CN102279148A - 钢芯铝绞架空导线腐蚀状况的评价方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钢芯铝绞架空导线腐蚀状况的评价方法，其内容包括：(1)用于模拟海滨地区及工业污染区腐蚀条件的氯化钠及亚硫酸氢钠+氯化钠溶液的配置；(2)未服役钢芯铝绞架空导线的实验室加速腐蚀试验；(3)腐蚀导线内外层铝股线的拉伸强度及电导率的测试，获得架空导线在给定条件下性能随腐蚀时间的变化关系；(4)在海滨及工业污染区服役不同时间的钢芯铝绞架空导线内外层铝股线的拉伸强度及电导率测试，以实验室试验获得的架空导线在给定条件下性能随腐蚀时间的变化关系模拟实际服役导线的腐蚀状况与服役时间的关系；(5)采用(3)、(4)的结果对在海滨地区及工业污染区实际服役的钢芯铝绞架空导线进行分析，评价腐蚀状态和导线剩余使用寿命，提出对服役导线的处理方案。
Description
技术领域
本发明属于高压输电线路技术领域，涉及的是钢芯铝绞架空导线，具体的说是钢芯铝绞架空导线腐蚀状况的一种评价方法。
技术背景
架空导线是高压输电线路的主体，目前，我国高压输配电网架空导线主要是钢芯铝绞导线。
当钢芯铝绞导线经过工业污染区、海滨地区及海滨工业污染区等腐蚀严重地区时，海盐离子及工厂排出的烟尘和有害气体都会造成钢芯铝绞导线发生锈蚀，导致强度降低，电阻率增加，甚至发生断股、断线，影响到架空导线的安全性和服役寿命，严重者还会造成重大安全事故和巨大经济损失。
对架空导线腐蚀状况的评估，作为老旧服役导线的运行状况评价的重要内容之一，有利于加强运行架空导线的安全管理。目前，国内还没有一套有效的架空导线腐蚀状况评估及剩余寿命预测的方法。因此，开展架空导线在不同腐蚀环境下的腐蚀评价并采取积极有效的防治措施显得尤为迫切，且意义重大。
发明内容
本发明的目的是提供一种钢芯铝绞架空导线腐蚀状况的评价方法，通过对钢芯铝绞架空导线腐蚀状况进行实验模拟，并进行单线拉伸强度与电阻率的测定，建立不同环境下架空导线的腐蚀状况与导线力学性能与电学性能的关系，从而，对钢芯铝绞架空导线腐蚀进行评价和寿命预测。
本发明的技术方案为：
(1)根据钢芯铝绞架空导线所处的不同位置，选择两种腐蚀介质，即氯化钠(NaCl)水溶液及亚硫酸氢钠(NaHSO3)+氯化钠(NaCl)水溶液，分别用以模拟在海滨地区及工业污染区的腐蚀环境。所述的氯化钠(NaCl)水溶液是含45-55g/L的氯化钠(NaCl)去离子水溶液，pH值为6.5-7.2；所述的亚硫酸氢钠(NaHSO3)+氯化钠(NaCl)水溶液是含10.4g/L的亚硫酸氢钠(NaHSO3)和0.59g/L氯化钠(NaCl)去离子水溶液，pH值为4.5-5.0。
(2)采用技术方案(1)的腐蚀介质，使用与待评价的已服役钢芯铝绞架空导线相同的钢芯铝绞架空导线进行加速腐蚀试验，获得钢芯铝绞架空导线在两种腐蚀介质中的腐蚀规律。所述的加速腐蚀试验，参照GB10125-1997(人造气氛腐蚀试验一盐雾试验，国家质量技术监督局)的要求，在盐雾试验箱中进行。喷雾介质为氯化钠(NaCl)水溶液或亚硫酸氢钠(NaHSO3)+氯化钠(NaCl)水溶液，试验箱温度为35±2℃，沉降量1-2mL/80cm2·h。采用间歇式喷雾腐蚀方式，每连续喷雾8h，停机，将试样从盐雾箱中取出，在实验室内自然干燥16h，完成一个干/湿腐蚀试验周期(24h)。
(3)对加速腐蚀得钢芯铝绞架空导线分别进行铝单股的拉伸性能及电阻率测定，获得腐蚀时间与导线性能间的关系。采用此关系曲线，结合服役一定时间导线的力学性能数据，拟合导线在实际腐蚀环境下的服役时间与加速腐蚀环境下的腐蚀时间的对应关系。所述的铝单股的拉伸性能是将腐蚀一定时间后的内外层铝股线从钢芯铝绞架空导线中拆下，在电子感应万能力学试验机上进行拉伸试验，加载速率为40mm/min，参照标准IEC888(Hard-Drawn Aluminium Wire for Overhead Line Conductors-First Edition，国际电工委员会，1987)。所述的铝单股的电阻率测定是将腐蚀一定时间后的内外层铝股线从钢芯铝绞架空导线中拆下，在四端子电阻率测定仪上进行检测，参照标准GB/T3048.2-94(电线电缆电性能试验方法——金属导体材料电阻率试验，国家质量技术监督局)
