户外高压隔离开关传动连杆破损镀锌层的修复探讨

户外高压隔离开关传动连杆破损镀锌层的修复探讨

魏书培 李富保 彭岩 彭远涛 林凯

国网青海省电力公司黄化供电公司 青海 811200

摘要：高压隔离开关是电力系统输变电中常见的设备，多用于室外，长期受风、日晒、雨淋和湿热的影响。特别是有些是在沿海地区污染的工业大气或海盐雾等恶劣环境下运行，容易造成金属腐蚀和损伤缺陷，从而影响输变电设备和线路的安全性、可靠性和使用寿命。隔离开关金属腐蚀是隔离开关运行中的主要故障之一。比如传动部件的腐蚀会导致隔离开关的运动卡死，严重时会导致开关拒动，甚至导致传动部件断裂。

关键词：高压隔离开关；镀锌层破损；修复；耐腐蚀性能；

户外高压隔离开关在运输和安装过程中，部件表面的镀锌层会被划伤和损坏，导致基板腐蚀。隔离开关安装后，通常采用油漆对破损的镀锌层表面进行修复，但效果并不好，需要针对破损的镀锌层寻找更合适的现场修复方案。

1 试验

1. 1. 样本状况及其修复计划。试样是高压隔离开关厂110千伏水平双柱隔离开关输电线路上的关节轴承。其基材为Q235，表面热镀锌。关节轴承通过螺纹与传动连杆连接。共采集了12个样品，编号为1 ~ 12。为了便于后续对比研究，用砂轮打磨关节轴承头镀锌层，使Q235基体完全暴露。暴露区域的位置和面积基本相似(约占整个轴承头的50%)，其他区域不做处理。其中8个，编号为5 ~ 12，放入盐雾试验箱中进行中性盐雾试验，经70 h的喷淋腐蚀后取出，以模拟户外隔离开关关节轴承镀锌层损坏引起的腐蚀现象。样品1 ~ 4用于模拟安装过程中镀锌层的损伤。涂装前，清除表面灰尘，用丙酮除油，使涂装部分表面洁净度达到GB/T 8923.2-2008 ST3级标准。以锈蚀表面未进行除锈处理的5 ~ 8号试样为对照试验组。9号~ 12号样品，用砂纸打磨去除锈蚀部位表面的锈斑，目测仍可见少量锈斑，用于模拟隔离开关传动连杆关节轴承生锈的现象，但在高架部位无法完全除锈，可以修复表面。考虑到户外高压隔离开关的结构特点和户外工作条件，通过查阅国内外文献，结合热浸镀锌修复的材料要求，即一次可提供最小厚度为50μm的涂层，涂层应对钢基体具有屏蔽保护和牺牲阳极保护，修复材料可在户外条件下使用， 试验研究选用以下修补涂料:涂料A本产品同时具有良好的防锈性和装饰性，颜色和外观与热镀锌相近，含锌量不超过60%涂料b本产品采用冷喷锌工艺，干膜含锌量在96%以上，具有与热镀锌相同的电化学保护功能，具有优异的防锈性能和良好的重涂性能。 它是喷锌，使用方便快捷，适用于钢铁表面长期防腐和镀锌喷锌层修复。涂层C含有83%的锌和一定量的铝粉，可用于防止钢和镀锌零件的腐蚀。

1.2 盐雾试验。根据GB/t 20854-2007《金属及合金在盐雾、“干”和“湿”条件下的腐蚀循环加速试验》，试验循环为6小时盐雾、“干”12小时和“湿”6小时。KLSP-200A盐雾试验箱进行盐雾和“湿”试验，DHG-9123A电热恒温鼓风干燥箱进行“干”试验。分别用尼康D7100数码相机和蔡司Stemi2000数码显微镜观察腐蚀样品的宏观和微观形貌。

2 结果与讨论

2.1 对1 ~ 4号涂层试样进行了24 h的形貌测试，为了比较不同涂层的耐蚀性，在测试后24 h，观察了相同预处理(彻底除锈)的1 ~ 4号涂层试样的宏观形貌。1号样品的银白色涂层光泽变暗，部分涂层脱落，蓝色涂层外露，涂层变得粗糙，略有起泡。2号和3号试样表面呈银灰色，有少量“白锈”析出，4号试样表面有许多“白锈”，呈絮状，类似于热镀锌层表面的“白锈”，说明镀层含锌量高，接近热镀锌层的成分。测试24 h后，1号涂层样品表面出现蓝色块状物，说明涂层外层的银白色涂层已经脱落，附着力较差。2号和3号样品有少量“白锈”形成的白斑。分析表明，“白锈”的主要成分是涂料中的锌与盐雾中的氯离子反应生成的腐蚀产物氯化锌，易溶于水，呈白色颗粒状、棒状或干燥状态的粉末。4号样品出现絮状“白锈”，其主要成分与2号和3号样品相同。但通过其微观形态，可以清楚地看到“白锈”沟壑纵横，覆盖面积大于2号、3号样品，“白锈”的数量较多，说明镀层含锌量较高，微观形态与宏观观察结果一致。

