強(qiáng)腐蝕地區(qū)的大氣環(huán)境對(duì)輸電設(shè)施的腐蝕影響
腐蝕,這一全人類(lèi)共同面對(duì)的問(wèn)題,涉及資源消耗、環(huán)境污染、人類(lèi)健康等諸多問(wèn)題。腐蝕產(chǎn)生的重金屬離子會(huì)污染土壤、植物、水,同時(shí)還會(huì)威脅人類(lèi)健康。據(jù)統(tǒng)計(jì),2014年由于腐蝕引起的經(jīng)濟(jì)損失約占各國(guó)每年GDP的3%~5%,我國(guó)腐蝕總成本約為GDP的3.34%,腐蝕代價(jià)大于所有自然災(zāi)害損失的總和。隨著我國(guó)大型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的快速發(fā)展,這一數(shù)據(jù)仍會(huì)不斷上升。近年來(lái),我國(guó)電力事業(yè)不斷發(fā)展,承載電力輸送任務(wù)的輸電網(wǎng)線路建設(shè)里程也快速增長(zhǎng),為使輸電設(shè)施具有輕自重和高支撐強(qiáng)度的優(yōu)點(diǎn),結(jié)構(gòu)件多采用鍍鋅鋼、碳鋼、鋁線等金屬材料,但這些設(shè)施多暴露于戶(hù)外露天環(huán)境中,常年遭受不同自然條件的侵蝕。輸電網(wǎng)線路各部件的腐蝕與損耗較為廣泛,且很難進(jìn)行全天候管理,這嚴(yán)重威脅了輸電設(shè)施的運(yùn)行安全,嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)斐扇藛T傷亡。不同于內(nèi)陸地區(qū),我國(guó)南方沿海地區(qū)由于特殊的氣候原因,導(dǎo)致該地區(qū)的大氣環(huán)境濕度和溫度相對(duì)較高,且隨著工業(yè)的不斷發(fā)展,逐漸形成了典型濕熱工業(yè)的強(qiáng)腐蝕環(huán)境,使該地區(qū)的金屬構(gòu)件較易發(fā)生嚴(yán)重腐蝕。在內(nèi)陸干旱地區(qū),由于大氣中的水含量較低,輸電設(shè)施的腐蝕較為緩慢,加之防護(hù)手段的作用,其有效服役時(shí)長(zhǎng)一般可達(dá)20年。但在一些強(qiáng)腐蝕地區(qū),尤其是沿海重污染地區(qū),腐蝕條件惡劣得多,大氣中水蒸氣含量較高,且含有較高濃度的酸性離子和鹽,較易穿透防護(hù)層對(duì)基材造成快速侵蝕,這極大地縮短了構(gòu)件的服役期限。

一、強(qiáng)腐蝕地區(qū)的大氣環(huán)境
隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng),工業(yè)生產(chǎn)的日益頻繁和居民生活排污的增加,導(dǎo)致大氣中SO2?NO2?H2S等氣體的含量增加,加速了大氣腐蝕。在沿海地區(qū),溫度、濕度及鹽分對(duì)大氣腐蝕也有顯著影響。另外,大氣中的塵土粉體顆粒等固體污染物也是加速大氣腐蝕的一個(gè)重要因素。近些年,資源型經(jīng)濟(jì)地區(qū)由于資源過(guò)度消耗,致使當(dāng)?shù)丨h(huán)境遭到前所未有的破壞,重污染天氣指數(shù)呈直線上升趨勢(shì),具有持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、影響范圍廣等特點(diǎn)。因此,各地區(qū)針對(duì)其大氣污染的監(jiān)控和防治工作也受到了廣泛關(guān)注,并逐漸開(kāi)展了監(jiān)測(cè)研究。有研究針對(duì)2016年濟(jì)南市大氣重污染期間的空氣質(zhì)量及其污染物組分特征進(jìn)行了分析,結(jié)果表明,濟(jì)南市受工業(yè)污染影響,市轄區(qū)空氣污染物濃度是清潔對(duì)照組的三倍,污染程度較高,水溶性離子濃度由高到低依次為:SO42- >NO3- >NH4+ >Cl- >K+ >Na+ >Ca2+ >F-,且大氣中SO2和NO2的二次氧化程度較高。也有研究人員對(duì)2016年南昌市主要的大氣污染過(guò)程及其污染物(PM2.5)進(jìn)行了綜合分析,結(jié)果發(fā)現(xiàn)重污染時(shí)段PM2.5主要組成為SO4- ?NO3-以及NH4+,三者濃度占比高達(dá)42.1%,大氣污染物中有機(jī)碳(OC)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4.73%,wNO3-/wSO42-均值為0.85,明顯高于正常的0.56,重污染期間各污染物具體質(zhì)量濃度和空氣質(zhì)量指數(shù)(AQI)如圖1所示。

