大气环境下风电塔筒金属材料的应力腐蚀

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输电铁塔耐候钢在不同大气环境下的腐蚀行为

输电铁塔耐候钢在不同大气环境下的腐蚀行为葛兆军;张强;黄耀;韩军科【摘要】为推广耐候钢在输电杆塔中的应用,试制了输电铁塔用高强高韧型耐候钢.该型钢具有优异的力学性能:屈服强度高达510 MPa,抗拉强度达568 MPa,总伸长率大于27.5％,-40℃低温冲击功在89～176 J.采用SEM、XRD、EIS等手段综合评价了输电铁塔耐候钢在4个不同地方的耐腐蚀性能,研究了耐候钢在不同大气环境中的腐蚀行为及其耐蚀机理.结果表明:输电铁塔耐候钢锈层电阻随暴晒时间增加而逐渐增大,锈层腐蚀产物主要由α-FeOOH、γ-FeOOH、Fe3O4及一些非晶态腐蚀产物组成.河北曹妃甸地区耐候钢保护性锈层最稳定,输电铁塔耐候钢适合在河北曹妃甸、北京良乡和福建永泰地区使用,暂不适合在福建平潭地区使用.【期刊名称】《中国电力》【年(卷),期】2016(049)012【总页数】7页(P8-14)【关键词】输电铁塔;耐候钢;锈层电阻;腐蚀产物【作者】葛兆军;张强;黄耀;韩军科【作者单位】国家电网公司,北京 100031;国家电网公司,北京 100031;中国电力科学研究院,北京 100192;中国电力科学研究院,北京 100192【正文语种】中文【中图分类】TG162.83中国输电线路长期暴露在大气中，塔材腐蚀较为严重，虽然采用镀锌钢能缓解大气腐蚀危害，但存在镀锌成本高、镀锌工艺污染环境和镀锌铁塔后期需维护等问题，因此亟须寻找新型防腐材料替代镀锌钢[1-2]。

美国、日本、德国等在20世纪60年代已将耐候钢应用到输电铁塔中。

美国曾于1961年将无喷涂型耐候钢材用于马塞诸塞州Pittsfield近郊输电线路的钢管杆上。

1962年，在宾夕法尼亚的Brookville建成2座输电铁塔，其后弗吉尼亚电力公司在一条560 km长的输电线路铁塔中全部使用了耐候钢。

这些线路已经投运50年以上，目前运行状况良好[3]。

日本也曾于1975年在77 kV双回路角钢试验塔中应用SMA系列耐候钢，最大角钢规格为L150×15，该塔于10年后拆除并进行了耐腐蚀性能和机械性能试验。

不同涂层对风力发电设备金属腐蚀的保护效果

不同涂层对风力发电设备金属腐蚀的保护效果随着世界能源危机日益严峻，清洁能源的开发和利用成为了全球范围内的热门话题。

风力发电作为一种环保、可再生的能源形式，广泛应用于风电场中。

然而，长期暴露在恶劣的气候条件下的风力发电设备往往容易受到金属腐蚀的影响，影响着设备的寿命和效能。

因此，对风力发电设备金属腐蚀的保护成为了研究的重点。

本文将着重探讨不同涂层对风力发电设备金属腐蚀的保护效果，并分析其影响因素。

一、涂层的种类及特性涂层是一种将一种或多种材料涂覆于基材表面的技术。

根据应用环境和金属腐蚀的程度，风力发电设备可以涂覆不同种类的涂层。

常见的涂层包括有机涂层和无机涂层。

有机涂层是最常见的一种涂层，主要由有机物质组成，可以提供一定程度的防护作用。

有机涂层通常具有较好的粘附性和柔韧性，能够防止金属腐蚀的发生。

此外，有机涂层可以根据需要进行颜色调配，增加设备的美观性。

无机涂层是一种由无机物质组成的涂层，通常具有更高的硬度和耐腐蚀性能。

无机涂层主要包括金属涂层和陶瓷涂层。

金属涂层通常使用镀锌或镀铬等材料，可以形成一层保护膜，提高金属表面的耐腐蚀性能。

陶瓷涂层则具有更高的硬度和热稳定性，可以有效保护金属表面免受外界环境的腐蚀。

二、涂层对风力发电设备金属腐蚀的保护效果1. 有机涂层的保护效果有机涂层由于具有较好的粘附性和柔韧性，可以有效隔离金属表面与外界环境的接触，从而减少金属腐蚀的发生。

