钢制电缆桥架防腐蚀试验研究

钢制电缆桥架防腐蚀试验研究

张超，沈正钦、 贾真 、曹剑

安徽送变电工程公司， 安徽 合肥 230031

摘要：电缆桥架主要起支撑和保护电缆的作用，使电缆按要求敷设的同时与外界隔离。根据材质不同，电缆桥架分成玻璃钢电缆桥架、不锈钢电缆桥架、铝合金电缆桥架和钢制电缆桥架等。与其它材质的电缆桥架相比，钢制电缆桥架成本较低，在诸多行业领域中应用广泛。然而，钢制电缆桥架的耐腐蚀性能差，必须进行防腐蚀保护才能较好地满足使用要求。目前可以采用热镀锌、磷化、喷漆、静电粉末喷涂等方式对钢制电缆桥架进行防腐蚀保护。其中，热镀锌处理后的钢制电缆桥架耐腐蚀性能很好，但容易造成形变，而且对钢制电缆桥架的结构形式也有特别要求。静电粉末喷涂处理后的钢制电缆桥架具有良好的外观和耐腐蚀性能，但工艺流程较为复杂，而且能耗和成本相对较高。喷漆虽然成本低，但处理后的钢制电缆桥架耐腐蚀性能较差，需定期维护。磷化对钢制电缆桥架的结构形式无特别要求，由于工艺流程较简单，加之磷化膜均匀致密，经过适当的后处理后具有良好的耐腐蚀性能，因此展现出很好的应用前景。

关键词：防腐蚀；钢制电缆桥架；研究

引言

作为现代工业的经脉基础，电缆被广泛适用于各类场合中。而针对不同的应用环境，对电缆的性能与强度也提出了不同的要求。在海洋环境中工作时，电缆往往浸泡在海水中，或者浮于海面上，长期受盐雾、卤水腐蚀，十分容易老化。常规PVC、PE护套电缆不耐盐雾，若用于此种恶劣的工作环境中，受到盐雾侵蚀作用，将极大地缩短电缆的使用寿命。为了减少更换次数，降低电缆的使用成本，对在海洋环境工作的电缆提出了较高的防盐雾耐腐蚀的要求。本文将从盐雾腐蚀的机理展开，阐述电缆如何提高防盐雾性能，以规避盐雾腐蚀带来的影响。

1设计背景和设计要求

随着新一轮电改方案逐步落实，市场进一步打开，国家电网和南方电网都加大了对电网的建设与改造。高压电缆作为电力发展中不可或缺的输电系统的有机组成部分，可以在提高传输容量的同时，减少电能的损耗。由于我国现有的电网是一个比较刚性的系统，智能化程度不够，电网的协调能力不足，系统的自恢复能力不够理想，一旦高压电缆发生损坏，如果不能及时找到故障点将会给生活生产带来许多不便，因此电网已逐渐进行智能化改造，即在电网主干线中配置光纤测温系统，通过检测光信号对电网主干线全线实时温度的分布进行监测，实现对系统运行状态的实时监控，通过检测电网主干线负载流量的变化，实现对电网资源的分配和调度。为了配合电网智能化的改造，高压电缆的智能化已是必然趋势。我国地域广阔，电缆的使用环境相差较大。例如：我国北方地区，夏天直射时间长，紫外线强度高，沙漠中太阳能输电用电缆的最高环境温度可达到７０℃以上，夏天过高的温度、直射的阳光会造成架空敷设电缆和埋地敷设电缆的老化，同时冬天干燥寒冷，会造成电缆外护套的老化脆断；我国南方地区，尤其在热带区域温度较高，环境潮湿，部分地方因工业使用使得土地酸碱性较高，会腐蚀电缆；我国沿海区域，环境潮湿，海水会腐蚀电缆。

