{首页主词},&

快來圍觀浙江省金屬材料大氣腐蝕等級分布圖的繪制

2021-01-14 10:19:39 作者：李延偉來源：腐蝕與防護(hù) 分享至：

大氣腐蝕是金屬腐蝕中數(shù)量最多、覆蓋面最廣、破壞性最大的一種腐蝕形式。80%以上的電力設(shè)備處于大氣環(huán)境中，其金屬材料的大氣腐蝕嚴(yán)重威脅著電網(wǎng)運(yùn)行安全。隨著電力設(shè)備服役時間的延長，由大氣腐蝕造成的設(shè)備耐久性降低問題日益突出。目前，由統(tǒng)一防腐蝕措施保護(hù)的金屬設(shè)備服役后，在各地區(qū)腐蝕差異巨大；故根據(jù)大氣腐蝕等級，針對性地進(jìn)行防腐蝕設(shè)計、運(yùn)維具有十分重大的現(xiàn)實意義。

目前，國內(nèi)外研究者初步繪制了一些區(qū)域性的大氣腐蝕等級分布圖（簡稱大氣腐蝕圖）。但現(xiàn)有大氣腐蝕圖往往未考慮腐蝕源、運(yùn)行經(jīng)驗等因素影響，繪圖精度也有待提高。

浙江省大氣環(huán)境較為復(fù)雜，存在著海洋性氣候區(qū)、重工業(yè)污染大氣區(qū)、工業(yè)大氣區(qū)、普通大氣區(qū)等多類型氣候環(huán)境，且目前還沒有金屬材料在浙江大氣的腐蝕分布圖。

為此，杭州意能電力技術(shù)有限公司、浙江省蕭山中學(xué)、國網(wǎng)浙江省電力有限公司電力科學(xué)研究院的技術(shù)人員在浙江省各縣級區(qū)域開展碳鋼、鋅、銅等常用金屬的實地掛片工作，并結(jié)合工業(yè)腐蝕源影響等因素，繪制形成高精度的浙江省大氣腐蝕等級分布圖，為今后浙江省電力設(shè)備等金屬構(gòu)筑物選址、防腐蝕設(shè)計、運(yùn)行維護(hù)提供關(guān)鍵性基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 基本原則

腐蝕等級劃分

大氣腐蝕等級的劃分原則按GB/T 19292.2-2018《金屬和合金的腐蝕大氣腐蝕性第2部分：腐蝕等級的指導(dǎo)值》的規(guī)定執(zhí)行，由低到高分為C1至CX共6個等級。在繪制浙江省大氣腐蝕等級分布圖時，相鄰區(qū)域不應(yīng)出現(xiàn)大氣腐蝕等級的跳變。

繪圖數(shù)據(jù)來源

（1）曝露法金屬掛片數(shù)據(jù)。該部分?jǐn)?shù)據(jù)為標(biāo)準(zhǔn)金屬試片在實地大氣環(huán)境中曝露1年的自然腐蝕速率，采集點密度為1000km2/個。

（2）典型腐蝕源加權(quán)。腐蝕源以工業(yè)腐蝕源為主，自然腐蝕源僅考慮海洋環(huán)境；在腐蝕源影響范圍內(nèi)，腐蝕介質(zhì)含量超過GB/T 19292.1-2018《金屬和合金的腐蝕大氣腐蝕性第1部分：分類、測定和評估》規(guī)定范圍時，應(yīng)將相應(yīng)的大氣腐蝕等級提高1個等級。根據(jù)DL/T 2055-2019《輸電線路鋼結(jié)構(gòu)腐蝕安全評估導(dǎo)則》，工業(yè)腐蝕源影響半徑為3km，自然腐蝕源（海洋）影響范圍為離海岸線5km。

（3）運(yùn)行經(jīng)驗加權(quán)。根據(jù)DL/T2055-2019標(biāo)準(zhǔn)，新建電力設(shè)備在6年內(nèi)發(fā)生重腐蝕的地區(qū)，可判定該地區(qū)大氣腐蝕等級為CX；10年內(nèi)發(fā)生重腐蝕的地區(qū)可判定大氣腐蝕等級為C5；15年內(nèi)發(fā)生重腐蝕的地區(qū)可判定大氣腐蝕等級為C4。

2 研究方法

掛片曝露試驗

采用曝露金屬掛片方式，在11個地市供電公司的變電站布置100個金屬曝露掛片架，如圖1所示。

640?wx_fmt=jpeg&tp=webp&wxfrom=5&wx_lazy=1&wx_co=1.jpg

（a）掛片架

（b）掛片架分布

圖1 掛片架及其分布

經(jīng)1年曝露后，取下掛片，于一周內(nèi)進(jìn)行后處理。按下式計算金屬腐蝕速率：

vcorr =（10000·Δm）/（A×ρ×t）

式中：vcorr為腐蝕速率，μm/a；Δm為金屬掛片的質(zhì)量損失，g；A為掛片表面積，cm2；t為掛片曝露時間，a；ρ為金屬密度，g/cm3。

　　表1為碳鋼、鋅、銅三種金屬在浙江省各地曝露1年期的腐蝕速率以及對應(yīng)的大氣腐蝕等級。DL/T 1425-2015《變電站金屬材料腐蝕防護(hù)導(dǎo)則》規(guī)定，以多種金屬試樣進(jìn)行大氣腐蝕環(huán)境等級評定時，應(yīng)取較重的腐蝕等級。因此取碳鋼、鋅、銅中最嚴(yán)重的腐蝕評價作為該地大氣腐蝕等級。

