陈奕燊

摘要：输电工程在国民经济的建设中具有重要作用，各行各业的生存与发展均离不开能源、电力的支持，个人的衣食住行也与输变电工程息息相关。钢结构防护是输变电工程中的重点工作，而输电工程长期暴露在自然的环境中，这就决定了钢防护对技术性、专业性的要求较高。文章对钢结构腐蚀防护新技术在输电工程中的应用进行了探讨。

关键词：输电工程；钢结构防护；腐蚀防护新技术；电力行业；输电线；发电厂房 文献标识码：A

中图分類号：TG174 文章编号：1009-2374（2016）12-0037-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.12.017

近年来，各行各业的蓬勃发展对科技不断提出了新要求，在此之下，也催生出了对钢结构研发的巨大的市场需求量，电力行业更为凸显。不论是发电厂房还是输电线的塔架，再或者是输电基础设施，钢结构可谓“无孔不入”，是主要的建筑材料。原因有二：第一，钢材自身具备其他材料所不能比拟的优越；第二，输电工程所处自然环境的特殊性正好与钢材及其成品构件所具备的长处相迎合。长期暴露于自然环境中，风吹日晒之下，防火、防腐蚀是首要克服的难关。为了适应时代发展的要求，钢结构的设计与应用技术虽然已取得了卓越的进步，但是再接再厉是大势所趋，也是输电工程永葆生命活力、立于不败之地的力量源泉。

1 钢结构防护新技术在输电工程中的重要作用

输电钢件易遭受腐蚀的原因是其长期暴露在自然环境中。钢结构防护技术于输电工程而言，关系到其寿命的长短，更关系到一个国家经济实力的强弱。钢结构的防火、防腐蚀等问题随着钢材及其构件的大肆应用而铺天盖地地袭来，给人民的日常生活带来了诸多不便，也束缚住了国家经济建设的脚步。输电工程的安全生产，后续一系列的维护工作都是围绕着钢结构的防腐蚀等防护能力展开的，钢结构的防护能力强，则输电工程兴盛繁荣，钢结构的防护能力弱，导致事故多发，影响各行各业的安全与生产，则不仅人民的生活深受其害，纵观整个经济发展全局，牵一发而动全身。

有不少统计材料显示，输电工程中钢结构的防腐维护成本所占整个钢结构防腐技术的50%左右，比例颇高，导致电网运营的成本较高，而且安全性也有待考究，尤其在一些环境条件尤其恶劣的地方，防腐的成本投入更高，然而倒塌事故发生的频率却并没有降低多少。近年来，国家电网公司致力于加强基建设计和技术管理积极应用新技术、新材料，不断致力于钢结构防护新技术的研发，着力延长项目工程的寿命。以合理的成本实现输电钢构件的防腐等维护工作是当前防腐技术研发工作人员的热点研究题材，也是“坚强智能电网”建设进程有效推进的重要举措。

2 输电工程的钢结构防护技术的现状

建筑的腐蚀介质有五大分类，如气态、腐蚀性水等。按照腐蚀性的强度，不同的介质的腐蚀作用又分为强、中、弱、无四个级别。就目前而言，钢结构大量使用的防腐性措施主要针对腐蚀性介质物理状态和其对建筑材料的不同的腐蚀性等级，采用不同的措施与方法。简单概括为三类：第一，为了增强抗锈能力，革新金属结构的要素组成，将铜、铬、镍等合金元素于冶炼过程中加入钢材；第二，镀金属保护层于钢材表面也是防腐工作中的一大特色，如电镀、热浸镀锌等金属保护层防腐蚀体系的构建等；第三，钢材表面用涂料等非金属将钢材表面保护起来，从而隔绝大气层中的有害介质的腐蚀。鉴于电力行业经济全局中的纽带作用，电力设施在正式投入使用后，一旦遇到停运检修的情况，其影响极其恶劣，有导致社会各部门配合失调、整个经济体系陷入瘫痪的可能。而且输电结构中的主要材料钢结构因为长期受大气温度冷热交替的影响以及其他不同种介质的水的侵蚀等因素的影响，对钢结构的防腐要求也颇高。钢结构防护新技术在输电工程中运用最为广泛的是镀金属保护层，该金属层选用比铁更加活跃的金属元素，如锌，当外界环境发生化学腐蚀变化时，电极电位低的阳极首当其冲，先遭受腐蚀，而保护层内的金属元素则因受到由此形成的电化学保护而免受侵蚀。

因此，充分研究和分析输电工程所处的环境，包括地质因素和气候因素，将气温的高低、冷热变化的幅度以及大气降水的酸碱度、风向等因素全部囊括在内，兼顾考虑钢材或者是钢构件自身的抗腐蚀能力的最重承载负荷，选取一种合适的金属元素作为保护层，力求达到输电工程在投放运用过程中免维护、无停运的要求是输电工程钢结构防腐技术的完美运用。

3 影响镀锌保护层质量的主要因素

在镀金形成金属防护措施中的金属元素一般首选锌，这是由锌的氧化活性强这一特点所决定的，除此之外，锌所形成金属保护层的抗腐蚀质量还受其他因素的影响。

3.1 自然环境

自然环境始终是影响金属保护层质量的主要因素，输电工程一般都是直接与自然接触的，气候温度、大气湿度以及降雨量、酸碱度等因素每时每刻都对镀锌所形成的防护层产生重大的影响。倘若对这些影响因素置之不理或者处理不当，可能会加快钢结构的腐蚀速度。