(4)对照相关的国家(国际)标准，基于加速腐蚀条件下的钢芯铝绞架空导线的力学性能和电阻率，确定导线在加速腐蚀试验条件下的失效时间，根据方案(3)拟合的导线在实际腐蚀环境下的服役时间与加速腐蚀环境下的腐蚀时间的对应关系，预测现服役钢芯铝绞架空导线的剩余使用寿命。所述的相关国家(国际)标准指GB/T17048-1997(架空绞线用硬铝线，国家质量技术监督局)和加拿大Ontario Hydro公司标准。所述的导线失效，根据上述标准，指铝线的电阻率小于等于28.264nΩ·m，或单股拉伸断裂强度小于等于未服役铝股线的80％。
本发明的这种钢芯铝绞架空导线腐蚀状况的评价方法，通过人工模拟导线的服役环境条件，进行加速腐蚀试验，获得钢芯铝绞架空导线的腐蚀规律，及其力学性能、电学性能等随腐蚀时间的变化关系，由此对钢芯铝绞架空导线的腐蚀状况进行评价，并用以预测钢芯铝绞架空导线的剩余使用寿命，对钢芯铝绞架空导线的安全性进行有效评价，以便采取必要的防治措施。
附图说明
图1.NaCl溶液喷雾下钢芯铝绞架空导线内外层铝股线的电阻率随喷雾时间的变化关系；
图2.NaHSO3+NaCl溶液喷雾下钢芯铝绞架空导线内外层铝股线的电阻率随喷雾时间的变化关系。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的钢芯铝绞架空导线腐蚀状况的评价方法作进一步说明：
实施例1
氯化钠(NaCl)盐雾模拟海滨地区钢芯铝绞导线腐蚀状况的评价
(1)溶液配制：采用化学纯氯化钠(NaCl)配制45-55g/L的氯化钠(NaCl)去离子水溶液，pH值为6.5-7.2。
(2)试验条件及工作参数：YWX/F-250E型盐雾试验箱，试验箱温度为35±2℃，沉降量1-2mL/80cm2·h。采用间歇式喷雾腐蚀方式，每连续喷雾8h，停机，将试样从盐雾箱中取出，在实验室内自然干燥16h，完成一个干/湿腐蚀试验周期(24h)。
(3)试验周期：48-480h。每隔一段时间从试验箱中取出试样进行测试。
(4)架空导线的类型：LGJ150/25钢芯铝绞线。
(5)单股铝线的拉伸力学性能测试：根据IEC61089标准，测试在CMT5105型微机控制电子万能试验机上进行，单根导线试样长250mm，加载速率40mm/min。单根导线在从整股导线上拆下后，在测试前需要小心拉直，但不要造成导线延伸变形。将外层铝导线每股的拉伸断裂强度值求平均值为外层铝导线的拉伸强度，同样地，将内层铝导线每股的拉伸强度值求平均值为内层铝导线的拉伸强度。经48-240h腐蚀的内外层铝线的拉伸强度如表1所示。
表1
(6)单股铝线的电阻率测定：参照标准GB/T3048.2-94，在四端子电阻率测定仪上进行，检测是将腐蚀一定时间后的内外层铝股线从钢芯铝绞架空导线中拆下，在测试前需要小心拉直，但不要造成导线延伸变形。将外层铝导线每股的电阻率值求平均值为外层铝导线的电阻率，同样地，将内层铝导线每股的电阻率值求平均值为内层铝导线的电阻率。经48-240h腐蚀的内外层铝线的电阻率如图1所示。
(7)进行同型号实际服役(海滨地区)钢芯铝绞导线的拉伸强度及电阻率的测量，测试方法参照(4)、(5)，确定实际服役钢芯铝绞导线中铝股线的腐蚀状况与实验室加速腐蚀试验结果的关系。
(8)根据表1的数值趋势及图1的模拟曲线预测实际服役(海滨地区)钢芯铝绞导线的剩余寿命。
实施例2
亚硫酸氢钠+氯化钠(NaHSO3+NaCl)盐雾模拟工业污染区钢芯铝绞导线腐蚀状况的评价
(1)溶液配制：采用化学纯亚硫酸氢钠(NaHSO3)和氯化钠(NaCl)配制亚硫酸氢钠(NaHSO3)+氯化钠(NaCl)水溶液(浓度：10.4g/L的亚硫酸氢钠(NaHSO3)、0.59g/L的氯化钠(NaCl)，pH值为4.5-5.0)。
(2)试验条件及工作参数：YWX/F-250E型盐雾试验箱，试验箱温度为35±2℃，沉降量1-2mL/80cm2·h。采用间歇式喷雾腐蚀方式，每连续喷雾8h，停机，将试样从盐雾箱中取出，在实验室内自然干燥16h，完成一个干/湿腐蚀试验周期(24h)。
