馮艷 孔博 李強

【摘要】在高壓電器中，2A12鋁合金作為導電桿、接線板等導電零件時，會發(fā)生分層、剝落及白色粉末等腐蝕問題，本文分析和驗證了可能引起腐蝕的各種原因，結果表明 的重要原因。最后提出相對應的防范措施，避免與預防腐蝕的發(fā)生，確保高壓電器的安全可靠運行。

【關鍵詞】導電材料；耐腐蝕性；防范措施

1 引言

鋁合金由于具有密度小，力學性能優(yōu)異、電導熱能力強，成型加工性好以及優(yōu)異的物理化學綜合性能等一系列優(yōu)點在各領域廣泛應用，在電力系統(tǒng)的高壓開關行業(yè)，鋁合金常常作為導電部件，在各大電站中大量使用。

2A12材料為高強度硬鋁，主要化學成分為：CU-3.8-4.9，Mg-1.2-1.8，Al-余量。該材料的優(yōu)點為可進行熱處理強化，抗拉強度等機械性能高。其抗拉強度≥420，屈服強度≥275，伸長率≥10%，導電率%IACS38。該材料的缺點為抗腐蝕性不高，常采用陽極氧化處理與涂漆方法以提高其抗腐蝕能力

隨著城市化、工業(yè)化進程的加快，變電站周邊地區(qū)污穢情況日益惡化，污穢區(qū)域逐漸增多，污穢等級逐年加重。

2 試驗研究

1、產品材質化學成分分析

為驗證導電管材料成分，對2A12導電管取樣本進行了化學成分分析、電鏡分析、金相分析和力學分析：

1.化學成分分析顯示導電臂材料為鋁合金，符合廠家提供的材料型號2A12。

2.電鏡分析顯示腐蝕產物為氧化鋁，表面鍍銀層無腐蝕，腐蝕部位曾受到水的侵蝕。

3.金相分析顯示腐蝕從管內壁開始沿著晶界向芯部擴展，遠離腐蝕部位的組織無過燒組織、夾雜物、氣孔等缺陷組織。

4.力學分析顯示該樣本的抗拉和斷后延伸率均符合要求。

綜上，檢測結果表明，斷裂的刀閘導電臂材質符合要求。

2、材質因素

為了驗證LY12-CZ（國標新牌號為2A12）的耐腐蝕性，我公司曾做過研究性試驗，對該材質（表面鍍銀）進行鹽霧試驗，驗證其耐腐蝕性，結果如下：

考核表面輕度失光，出現(xiàn)多處點蝕，且大部分發(fā)生在邊棱處，點蝕處覆蓋層破壞剝落，基材中銅相成紅色物析出，同時該處附著有鋁、鎂等元素腐蝕后形成的透明膠狀產物。

由試驗可看出，經過六個周期的鹽霧試驗，LY12-CZ材料會從基體內銹蝕，起皮、剝落。

3 分析

3.1 環(huán)境因素

戶外高壓開關產品是受環(huán)境影響較大的產品，氣候條件中的濕度、溫度、日照量和降水量等都會對長期運行中的產品產生作用。濕度越大，對金屬材料的腐蝕越強。溫度和日照量主要表現(xiàn)在晝夜溫差變化導致的凝露方面的影響，其腐蝕快慢最終仍然與濕度有關。降雨量對腐蝕的影響有雙重作用，一方面雨水會沖刷腐蝕生成的保護層加速腐蝕，另一方面雨水也會沖掉腐蝕性介質減緩腐蝕速度。

而一些特殊環(huán)境的變電站就需要考慮現(xiàn)場的大氣條件。大氣條件可分為氣體和固體兩個因素，氣體條件是大氣中含有可導致金屬腐蝕的H2S、SO2、O2、NO2、CO2等氣體，而空氣中的固體雜質顆粒吸附在金屬表面由于其載體作用具有吸水和導致膜的不致密性將加速腐蝕。

現(xiàn)場主要腐蝕的下導電管多處于分閘狀態(tài)，內部有鳥窩枯草，從以上的分析可以判斷，腐蝕的下導電管處易積水，濕度大，若水中還含有污染物質，長期作用會加速腐蝕。

3.2 鍍銀因素

產品鍍銀后，除鍍層合格外，還要考核銀層的外觀，銀層應是結晶細致平滑的銀白色。光整后的銀表面應有光澤呈青白色。根據現(xiàn)場觀察，除腐蝕處外，鍍銀表面均勻，無脫皮及起泡，可以確定鍍銀質量無問題。但也不排除裝配時端部鍍銀層因磕碰局部有脫落情況。

3.3 腐蝕分析

從導電鋁管腐蝕斷裂的情況分析，其腐蝕應屬于局部腐蝕，局部腐蝕相對于全面腐蝕危害性更大，往往在沒有征兆的情況下，金屬構件就會突然發(fā)生斷裂，造成事故。局部腐蝕的類型主要包括：點蝕（孔蝕）、晶間腐蝕、應力腐蝕、腐蝕疲勞、縫隙腐蝕、湍流腐蝕等。

