下腐蚀加快的问题，因此对热镀锌进行改性研究以增加其耐腐蚀寿命，既能保证输电杆塔现阶段大气污染环境的长期使用寿命，又能减少防腐维护的次数，是将来输电杆塔防腐研究的一个重要方向。

参 考 文 献

[1]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，2004，25（1）：22-25.

[2]黄建良.铁塔防锈与防腐蚀涂料的应用[J].建材技术与应用，2003（4）：16-19.

[3]卢锦堂，孔纲，陈锦虹.热浸镀锌性能及质量要求[J].材料保护，2000，33（3）：21-23.

[4]陈云，强春媚，王国刚，等.输电杆塔的腐蚀与防护[J].电力建设，2010，31（8）：55-58.

[5]舒先明，刘兴盛，陈绪文.线路杆塔钢结构油漆防腐方案分析[J].电力建设，1998，41（5）：9-10.

[6]宋焕东.浅议高压输电线路的防腐措施[J].民营科技，2010（1）：28-30.

[7]张万祖.供水管道防腐施工技术[J].企业科技与发展，2013（9）：52-54.

[8]吴永华，郭举富，甘露，等.输电杆塔带锈防腐涂料涂刷工艺研究[J].广东化工，2018，45（11）：169-171.