發(fā)布時(shí)間：2022-03-01所屬分類：工程師職稱論文瀏覽：1次
摘 要： 摘要：分析討論了空氣相對(duì)濕度與金屬腐蝕的關(guān)系。為了控制室外電氣柜內(nèi)金屬大氣腐蝕.降低相對(duì)濕度是行之有效的途徑。結(jié)合應(yīng)用實(shí)例，提出了具體的防潮措施。 關(guān)鍵詞：大氣腐蝕;空氣濕度;結(jié)露;金屬腐蝕 0引 言 電力安全生產(chǎn)是十分復(fù)雜的工作.涉及到許多工作的方方面面，
摘要：分析討論了空氣相對(duì)濕度與金屬腐蝕的關(guān)系。為了控制室外電氣柜內(nèi)金屬大氣腐蝕.降低相對(duì)濕度是行之有效的途徑。結(jié)合應(yīng)用實(shí)例，提出了具體的防潮措施。
關(guān)鍵詞：大氣腐蝕;空氣濕度;結(jié)露;金屬腐蝕
0引 言
電力安全生產(chǎn)是十分復(fù)雜的工作.涉及到許多工作的方方面面，要全過(guò)程共同做好才能保證安全。在安全管理中三級(jí)控制最主要的是現(xiàn)場(chǎng)控制.狠抓現(xiàn)場(chǎng)的安全監(jiān)督和管理是一項(xiàng)重要的任務(wù)。當(dāng)前，我國(guó)電力設(shè)備中投用的室外電氣柜，如高壓開(kāi)關(guān)柜、端子箱、儀表箱、環(huán)網(wǎng)柜、電控柜，種類繁多，數(shù)量龐大。由于室外環(huán)境難以控制，例如潮濕、空氣污染、塵土顆粒都可能造成設(shè)備線路爬電、閃絡(luò)、腐蝕、絕緣損壞、電接觸可靠性降低等情況的發(fā)生舊。鑒于此，本文針對(duì)室外電氣柜內(nèi)金屬腐蝕與空氣相對(duì)濕度的關(guān)系進(jìn)行了探討。并提出了防潮措施。
1金屬腐蝕與空氣相對(duì)濕度的關(guān)系
大氣中的氧是最主要的腐蝕劑，直接參與腐蝕反應(yīng)。當(dāng)空氣十分干燥，金屬表面基本不存在液膜，金屬腐蝕屬于常溫氧化，其特點(diǎn)是在金屬表面形成不可見(jiàn)的保護(hù)性氧化膜(1～10nm)和某些金屬失澤現(xiàn)象，如銅、銀等在硫化物污染的空氣中所形成的一層膜。這種腐蝕通常較緩慢。然而，當(dāng)受到污染的空氣有一定的相對(duì)濕度時(shí)，金屬表面會(huì)形成液膜，則腐蝕速率會(huì)大大加快。例如，鐵在含001%SO：的大氣中暴露55天的結(jié)果如圖l所示。可見(jiàn).空氣相對(duì)濕度是決定金屬大氣腐蝕速率的重要因素之一。對(duì)于一種金屬，通常大氣相對(duì)濕度超過(guò)其臨界相對(duì)濕度后。其腐蝕速率將急劇增大;在ll缶界值之前，腐蝕速率很小或幾乎不腐蝕。出現(xiàn)臨界相對(duì)濕度，標(biāo)志著金屬表面上產(chǎn)生了一層液膜，這層液膜的存在使金屬?gòu)幕瘜W(xué)腐蝕轉(zhuǎn)為電化學(xué)腐蝕。
1.1液膜生成及其對(duì)金屬腐蝕的影響