同时，有机涂层还可以根据需要进行颜色调配，提高设备的美观性。

然而，由于有机涂层本身具有较低的防护性能，通常需要定期进行维护和修复，以保证其持久的保护效果。

2. 金属涂层的保护效果金属涂层通常通过镀锌或镀铬等方式形成一层保护膜，能够有效提高金属表面的耐腐蚀性能。

镀锌涂层是最常用的一种金属涂层，其通过在钢铁表面形成锌层来提供保护。

锌具有较高的阳极反应活性，可以牺牲自身来保护基材，从而减少金属腐蚀的发生。

而镀铬涂层则能够形成一层致密的氧化膜，提高金属表面的耐腐蚀性能，但生产成本较高。

湿热海洋大气环境下的钢铁腐蚀影响因素

宝钢湛江钢铁基地项目，于２０１２年５月３１
湿度大于８０％的时间超过６０％（５５００ｈ）；ＧＢ／Ｔ
２０１５年第１期
宝
钢
技
术
７７
湿热海洋大气环境下的钢铁腐蚀影响因素
李钊，祁庆琚，马朝晖，周庆军２０１９００）（宝山钢铁股份有限公司研究院，上海
摘要：宝钢湛江钢铁基地位于广东省湛江市东海岛，属于湿热海洋大气环境，在这种环境下的空气潮湿且含有氯离子，钢铁表面很容易产生锈蚀。探讨湿度、氯离子、二氧化硫等对钢
铁在大气腐蚀过程中的作用。经研究发现，二氧化硫对钢铁在大气腐蚀初期影响较大，氯离子是钢铁长期受大气腐蚀影响的主要因素，干湿交替则会加速腐蚀过程。
关键词：湛江钢铁；湿热海洋大气；大气腐蚀
中图分类号：ＴＧ１７２．３文献标志码：Ｂ文章编号：１００８— ０７１６（２０１５）０１— ００７７— ０４
ｈｕｍｉｄｍａｒｉｎｅａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ
ＬＩＺｈａｏ，
Ｑｉｎｇ￣ｕ，ＭＡＺｈａｏｈｕｉａｎｄＺＨＯＵＱｉｎｇｊｕｎ
（ＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＢａｏｓｈａｎＩｒｏｎ＆ＳｔｅｅｌＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０１９００，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＺｈａｎｊｉａｎｇＩｒｏｎ＆ＳｔｅｅｌｂａｓｅｉｓｌｏｃａｔｅｄｏｎＥａｓｔＯｃｅａｎｉｓｌａｎｄ，ＺｈａｎｊｉａｎｇＣｉｔｙ，

金属材料的应力腐蚀

金属材料的应力腐蚀金属材料的应力腐蚀开裂，是指在静拉伸力和腐蚀介质的共同作用下导致腐蚀开裂的现象。

它与单纯由应力造成的破坏不同，这种腐蚀在极低的应力条件下也能发生；它与单纯由腐蚀引起的破坏也不同，腐蚀性极弱的介质也能引起腐蚀开裂。

它往往是没有先兆的进展迅速的突然断裂，容易造成严重的事故。

因此它是一种危害性极大的破坏形式。

按照裂纹发展过程的电化学反应，可以把应力腐蚀分为两个基本类别：阳极反应敏感型和阴极反应敏感型。

阳极反应敏感型应力腐蚀，是指这类应力腐蚀裂纹的形成和发展过程是以裂纹处金属的阳极溶解为基础的，裂纹的成长速度也由金属阳极溶解速度决定。

阴极反应敏感型应力腐蚀，是指这类应反应过程中由于阴极吸氢而造成的脆性破坏，它也称为氢脆型应力腐蚀，也称氢脆。

通常说的应力腐蚀，指的是阳极反应敏感型应力腐蚀。

金属材料发生应力腐蚀的特征，可从四个方面说明1、应力产生应力俯视的应力主要是其中的静态部分，它可以是外加载荷或装配力（例如拧螺栓的力、胀接力等）引起的应力，也可以是构件在加工、热处理、焊接等过程中产生的内应力。

