镀锌钢芯线|加强型导线-架空输电线中常见钢芯铝绞线的腐蚀过程剖析-河北环亚线缆有限公司

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架空输电线中常见钢芯铝绞线的腐蚀过程剖析

来源:http://www.hbhyxl.com 发布时间:2017/8/7 8:25:51

钢芯铝绞线是单层或多层铝单丝线绞合在镀锌钢芯线外的加强型导线,广泛应用于电网输变电工程。在河北某输电施工现场发现,未架空的新钢芯铝绞线出现了严重腐蚀。该钢芯铝绞线运抵输电工程材料站后露天存放,存放时间为7个月。为此,笔者针对钢芯铝绞线进行了理化检验,以分析腐蚀机理和原因,提出改进建议。

1和图2 为钢芯铝绞线不同位置的宏观形貌。通过观察发现,钢芯铝绞线的腐蚀点断续存在,腐蚀严重处在铝线单丝横截面上经形成过半腐蚀,腐蚀产物初期呈白色胶状,经自然风干后呈现灰白色,并附着在导线单丝表面,显著区别于未发生腐蚀的银白色铝线。

从样品中截取一段表面光滑未腐蚀的铝绞线作为化学成分测试的试样,测试前需将铝绞线表面的氧化膜用细砂纸(800目)磨去,然后用酒精清洗,进行铝线中杂质含量的测定。

采用化学滴定法 测试了试样 各种元素的含量,经过计算得到铝的含量大于99.73%(质量分数),化学成分满足GB/T3190-2008中对1060纯铝的要求。

 


 


截取导线单丝腐蚀较严重的部位,对其表面进行观察。单丝试样形貌如图3所示,对图中3个区域(ABC)进行表面形貌观察。结果发现A 处的腐蚀程度较轻,表面较平滑,无明显的腐蚀坑,但已有一定量的腐蚀产物;B处腐蚀较严重,有明显的腐蚀坑;C处腐蚀_为严重,一半基体已经被腐蚀掉,留有纵向腐蚀坑。


对腐蚀导线的表面进行能谱分析,发现存在大量的氧元素、较多量的硫元素和微量的氯元素,能谱分析结果如图4所示。对白色腐蚀产物进行能谱分析,发现富含氧、硫和铝元素,结果如图8a所示;对黑色基底物质进行能谱分析,发现其中硫含量较低,结果如图8b所示。能谱分析结果如表2所示。

 


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化学成分分析结果可知,该铝绞线的化学成分符合标准对1060纯铝的要求,杂质元素含量满足标准要求。另外,纯铝在空气中会形成Al2O3致密保护膜,阻止铝基体被腐蚀。该铝绞线_外层由聚氯乙烯塑料布包裹,雨水由线轴边缘和缝渗入。在阳光暴晒下,浸入的雨水在塑料包裹形成的相对784封闭的空间内无法自由溢出,在线缆表面凝聚成水膜,尤其在工业大气环境中,含硫化合物在水膜中以硫酸盐或者亚硫酸盐形式存在,促进氧化铝膜的破损,形成铝绞线的严重腐蚀。腐蚀机理如下:


通过扫描电镜观察发现,铝基体中弥散分布着第二相粒子,通过能谱分析表明其为FeAl3第二相粒子。FeAl3与铝的电极电位不同,FeAl3的电极电位为-0.39~-0.58V,而铝的电极电位为-0.80V,两者的电极电位差为0.4V。当在一定含量的硫酸盐电解质溶液中,两者即形成了原电池,基体铝将作为阳极极易失去电子。在氧化物破损后,铝金属就会发生电化学腐蚀。

1)环境中存在的含硫化合物溶解在雨水中形成硫酸盐或者亚硫酸盐,在相对封闭的环境中,水蒸气在铝绞线表面形成水膜,破坏了其表面氧化膜。

2)铝金属中存在第二相粒子FeAl3与铝金属形成腐蚀原电池,在含硫酸盐水膜的作用下,铝绞线发生快速腐蚀失效。

建议与措施

1)铝杆在轧制时,应尽量降低其中铁元素的含量,提高自身的耐腐蚀性能。

2)铝导线在运输时应保持干燥,并用塑料薄膜包裹,避免淋雨或受潮。

3)铝导线应在干燥通风处贮存,一旦发现淋雨或受潮,应立即采取通风晾晒等措施促进水气蒸发。

4)对于在工业大气环境中使用的导线,可涂抹防腐蚀涂料,避免酸雨腐蚀。

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