根據(jù)金屬表面的濕潤(rùn)狀態(tài)，將大氣腐蝕分為三類閂：干大氣腐蝕、潮大氣腐蝕和濕大氣腐蝕，如圖2。潮大氣腐蝕是指金屬在相對(duì)濕度小于100%的大氣中.表面存在肉眼不可見(jiàn)的薄的液膜層(10nⅡ卜1斗m)時(shí)發(fā)生的大氣腐蝕。例如，鐵即使沒(méi)受雨淋也會(huì)生銹。這種薄液膜是由于毛細(xì)管作用、吸附作用或化學(xué)凝聚作用而在金屬表面上形成的。在超過(guò)I臨界相對(duì)濕度時(shí).腐蝕速率會(huì)迅速增加。此外。液膜還有微量的氣體玷污物或固體雜質(zhì)，當(dāng)超過(guò)臨界相對(duì)濕度時(shí)，玷污物的存在強(qiáng)烈促使腐蝕速率增大.而且還會(huì)使得臨界相對(duì)濕度降低。常用的主要金屬如鐵、鋁、鎳、銅等腐蝕的臨界相對(duì)濕度在50‰80%。在我國(guó)南方地區(qū)。這些金屬大部分時(shí)間表面均可形成液膜圈。濕大氣腐蝕是指金屬表面存在肉眼可見(jiàn)的液膜(1斗m—l mm)時(shí)發(fā)生的大氣腐蝕。當(dāng)空氣相對(duì)濕度約為100%或水以雨、霧、雪等形式直接濺落在金屬表面上時(shí)。就發(fā)生這種腐蝕。
金屬表面的電解液膜較厚時(shí)，金屬腐蝕情況與在體相溶液中相似，可將試樣直接浸入溶液中進(jìn)行電化學(xué)測(cè)量;但當(dāng)表面的液膜極薄時(shí)，則金屬腐蝕與體相有很大的差別。隨著液膜的不斷變薄，腐蝕電流變大，在液膜快“干”時(shí).腐蝕最為嚴(yán)重。使得液膜在表面不斷形成，變厚，減薄，消失。金屬則在液膜存在時(shí)發(fā)生電化學(xué)腐蝕同.大氣中的水分為液膜生成提供了必要條件.而液膜的存在與變化則大大加速了金屬腐蝕。
此外，相對(duì)濕度隨地域、季節(jié)變化較大，這也為空氣中的水份在金屬表面形成液膜提供了條件。北方地區(qū)相對(duì)干燥，除夏季外相對(duì)濕度基本保持在30%蜘%。夏季相對(duì)濕度在50%一80%;南方地區(qū)大部分時(shí)間在 60吣85%。夏季75%母O%，局部甚至達(dá)到100%。在我國(guó)很多地區(qū)氣溫日變化非常劇烈造成凝露現(xiàn)象非常普遍。在空氣溫度為5~5a℃的范圍內(nèi).但氣溫劇烈變化達(dá)6℃左右時(shí).只要相對(duì)濕度達(dá)到65 q/o一75%就可引起凝露且溫差越大引起凝露的相對(duì)濕度也越低。中科院上海冶金研究所建立了一種簡(jiǎn)便裝置在實(shí)驗(yàn)室直接觀察了金屬表面結(jié)露過(guò)程，考察了塵埃、鹽玷污等因素對(duì)于結(jié)露行為的影響【)】。結(jié)露現(xiàn)象造成金屬腐蝕的同時(shí)也為電氣設(shè)備埋下了安全隱患。對(duì)于運(yùn)行中的電氣設(shè)備，是絕對(duì)不允許結(jié)露的。通常情況下，室外電氣柜內(nèi)金屬的大氣腐蝕主要在Ⅱ區(qū)進(jìn)行。
12大氣污染加速金屬腐蝕
在氣象條件相近的情況下，污染物差別可導(dǎo)致材料腐蝕速率相差數(shù)十倍，如SO：的分布便對(duì)腐蝕有很大的影響。表l是大氣雜質(zhì)的典型濃度罔。在這些雜質(zhì)中對(duì)金屬腐蝕危害最大的要算SO：，工業(yè)城市中其影響尤為明顯。雖然大氣中SO：含量很低，但它在水溶液中的溶解度比氧約高1300倍。從而使得金屬表面液膜中SO：達(dá)到很高的濃度，因此對(duì)腐蝕影響很大。一般認(rèn)為，SO：加速腐蝕速率，在于其增加了陽(yáng)極去鈍化作用和陰極的去極化作用聊q。據(jù)我國(guó)大氣暴曬表明，銅、鐵、鋅等金屬其腐蝕速率近似與空氣中SO：含量成正比。其他腐蝕性氣體也都能加速腐蝕。H2s溶于水中能使液膜酸化。增加液膜導(dǎo)電性;NH，極易溶入液膜，增加液膜的pH值，雖刈11q鐵有緩蝕作用，但能與銅生成可溶性的絡(luò)合物.f址J旦…極去極化作用，從而加速銅的腐蝕。