不管来源如何，导致应力腐蚀开裂的应力必须有拉伸应力的成分，压缩应力是不会引起应力腐蚀开裂的。

此外，这种应力通常是比较轻微的。

如果不是在腐蚀环境中，这样小的应力是不会使构件发生机械性的破坏。

构成破坏的应力值要根据材料、腐蚀介质等具体情况来确定。

2、腐蚀介质产生应力腐蚀的材料和介质并不是任意的，只有二者是某种组合时才会发生应力腐蚀。

引起普通钢应力腐蚀的腐蚀介质有：氢氧化物溶液；含有硝酸盐、碳酸盐、硫化氢的水溶液；海水，硫酸-硝酸混合液；融化的锌、锂；热的三氯化铁溶液；液氨。

引起奥氏体不锈钢应力腐蚀的介质有：酸性和中性的氯化物溶液；海水；熔融氯化物；热的氟化物溶液；日的氢氧化物溶液。

3、材料一般认为极纯的金属不产生应力腐蚀破坏，只有在合金或含有杂质的金属中才会发生。

4、破坏过程a.孕育阶段。

这是在应力腐蚀裂纹产生前的一段时间，为裂纹的成核作准备。

试论风力发电机零部件的防腐处理

试论风力发电机零部件的防腐处理随着风力发电技术的不断发展，风力发电机在能源领域中扮演着越来越重要的角色。

由于风力发电机大多布置在海边或高海拔地区，风力发电机零部件会受到海洋盐雾、高温、高湿度等恶劣环境的侵蚀，导致零部件的腐蚀严重，降低了其工作效率和使用寿命。

对风力发电机零部件进行防腐处理，提高其耐腐蚀性能，对保证风力发电机的正常运行和延长使用寿命具有重要意义。

风力发电机主要由塔筒、翼型叶片、发电机和控制系统等组成。

不同零部件所面临的腐蚀问题也有所不同，因此需要针对不同零部件采用不同的防腐措施。

下面将针对风力发电机常见的零部件进行防腐处理的技术措施和方法进行论述。

首先是塔筒的防腐处理。

由于塔筒大多安装在海边或高海拔地区，面临着强烈的海洋盐雾和高温高湿度的腐蚀环境，因此塔筒的防腐措施非常重要。

常见的防腐处理方法有热浸镀锌、防腐涂料和电镀等。

热浸镀锌是将塔筒表面浸入热镀锌液中，在表面形成一层厚度均匀的锌层，起到防止塔筒被腐蚀的作用。

防腐涂料则是在塔筒表面涂覆一层具有耐酸碱、耐腐蚀性能较好的涂料，起到隔绝空气和水分对塔筒的侵蚀作用。

电镀是将塔筒表面浸入电解液中，通过电流作用将金属镀覆在表面，提高其耐腐蚀性能。

其次是翼型叶片的防腐处理。

翼型叶片是风力发电机中最容易受到腐蚀的部件之一，常见的腐蚀形式有风蚀和水分侵蚀。

为了提高翼型叶片的耐腐蚀性能，可以采用灰尘抛射技术和防水涂层等方法。

灰尘抛射技术是将耐腐蚀性能较好的材料粉末喷射到翼型叶片表面，形成一层保护膜，防止风蚀的作用。

防水涂层则是在翼型叶片表面涂覆一层具有良好防水性能的涂料，隔绝水分对叶片的侵蚀。

再次是发电机的防腐处理。

发电机中常见的腐蚀形式有电化学腐蚀和湿气腐蚀。

针对发电机的腐蚀问题，可以采用镀金、镀银和涂层等方法进行防护。

镀金是将发电机表面浸入含有金离子的电解液中，通过电流作用将金属镀覆在表面，提高其耐腐蚀性能。

镀银和涂层则是类似的方法，通过将银或具有耐腐蚀性能的涂层涂覆在发电机表面，起到隔绝湿气和电化学腐蚀的作用。

风电螺栓用钢的应力腐蚀开裂性能研究

风电螺栓用钢的应力腐蚀开裂性能研究摘要：本文旨在对风电螺栓用钢的应力腐蚀开裂性能进行研究。

通过实验和分析，揭示了应力腐蚀开裂的原因及机制，并提出了相应的预防和修复方法，为风电螺栓的可靠性提供科学依据。

