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        變電站鋼結(jié)構(gòu)防腐設(shè)計研究與應用

        2017-09-07 12:09:38池翔
        中國新技術(shù)新產(chǎn)品 2017年18期
        關(guān)鍵詞:防腐鋼結(jié)構(gòu)變電站

        池翔

        摘 要:隨著經(jīng)濟的發(fā)展和科技的進步,我國變電站中的支架多采用鋼結(jié)構(gòu),這是因為我國的變電站多設(shè)于戶外,自然環(huán)境較為惡劣,因此,鋼結(jié)構(gòu)的抗腐蝕性能必須得到有力加強。本文通過對變電站鋼結(jié)構(gòu)防腐設(shè)計研究及應用的分析,對變電站鋼結(jié)構(gòu)的防腐設(shè)計、防腐原理及具體的防腐方法進行了研究與探討。

        關(guān)鍵詞:變電站;鋼結(jié)構(gòu);防腐;研究;應用

        中圖分類號:TM63 文獻標識碼:A

        隨著人們對電能需求量的迅猛增長,作為電力系統(tǒng)輸電運行的關(guān)鍵環(huán)節(jié),變電站的建立工程也就顯得尤為重要。目前,我國變電站多設(shè)于戶外,變電站往往需要經(jīng)受酷暑寒冬、風霜雨雪,其所處的自然環(huán)境較為惡劣,這就對變電站鋼結(jié)構(gòu)的防腐性提出了較高水平的要求。因此,變電站鋼結(jié)構(gòu)防腐設(shè)計、方法及應用是本文主要研究的對象。首先,我們需要對鋼結(jié)構(gòu)腐蝕原理進行初步了解。

        1.鋼結(jié)構(gòu)腐蝕原理

        鋼的銹蝕需要4個條件,即陰極、陽極、金屬接觸與氧氣和電解質(zhì),這是一個完整的電化學的發(fā)生過程,當以上4個條件滿足同時存在的條件時,鋼就會出現(xiàn)銹蝕現(xiàn)象。這是因為在鋼鐵的陽極部分,鐵通過釋放電子從而形成Fe2+;在它的陰極部分,由于水中所溶解的氧氣對陽極產(chǎn)生的氫氧根OH-離子進行了吸收,使得電子從陽極向陰極不斷流動,從而形成了腐蝕電流,因此,就會在鋼結(jié)構(gòu)的表面區(qū)域生成氫氧化鐵的薄膜。具體的化學方程式如下所示:

        2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2

        氫氧化鐵Fe(OH)2再同水和氧氣進行結(jié)合形成銹蝕,過程如下:

        4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3

        以上就是鋼結(jié)構(gòu)出現(xiàn)銹蝕的化學原理。

        2.變電站鋼結(jié)構(gòu)防腐設(shè)計研究

        2.1變電站鋼結(jié)構(gòu)的防腐需求

        首先,長效性。這是因為我國變電站通常設(shè)于戶外,尤其是變電站的支架結(jié)構(gòu)常年處于帶電運行的狀態(tài),無法做到經(jīng)常性的停電維修,這就使得鋼結(jié)構(gòu)支架的檢修異常困難。因此,變電站鋼結(jié)構(gòu)的防腐方案必須具備防腐長效性;其次,適應性。這是因為鋼結(jié)構(gòu)支架所處的戶外環(huán)境需要經(jīng)歷雨雪風霜和陽光照射等多變的自然氣候條件,這就要求防腐方案對鋼結(jié)構(gòu)支架所處的環(huán)境以及氣候條件進行綜合考量,使方案具備優(yōu)良的適應性;然后,防止變形。在變電站的工程建設(shè)中,由于變電站的構(gòu)件在進行組合時通常采用螺栓進行連接工作,這就使得變電站的構(gòu)件在防腐的施工作業(yè)中極易產(chǎn)生變形的情況,給變電站的安全穩(wěn)定性造成隱患。因此,防腐方案必須防止變電站其他構(gòu)件出現(xiàn)變性狀況;最后,節(jié)能環(huán)保、成本低、壽命高。這就對防腐方案提出了更加全面的要求,使得其在進行設(shè)計研究過程中,必須從經(jīng)濟、使用壽命、節(jié)能環(huán)保性等多方面進行考量。

        2.2鋼結(jié)構(gòu)常用防腐方法及防腐激原理

        第一,犧牲陽極以保護陰極的方法。這種方法主要是通過對鋼結(jié)構(gòu)的表面區(qū)域進行鋅粉的涂抹覆蓋作業(yè),從而使鋅涂層成為陽極,以此進行對鋼結(jié)構(gòu)的保護。鋼結(jié)構(gòu)的陰極保護電化學方程式具體如下所示:

        2Zn-4e=2Zn2+

        2H2O+O2+4e=4OH-

        2H2O+O2+2Zn=4Zn(OH)2

        第二,隔絕防護法。

        這種方法主要是通過涂料來防止鋼結(jié)構(gòu)的表面區(qū)域與外界的氧氣進行接觸,從而防范鋼結(jié)構(gòu)出現(xiàn)銹蝕,達到對鋼結(jié)構(gòu)的有效保護。

        第三,緩蝕防護法。

        這種方法中,在對鋼結(jié)構(gòu)的表層所進行涂抹的涂料中含有能夠有效減緩鋼結(jié)構(gòu)腐蝕過程的一些緩腐蝕填料,它能夠在鋼結(jié)構(gòu)的表層區(qū)域構(gòu)成保護的氧化層,從而降低濕氣對鋼結(jié)構(gòu)的滲透性,提高鋼結(jié)構(gòu)支架的使用時長。