鹽粒具有很強(qiáng)的吸濕作用，它能使金屬表面濕潤(rùn)時(shí)間大大縮短。金屬表面落上或生成了吸水性的鹽粒 (如CuSO。、ZnCl2、NaCl、NH4N03)，即使鹽類已形成溶液，也會(huì)使水的凝聚變得容易，因?yàn)辂}溶液上水蒸汽壓低于純水的蒸汽壓。表2為各種鹽的飽和水溶液上平衡空氣相對(duì)濕度研。可見(jiàn)。當(dāng)金屬表面上落上銨鹽、鈉鹽或鈣鎂鹽時(shí)就特別容易促進(jìn)銹蝕。在這種情況下，水份在相對(duì)濕度為70%～80%時(shí)就會(huì)凝聚。而且又有電解質(zhì)同時(shí)存在。所以更加劇了銹蝕。
2因地制宜控制濕度。降低大氣腐蝕
針對(duì)室外電氣柜設(shè)備其外部大氣情況很難改變的現(xiàn)實(shí)，應(yīng)該因地制宜制定措施，控制好相對(duì)濕度，降低大氣腐蝕，保障設(shè)備安全。
Z1大氣腐蝕相關(guān)數(shù)據(jù)的獲取
我國(guó)幅員遼闊，氣候多樣，地區(qū)差異大，大氣腐蝕相關(guān)數(shù)據(jù)及其規(guī)律性也不同。如銅在農(nóng)村大氣中的腐蝕速率只有在工業(yè)大氣中的百分之一，鋼在海岸的腐蝕比沙漠區(qū)要大幾百倍。我國(guó)自然科學(xué)基金重大資助項(xiàng)目——材料大氣腐蝕數(shù)據(jù)積累及規(guī)律性研究.總結(jié)了近幾年來(lái)我國(guó)在大氣腐蝕方面的研究現(xiàn)狀和進(jìn)展。包括各類典型材料在典型環(huán)境下的大氣腐蝕行為規(guī)律;大氣環(huán)境因素對(duì)材料大氣腐蝕的影響。該項(xiàng)目為從事防腐工作的科研技術(shù)人員提供了詳實(shí)的理論指導(dǎo)和豐富的數(shù)據(jù)參考。
針對(duì)具體的地區(qū)。其氣象數(shù)據(jù)、大氣污染物情況等可以從相關(guān)單位獲得。個(gè)別地區(qū)還有材料腐蝕研究院所(如中科院沈陽(yáng)金屬研究所、武漢材料保護(hù)研究所)和環(huán)境腐蝕試驗(yàn)站(青島海洋大氣試驗(yàn)站自1983 年起開(kāi)始了5個(gè)周期20年的材料環(huán)境腐蝕數(shù)據(jù)積累及研究計(jì)劃舊)，這些都為腐蝕相關(guān)數(shù)據(jù)獲取提供了便利。
2.2合理控制空氣相對(duì)濕度
對(duì)于電氣柜.如果相對(duì)濕度過(guò)高會(huì)引起結(jié)露、爬電、閃絡(luò)、腐蝕加快等情況發(fā)生;相對(duì)濕度太低容易產(chǎn)生靜電，而且很容易吸附灰塵，因此需要將相對(duì)濕度控制在一個(gè)合適的范圍。
臨界相對(duì)濕度對(duì)于評(píng)定大氣腐蝕活性十分有用。當(dāng)大氣相對(duì)濕度大于臨界相對(duì)濕度時(shí).金屬容易銹蝕。若能保持空氣相對(duì)濕度低于臨界相對(duì)濕度，在這種條件下即使金屬表面存在銹蝕也不會(huì)繼續(xù)發(fā)展，并且污染物和塵土顆粒物等影響也很輕微。因此，針對(duì)臨界相對(duì)濕度這一個(gè)指標(biāo)。制定相應(yīng)的電氣柜內(nèi)金屬保護(hù)措施很有必要。總體原則為控制相對(duì)濕度低于臨界相對(duì)濕度;相對(duì)濕度過(guò)高或過(guò)低，都會(huì)直接影響設(shè)備或線路的工作質(zhì)量：不允許結(jié)露。
