一种输电杆塔主材根部长寿命防腐结构的制作方法

本实用新型属于金属材料防腐技术领域，尤其涉及一种输电杆塔主材根部长寿命防腐结构。

背景技术：

输电线路杆塔是高压输电线路的承重结构，随着超高压和远距离特高压电网的不断建设，对电力系统安全、稳定及经济运行的要求越来越高。为了确保电网的安全运行，提高供电的可靠性，必须保证输电线路杆塔运行的可靠性。超高压输电公司柳州局所辖的输电线路主要采用的是输电铁塔，其结构是钢结构自立塔，由于其制造材料本身的易腐蚀性，我国一般要求进行热浸镀锌防腐蚀处理，但经过若干年的使用之后，也往往由于锌层破坏而发生锈蚀，大大降低了钢结构构件的承载能力，其使用寿命往往取决于所使用环境的腐蚀程度。由于锌能溶解于酸和强，热镀锌层只能适用于一般大气和天然水环境中。镀锌层在接触空气和水时，可产生轻微的电化学腐蚀。在乡村、丛林等空气洁净地区，镀锌层能维持多年，而在工业污染区和沿海地区，镀锌层的耐用年限就很短。随着电网的发展，目前大多采用超高压进行大容量电力外送，相继在广西建起多条超高压线路，随着工业的发展，工业污染非常严重，二氧化硫及盐类污染物沉积明显较大，在潮湿的大气环境下，杆塔镀锌保护层会较快消耗掉。通过对超高压输电公司柳州局所辖的输电线路杆塔实地调查发现，超高压输电公司柳州局所辖的河柳甲线、河柳乙线、龙沙甲线、龙沙乙线、高肇直流线等19条线路部分杆塔主材与保护帽(基础)接触部分严重腐蚀，归纳总结如表1所示，主要表现为：主材与保护帽(基础)接触的3-5厘米位置，主材四周严重腐蚀、脱块、鼓胀，部分深度超过0.5厘米，其中插入式基础尤为严重，尤其是输电线路杆塔主材与保护帽接触部分的腐蚀，有必要针对输电线路杆塔主材与保护帽接触部分的保护进行研究并提出切实可行了解决方案。

表1 输电铁塔现场勘查情况汇总

综合现场实地考察可以看出：

①对于无保护帽的龙沙甲线和龙沙乙线，主材塔脚的腐蚀比较严重，最严重的腐蚀厚度有3.22mm；②对于河柳甲线和河柳乙线，主材塔脚采用环氧树脂+细沙+防水涂料做成保护帽进行了处理，但是保护帽没有完全覆盖混凝土基础，保护帽外表面防护层表面有部分破裂和起泡，保护帽与混凝土基础部分的结合部有开裂现象，导致雨水向保护帽中侵蚀，虽然保护帽起到了一定的防护作用，但主材塔脚处金属有进一步腐蚀的现象。③对于山河甲线和山河乙线，主材塔脚采用环氧树脂+细沙+防水涂料做成保护帽进行了保护，但是保护帽未完全覆盖混凝土基础，主材塔脚处金属有进一步腐蚀的现象。实际运行中，降雨和结露明水在混凝土基础的表面汇集，致使混凝土基础上表面处于干湿交替的状态。主材露出混凝土基础表面根部通常会被水部分浸没或在钢材表面上附着一层水膜，CO2、SO2、溶解氧和一些盐分溶解在积水和水膜中，使之成为导电性很强的电解质溶液，由于化学腐蚀和电化学腐蚀作用，加速主材根部腐蚀。而在工业污染区和沿海地区高盐、高二氧化硫、重氯离子大气环境下，镀锌层腐蚀速度更快，锌层破坏后，主材的基体金属铁发生锈蚀，使主材承受载荷的有效截面不断减小，强度安全裕度下降。而富锌重防腐涂料用于主材根部防腐时，很快在主材与混凝土基础的界面处发生裂纹和破损，涂层保护效果不佳。传统的环氧树脂砂保护帽在使用过程中出现保护帽与混凝土基础的结合部开裂，以及保护帽与上端与涂层之间的开裂，使水沿裂缝渗入主材表面，引起主材进一步腐蚀。当主材承载能力下降幅度超过安全限度，将危及输电杆塔的结构安全，引起倒塔断线事故。

综上所述，现有技术存在的问题是：由于环氧树脂砂与钢结构保护涂层之间结合力弱，导致保护帽上端与涂层之间极易开裂；单纯的环氧树脂砂与水泥基础之间由于气温变动条件下的收缩率差异，长期循环条件下在界面产生开裂。传统的环氧树脂砂保护帽在使用过程中出现保护帽与混凝土基础的结合部开裂，以及保护帽与上端与涂层之间的开裂，使水沿裂缝渗入主材表面，引起主材进一步腐蚀；当主材承载能力下降幅度超过安全限度，将危及输电杆塔的结构安全，引起倒塔断线事故。

