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        環(huán)氧樹脂包繞拉線銹蝕的原因分析與治理方案

        2016-12-28 22:32:46崔樹峰代永勝焦東
        中國科技博覽 2016年24期
        關鍵詞:治理方案拉線

        崔樹峰++代永勝++焦東

        [摘 ?要]環(huán)氧樹脂包繞工藝因為其粘接性能特別強,有較好的化學穩(wěn)定性,被廣泛應用于輸電線路砼電桿的拉線包裹,并在很長一段時間起到了良好地防盜作用。然而近年來鋼鐵價格持續(xù)走低,環(huán)氧樹脂包繞在防盜方面起到的作用遠不及加速拉線銹蝕帶來的危害。通過對勝利油田東區(qū)電網(wǎng)的拉線銹蝕情況進行排查分析,提出了銹蝕拉線的治理方案。

        [關鍵詞]拉線 ?銹蝕 ?環(huán)氧樹脂包繞 ?治理方案

        中圖分類號:TM75 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2016)24-0130-01

        前言

        環(huán)氧樹脂包繞工藝在很長一段時間內(nèi)被廣泛應用于輸電線路砼電桿的拉線包裹,堵塞了拉線被盜的安全漏洞,其防盜效果也受到了普遍認可。然而,2015年夏季在勝利油田北區(qū)電網(wǎng)發(fā)生了110kV輸電線路倒桿事故,最終確定是由環(huán)氧樹脂包繞拉線尾端銹蝕、斷裂引起的。此次事故造成了惡劣的影響,對整個油田電網(wǎng)的運行可靠性帶來了巨大的挑戰(zhàn),也為輸配電線路的運行維護工作敲響了警鐘,并一定程度上使油田電力總公司近期的工作重點做出了調(diào)整。

        1 拉線銹蝕情況現(xiàn)狀調(diào)查

        勝利油田東區(qū)供電公司近期對各電壓等級線路環(huán)氧樹脂包繞的拉線銹蝕情況進行了抽查,抽查情況如下:

        通過對抽查結果對比分析,得出以下結論:

        (1)若拉線本身質(zhì)量良好,但包繞工藝不合格,則裸露在外的拉線銹蝕情況較輕,包繞內(nèi)部會加速銹蝕;

        (2)若包繞工藝良好,但拉線質(zhì)量不過硬,則裸露在外的拉線銹蝕嚴重,包繞會起到一定防銹作用;

        (3)在拉線已經(jīng)發(fā)生銹蝕的情況下,拉線裸露部分與包繞接觸的位置,銹蝕更加嚴重;

        (4)若拉線質(zhì)量與包繞工藝均良好,拉線裸露部分與包繞內(nèi)部都相對較輕。

        2 拉線的銹蝕機理

        2.1 化學銹蝕

        化學銹蝕是指鋼材直接與周圍介質(zhì)發(fā)生化學反應而產(chǎn)生的銹蝕。這種銹蝕多數(shù)是氧化作用,使鋼材表面形成疏松的氧化物。在常溫下,鋼材表面形成一薄層氧化保護膜FeO,可以起到一定的防止鋼材銹蝕的作用,故在干燥的環(huán)境中,鋼材銹蝕進展緩慢。

        2.2 電化學銹蝕

        電化學銹蝕是指鋼材與電解質(zhì)溶液接觸,形成微電池而產(chǎn)生的銹蝕。潮濕環(huán)境中鋼材表面會被一層電解質(zhì)水膜所覆蓋,而鋼材本身含有鐵、碳等多種成分,由于這些成分的電極電位不同,形成許多微電池。在陽極區(qū),鐵被氧化成二價Fe離子進入水膜;在陰極區(qū),溶于水膜中的氧被還原為OH-離子。隨后兩者結合生成不溶于水的Fe(OH)2,并進一步氧化成為疏松易剝落的紅棕色鐵銹Fe(OH)3。

        電化學銹蝕是鋼材銹蝕的最主要形式,環(huán)境中的濕度,氧,介質(zhì)中的酸、堿、鹽,鋼材的化學成分及表而狀況等是銹蝕的主要因素。一些鹵素離子,特別是氯離子能破壞保護膜,促進銹蝕反應,使銹蝕迅速發(fā)展。

        3 拉線銹蝕的原因分析

        3.1 運行的環(huán)境

        拉線長期運行于自然環(huán)境中,表面的鍍鋅層受到最長25年的氧化。對鋼絞線的防腐作用大大減弱。拉線包裹環(huán)氧砂漿后,受到微風振動,當振動的頻率相同時,甚至發(fā)生共振現(xiàn)象,運行時間足夠長的情況下,環(huán)氧砂與拉線表面之間將產(chǎn)生松動現(xiàn)象,尤其是環(huán)氧砂漿的開口處容易產(chǎn)生空隙,腐蝕介質(zhì)進入拉線內(nèi)部,從而開始了拉線腐蝕過程。