1. 引言随着风电行业的快速发展，风电螺栓作为关键的结构连接元件，在风力发电机组中扮演着重要角色。

然而，风电螺栓在使用过程中常常会受到应力腐蚀开裂的困扰，严重影响了风电螺栓的可靠性和寿命。

因此，研究风电螺栓用钢的应力腐蚀开裂性能，对于提高风电螺栓的可靠度具有重要意义。

2. 应力腐蚀开裂的原因和机制应力腐蚀开裂是由外界应力和环境腐蚀共同作用导致的结构材料开裂现象。

风电螺栓用钢一般常常处于高应力的工作状态下，加之风力发电场环境中存在高湿度和高盐度的特点，容易使钢材表面产生腐蚀，导致表面被破坏并引发应力腐蚀开裂。

此外，颗粒的无机物质和微生物的存在也会加剧腐蚀的速度，从而加重了应力腐蚀开裂的程度。

3. 应力腐蚀开裂性能的测试方法为了准确评估风电螺栓用钢的应力腐蚀开裂性能，需要进行一系列的测试。

常用的测试方法包括静态拉伸试验、慢应变速率拉伸试验和悬载试验等。

这些测试方法能够模拟实际工况下的应力腐蚀开裂环境，测定钢材的抗拉强度、延伸率和断裂韧性等力学性能指标。

4. 防止应力腐蚀开裂的方法为了提高风电螺栓用钢的耐腐蚀性能并减少应力腐蚀开裂的风险，可以采取以下几种方法：4.1 选择合适的材料选择材料时应考虑其耐腐蚀性和力学性能。

一些具有抗腐蚀性能的不锈钢或高强度合金钢可作为替代材料，以提高螺栓的耐腐蚀性。

4.2 表面处理通过热处理、表面包覆涂层和阳极氧化等方法增加螺栓表面的硬度和抗腐蚀能力，从而延缓钢材的腐蚀速度。

4.3 控制环境在风力发电场的设计和运维中，应采取措施控制环境中的湿度和盐度，减少钢材表面的腐蚀程度。

例如，可以采用防护涂层、防风防尘设施等。

5. 应力腐蚀开裂的修复方法当螺栓出现应力腐蚀开裂时，及时采取合适的修复方法可以延长螺栓的寿命和可靠性：5.1 修补和更换受损的部位在发现螺栓受损区域后，可以采取修补和更换的方式，将受损部位剪切掉，并焊接新的材料。

...重点阐述了钢结构大气腐蚀、局部腐蚀、应力腐蚀的类型和机理,以及...

摘要：本文综述了钢结构腐蚀与防护发展现状，重点阐述了钢结构大气腐蚀、局部腐蚀、应力腐蚀的类型和机理，以及钢结构防腐蚀措施，指出了钢结构腐蚀防护的发展方向。

关键词：钢结构；腐蚀；防护A Review on Corrosion and Protection of Steel ConstructionsZhang Qifu Hao Xiaodong(Central Iron & Steel Research Institute, Beijing100081, China)Abstract: This paper summarizes corrosion and protection of steel constructions, stressing onprinciples of atmospheric corrosion, selective corrosion and stress corrosion, also methods ofcorrosion protection and future development of it.Keywords: steel construction; corrosion; protection1 前言据统计，每年由于腐蚀原因使全球大约损失10%～20%的金属，约合7000多亿美金[1]。