導電管為鋁合金材質，上、下連接部位鍍銀，因此合金表面有多個金屬介質。由于合金表面的電化學不均勻性，在合金表面上微小區(qū)域或局部區(qū)域存在電位差，2A12 Al-Cu-Mg合金中基體Al可與某些合金元素形成腐蝕電池。合金的晶粒與晶界之間也存在電位差，一般晶粒是陰極，晶界能量高、不穩(wěn)定為陽極先發(fā)生腐蝕。

晶間腐蝕是金屬材料在特定的腐蝕介質中沿著材料的晶界發(fā)生的一種局部腐蝕，它會使晶粒間失去結合力，金屬強度完全喪失，如有應力存在，特別是存在拉應力時，晶間腐蝕往往轉變?yōu)檠鼐Ωg破裂，致使材料失效。

4、解決與預防措施

廉州變電站使用我公司隔離開關產品為1999年生產，2000年運行至今已13年，除了按計劃對產品進行技改更換外，針對仍在現(xiàn)場無法更換的產品，我公司提出以下解決措施：

1、針對備用線路上處于分閘狀態(tài)下的GW10-252型隔離開關，必須按照產品維護標準將導電閘刀拆下進行檢修。

我公司可提供統(tǒng)計后需更換為鍛鋁管的導電管，重新安裝后需注意在易進水及灰塵的接觸面外涂防水密封膠。

2、對于現(xiàn)場運行的GW10-252型隔離開關，建議加強跟蹤監(jiān)測，除了監(jiān)測動、靜觸頭接觸情況（保證夾緊力避免虛接）外，特別加強對導電連接部位的關注。有停電檢修的機會時，檢查導電接觸面的腐蝕情況，及時清理避免發(fā)熱。如出現(xiàn)下列情況之一時，應及時退出運行馬上進行檢修：

○1運行中觸頭及導電回路經測溫發(fā)現(xiàn)超過規(guī)定值時；

○2停役或復役操作中，發(fā)生拒分、拒合、合分不足等；傳動部分或操動機構故障時；或發(fā)生電氣回路故障時；

○3其它影響安全運行的異?，F(xiàn)象。

5結論

所有GW10-252型隔離開關產品上部導電管內部均無腐蝕情況。個別相產品外露的鍍銀面處有腐蝕現(xiàn)象發(fā)生。

從以上現(xiàn)場情況、材質分析、環(huán)境因素及各項試驗結果，可以得出以下結論：

1、隔離開關導電管設計選材為LY12-CZ（國標新牌號為2A12），滿足產品使用性能，表面處理工藝合理，現(xiàn)場所供產品材質成分符合相關的國家標準，所供產品設計與零件質量沒有問題。

2、LY12-CZ鋁合金管的腐蝕一方面由于此合金耐腐蝕能力不高，另一方面腐蝕主要是在易積水的鍍銀面處產生，在污水作用下，鋁與其表面附著的銀、銅等元素之間發(fā)生"電化學"反應，發(fā)生腐蝕開裂，造成導電管斷裂。

由于高壓交流隔離開關是戶外式結構，直接暴露在大氣環(huán)境中工作，容易受到環(huán)境和氣候條件的影響。隨著全球環(huán)境的不斷惡化，隔離開關產品在選材、密封，防銹蝕方面也應特別考慮，不斷改進，避免長期運行造成的腐蝕。依據刀閘解體情況、材質檢測、工藝分析和同廠、同型設備解體檢查，分析認為：

一是西開GW10型刀閘導電臂為鋁合金材質，上、下連接部位采用鍍銀工藝，導電臂下端面從內而外分別由鋁合金層、鍍銅層和鍍銀層組成，不是單一的金屬介質，在電解質存在的情況下，下端面最容易發(fā)生"電化學"反應，拆除的刀閘腐蝕情況均是從下端面開始，也說明了這一點。另外，個別導電臂上端和根部鍍銀層外露部分出現(xiàn)一圈腐蝕，不排除此處存在鍍銀工藝控制不到位的情況；二是在分閘位置，該類型刀閘下部導電臂根部易存水，在雨水作用下，鋁與鍍銀層、鍍銅層之間發(fā)生"電化學"反應，鋁作為陽極發(fā)生腐蝕，同時析出氫，氫結合氫氣體積膨脹，造成導電臂根部腐蝕；三是廉州站地處石家莊東南，周圍化工廠環(huán)繞，酸性腐蝕物較多，進一步加速了導電臂的腐蝕。

另外，除下導電臂根部外，255-3刀閘B相和256-2刀閘A相下導電臂上端也存在腐蝕情況，其腐蝕部位也是水滴易懸掛部位，進一步印證了在雨水作用下、鋁導體與鍍銅層、鍍銀層之間發(fā)生"電化學"反應造成導電臂腐蝕的分析結果。