        鍍鋅鋼絞線隨著應力增加,極化電阻變小,腐蝕電流密度增大,且在1120MPa應力作用下鍍鋅鋼絞線腐蝕電流密度達最大值,為無應力作用下腐蝕電流密度的7倍;鍍鋅層發(fā)生

        3.2 鍍鋅鋼絞線結構

        砼桿的拉線主要由鋼絞線、UT線夾和拉線捧組成。銹蝕最嚴重的鍍鋅鋼絞線,其結構由一根根細幼的圓形鋼絲條扭絞而成。它的物理結構使到整條鋼絞線的內(nèi)部受力拉緊后,仍然存在一定的空隙。當下雨時,雨水通過這些空隙滲入。

        鋼絞線包裹環(huán)氧樹脂后.對雨水的滲入有一定的阻隔作用,另一個方面,也阻礙了雨水的滲出以及蒸發(fā),產(chǎn)生了積水現(xiàn)象,作為腐蝕性電解質(zhì)的雨水與鋼絞線長時間發(fā)生電化學腐蝕,鋼絞線內(nèi)部的積水與含氧貨比表層更多,有利于腐蝕的發(fā)展。

        3.3 環(huán)氧樹脂包繞工藝質(zhì)量

        在開鑿過程中,我們發(fā)現(xiàn)包裹的環(huán)氧樹脂的質(zhì)量差異很大,當包裹的環(huán)氧砂漿結實而且光澤比較亮的,拉線沒有被腐蝕,敲開后的環(huán)氧樹脂成塊狀;當拉線發(fā)生銹蝕時,所包裹的環(huán)氧砂漿色擇比較暗,容易被擊碎,產(chǎn)生大最的沙粒。造成環(huán)氧樹脂松散的原因是多方面的:

        環(huán)氧樹脂液的配料及環(huán)氧砂漿包護加固料沒有嚴格按照規(guī)定的比例,容易影響堅固程度以及密實程度;環(huán)氧樹脂的固化成型要求適時加壓,環(huán)氧砂漿從模具開口處灌入后,若加壓太早使膠液流失過多導致孔隙率大,加壓太遲超過凝膠點,外加壓力不能把樹脂和纖維壓密實導致孔隙率很大。要獲得孔隙率小、強度高的復合材料,應在凝膠前的適當時刻加壓,才能使復合材料達到最佳性能。

        3.4 結論

        通過以上分析得出結論:在無法確保其運行環(huán)境與工藝質(zhì)量時,環(huán)氧樹脂包繞是不可靠的;加之鋼鐵價格持續(xù)低位,拉線被盜風險較前些年大大降低,環(huán)氧樹脂包繞在防盜方面起到的作用遠不及加速拉線銹蝕帶來的危害。

        4 拉線銹蝕治理方案

        根據(jù)對東區(qū)電網(wǎng)銹蝕拉線的檢查情況,以及上文的原因分析,制定詳細整改方案如下:

        4.1 原環(huán)氧樹脂包繞的拉線的處理

        對該類拉線要求全部打開檢查。

        (1)經(jīng)檢查未發(fā)現(xiàn)銹蝕的,不再進行拉線更換,但要在打開部位進行防腐處理。

        (2)檢查后發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)銹蝕現(xiàn)象的,要對銹蝕的拉線及附件進行更換,并采用UT倒掛方式。拉線與拉線棒連接部分必須涂刷瀝青漆防腐處理。

        (3)在路邊、田地、低洼等區(qū)域,由于機動或農(nóng)耕車輛較多,易遭受機械碰撞,可能受影響的拉線應當采用水泥護墩加固。加固上界面位置確定在UT的三分之一處,保證UT的正常安裝和調(diào)整,并加裝防盜螺絲。

        4.2 原水泥、毛石護墩加固的拉線處理

        原則上不對原護墩進行破壞。

        (1)經(jīng)檢查未發(fā)現(xiàn)銹蝕的,不再進行拉線更換,但要在護墩與拉線或UT連接部位涂刷瀝青漆進行防腐處理。

        (2)如拉線銹蝕較為嚴重、需要更換時,原護墩仍繼續(xù)保留,在旁邊就近重新安裝拉線,并采用UT倒掛形式,拉線與拉線棒連接部分必須涂刷瀝青漆防腐處理。

        4.3 處于水中的拉線的處理

        (1)已采用水泥護墩加固或毛石加固的,按照上一條方式處理。

        (2)拉線浸泡在水中的,采用加大的拉線盤或螺旋地錨,根據(jù)現(xiàn)場實際情況,采用延長的拉線棒,確保與拉線連接部位露出水面。相應的部件應當提前做好防腐處理。

        4.4 其他相關要求和建議

        (1)更換的拉線及拉線棒提高一個設計等級,如拉線35型的提升至50型,拉線棒16型的提升至18型,以此類推,延長拉線使用壽命。

        (2)對于拉線及其附件(包括螺栓等),要認真進行外觀檢查,必須符合相關標準及規(guī)程的要求,以保證材料的質(zhì)量。

        (3)對拉線棒及拉線連接部位必須涂刷瀝青漆進行防腐處理,并保證防腐質(zhì)量。

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