根據(jù)金屬材料特點(diǎn)、大氣污染物情況、塵土顆粒、晝夜溫差等確定臨界相對(duì)濕度。對(duì)于室外電氣柜，由于環(huán)境的限制使?jié)穸瓤刂品椒ㄝ^為有限。主要有放置吸附干燥劑、加裝防塵網(wǎng)、風(fēng)扇、加熱器等;此外，還要做好電氣柜周邊排水系統(tǒng)，將電纜進(jìn)出線處進(jìn)行防水和防火封堵以切斷氣態(tài)濕源。這些方法都能提高臨界相對(duì)濕度.降低空氣相對(duì)濕度。
23從事故中吸取教訓(xùn)。重視設(shè)備安全
隨著極端天氣現(xiàn)象出現(xiàn)頻率越來(lái)越高，相比金屬腐蝕危害而言.高濕度對(duì)電網(wǎng)設(shè)備造成的絕緣損害威脅越來(lái)越大。對(duì)特殊氣象，如100%濕度應(yīng)引起足夠重視。曾有報(bào)道唧棚。1990年4月廈門(mén)地區(qū)出現(xiàn)30多年罕見(jiàn)的濕度(月平均相對(duì)濕度達(dá)82%)與濃霧(下半月幾乎天天有霧)。在此異常氣候條件下1990年4月 19日22時(shí)4分.廈港變電站35 kV金屬全封閉式手車(chē)開(kāi)關(guān)柜(ⅡN1—35)內(nèi)設(shè)備表面均是水珠，空氣絕緣擊穿.造成三相母線鋁排對(duì)開(kāi)關(guān)柜外殼及相間多處放電燒壞。雖然上述氣象條件較為罕見(jiàn)，但在雨季期間持續(xù)多日接近100%相對(duì)濕度的氣象，仍時(shí)有出現(xiàn)。在變電站采取防潮措施后，污閃故障發(fā)生率降低，但尚未采取措施的變電站卻時(shí)有發(fā)生。 ‘
因此應(yīng)從事故中吸取教訓(xùn)，引以為戒，重視高濕度對(duì)電力設(shè)備帶來(lái)的各種安全隱患，做到問(wèn)題早發(fā)現(xiàn)早解決。
3應(yīng)用實(shí)例
在解決空氣濕度帶來(lái)的安全隱患問(wèn)題過(guò)程中，控濕裝置設(shè)計(jì)要求相對(duì)濕度應(yīng)采用當(dāng)?shù)刈罡咴路莸钠骄鄬?duì)濕度，而對(duì)濕度較高的場(chǎng)所，應(yīng)采用該處實(shí)際相對(duì)濕度。確定臨界相對(duì)濕度后，將相對(duì)濕度控制在其之下。
雖然目前市場(chǎng)上有專用的凝露溫濕度控制器。但價(jià)格貴、維護(hù)量大、控制條件簡(jiǎn)單、有些凝露溫濕度控制器受到其濕度傳感器特性曲線的限制.僅高濕度 (大于90%RH)時(shí)才具有好的靈敏度舊。由于控制器下限為75%，對(duì)于臨界相對(duì)濕度較低的材料。這樣的濕度控制顯然效果不佳。
