鄭春生
摘要:本文結(jié)合勝利油田灘海區(qū)域水泥電桿的腐蝕原因進(jìn)行分析,特別是針對(duì)氯離子從桿根侵入,先后采取涂刷防腐漆后纏繞玻璃絲布和納米晶體瓷鋼等兩種防腐方法,實(shí)際運(yùn)行后者能滿足要求;針對(duì)氯離子從桿身侵入,試驗(yàn)了木質(zhì)電桿并對(duì)木質(zhì)電桿的提出改進(jìn)使之滿足運(yùn)行要求,針對(duì)木質(zhì)電桿難以在承力桿上使用,試驗(yàn)了高強(qiáng)度電桿。最后,結(jié)合油田灘海區(qū)域生產(chǎn)實(shí)際和各種電桿特點(diǎn),提出灘海區(qū)域電桿選型的建議。
關(guān)鍵詞:電桿;防腐;選型
勝利油田灘海電網(wǎng)共有553公里線路。其中69.1%電桿位于沿海灘涂、鹽場(chǎng)、養(yǎng)殖等涉水地區(qū),44.6%電桿常年位于水中。灘海電網(wǎng)共12000余基電桿,99.9%為水泥電桿,而且主要是預(yù)應(yīng)力水泥電桿。部分水泥電桿位于灘涂、鹽池和養(yǎng)殖區(qū)域內(nèi),桿身表面銹跡斑斑、水泥爆皮嚴(yán)重以及內(nèi)部鋼筋銹蝕嚴(yán)重,桿基強(qiáng)度大大降低。即使后期改造的電桿采用在電桿根部采取瀝青漆防腐,但效果也不明顯,瀝青掉皮,表面出現(xiàn)銹斑。這些銹蝕嚴(yán)重的電桿極易發(fā)生斷桿、倒桿的事故,輕則造成線路停電,嚴(yán)重的可能造成登桿人員的人身安全。
1、水泥電桿在灘涂區(qū)域加速腐蝕的機(jī)理
已有的研究成果表明:沿海地區(qū)水泥桿損壞的主要原因就是氯離子侵入引起的。電桿位于地表水或較高的地下水中,氯離子通過混凝土中的多孔結(jié)構(gòu)侵入混凝土內(nèi)部,破壞鐵表面的鈍化膜生成鐵銹,鐵銹的體積要比鐵體積大2~4倍,產(chǎn)生很大的膨脹應(yīng)力,造成混凝土的脹裂并形成裂縫,裂縫加快了氯離子的侵入,也加快電桿的腐蝕。(如下圖)
沿海地區(qū)的水泥電桿防腐的關(guān)鍵就是防止離子的侵入。上述情況氯離子主要從電桿根部侵入,因此有必要采取切除氯離子從桿根侵入的措施。
2、采取的防腐措施和效果
2.1 現(xiàn)有電桿銹蝕的處理
清理電桿掉皮處的水泥和鐵銹,用水泥進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng),再利用環(huán)氧樹脂對(duì)掉皮露筯處進(jìn)行包繞。這樣做只是從銹蝕表面進(jìn)行修補(bǔ),高濃度氯離子已經(jīng)存在于電桿內(nèi)部了,無法阻止腐蝕繼續(xù),二到三年的時(shí)間內(nèi),電桿包繞處又開漲,腐蝕更嚴(yán)重了,這種方法的防腐沒有從根本上解決問題,只能采取換桿的方式予以解決。
2.2新電桿的預(yù)防性措施驗(yàn)證
(1)涂刷防腐漆后纏繞玻璃絲布的試驗(yàn)
在立桿前,在電桿根部三米范圍內(nèi)涂刷一層防腐漆,然后用玻璃絲布纏繞在電桿,最后再涂刷一層防腐漆,以此阻隔鹽水特別是氯離子的侵入,運(yùn)行五到六年后發(fā)現(xiàn)電桿仍掉皮露筯,大部分包繞層部分從桿身上脫離,起不到阻止的作用。
(2)涂刷納米晶體瓷鋼防腐
通過多方對(duì)比,選用了一種材料--納米晶體瓷鋼重防腐涂料。防腐原理為在表面形成鈍化保護(hù)膜,阻止氯離子的通過,滲透性極低,達(dá)3.6×10-5,同時(shí)附著力極強(qiáng)。這樣形成穩(wěn)定的防腐涂層,達(dá)到阻止氯離子侵入的目的,確保了防腐效果。運(yùn)行五到六年后,水泥表面沒有出現(xiàn)銹跡和水泥脫落的現(xiàn)象,防腐涂料表面光滑,附著緊密。
3、桿身防腐的研究
采用納米晶體瓷鋼防腐的方式對(duì)電桿根部進(jìn)行防腐,大部分地區(qū)效果明顯。但部分地方如海堤上的電桿桿身仍腐蝕較嚴(yán)重。通過觀察和分析發(fā)現(xiàn):海邊空氣中存在高濃度鹽霧,附著在電桿桿身并不斷侵入電桿,進(jìn)而腐蝕鋼筯。這樣海邊電桿氯離子侵入通道還包括電桿桿身,需要做好電桿桿身的防腐。