若以我国2005年产粗钢3.494亿吨计算，则一年的最低腐蚀量为0.3494亿吨，相当于我国一家大型钢铁企业的年产量。

同时，我国钢材消费主要集中在建筑、机械、汽车三大领域，占全部消费量的78%左右，其中建筑业用钢量占我国钢材消费总量的59%以上，2005年的消费量达到1.3924亿吨，预计2010年的消费量将会达到1.664亿吨，如图1、2所示。

因此建筑用钢材的金属腐蚀造成的经济损失尤为巨大。

钢结构作为建筑业用钢量最大的一种施工方式，具有自重轻、抗震性能好、节能效果好、工业化程度高等一系列优点[2-3]，随着我国政府对钢结构行业的政策从过去限制用钢到鼓励合理用钢的转变，钢结构取代钢筋混凝土或砖混结构作为当代建筑业的发展趋势，具有广阔的应用空间，钢结构的防腐蚀问题也随之变得愈加突出。

大气环境下金属材料腐蚀研究方法分析

大气环境下金属材料腐蚀研究方法分析作者：邢士波来源：《科技传播》2016年第14期摘要材料在大气中的腐蚀近年来广受关注，是多种腐蚀因素在大气环境下综合作用于材料表面的结果。

材料的腐蚀破坏致使装备、设施安全服役期缩短，安全性下降。

现有的研究资料表明我国因腐蚀造成的损失约占每年国民生产总值3%～4%。

本文对金属材料腐蚀试验方法进行了初步的探讨与分析。

关键词金属材料；试验；腐蚀中图分类号 TG115 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2016）167-0214-02材料在大气中的腐蚀近年来广受关注，是多种腐蚀因素在大气环境下综合作用于材料表面的结果。

材料的腐蚀破坏致使装备、设施安全服役期缩短，安全性下降。

因此详细研究了解材料在大气环境下的腐蚀特点及环境因素对材料腐蚀的影响规律已经逐渐成为材料科学领域中的重要研究方向。

本文对金属材料腐蚀试验方法进行了初步的探讨与分析。

1 金属材料的实际暴露腐蚀试验大气腐蚀研究方法是研究铝合金大气腐蚀规律的重要手段，近年来已取得较快发展。

铝合金模拟大气腐蚀主要是室外现场试验，它能够真实反映所在地区的腐蚀情况，数据直观可靠，也为室内研究加速腐蚀提供参考数据，使得加速腐蚀试验具有可比性。

材料在自然环境下的曝露腐蚀试验研究已有一百多年的历史，我国于1955年开始建立大气腐蚀试验网站，取得了大量有价值的研究成果。

国家自然科学基金重大项目“材料自然环境腐蚀”研究工作，完成了常用材料在我国10个主要典型大气环境下的腐蚀数据监测记录，以及在实验室中材料的腐蚀规律，户内户外腐蚀结果相关性，大气腐蚀测试等研究。

对材料室外实际暴露试验数据进行整理，并在实验室条件下进一步对材料腐蚀规律进行分析，结合暴露试验站点实际的环境气候和地理数据，可以有效真实的对材料进行实际腐蚀研究。

2 室内模拟大气加速腐蚀试验方法室外自然暴露试验得到的腐蚀数据直观、可靠，能反应腐蚀的实际情况，可获得户外自然环境下材料的腐蚀规律，可以评价试验环境下的材料寿命，为选材提供合理依据。