表1 不同金屬材料在浙江省各地曝露1年期的腐蝕速率及腐蝕等級

由表1可知，在獲得有效數(shù)據(jù)的100個測試點中，大氣腐蝕等級為C3的點有34個，大氣腐蝕等級為C4的點有61個，大氣腐蝕等級為C5的點有3個，大氣腐蝕等級為CX的點有2個。

腐蝕源數(shù)據(jù)來源及加權(quán)

工業(yè)腐蝕源主要包括化工、石化、煉油、冶金、建材、熱電廠、礦產(chǎn)等。自然腐蝕源僅考慮海洋環(huán)境。工業(yè)腐蝕源影響半徑為3km，核心影響區(qū)半徑為1km；自然腐蝕源（海洋）影響范圍為距海岸線5km內(nèi)，核心影響區(qū)為距海岸線2km內(nèi)。

　　目前，初步收集的浙江省典型工業(yè)腐蝕源有69處，表2為部分典型工業(yè)腐蝕源信息。在腐蝕等級分布圖修編過程中，應(yīng)重點結(jié)合腐蝕源變化情況進(jìn)行相應(yīng)的修訂。

表2 浙江省部分典型工業(yè)腐蝕源信息

640?wx_fmt=png&tp=webp&wxfrom=5&wx_lazy=1&wx_co=1.jpg

運(yùn)行經(jīng)驗來源及加權(quán)

由曝露掛片法繪圖，并進(jìn)行腐蝕源加權(quán)后，大氣腐蝕等級分布圖基本已成型。但仍然會因數(shù)據(jù)不足導(dǎo)致局部微環(huán)境內(nèi)腐蝕等級誤判，因而根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗（金屬構(gòu)筑物實際服役中腐蝕情況）對腐蝕等級地圖進(jìn)行修正十分必要。

　　結(jié)合每年設(shè)備腐蝕監(jiān)督，排查腐蝕案例，對所處大氣環(huán)境進(jìn)行等級判定。當(dāng)發(fā)現(xiàn)重腐蝕案例后，將該設(shè)備周邊半徑3km范圍劃定為同等級大氣腐蝕區(qū)域，由此對大氣腐蝕等級地圖進(jìn)行加權(quán)修正。通過梳理252起典型腐蝕案例，排查出4處CX級區(qū)域、7處C5級區(qū)域、9處C4級區(qū)域。

表３　浙江省部分運(yùn)行經(jīng)驗來源

3 大氣腐蝕等級分布圖繪制

大氣腐蝕地圖繪制方法

圖2 大氣腐蝕圖繪制流程

首先根據(jù)經(jīng)緯度信息，將曝露掛片的腐蝕速率數(shù)據(jù)標(biāo)注在電子信息地圖上，形成大氣腐蝕圖底圖。之后，將腐蝕源數(shù)據(jù)及運(yùn)行經(jīng)驗數(shù)據(jù)在底圖上局部修正。重疊區(qū)域的邊界按重腐蝕案例點數(shù)據(jù)＞腐蝕源數(shù)據(jù)＞曝露法掛片點數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)優(yōu)先級確定。

大氣腐蝕等級分布圖繪制

根據(jù)已取得的數(shù)據(jù)，利用軟件繪制形成浙江省金屬材料大氣腐蝕等級分布圖，見圖3。

圖3 浙江省大氣腐蝕等級分布圖

由圖3可見，大部分電力工程均處于C4及以上等級大氣環(huán)境之中，即重腐蝕大氣環(huán)境；浙江省金屬材料大氣腐蝕等級分布圖與浙江省氣候環(huán)境的分類大體一致，其中C3級大氣基本處于普通地區(qū)，C4級大氣基本處于工業(yè)污染區(qū)、C5級大氣處于海洋性氣候區(qū)域、CX級大氣處于重工業(yè)污染區(qū)。

結(jié)論

通過浙江省金屬材料大氣腐蝕等級分布圖的建立，可知浙江省約三分之二的區(qū)域處于C4級（含）以上重腐蝕大氣環(huán)境。由于浙江省內(nèi)工業(yè)企業(yè)眾多，腐蝕源對周邊電力工程微大氣環(huán)境的影響較大，這將直接影響電力設(shè)備服役安全。

該大氣腐蝕圖的建立，可大幅提高省內(nèi)電力設(shè)備金屬構(gòu)筑物設(shè)計和選材的效率，同時提升了電網(wǎng)設(shè)備防腐蝕運(yùn)維的針對性，制定更為經(jīng)濟(jì)高效的防護(hù)措施，對電網(wǎng)安全運(yùn)行和經(jīng)濟(jì)效益都有重要意義。

后續(xù)將增大掛片架的布點密度，特別是在腐蝕源附近增加布點，進(jìn)一步提高大氣腐蝕圖的精度，以發(fā)揮其更大價值。

免責(zé)聲明：本網(wǎng)站所轉(zhuǎn)載的文字、圖片與視頻資料版權(quán)歸原創(chuàng)作者所有，如果涉及侵權(quán)，請第一時間聯(lián)系本網(wǎng)刪除。