3.2 钢材自身性能

钢材自身性能是决定金属保护层质量高低的基础。电力结构所采用的大多是以碳素结构为基本组成要素的钢材，内腐蚀性差是不容忽视的弊端。而且在冶炼过程中高温所产生的热残余应力易导致电焊缝隙以及钢件结构的缝隙处发生腐蚀的几率增大。

3.3 锌的密度

金属锌含量的高低及分布的致密性的稀疏决定了含锌类金属防护体系防护能力的强弱，而60%的锌含量是其发挥防腐防护作用的基准数，否则很难发挥作用。

3.4 工作应力变形的影响

钢结构腐蚀和钢结构自身所受到的应力紧密相关。钢结构在工作时所受到的可变荷载尤其是循环（冲击）交变荷载是影响的主力军，倘若其受力不均，应力会随之发生相应的改变，主要表现为应力的集中和变形。而且腐蚀性与两者之间的关系呈正相关，应力越大，变形越严重，腐蚀现象越严重。

4 当前输电工程中钢结构镀锌防腐防护技术的对比

4.1 镀锌工艺对比

锌作为钢结构防腐技术的首选元素，其发挥保护作用的方式有很多种，比如金属涂料体系、电镀、冷喷等体系。

据统计数据显示，电镀锌以高达60%的比例运用于钢结构的表面处理，其防腐性能也得到了业内外人士的认可。但是高污染、高能耗等负面弊端伴随着良好防护性能作用的发挥而来，代价颇重。此外，热镀锌是在高温的环境下完成的，灼热的温度会使钢材热化变形，增大了钢材构件的热残余应力，为腐蚀的发生埋下了隐患。另外，电化镀锌在施工过程中，操作繁杂灵活性差，一旦出错，可修复性难度大。因此，电化镀锌的技工专业度要求更高。从钢结构构件的使用周期来看，重复性操作的成本费用花费较高，不够经济。

冷喷锌工艺的问世解决了热镀锌的不足。冷喷锌工艺可让保护层的锌含量高达96%，接近100%的极密的超强防护性能保护层。其本身的活性氧化性能及其致密性让保护层内的铁得到双重防护而不被氧化，从而提高了钢结构的防护性能。冷喷锌摒弃以往电化的高温条件，恒常的温度让钢结构不易热化变形，氧化率和缝隙都将减少，也大大降低了热残余应力。此外，冷喷锌工艺的节能环保性能大大增强，在施工过程中产生极少的废液，污染小，环保效果非常可观。

4.2 镀锌成本比较

将冷喷锌与电化镀锌的工艺过程相比较可知，冷喷的工艺不需要高温加热这一环节，从而节省了传统镀锌所消耗的能源损耗，也省去了此环节其他的一系列费用，经济实惠又环保。综上所述，抛开钢材自身的厚度因素，冷喷技艺的造价极有可能低于热镀锌的成本。

4.3 防腐能力比较

金属锌含量的高低及分布的致密性的稀疏决定了含锌类金属防护体系防护能力的强弱，而60%的锌含量是其发挥防腐防护作用的基准数，否则很难发挥作用。不论是电镀，还是冷喷，锌元素都是两大过程中的重要角色。

在电镀过程中，因为电解液造成的腐蚀电流密度低等因素，导致电镀层紧密度稀疏、锌粉颗粒大，遇到氧化反应的阴极防护能力就会大大减弱。冷喷和电镀技艺所运用的原理一样，都是基于阴极保护电化学原理而成，两者较为突出的差别在于所形成的防护膜的锌的含量不同。冷喷技术可使锌的含量高达96%，致密度是电镀技术所无法超越的水平，阴极防护极强的能力由此形成。与此同时，冷喷镀层自身的紧固性极强，密不透气，形成极好的屏障。优异的双重防护功能大大延长了被保护的钢结构的寿命。

除此之外，电镀和冷喷的适用范围也存在差异。因为热镀锌钢耐腐蚀性能受气候、大气湿度等因素影响的可能性更大，在实际的作业中，冷喷技艺所受的限制更小，适用的范围更大。

5 结语

本文通过对钢结构在输电工程中的重要性的阐述，来分析增强和维护钢结构防护能力的重要性。立足于输电工程中钢结构的防腐技术的现状分析，了解到业内人士主要采用的防护措施以及影响防护体系防腐能力质量高低的主要影响因素，并在讨论分析的基础之上，比较锌元素在不同的工艺中所起的防护能力的高低、造价成本以及所产生的副作用的迥异，从而了解到在日后的工作过程中，输电工程对钢结构防护新技术的研究所应当规避的风险、注意的问题以及可以用来借鉴并且能在日后的施工过程中发扬光大的经验。总而言之，钢结构的防腐防护工作是输电项目工程的重中之重，必须高度重视，不断创新技术，以较低的成本实现经济、安全、高效的目的，创造出巨大的利润。

参考文献

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（责任编辑：蒋建华）