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２．ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＯｆｆｓｈｏｒｅＷｉｎｄＰｏｗｅｒＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄＴｅｓｔｉｎｇ，ＸＥＭＣＷｉｎｄｐｏｗｅｒ
Ｃｏ．，Ｌｔｄ，ＸｉａｎｇｔａｎｉｎＨｕｎａｎＰｒｏｖｉｎｃｅ４１１１０２）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅｓｔｒｅｓｓｃｏｙｒｏｓｉＯｉｌｉｎａｔｍｏｓｐｈｅｒｉＣｅｎｖ］ｒｏｎｍｅｎｔｗｉＩ１ｌｅａｄｔｏｔｈｅｂｒｉｔｔ】ｅｆｒａｃｔｕｒｅｏｆ
１应力腐蚀特征及机理
１１应力腐蚀的特征
应力腐蚀断裂是应力腐蚀介质协同作用引起的金属腐蚀断裂现象。发生应力腐蚀断裂通常需具备以Ｆ条件：敏感材料、特定环境和托伸虚力０，因此应力腐蚀
断裂具有以下几个特征：１．１．１应力特征
的呵冉生能源，目前，风力发电已经成为我国可持续发展战略的重要组成部分。海ｊ二风能资源极为丰富，海上
风电具有巨大的发展空间，我国风力发电 “ 二五 ”规划已经明确提出海上风电将成为重要的发展方向。塔简是风力发电机组的主要支撑结构，在服役过程中，会经受日光、雨水、腐蚀介质等环境因素作用，容
摘要：塔筒Βιβλιοθήκη 属材料在大气中的应力腐蚀会导致脆性断裂，从而对产生严重的后果。本文重点论述了应力腐蚀的几种腐蚀机理以及ｃ１对应力腐蚀的影响，并介绍了应用较广的慢应力速率试验方法。关键词：大气腐蚀；应力腐蚀；ｃ１离子；慢应变速率试验
中图分类号：ＴＢ９３６文献标识码：Ａ文章编号：１００４ — ７２０４（２０１３）Ｏｌ０００５ — ０４
（１．ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａ１Ａｄａｐｔａｂｉ１ｉｔｙｆｏｒＩｎｄｕｓｔｒｉａｌＰｒｏｄｕｃｔｓ．ＣｈｉｎａＥ１ｅｃｔｒｉｃＡｐｐａｒａｔｕｓＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅＣｏ．，Ｌｔｄ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ５１０６６３
ｔｏｗｅｒｔｕｂｅｍｅｔａｌ，ａｎｄｔｈａｔｗｉ１１ｒｅｓｕｌｔｉｎｓｅｒｉｏｕｓｃｏｎｓｅｑｕｅｎｃｅ．ＩｎｔｈｉＳｐａｐｅｒ，ｓｅｖｅｒａｌｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆＳｔｒｅｓＳＣＯＦＦＯＳｉｏｎａｎｄｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆＣ１ｔｏｓｔｒｅｓＳｃｏｒｒｏｓｉｏｎｗｅｒｅｄｉＳＣＵＳｓｅｄ：ａｎｄｔｈｅＳ１ＯＷＳｔｒａｉｎｒａｔｅｔｅｎｓｉｏｎｔｅｓｔｗａｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃｃｏｒｒｏｓｉｏｎ：ｓｔｒｅｓｓｃｏｒｒｏｓｉｏｎ；Ｃｌ；ｓｌｏｗｓｔｒａｉｎｒａｔｅｔｅｎｓｉｏｎｔｅｓｔ
ＴｈｅＳｔｒｅｓｓＣｏｒｒｏｓｉｏｎｏｆＷｉｎｄＰｏｗｅｒＴｏｗｅｒＴｕｂｅＭｅｔａｌｉｎＡｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ
ＺｈａｏＹｕｅ，ＨＵＡＮＧＨａｌ — ｊｕｎ，ＷＡＮＧＪｕｎ，ＪＩＥＧａｎ — ｘｉｎ，ＨＵＡＮＧＫａｉ — ｙｕｎ，ＳＯＮＧＸｉａｏ — ｐｉｎｇ
大气环境下风电塔筒金属材料的应力腐蚀
赵钺、黄海军、王俊、揭敢新、黄开云、宋晓萍
（１．中国电器科学研究院有限公司Ｔ业产品环境适应性国家重点实验室，』一州５１０６６３
２．湘潭电机股份有限公司海上风力发电技术与检测国家重点实验室，湘潭４１１１０２）
前言
风能取之不尽，用之不竭，是非常重要的一种洁挣
起风电机组倒塌等问题，从而给企业带来大的经济
失。随着风电产业的发展，海ｈＩＸ【电已经逐步丌始装机运行，塔筒金属材料面临的环境更加苛刻、更复杂，力腐蚀已成为行业需要关注的重要研究内容之一。