(a) 污染物濃度

圖1 污染物濃度及AQI監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)
也有研究人員采用被動(dòng)式多軸差分吸收光譜技術(shù)(MAX-DOAS)對(duì)長(zhǎng)三角地區(qū)大氣污染物,開(kāi)展了持續(xù)數(shù)年的監(jiān)測(cè)研究,分析了其時(shí)空分布和演變規(guī)律。結(jié)果表明長(zhǎng)三角地區(qū)由于工業(yè)發(fā)達(dá),污染排放也相對(duì)較重,大氣環(huán)境中的酸堿性氧化物如NO2?SO2等濃度偏高,分析認(rèn)為,高濃度的NO2?SO2多出現(xiàn)在長(zhǎng)江流域主要工業(yè)園的下風(fēng)位置,這是因?yàn)樵摰貐^(qū)排放的污染物在下風(fēng)地區(qū)積聚。
二、大氣污染物對(duì)輸電設(shè)施的腐蝕影響
上述大氣污染物的存在加劇了重污染地區(qū)腐蝕環(huán)境的惡劣程度,對(duì)該地區(qū)的鋼結(jié)構(gòu)、金屬設(shè)施等構(gòu)件造成了嚴(yán)重的安全威脅,較大地加速了其腐蝕進(jìn)程。有研究人員基于廣東、廣西、貴州等地區(qū)輸電線路的建設(shè)情況,選取了城市、工業(yè)污染、海洋及鄉(xiāng)村4種大氣環(huán)境,開(kāi)展了為期一年的實(shí)地輸電線路大氣腐蝕行為研究,結(jié)果顯示,工業(yè)污染地區(qū)腐蝕影響最重,海洋次之,鄉(xiāng)村最輕,說(shuō)明污染大氣環(huán)境的腐蝕程度較單一海洋大氣環(huán)境的更加惡劣。
圖2所示為廣東茂名和云浮兩地的工業(yè)污染大氣環(huán)境的腐蝕監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)圖。兩組數(shù)據(jù)的采集點(diǎn)分別位于火力發(fā)電廠污染區(qū)和水泥廠污染區(qū)周?chē)?,污染區(qū)中心位置酸性氣體質(zhì)量濃度分別高達(dá)13.1μg/m3和16.3μg/m3,屬于C3及以上腐蝕級(jí)別(腐蝕等級(jí)按照腐蝕嚴(yán)重性由高到低一般分為C1~C5級(jí))。

(a) 茂名

圖2 茂名和云浮兩地的腐蝕情況統(tǒng)計(jì)結(jié)果
另有技術(shù)人員采用循環(huán)干/濕模擬腐蝕增重試驗(yàn)、電化學(xué)試驗(yàn)等研究了SO2對(duì)鋼結(jié)構(gòu)腐蝕行為的影響。結(jié)果表明,薄液膜較易吸附SO2 形成H2SO3,進(jìn)一步氧化成H2SO4,腐蝕溶解金屬基材及其腐蝕產(chǎn)物,形成孔洞,使腐蝕介質(zhì)更易穿透銹層接觸基材,加速腐蝕進(jìn)程。在SO2達(dá)到較高濃度后腐蝕產(chǎn)物轉(zhuǎn)化為較為致密的γ-FeOOH,腐蝕減緩,但隨時(shí)間的推移仍會(huì)產(chǎn)生分層、孔洞。為研究重工業(yè)污染和城市環(huán)境中鐵塔的腐蝕情況,有研究人員對(duì)實(shí)際運(yùn)行的熱鍍鋅輸電鐵塔取樣,借鑒GB/T 8923.1-2011的評(píng)價(jià)方法,對(duì)e級(jí)污區(qū)大氣環(huán)境中基材的腐蝕情況進(jìn)行評(píng)價(jià)。結(jié)果顯示,塔材的表面形貌不一,說(shuō)明鐵塔在強(qiáng)腐蝕環(huán)境中的腐蝕程度也不同,總體可分為輕腐蝕、部分腐蝕和完全腐蝕,且都存在不同程度的鍍鋅層消失,完全腐蝕區(qū)基材已全部裸露,需要進(jìn)行維護(hù)。還有技術(shù)人員采用力學(xué)試驗(yàn)和形貌表征等手段研究了試制高強(qiáng)高韌耐候鋼在良鄉(xiāng)、曹妃甸、平潭及永泰四地的腐蝕行為,結(jié)果表明,耐候鋼試樣在北方地區(qū)的腐蝕情況較為輕微,這是因?yàn)樵摰貐^(qū)大氣污染物主要為SO2等酸性物質(zhì),在腐蝕過(guò)程中會(huì)形成新的保護(hù)層;而南方沿海地區(qū)的大氣中Cl-濃度較高,這使耐候鋼失去自修復(fù)能力,短時(shí)間內(nèi)即發(fā)生快速腐蝕。工業(yè)污染環(huán)境的形成主要是煉化企業(yè)等高污染企業(yè)在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中持續(xù)性排放積聚廢氣和粉塵等污染物。相較于普通大氣環(huán)境,重污染大氣腐蝕環(huán)境更為惡劣,該區(qū)域輸電設(shè)施的腐蝕速率和腐蝕程度都進(jìn)一步加深。其中,受濕熱氣候和污染物共同影響,南方工業(yè)污染地區(qū),尤其是濱海地區(qū)輸電設(shè)施的腐蝕廣泛且嚴(yán)重。
三、夢(mèng)能服務(wù)與支持
1、免費(fèi)樣品
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用于新建項(xiàng)目:驗(yàn)證油漆配套的可行性、檢驗(yàn)附著力、效果圖與實(shí)際顏色的色差。
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申請(qǐng)用量:在1KG以?xún)?nèi)免費(fèi)送貨上門(mén)。
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3、服務(wù)團(tuán)隊(duì)
夢(mèng)能對(duì)技術(shù)服務(wù)團(tuán)隊(duì)始終進(jìn)行一系列的標(biāo)準(zhǔn)化管理,從專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)到日常報(bào)告的管理都有一整套完善的體系。夢(mèng)能公司每年都會(huì)對(duì)技術(shù)服務(wù)人員進(jìn)行定期的技術(shù)培訓(xùn)和能力審計(jì),以使每一位技術(shù)服務(wù)人員保持高水準(zhǔn)的專(zhuān)業(yè)素質(zhì),每一位技術(shù)服務(wù)人員都配備先進(jìn)的涂裝檢驗(yàn)儀器,儀器設(shè)備均按規(guī)定的時(shí)間期限進(jìn)行定期校驗(yàn),以保證每套儀器設(shè)備工作狀況良好。
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