但涂刷防腐涂料后電桿表面光滑,無法正常登桿,形成防腐與登桿之間的矛盾,還需要采取其它解決辦法。
3.1木質(zhì)電桿可行性研究
鑒于沿海的通訊線路大量使用木質(zhì)電桿,這些木質(zhì)電桿有的長(zhǎng)年泡在高鹽分水中,在潮位變化的海灘,并沒有出現(xiàn)腐蝕泡爛的現(xiàn)象,仍保持著原有的強(qiáng)度?;诖?,在灘海地區(qū)試驗(yàn)?zāi)举|(zhì)電桿。
3.2木質(zhì)電桿的不足及改進(jìn)措施
機(jī)械強(qiáng)度低的改進(jìn)措施。木質(zhì)電桿彎矩較水泥電桿小很多,限制了其在承力桿的使用,只能使用在直線桿上,并且需要借助拉線進(jìn)行平衡。
降低木桿著火的風(fēng)險(xiǎn)。從以往的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)來看,在油田開發(fā)初期大量使用木質(zhì)橫擔(dān),接地時(shí)經(jīng)常燒毀木質(zhì)橫擔(dān),這也導(dǎo)致了木質(zhì)電力材料退出油田電力線路。因此重新投入線路時(shí)就需要解決這一問題。木質(zhì)電桿的木材屬半導(dǎo)體,線路接地后一般搭在金具上時(shí)造成接地,接地電流再通過電桿時(shí),在金具與電桿接觸點(diǎn)易出現(xiàn)弧光致木質(zhì)電桿燒毀;同樣,雷電直擊時(shí)也可以造成木質(zhì)電桿著火損壞。瓷柱斷裂、表面閃絡(luò)、異物接地等常見接地都導(dǎo)致導(dǎo)線直接或間接接觸金屬橫擔(dān),而不會(huì)直接接觸到電桿本身,因此做好橫擔(dān)等金具的接地,分流接地時(shí)流入木質(zhì)電桿的電流,就能減少木質(zhì)電桿電流,避免形成弧光而導(dǎo)致木質(zhì)電桿燒毀。頂部安裝避雷線,避免雷電直擊桿頭,這樣能有效避免電桿著火(如下圖)。實(shí)際運(yùn)行效果也證實(shí)了這一點(diǎn)。
4、高強(qiáng)度電桿的應(yīng)用
針對(duì)木質(zhì)電桿無法在承力桿上使用,還需要試驗(yàn)其它耐腐蝕、高承力電桿。灘海區(qū)域鹽堿度高,環(huán)境惡劣,架空線路設(shè)計(jì)中許多電桿及拉線長(zhǎng)期浸泡在水中,不僅桿基腐蝕嚴(yán)重,防風(fēng)拉線的UT和拉線本身也同樣腐蝕嚴(yán)重,增加了防腐面和故障隱患點(diǎn)。高強(qiáng)度水泥電線桿使用的UHPC材料具有較高的密實(shí)度,具有極低的滲透性、很高的抗環(huán)境介質(zhì)侵蝕能力,特別適應(yīng)于沿海灘涂地區(qū)電桿要求的抗腐蝕、大彎矩特點(diǎn),可有效解決沿海灘涂地區(qū)架空線路混凝土電桿易腐蝕、易斷裂問題。根據(jù)需要可以設(shè)計(jì)為終端桿、轉(zhuǎn)角桿等承力桿。高強(qiáng)度水泥電桿灘海地區(qū)試用幾年來,防腐效果也比較好。
5、各種電桿對(duì)比及選型
5.1三種電桿的特點(diǎn)及性能對(duì)比
5.2電桿適用范圍
經(jīng)過試驗(yàn),預(yù)應(yīng)力水泥電桿較非預(yù)應(yīng)力水泥桿耐腐蝕能力差和受力差,不推薦在灘海特殊區(qū)域使用,推薦使用非預(yù)應(yīng)力水泥電桿。桿根防腐非預(yù)應(yīng)力水泥電桿能適用于在離海較遠(yuǎn)的陸地或水位變化不大的淡水水域,適宜所有線路桿型。對(duì)于海堤等離海較近的高鹽霧區(qū)域的承力桿,尤其是重要負(fù)荷優(yōu)先使用高強(qiáng)度桿,其次使用防腐非預(yù)應(yīng)力水泥電桿。鑒于木質(zhì)電桿良好的全身防腐性能,適用于近海陸地、在高鹽分水域中,主要用于直線桿桿型,不能用于承力桿,同時(shí)做好拉線的防腐處理??紤]高強(qiáng)度電桿施工費(fèi)用高,受成本制約,不便于大規(guī)模推廣,適用于潮起潮落,海水水位變化大的灘涂區(qū)域、水流沖刷嚴(yán)重的溝渠邊以及高鹽度區(qū)域的承力桿推薦使用高強(qiáng)度水泥電桿。