(3)试验周期：96-1440h。每隔一段时间从试验箱中取出试样进行测试。
(4)架空导线的类型：LGJ150/25钢芯铝绞线。
(5)单股铝线的拉伸力学性能测试：根据IEC61089标准，测试在CMT5105型微机控制电子万能试验机上进行，单根导线试样长250mm，加载速率40mm/min。单根导线在从整股导线上拆下后，在测试前需要小心拉直，但不要造成导线延伸变形。将外层铝导线每股的拉伸断裂强度值求平均值为外层铝导线的拉伸强度，同样地，将内层铝导线每股的拉伸强度值求平均值为内层铝导线的拉伸强度。经96-1440h腐蚀的内外层铝线的拉伸强度如表2所示。
(6)单股铝线的电阻率测定：参照标准GB/T3048.2-94，在四端子电阻率测定仪上进行，检测是将腐蚀一定时间后的内外层铝股线从钢芯铝绞架空导线中拆下，在测试前需要小心拉直，但不要造成导线延伸变形。将外层铝导线每股的电阻率值求平均值为外层铝导线的电阻率，同样地，将内层铝导线每股的电阻率值求平均值为内层铝导线的电阻率。经96-1440h腐蚀的内外层铝线的电阻率如图2所示。
表2
(7)进行同型号实际服役(工业污染区)钢芯铝绞导线的拉伸强度及电阻率的测量，测试方法参照(4)、(5)，确定实际服役钢芯铝绞导线中铝股线的腐蚀状况与实验室加速腐蚀试验结果的关系。
(8)根据表2的数值趋势及图2的模拟曲线预测实际服役(工业污染区)钢芯铝绞导线的剩余寿命。
Claims (1)
1.钢芯铝绞架空导线腐蚀状况的评价方法，其特征在于包括以下操作步骤：
(1)根据钢芯铝绞架空导线所处的不同位置，选择两种腐蚀介质，即氯化钠水溶液及亚硫酸氢钠+氯化钠水溶液，分别用以模拟在海滨地区及工业污染区的腐蚀环境；所述氯化钠水溶液是含45-55g/L的氯化钠去离子水溶液，pH值为6.5-7.2；所述亚硫酸氢钠+氯化钠水溶液是含10.4g/L的亚硫酸氢钠和0.59g/L氯化钠去离子水溶液，pH值为4.5-5.0；
(2)采用技术方案(1)的腐蚀介质，使用与待评价的已服役钢芯铝绞架空导线相同的钢芯铝绞架空导线进行加速腐蚀试验，获得钢芯铝绞架空导线在两种腐蚀介质中的腐蚀规律；所述的加速腐蚀试验，参照GB10125-1997(人造气氛腐蚀试验-盐雾试验，国家质量技术监督局)的要求，在盐雾试验箱中进行；喷雾介质为氯化钠水溶液或亚硫酸氢钠+氯化钠水溶液，试验箱温度为35±2℃，沉降量1-2mL/80cm2·h；采用间歇式喷雾腐蚀方式，每连续喷雾8h，停机，将试样从盐雾箱中取出，在实验室内自然干燥16h，完成一个干/湿腐蚀试验周期(24h)；
(3)对加速腐蚀得钢芯铝绞架空导线分别进行铝单股的拉伸性能及电阻率测定，获得腐蚀时间与导线性能间的关系；采用此关系曲线，结合服役一定时间导线的力学性能数据，拟合导线在实际腐蚀环境下的服役时间与加速腐蚀环境下的腐蚀时间的对应关系；所述的铝单股的拉伸性能是将腐蚀一定时间后的内外层铝股线从钢芯铝绞架空导线中拆下，在电子感应万能力学试验机上进行拉伸试验，加载速率为40mm/min，参照标准IEC888(Hard-Drawn Aluminium Wire for Overhead Line Conductors-First Edition，国际电工委员会，1987)；所述的铝单股的电阻率测定是将腐蚀一定时间后的内外层铝股线从钢芯铝绞架空导线中拆下，在四端子电阻率测定仪上进行检测，参照标准GB/T3048.2-94(电线电缆电性能试验方法——金属导体材料电阻率试验，国家质量技术监督局)；
(4)对照相关的国家(国际)标准，基于加速腐蚀条件下的钢芯铝绞架空导线的力学性能和电阻率，确定导线在加速腐蚀试验条件下的失效时间，根据技术方案(3)拟合的导线在实际腐蚀环境下的服役时间与加速腐蚀环境下的腐蚀时间的对应关系，预测现服役钢芯铝绞架空导线的剩余使用寿命；所述的相关国家(国际)标准指GB/T17048-1997(架空绞线用硬铝线，国家质量技术监督局)和加拿大Ontario Hydro公司标准；所述的导线失效，根据上述标准，指铝线的电阻率小于等于28.264nΩ·m，或单股拉伸断裂强度小于等于未服役铝股线的80％。
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