2.2 三种预处理方法对耐腐蚀性的影响。为了研究预处理工艺对防腐性能的影响，分别对经过不同预处理的1号、5号和9号试样进行了72 h和144 h的观察。样品1由于预处理严格，防腐效果最好，144小时后只有涂层表面发蓝，出现少量铁锈.5号样品的耐腐蚀性最差，因为它没有经过任何预处理。9号样品用砂纸除锈防腐效果介于前两者之间。

2.3 4种涂料盐雾试验结果分析。(1)涂装a .其中锈蚀主要发生在原破损部位，最先出现，也是腐蚀最严重的部位，中心部位表现最好，主要是喷涂时原镀锌层未破损，质量控制较好，边根先剥落，主要是喷涂时边根较弱。480h后，镀银层大部分脱落，整体呈蓝色，原有受损部分锈量较大，中间有“白锈”推出(涂层A失去保护作用，镀锌层继续被腐蚀)，说明涂料A修复剂虽然一开始颜色外观与原锌层相似，但能起到一定的美观作用，但耐盐雾时间短，防腐效果有限，对受损镀锌层的修复效果差。（2）涂料C .涂料C是以锌粉、铝粉、合成树脂、添加剂、溶剂为主要成分的单组分涂料，锌含量达到83%。除了电化学防腐功能和与腐蚀环境隔离外，其涂膜为银灰色，接近热镀锌。锌和树脂的作用使其具有类似于冷喷涂锌涂层的屏蔽和阴极保护。铝粉的加入进一步增强了其防腐性能。它会在空气中形成致密的氧化膜Al2 O3，在潮湿的环境中使Al(OH)3凝胶化，并脱水形成al2o 3·H2O。这些腐蚀产物粘附在涂层表面，密封涂层的孔隙，起到屏蔽和保护的作用。与单一富锌涂层表面的腐蚀产物相比，这些腐蚀产物致密不溶，提高了涂层的耐蚀性，延长了防腐寿命。微观形态放大倍数为100。盐雾试验24 h后，喷涂C的3号样品和喷涂B的4号样品表面出现“白锈”，但3号样品的“白锈”比4号样品少得多，说明涂层C的锌含量低于涂层B.盐雾试验480 h后，3号样品的“白锈”没有明显增加，说明涂层C具有很强的屏蔽作用，主要是因为涂层C中的鳞片状铝粉在干膜中平行分布，能有效防止湿气和紫外线侵入涂层，单独使用时修复效果较好。 （3）涂料B .涂料B由纯度高于99.9%的锌粉、挥发性溶剂和有机树脂组成。冷喷涂锌涂层干膜含锌96%以上，结合了热镀锌、富锌涂层和喷锌的优点。涂料B中的有机树脂起到屏障保护作用，能有效抑制空气、水和离子通过涂料。一次电池是在锌粉和钢之间形成的，锌是最先被腐蚀的阳极，从而保护钢。在此过程中，形成了ZnO、ZnCO3、znco3 2zn (oh) 2 h2o等腐蚀产物，这些腐蚀产物会沉积在涂层的间隙中，减缓腐蚀速率。在不同时间观察用涂层B处理的8号样品。当出现涂层缺陷时，喷涂涂层A的试样的腐蚀范围会从腐蚀区域扩展扩大，而喷涂涂层B的试样的腐蚀范围和程度并没有明显扩大，涂层B表现出优异的耐蚀性。 微观形态放大倍数为100。4号样品表面的白锈稳定，没有继续扩散，说明锈保护膜起到了减缓腐蚀的作用。涂层B的涂层样品(4号)显微放大后没有出现明显的锈蚀，而涂层C的涂层样品(3号)出现了非常小的锈斑，说明涂层B单独使用时比涂层C具有更好的防腐效果。涂层样品B经过彻底除锈预处理(4号)和仅用砂纸除锈(12号)480 h后盐雾试验性能无明显差异，说明涂层B对表面处理要求较低。 （4）复合镀层的研究表明，密封处理后复合镀层的耐腐蚀寿命是热镀锌、电弧喷锌和镀锌层表面重防腐层的1.8 ~ 2.4倍。该结果适用于冷喷锌。冷喷锌可单独使用，也可作为底漆使用，除醇酸涂料外，还可与环氧、聚氨酯、丙烯酸涂料配套使用，形成复合涂层，防腐性能翻倍。

总之，涂层C的颜色类似于热镀锌，单独使用修复效果较好，但要注意控制其厚度(80μm以上)并做好预处理，否则容易开裂。与涂层B配合效果更好，建议修复隔离开关破损镀锌层。

参考文献：

［1］盛志清．户外高压隔离开关常见故障的原因分析与处理．2018．

［2］刘川涛．关于户外高压隔离开关传动连杆破损镀锌层的修复探讨.2019.