技术实现要素：

针对现有技术存在的问题，本实用新型提供了一种输电杆塔主材根部长寿命防腐结构。

本实用新型是这样实现的，一种输电杆塔主材根部长寿命防腐结构，所述输电杆塔主材根部长寿命防腐结构为在保护帽与塔脚基材之间涂覆三层过度涂层；从内而外依次为丙烯酸树脂层、罗曼哈斯胶层、Megum538胶层；

所述丙烯酸树脂层、罗曼哈斯胶层、Megum538胶层通过涂覆覆盖在一起。

进一步，所述Megum538胶层往外依次为环氧树脂混凝土层、防渗涂料层；

所述环氧树脂混凝土层与丙烯酸树脂层、罗曼哈斯胶层、Megum538胶层堆积覆盖在一起；所述防渗涂料层涂覆覆盖在环氧树脂混凝土层。

进一步，所述保护帽外表面涂覆防渗涂料层。

进一步，所述保护帽的混凝土形状为四面倾斜四棱锥，斜面的斜度不低于1：10。

本实用新型的另一目的在于提供一种使用所述输电杆塔主材根部长寿命防腐结构的制作方法的输电杆塔。

本实用新型的优点及积极效果为：对超高压输电公司柳州局所辖山河甲线、山河乙线、河柳甲线、河柳乙线输电线路铁塔塔脚与基座连接处的腐蚀情况进行了现场勘查并取样，包括主材、连接板、链接螺栓的腐蚀情况，部分保护帽的完整情况，并对部分土壤进行了取样。针对输电铁塔塔脚腐蚀严重情况，对保护帽进行了改进，由塔脚表面由内向外依次涂覆丙烯酸树脂胶粘剂、P-11EF(罗曼哈斯)胶和Megum538胶，之后在外部采用玻璃纤维改性环氧树脂混凝土做成保护帽进行保护，保护帽底部面积与基础一致，保护帽外部形成倒水棱，同时，在保护帽外表面涂覆两层防渗涂料。经过240h盐雾腐蚀实验，保护帽表面无点蚀、裂纹、起泡、锈蚀等现象。本实用新型可以有效的避免雨水在保护帽周边的残留，塔脚外部的三层防护胶层也能够起到很好的保护作用。

本实用新型所采用的丙烯酸树脂对主材根部具有良好的柔性和结合力，即使在外壳体破裂的情况下，仍可较好隔离腐蚀介质，保护主材不受腐蚀。本实用新型所采用的中间胶层分别与内侧的丙烯酸树脂层、外侧的环氧树脂混凝土有优异的结合力，可防止保护帽顶部与涂层之间开裂。本实用新型采用的玻璃纤维增强环氧树脂混凝土，具有强度高、耐紫外线老化、耐水性好等特点，可维持棱锥形状，起到良好的导水作用，快速排出水泥基础上方的积水。本实用新型采用的复合防护方法无需电气条件即可进行，适用于野外条件下的输电杆塔主材的防护施工。复合防护结构具有抗裂性能优异，可迅速排走雨露明水，防腐寿命长的特点。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的输电杆塔主材根部长寿命防腐结构的制作方法流程图。

图2是本实用新型实施例提供的输电杆塔主材根部长寿命防腐结构的示意图；

图中：1、丙烯酸树脂层；2、罗曼哈斯胶层；3、Megum538胶层；4、环氧树脂混凝土层；5、防渗涂料层。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型针对输电线路杆塔塔脚与混凝土基础接触部分的保护，提出相应的保护措施保障输电线路杆塔的安全运行，对保障电力系统安全可靠运行具有重要的实际意义和社会经济效益。

下面结合附图对本实用新型的应用原理作详细的描述。

如图1所示，本实用新型实施例提供的输电杆塔主材根部长寿命防腐结构的制作方法包括以下步骤：

S101：对地脚螺栓紧固情况进行检查和加固，清理杆塔混凝土基础顶面的泥土、杂物，并用粗钢丝刷混凝土基础顶面进行打毛处理；

S102：采用钢刷对塔脚主材表面进行机械打磨，清除浮尘和铁锈，并测量塔脚基材角钢厚度，锈蚀严重时，对主材进行加固处理；

S103：用丙酮清洗主材表面，除去主材面油污，残余丙酮挥发后，得到干燥、洁净的表面；

S104：将丙烯酸树脂胶涂覆于主材表面，用量为4—6g/cm²，要求单向涂刷，避免气泡产生；涂层均匀，完整覆盖混凝土基础上方15厘米以内的主材、塔脚金属构件及主材根部周围10cm的混凝土基础顶面，待第一遍涂层干燥后，再涂覆第二层，共涂两层；

S105：待丙烯酸树脂胶表面干燥后，将P-11EF(罗曼哈斯)胶在丙烯酸树脂胶粘剂表面涂覆一遍，要求涂覆均匀完整，厚度以胶液不流淌为度；

S106：待P-11EF胶表面干燥后，在其表面刷涂一遍Megum538胶，要求涂覆均匀、完整、胶液无流淌；

S107：将环氧树脂胶粘剂的A、B组分进行充分混合后，加入玻璃纤维并搅拌均匀，再加入细沙搅拌均匀。其中各成分的质量分数为：环氧树脂25-40％、玻璃纤维10-20％、细沙45-65％；