為了控制室外電氣柜內(nèi)相對(duì)濕度.作者結(jié)合電力系統(tǒng)實(shí)際情況，研制了一種簡(jiǎn)單、實(shí)用的防潮裝置安裝于電氣柜內(nèi)。該裝置主要由加熱片、功率調(diào)節(jié)多檔組合投退及風(fēng)扇組成。功耗在O、100W、200W可調(diào)，強(qiáng)制加熱功能可選。當(dāng)獲取相關(guān)大氣腐蝕數(shù)據(jù)后，就可以設(shè)置防潮裝置功率檔位.通常一年內(nèi)只需要根據(jù)季節(jié)變化調(diào)整¨次。當(dāng)出現(xiàn)極端天氣現(xiàn)象時(shí)。可以人工打開(kāi)強(qiáng)制加熱開(kāi)關(guān)，降低濕度，確保設(shè)備安全。在室外電氣柜集中的場(chǎng)所或重要設(shè)備處.另加配便攜式溫濕度檢測(cè)器。從而便于相對(duì)濕度的監(jiān)測(cè)。
為了檢驗(yàn)防潮效果.在新余地區(qū)220kV珠珊變電站進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)。新余220kV珠珊變電站是贛西電網(wǎng)最早投運(yùn)的一個(gè)220kV樞紐變電站。站內(nèi)主變?nèi)萘?30MV·A，除負(fù)責(zé)220kV轉(zhuǎn)供電之外，還負(fù)擔(dān)著新余鋼鐵廠、化工廠等重要I類負(fù)荷，站內(nèi)有220kV 戶外端子箱11個(gè)，1lOkV戶外端子箱15個(gè)。由于地處新余市城郊.根據(jù)新余市氣象資料和環(huán)境監(jiān)察部門(mén)所提供的資料顯示，2006年到2007年11月底為止大氣環(huán)境參數(shù)如下：最高氣溫為36.3℃。最低氣溫為 4.O℃;月平均濕度最高為78%，月平均濕度最低為 53%，年最高濕度為94%，年最低濕度為42%;2007 年大氣酸雨概率為5.1%。從以上氣象資料來(lái)看，溫差大、濕度大是珠珊變電站的環(huán)境特點(diǎn)。這種條件下，高壓場(chǎng)地端子箱、機(jī)構(gòu)箱內(nèi)的端子螺絲銹蝕現(xiàn)象較為普遍，在晝夜溫濕度變化較大的季度，端子箱頂部還偶有凝露現(xiàn)象。在每年霉雨季、冬季都曾由于端子箱內(nèi)濕度大、端子銹蝕嚴(yán)重而發(fā)生直流接地現(xiàn)象。
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試驗(yàn)過(guò)程如下：在220kV室外場(chǎng)地中(與203開(kāi)關(guān)柜相鄰)、未經(jīng)改進(jìn)的電氣柜1(位于203開(kāi)關(guān)相鄰的220kV珠自線212開(kāi)關(guān)端子箱)內(nèi)、改進(jìn)后的電氣柜2(為220kV珠珊變3號(hào)主變高壓側(cè)203開(kāi)關(guān)端子箱)內(nèi)，各放置一臺(tái)便攜式溫濕度檢測(cè)器CENTER 313。該儀器每15 min自動(dòng)測(cè)量并存儲(chǔ)一次溫濕度值。試驗(yàn)時(shí)間：2008.1.2—2008.1.15;試驗(yàn)天氣：連續(xù)陰天，時(shí)有小雨雪，微風(fēng)。對(duì)比試驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)圖3，數(shù)據(jù)分析結(jié)果見(jiàn)表3。