        2.3防腐方法綜述

        從當前情況來講,在鋼結(jié)構(gòu)中較為常用的防腐方法有以下幾種:金屬覆蓋層的防腐方法、有機涂層的防腐方法和無機非金屬涂層的防腐方法。首先,有機涂層的防腐方法通常會受到涂料自身防護原理的限制,其對鋼結(jié)構(gòu)的防護期限在5~10年,如果在涂抹過程中出現(xiàn)失誤狀況,就會致使該薄弱區(qū)域在1年~2年后就會發(fā)生銹蝕。變電站的使用壽命通常為50年,為了確保變電站的高效運行,就必須避免進行斷電檢修作業(yè),因此,有機涂層的防腐方法對變電站鋼結(jié)構(gòu)的應用存在局限性;其次,無機非金屬涂層的防腐方法雖然具備耐腐蝕、耐熱性良好以及高度絕緣性的優(yōu)勢,然而,它的韌性弱、脆性大,這就使得其在變電站鋼結(jié)構(gòu)的防腐應用中受到限制。但是,隨著重防腐涂料的出現(xiàn),這一狀況得到了有效改善;最后,金屬覆蓋層的防腐方法。從目前來看,金屬覆蓋層方法中較為常用的是熱鍍鋅和熱噴鋅的防腐方法,而在變電站支架鋼結(jié)構(gòu)的防腐作業(yè)中,熱鍍鋅的應用更為廣泛。近些年來,隨著科技水平的不斷進步,冷噴鋅的技術(shù)方法已經(jīng)在國外得到了普遍應用,我國也開始進行冷噴鋅防腐方法的嘗試與推廣。

        3.變電站鋼結(jié)構(gòu)防腐設(shè)計應用

        3.1鋼結(jié)構(gòu)的表面處理

        在對變電站鋼結(jié)構(gòu)進行防腐作業(yè)前,必須對鋼結(jié)構(gòu)的表層進行清理作業(yè)。這是因為鋼結(jié)構(gòu)的表面由于暴露在室外環(huán)境中,其表面通常會附著各種灰塵、泥土、銹跡、殘渣等需要清理的污物殘留,這些都會對鋼結(jié)構(gòu)防腐作業(yè)產(chǎn)生影響,因此,無論是進行重防腐涂裝還是熱鍍鋅與冷噴鋅的防腐方法作業(yè),都需要將鋼結(jié)構(gòu)的表面清理干凈。在整個清理過程中,施工人員首先需要對鋼結(jié)構(gòu)的表面進行仔細清理,確保鋼結(jié)構(gòu)表面無粘附雜質(zhì)、酸堿殘留、氧化物及銹跡等污物,且要確保鋼結(jié)構(gòu)的構(gòu)件表面具有一定程度的粗糙度,確保在進行重防腐涂裝或鍍鋅等防腐方法施工作業(yè)時不會出現(xiàn)涂料脫皮的現(xiàn)象。

        3.2重防腐涂裝應用

        重防腐油漆對鋼結(jié)構(gòu)能夠進行10年~15年的保護,從而節(jié)省了電力設(shè)施的檢修費用,但是,在進行重防腐涂料的涂裝工作時,需要對鋼板的表面情況、周圍的大氣環(huán)境、鋼板溫度等客觀環(huán)境因素進行注意,在雨雪等濕度高于85%的氣候條件下,不能進行重防腐涂裝的施工作業(yè)。此外,在進行涂裝作業(yè)前,需對鋼板的表面溫度進行溫度計測量,同時,在施工操作時需要將噴頭與鋼板表面盡量近距離進行施工作業(yè),避免干噴現(xiàn)象的出現(xiàn)。

        3.3熱鍍鋅與冷噴鋅應用

        首先,我們需要對熱鍍鋅與冷噴鋅這兩種鋼結(jié)構(gòu)的防腐方法進行比較。熱鍍鋅主要是利用金屬高溫熔化和霧化后在鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件表面所形成的金屬表層來發(fā)揮防腐效用的。在實際的施工作業(yè)中,通常是將鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件浸入金屬鋅的熱熔溶液中,使得鋼結(jié)構(gòu)表層被金屬鋅牢牢覆蓋,以此達到最終的防腐目的;冷噴鋅則是運用涂裝的手段使得鋼構(gòu)件表層形成金屬鋅的保護盾牌,充分發(fā)揮犧牲陽極以保護陰極的化學原理來對鋼結(jié)構(gòu)進行有效保護,在經(jīng)過鋅盾的常溫噴涂作業(yè)后,鋼結(jié)構(gòu)表面鋅鍍層中鋅的含量高于96%;其次,從施工作業(yè)難度來講,冷噴鋅的方法較之熱鍍鋅更為簡單;最后,從經(jīng)濟方面來講,冷噴鋅更為節(jié)能環(huán)保,且成本較低。因此,在對變電站鋼架構(gòu)進行防腐作業(yè)時,采用冷噴鋅方法是最佳方案。

        結(jié)語

        綜上所述,本文通過對現(xiàn)階段我國變電站鋼結(jié)構(gòu)防腐設(shè)計、防腐原理及防腐方法的分析與研究,對變電站鋼結(jié)構(gòu)防腐設(shè)計的應用進行了進一步解析,從而對變電站鋼結(jié)構(gòu)進行更加高效地防腐處理,確保變電站鋼結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)定性,更好地為變電站電力系統(tǒng)的工作運行提供服務。

        參考文獻

        [1]李林,張?zhí)?,趙甜甜.變電站構(gòu)支架腐蝕機理及防腐性能研究[J]. 工程技術(shù):全文版,2016(10): 292-293.

        [2]宮龍家.鋼結(jié)構(gòu)在變電站建筑施工的應用研究[J].低碳世界, 2014(9):60-61.

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