S108：放置模板，模板外形尺寸与水泥顶面基础一致，灌入配制好的玻纤增强环氧树脂混凝土，并用工具修整形成保护帽的混凝土形状为：四面倾斜四棱锥，斜面的斜度不低于1：10，将四棱锥表面刮平；

S109：环氧树脂混凝土保护帽干燥晾置固化，24小时后，在保护帽外露的表面涂刷防水涂料。要求涂覆均匀完整，厚度以涂料不流淌为度，待第一遍涂层干燥后涂刷下一遍，共涂刷三遍。

如图2所示，本实用新型实施例提供的输电杆塔主材根部长寿命防腐结构包括：丙烯酸树脂层1、罗曼哈斯胶层2、Megum538胶层3、环氧树脂混凝土层4、防渗涂料层5。从内而外依次为丙烯酸树脂层1、罗曼哈斯胶层2、Megum538胶层3、环氧树脂混凝土层4、防渗涂料层5。丙烯酸树脂层1、罗曼哈斯胶层2、Megum538胶层3、环氧树脂混凝土层4、防渗涂料层5通过涂覆覆盖在一起。

下面结合实验对本实用新型的应用效果作详细的描述。

1盐雾腐蚀实验及效果评估

根据GB/10125-2012.ISO 9227:2006人造气氛腐蚀实验(盐雾实验)的规定，并结合课题组前期测试的土壤浓度结果，配置实验溶液、确定实验工艺及结果评价。

1.1实验溶液配置

通过计算，盐雾实验中所需各种盐的为：硝酸钙8.01g/L、硝酸钾10.14g/L、无水硫酸钠13.5g/L、氯化钠5.58g/L和磷酸三钠15.6g/L。各种成分的特点见表3。

表3 盐雾实验中所需各种盐的特点

将上述盐用去离子水溶解，配置成50g/L±5g/L的盐溶液，在室温下，用测量精度不大于0.1的精密pH试纸测定溶液的pH值，用滴定管滴入少量的氢氧化钠调整盐溶液的pH到8.5-9之间。将配置好的盐溶液过滤，以避免溶液中的固体物质堵塞喷嘴。

1.2实验设备

实验所用材料为超高压输电公司柳州局提供的Q235镀锌角钢，为了对比腐蚀情况，设计了六种耐腐蚀方案，其中：1#丙烯酸树脂；2#丙烯酸树脂+罗曼哈斯胶+Megum538胶；3#丙烯酸树脂+罗曼哈斯胶+Megum538胶+环氧树脂混凝土；4#丙烯酸树脂+罗曼哈斯胶+Megum538胶+改性环氧树脂混凝土+防水防渗涂料；5#无镀锌层的钢板；6#有镀锌层的钢板。

实验所用盐雾实验箱为南京环科实验设备有限公司生产，型号YWX-250，规格：600×900×500mm，温度范围：RT+10℃-65℃，温度波动范围±0.5℃，均匀度≦2℃。实验室温度为35℃，饱和器温度为47℃。

1.3实验结果及评价

将上述试样放入盐雾实验机中，分别在24h、72h、144h和240h观察试样表面变化。试样在观察前，在室内自然干燥1小时，然后用温度不高于40℃的清洁流动水轻轻清洗，去除试样表面残留的盐雾溶液，接着在距离试样约300mm处用气压不超过200KPa的空气立即吹干，之后观察试样表面并拍照。

有盐雾实验结果可以看出，5#和6#试样在盐雾腐蚀144h后，试样侧边出现了腐蚀现象，240h后5#试样表面腐蚀明显。

1#试样过渡层表面在盐雾腐蚀144h后，无过渡层的镀锌钢板表面出现腐蚀，204h后腐蚀明显；丙烯酸树脂胶表面有残留的盐分，但过渡层表面没有出现裂纹、起泡、锈蚀等现象。2#试样在240h表面盐分残留都很少，说明在丙烯酸树脂胶表面涂覆罗曼哈斯胶和Megum538胶的过渡层，使得试样的抗盐雾腐蚀的能力得到显著提高。

3#和4#试样经过240h腐蚀后表面无点蚀、裂纹、起泡、锈蚀等现象，将3#和4#试样的保护帽剖开后，被保护的基材表面没有渗水、锈蚀现象。

本实用新型通过盐雾加速腐蚀实验可以看出，采用丙烯酸树脂+罗曼哈斯胶+Megum538胶+改性环氧树脂混凝土+防水防渗涂料的保护方案，可以很好的对塔脚基材进行保护；丙烯酸树脂+罗曼哈斯胶+Megum538胶过渡层提高了保护帽与塔脚基材的结合强度；保护帽外形倒水棱的设计能有效的避免雨水在保护帽上的沉积，避免了由于长时间受雨水侵蚀而导致保护帽外层防水防渗涂层起泡的现象。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。