對(duì)比試驗(yàn)表明。柜1內(nèi)相對(duì)濕度僅略低于室外環(huán)境濕度，金屬表面有明顯潮濕跡象，紙擦拭后有水印并略有繡跡;柜2內(nèi)相對(duì)濕度降低明顯，金屬表面干潔，無(wú)水印，由于加熱器的作用，柜內(nèi)溫度變化比外界較緩和。整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中，改造后的柜內(nèi)相對(duì)濕度始終小于60%，未有結(jié)露現(xiàn)象發(fā)生，相對(duì)濕度得到了有效控制，從而確保了電氣設(shè)備安全運(yùn)行，大大降低了大氣腐蝕速度。
4結(jié)論
室外電氣柜內(nèi)金屬腐蝕受到空氣相對(duì)濕度影響明顯。空氣中的污染物、顆粒物及鹽類能降低金屬的 II缶界相對(duì)濕度值。從而使得金屬表面更易于液膜生成，導(dǎo)致電化學(xué)腐蝕。通過(guò)簡(jiǎn)單的改進(jìn)，就可以控制相對(duì)濕度處于臨界相對(duì)濕度以下，能夠有效防止室外電氣柜內(nèi)金屬腐蝕，避免結(jié)露、爬電等現(xiàn)象發(fā)生，保障電氣設(shè)備安全運(yùn)行。——論文作者：鄧飛鳳1。裴鋒2，劉擁軍1
參考文獻(xiàn)：
【l】辛殿文.電監(jiān)會(huì)副主席史玉波：從容應(yīng)對(duì)大停電之“急” 冊(cè)，廣西電業(yè)，2伽㈣：¨.
【2】楊新村.從國(guó)外大停電事故看改善輸變電建設(shè)外部環(huán)境的重要性叨，上海電力，2003@：505.5l o.
【3】祁懷清.善辦小事才能成就大業(yè)叨.政策.2005(8)：60.
【4】劉秀晨，安成強(qiáng).金屬腐蝕學(xué)呻北京：國(guó)防工業(yè)出版社。2002 網(wǎng)劉曉方，陳桂明.王漢功.地下環(huán)境中電子設(shè)備的腐蝕與防護(hù)叨，腐蝕科學(xué)與防護(hù)技術(shù)，200郇帕18.321.
【q汪俊，韓薇，李洪錫，等。大氣腐蝕電化學(xué)研究方法現(xiàn)狀陬腐蝕科學(xué)與防護(hù)技術(shù)，2002舊：333-336.同徐乃欣，趙靈源，丁翠紅，等.研究大氣腐蝕金屬表面結(jié)露行為的新技術(shù)嘰中國(guó)腐蝕與防護(hù)學(xué)報(bào)，200l回：30I-305.嗍李曉綱，姜同敏.大氣腐蝕對(duì)產(chǎn)品影響的研究?jī)?cè)，環(huán)境技術(shù)。199曬：lo-15.翻劉永輝，張佩芬.金屬腐蝕學(xué)原理[M叫E京：航空工業(yè)出版社.1993.
【lo】葉康民.金屬腐蝕與防護(hù)概論【Ⅶ，北京：高等教育出版社。1993.
【ll】郭銳，林雷燕.塵土顆粒的腐蝕特性口】，機(jī)電元件， 2004(1)：3-5，18.
【12】梁彩鳳，侯文泰.材料在青島地區(qū)的大氣腐蝕及防護(hù)對(duì)策田，腐蝕與防護(hù)，1998圓：5%OI;66
【13】齊孟鵡.廈門(mén)地區(qū)氣象對(duì)其電網(wǎng)安全的影響叨，福建電力與電工，1997(1)：38-39.
【14】郭濱濱.電氣設(shè)備結(jié)露及其防治對(duì)策忉，科技情報(bào)開(kāi)發(fā)與經(jīng)濟(jì)，2004(3)：184_185.
【15】周豐群，張義民，何超.電氣設(shè)備用溫度凝露控制器的研制口l電力自動(dòng)化設(shè)備，2002(3)：61-6舶7.
