一种工业区输电线路杆塔腐蚀剩余寿命预测方法技术

本发明专利技术公开了一种工业区输电线路杆塔腐蚀剩余寿命预测方法，步骤包括：1)测量被预测杆塔的塔材剩余镀锌层平均厚度；2)测量被预测杆塔的塔材腐蚀严重区域的最小剩余厚度，将被预测杆塔的塔材原始厚度减去所述最小剩余厚度得到被预测杆塔的塔材最大腐蚀深度；3)确定被预测杆塔所处工业区的铁腐蚀速率和锌腐蚀速率；4)获取被预测杆塔所处工业区的塔材最大允许腐蚀深度；5)计算被预测杆塔的腐蚀剩余安全寿命。本发明专利技术能够快速准确地预测输电线路杆塔在工业区的腐蚀剩余寿命，以便及时采取检修维护措施，预防由此引发的输电线路掉线、停电、跳闸等事故，具有科学合理、时间快速、准确率高的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力工程领域，具体涉及一种工业区输电线路杆塔腐蚀剩余寿命预测方法。
技术介绍
电力系统中，高压架空输电线路主要由杆塔、导线和金具组成。其中杆塔是输电线路的结构支撑者，起到固定与支撑导线和金具、防止输电线路接触地面的作用。作为输电线路的主要承重结构，杆塔的用量非常巨大，仅湖南省内就有杆塔上百万基，每基杆塔重量数吨至数十吨，是输电线路中用量最大的一类部件。随着现代电网的高速发展，特高压、智能电网的建设，杆塔的用量还在不断扩大。由于输电线路分布在野外露天，长期经受风霜雨雪的侵袭，杆塔运行中普遍会发生腐蚀问题。杆塔腐蚀失效将导致导线和金具直接坠落地面，引起线路跳闸、停电，严重时甚至造成人身安全事故。因此杆塔安全至关重要。目前输电线路杆塔基本采用钢铁材料制作，表面采用热浸镀锌防腐，一般设计寿命30年以上。但在自然环境中一般运行10年以上就逐渐出现明显腐蚀，尤其在工业污染区，酸雨形成强腐蚀破坏，数年内就可能全面覆盖红锈，杆塔锈穿、锈断的事故时有发生，实际寿命远达不到要求。然而目前对腐蚀后的杆塔缺少定量评估预测手段，不能确定杆塔是否安全，也不能确定杆塔可继续安全运行的剩余寿命为多久，仅靠个人经验来估猜寿命，较为随意和盲目。而杆塔的检修维护是一项大型工程，需要提前制订计划，以申请停电调度。因此对杆塔腐蚀后的剩余安全寿命预测十分重要，需要有一种量化手段进行科学分析，方可在腐蚀事故发生前及时安排检修计划进行防腐维护或严重时直接更换，避免杆塔腐蚀的不安全状态，保证电网安全运行。运行单位对此需求极为迫切和必要。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题：针对目前输电线路杆塔缺少定量腐蚀剩余寿命评估手段的落后状况，提供一种能够快速准确地预测输电线路杆塔在工业区的腐蚀剩余寿命，以便及时采取检修维护措施，预防由此引发的输电线路掉线、停电、跳闸等事故，科学合理、时间快速、准确率高的工业区输电线路杆塔腐蚀剩余寿命预测方法。为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种工业区输电线路杆塔腐蚀剩余寿命预测方法，步骤包括：1)测量被预测杆塔的塔材剩余镀锌层平均厚度dZn；2)测量被预测杆塔的塔材腐蚀严重区域的最小剩余厚度t，将被预测杆塔的塔材原始厚度h减去所述最小剩余厚度t得到被预测杆塔的塔材最大腐蚀深度d；3)确定被预测杆塔所处工业区的铁腐蚀速率vFe和锌腐蚀速率vZn；4)获取被预测杆塔所处工业区的塔材最大允许腐蚀深度dC；5)根据式(1)所示函数表达式计算被预测杆塔的腐蚀剩余安全寿命；RL＝1000(dC-d)÷vFe+dZn÷vZn(1)式(1)中，RL为被预测杆塔的腐蚀剩余安全寿命，dC为被预测杆塔所处工业区的塔材最大允许腐蚀深度，d为被预测杆塔的塔材最大腐蚀深度，dZn为被预测杆塔的塔材剩余镀锌层平均厚度，vFe为被预测杆塔所处工业区的铁腐蚀速率，vZn为被预测杆塔所处工业区的锌腐蚀速率。