2钢制电缆桥架防腐蚀试验研究

2.1表面形貌、成分和结合力

可以看出，在裸钢板表面有较深的磨痕，且在磨痕底部及边缘处堆积了少量磨屑。在未处理的磷化膜和处理后的磷化膜表面都不存在磨痕，说明磷化膜完全覆盖裸钢板表面，将打磨痕迹覆盖。仔细观察发现，未处理的磷化膜呈现类山脊状褶皱形貌，表面比较粗糙和疏松，而处理后的磷化膜表面相对平整致密。无论是未处理的磷化膜还是处理后的磷化膜，都与裸钢板结合紧密，结合力可以达到划格法测试评定标准中的0级（最高级）。

2.2天线底板电缆插座固定结构形式优化改进

1)将天线电缆插座由铝合金材料改为不锈钢材料。2)为了防止天线内部积水聚集到插座与天线底板形成的凹坑内，并在插座安装处设置导水通道，这样即使天线内部进了水，积水也可顺利流出，从而降低插座和安装面发生电化学腐蚀的可能性，排除发生电化学腐蚀产生的条件之一，即2种金属必须与同一液体接触，形成连续的液体通道。

2.3绝缘层的设计与控制

以同轴电缆为例，电缆物理结构大致分为导体，发泡绝缘层，内屏蔽，外屏蔽，护套层。其中绝缘层作为与电缆导体相接的结构，直接影响到电缆性能的好坏。目前传统的物理发泡生产工艺在导体与绝缘层之间涂PE实心层来保证内导体和绝缘层之间达到一定的结合力，电缆在外界环境工作时，含盐潮气极易从端头纵向的导体与绝缘层之间侵入，造成对导体金属的腐蚀以致影响电缆的电气性能。为了避免以上这种情况，绝缘黏连层在保证结合力的同时应起到防盐雾耐腐蚀的作用。由于电缆导体为铜丝，在物理发泡内接皮材料中，添加金属铜缓蚀剂BTA，与LDPE充分搅拌均匀后，作为物理发泡内接皮材料。它既不影响内皮挤塑，又可达到防盐雾的作用，且加工工艺与普通LDPE一致。BTA（苯并三氮唑）的结构式如图1，其防腐机理为BTA的负离子和亚铜离子在金属铜表面形成不溶性且非常稳定的络合物，这种络合物吸附在金属铜表面形成了一层稳定、惰性的保护膜，从而使金属铜得到保护。

2.4对电缆插座固定结构的改进

以往电缆插座主要以铝合金材料为主，通过以上的分析也了解到，铝合金材料更容易造成材料的腐蚀，再加上电缆插座固定结构的不合理等，从而造成电缆插座受到一定的腐蚀现象，对此，作者建议应对电缆插座固定结构进行改进，这样才能确保天线线路连接的可靠性。首先，应对电缆插座的材料进行改进，可以将以往的铝合金材料改成不锈钢材料，进一步减少材料的腐蚀。其次，为了避免天线内部积水而对电缆插座电缆造成影响，可以对电缆插座结构形式进行转变，并将底板下放的电缆插座安装处，设置相应的导水通道，可以有效的排除进入到内部的水分，从而降低插座安装处发生电化学腐蚀的现象。另外，要做好天线的接地结构设计，尤其是在雷雨季节来临之际，为了避免累计电流对天线结构造成电偶腐蚀的现象，应结合天线的实际情况，采取合理的避雷措施，同时，要做好容易引发雷击故障位置处的绝缘处理，从而避免了雷击电流对天线带来的危害。

结语

（1）裸钢板、未处理的磷化膜和处理后的磷化膜表面形貌和成分有所不同，裸钢板的主要成分为Fe和C，磷化膜的主要成分为Zn、P和O，处理后的磷化膜成分除了Zn、P和O，还有少量的Na和Si。裸钢板表面存在磨痕，磷化膜能完全覆盖裸钢板表面的磨痕，处理后的磷化膜表面相对平整致密。（2）磷化膜可以起到抑制裸钢板腐蚀的作用，封闭处理使磷化膜的耐腐蚀性能进一步提高，对裸钢板表面起到可靠的隔离保护作用。研究证实，通过磷化处理并对磷化膜进行封闭处理，可以作为钢制电缆桥架防腐蚀保护的方式。

参考文献

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