优选地，所述步骤1)的详细步骤包括：首先确定被预测杆塔上的多个测量点，然后通过磁性覆层测厚仪测量被预测杆塔上各个测量点的剩余镀锌层厚度，并根据各个测量点的剩余镀锌层厚度计算得到被预测杆塔的塔材剩余镀锌层平均厚度。优选地，所述步骤2)中测量被预测杆塔的塔材腐蚀严重区域的最小剩余厚度t的详细步骤包括：首先确定被预测杆塔上的测量面，打磨测量面去除表面的浮锈、漆膜或氧化皮，然后通过精度不低于0.1mm的尺寸测量仪器检测测量面上多个位置的剩余厚度，并从多个位置的剩余厚度中取最小值作为被预测杆塔的塔材腐蚀严重区域的最小剩余厚度t。优选地，所述步骤4)的详细步骤包括：4.1)配制被预测杆塔所处工业区的模拟酸雨溶液；4.2)将被预测杆塔的塔材样品制成预裂纹拉伸试样，将预裂纹拉伸试样通过慢应变速率应力腐蚀试验机上进行恒载荷拉伸试验，且在慢应变速率应力腐蚀试验机的溶液槽中放置所述模拟酸雨溶液且使模拟酸雨溶液完全浸泡预裂纹拉伸试样的预裂纹开口，测得被预测杆塔在所处工业区的塔材应力腐蚀断裂韧性KISCC；4.3)基于被预测杆塔的塔材设计极限载荷σC、应力腐蚀断裂韧性KISCC、塔材原始厚度h计算得到被预测杆塔所处工业区的塔材最大允许腐蚀深度dC。优选地，所述步骤4.1)的详细步骤包括：首先搜集被预测杆塔所处工业区至少近指定年数的酸雨pH值并计算酸雨pH年平均值x，取NaHSO3逐量添加到去离子水中配置模拟酸雨溶液，用pH酸度计跟踪测量所配置模拟酸雨溶液的pH值，使pH值接近酸雨pH年平均值x；当模拟酸雨溶液的pH值与酸雨pH年平均值x的差小于0.03时，通过滴加稀H2SO4溶液或NaOH溶液进行微调：①若模拟酸雨溶液pH值高于酸雨pH年平均值x、且模拟酸雨溶液pH值和酸雨pH年平均值x的差值小于0.03时，滴加稀H2SO4溶液使模拟酸雨溶液的pH值降低以更趋近于酸雨pH年平均值x，②若模拟酸雨溶液pH值略低于酸雨pH年平均值x、且模拟酸雨溶液pH值和酸雨pH年平均值x的差值小于0.03时，滴加NaOH溶液使模拟酸雨溶液pH值的升高以更趋近于酸雨pH年平均值x，通过微调最终使模拟酸雨溶液的pH值和酸雨pH年平均值x完全一致。优选地，所述NaHSO3为试剂级或化学纯的NaHSO3。优选地，所述步骤4.3)中被预测杆塔所处工业区的塔材最大允许腐蚀深度dC的计算函数表达式如式(2)所示；σc10πdc·2hπdctanπdc2h·0.752+2.02dch+0.37(1-sinπdc2h)2cosπdc2h=100KISCC---(2)]]>式(2)中，σc为被预测杆塔的塔材设计极限载荷，dc为被预测杆塔所处工业区的塔材最大允许腐蚀深度，h为被预测杆塔的塔材原始厚度，KISCC为被预测杆塔在所处工业区的塔材应力腐蚀断裂韧性。优选地，所述步骤3)的详细步骤包括：将与被预测杆塔材质相同的碳钢和锌分别制成标准平板试样，将标准平板试样分别放在被预测杆塔所处工业区下曝晒1年，检测碳钢标准平板试样试验前后的厚度差或者腐蚀失重，如果检测的是腐蚀失重则将腐蚀失重换算得到碳钢标准平板试样试验前后的厚度差，将碳钢标准平板试样试验前后的厚度差除以时间得到被预测杆塔所处工业区的铁腐蚀速率vFe，检测锌标准平板试样试验前后的厚度差或者腐蚀失重，如果检测的是腐蚀失重则将腐蚀失重换算得到碳钢标准平板试样试验前后的厚度差，将锌标准平板试样试验前后的厚度差除以时间得到被预测杆塔所处工业区的锌腐蚀速率vZn。或者本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种工业区输电线路杆塔腐蚀剩余寿命预测方法，其特征在于步骤包括：1)测量被预测杆塔的塔材剩余镀锌层平均厚度dZn；2)测量被预测杆塔的塔材腐蚀严重区域的最小剩余厚度t，将被预测杆塔的塔材原始厚度h减去所述最小剩余厚度t得到被预测杆塔的塔材最大腐蚀深度d；3)确定被预测杆塔所处工业区的铁腐蚀速率vFe和锌腐蚀速率vZn；4)获取被预测杆塔所处工业区的塔材最大允许腐蚀深度dC；5)根据式(1)所示函数表达式计算被预测杆塔的腐蚀剩余安全寿命；RL＝1000(dC‑d)÷vFe+dZn÷vZn                   (1)式(1)中，RL为被预测杆塔的腐蚀剩余安全寿命，dC为被预测杆塔所处工业区的塔材最大允许腐蚀深度，d为被预测杆塔的塔材最大腐蚀深度，dZn为被预测杆塔的塔材剩余镀锌层平均厚度，vFe为被预测杆塔所处工业区的铁腐蚀速率，vZn为被预测杆塔所处工业区的锌腐蚀速率。

【技术特征摘要】
1.一种工业区输电线路杆塔腐蚀剩余寿命预测方法，其特征在于步骤包括：
1)测量被预测杆塔的塔材剩余镀锌层平均厚度dZn；
2)测量被预测杆塔的塔材腐蚀严重区域的最小剩余厚度t，将被预测杆塔的塔材原始厚
度h减去所述最小剩余厚度t得到被预测杆塔的塔材最大腐蚀深度d；
3)确定被预测杆塔所处工业区的铁腐蚀速率vFe和锌腐蚀速率vZn；
4)获取被预测杆塔所处工业区的塔材最大允许腐蚀深度dC；
5)根据式(1)所示函数表达式计算被预测杆塔的腐蚀剩余安全寿命；
RL＝1000(dC-d)÷vFe+dZn÷vZn(1)
式(1)中，RL为被预测杆塔的腐蚀剩余安全寿命，dC为被预测杆塔所处工业区的塔材
最大允许腐蚀深度，d为被预测杆塔的塔材最大腐蚀深度，dZn为被预测杆塔的塔材剩余镀锌
层平均厚度，vFe为被预测杆塔所处工业区的铁腐蚀速率，vZn为被预测杆塔所处工业区的锌腐
蚀速率。
2.根据权利要求1所述的工业区输电线路杆塔腐蚀剩余寿命预测方法，其特征在于，所
述步骤1)的详细步骤包括：首先确定被预测杆塔上的多个测量点，然后通过磁性覆层测厚
仪测量被预测杆塔上各个测量点的剩余镀锌层厚度，并根据各个测量点的剩余镀锌层厚度计
算得到被预测杆塔的塔材剩余镀锌层平均厚度。
3.根据权利要求2所述的工业区输电线路杆塔腐蚀剩余寿命预测方法，其特征在于，所
述步骤2)中测量被预测杆塔的塔材腐蚀严重区域的最小剩余厚度t的详细步骤包括：首先确
定被预测杆塔上的测量面，打磨测量面去除表面的浮锈、漆膜或氧化皮，然后通过精度不低
于0.1mm的尺寸测量仪器检测测量面上多个位置的剩余厚度，并从多个位置的剩余厚度中取
最小值作为被预测杆塔的塔材腐蚀严重区域的最小剩余厚度t。
4.根据权利要求3所述的工业区输电线路杆塔腐蚀剩余寿命预测方法，其特征在于，所
述步骤4)的详细步骤包括：
4.1)配制被预测杆塔所处工业区的模拟酸雨溶液；
4.2)将被预测杆塔的塔材样品制成预裂纹拉伸试样，将预裂纹拉伸试样通过慢应变速率
应力腐蚀试验机上进行恒载荷拉伸试验，且在慢应变速率应力腐蚀试验机的溶液槽中放置所
述模拟酸雨溶液且使模拟酸雨溶液完全浸泡预裂纹拉伸试样的预裂纹开口，测得被预测杆塔
在所处工业区的塔材应力腐蚀断裂韧性KISCC；
4.3)基于被预测杆塔的塔材设计极限载荷σC、应力腐蚀断裂韧性KISCC、塔材原始厚度h
计算得到被预测杆塔所处工业区的塔材最大允许腐蚀深度dC。
5.根据权利要求4所述的工业区输电线路杆塔腐蚀剩余寿命预测方法，其特征在于，所

\t述步骤4.1)的详细步骤包括：首先搜集被预测杆塔所处工业区至少近指定年数的酸雨pH值
并计算酸雨pH年平均值x，取NaHSO3逐量添加到去离子水中配置模拟酸雨溶液，用pH酸
度计跟踪测量所配置模拟酸雨溶液的pH值，使pH值接近酸雨pH年平均值x；当模拟酸雨
溶液的pH值与酸雨pH年平均值x的差小于0.03时，通过滴加稀H2SO4溶液或NaOH溶液
进行微调：①若模拟酸雨溶液pH值高于酸雨pH年平均值x、且模拟酸雨溶液pH值...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈军君，李明，谢亿，谢国胜，胡波涛，王军，欧阳克俭，刘纯，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网湖南省电力公司，国网湖南省电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11