热带季风性气候下电气成品保护方法

杨兴朝 陆峻 钱国 支明辰

摘 要： 针对广东沿海地区独特的亚热带季风气候下电气成品和设备的保护问题，分析了潮湿对电气设备的危害，分析了潮湿环境条件下电气设备的腐蚀机理;研究了多项设备的防潮技术，探讨了桥架安装，电气配管，电缆敷设等电气成品的优化设计方案。

关键词： 季风气候;电气成品;防潮防腐蚀;设备防腐

【中图分类号】P44 【文献标识码】A 【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.41.154

1 前言

广东省湛江市东海岛及南海大部分海域为热带季风气候区，北纬109以南的南海则属赤道季风气候，为典型海洋气候，该地区常年处于强风、强辐射、高温、高湿、高盐雾（以下简称“两强、三高”）环境下，特殊气候地理环境，使得同一种结构材料海岛环境中的腐蚀程度往往比陆上环境高出数倍甚至数10倍，在该气候下使用的相关电气成品材料极易出现腐蚀，服役寿命只有预期的1/10～1/5。为保障观测设备稳定可靠运行，亟需提高海岛上电气设备性能及延长其使用寿命，形成一套成熟的成品保护技术。

2 研究背景

电气成品主要的金属损伤形态分为腐蚀、疲劳、摩擦、摩损等，它们都对设备的寿命有很大影响。其中潮湿造成的腐蚀损伤所占的比例最大。建国后特别是改革开放以来，我国在常规电气设备、船用及防爆电气设备等研究、设计方面已达到或接近国际先进水平，生产制造和使用维护也积累了丰富的经验，已基本满足常规环境和一般使用条件下的电气工程应用，但对电气设备在特殊环境条件下的应用研究还远远不够。以前，人们一直寄希望于通过设置统一的通风除湿系统，以保持设备所处环境的干燥。事实证明，为电气设备提供这样理想的环境难以完全实现，采用空调除湿机进行除湿防潮的能耗相当大，电费支出难以承担，另一方面，平时消耗如此多的电能也是极大的浪费，既不符合国家节能政策，也不满足建设节约型社会的需要。当前对电气设备的防潮技术进行研究，具有重要意义。

3 国内外现状

国外对于电气成品的保护主要以研发新材料为主，目前国外正在开发具有耐摩擦性、耐冲击性、长期耐候性的高性能重防腐涂料，以减少涂装次数，降低涂装费用。随着生产的发展，腐蚀环境的恶劣，尤其是海洋环境的腐蚀，人们对防腐涂料的要求也越来越高，希望得到一个耐蚀性能好，功效长的涂装，因此研究开发了重防腐涂料，重防腐有两方面的含义，一是指腐蚀环境恶劣，二是指保护寿命长。重防腐技術由一般防腐发展而来的，除了用于海洋构筑物以外，还广泛应用于化工设备、贮罐和管道。

与国外不同的是，国内对于电气成品的保护主要以现场施工为主，为此定制了很多方案和措施，包括加强对全体施工人员进行成品半成品保护方案;科学合理安排施工作业方案;施工技术交底和施工环境调查报告，交叉作业安排等一系列现场保护方案。此类方案已编制成技术标准，施工过程严格执行即可。此课题研究的内容也属于现场质量问题，创新之处在于提供新型创新方案，提高施工质量。

4 原理研究

4.1 影响电气成品腐蚀的因素。

影响电气设备腐蚀的因素比较复杂，随着气候、地区的不同，周围空气温度、湿度、杂质成分与浓度等均有很大的差别，电气设备腐蚀的程度也不同。

4.1.1 空气相对湿度的影响。

温度的波动和大气尘埃中的吸湿性杂质容易引起水分冷凝，在含有不同数量污染物的大气中，金属都有临界相对湿度。科学研究证明，金属锈蚀的空气相对湿度临界值：钢为70%、铜为60%、铝为76%、铁为63%、锌为60%。超过这一临界值，锈蚀速度就会猛增。

4.1.2 温度和温差的影响。

金属存放的周围环境相对湿度低于其临界值时，温度对锈蚀速度的影响很小，温度再高，由于环境干燥，金属并不容易生锈。而当相对湿度达到金属锈蚀的临界相对湿度时，温度的影响会起很大的作用，此时温度每升高10℃，锈蚀速度则提高约2倍。

4.2 潮湿环境对电气设备性能的影响。

潮湿是电气设备损坏的主要因素之一，对于一般的电气设备来说，相对湿度在40%～60%比较适宜，当相对湿度超过80%时，电气设备就会出现不良反应。分析其原因，多发生在绝缘、导电回路和机械性能方面。

4.3 电气设备表面水膜形成机理

4.3.1 电气设备表面水膜的形成。

电气设备暴露在潮湿的大气环境中，表面易形成水膜。

4.3.2 腐蚀速度与设备表面水膜厚度的关系。

当电气设备间断运行且周边湿度较大时，运行时设备内部的温差变化大，容易形成水膜。

5 电气成品保护方法

5.1 常用防潮方法。

根据物质腐蚀原理，以控制环境水分含量为重点，将环境相对湿度控制在50%左右即可保证绝大多数材料和设备的存放安全。潮湿环境下，电气配电柜内部常规电气设备的环境安全防护主要是防潮。

5.2 基于配电柜体的电气设备防潮方案。

一般情况下，电气设备主要集中在配电柜内，做好柜体内空间及柜体的防潮，就能解决配电设备的防潮。

5.3 电气配管。

原来传统的电气配管技术是先对镀锌钢管进行套丝，只有用螺纹接头连接。如果在热带季风气候下采用这种方法，套丝部分极容易产生腐蚀，所以研发出新的配管技术。新的配管技术采用卡簧自固式管接头，取消了配管工序中的套丝工序，替代传统的套丝连接配管，这样能有效避免金属加工过程对材料防腐性能的破坏，从而解决接头处腐蚀的问题，提高施工质量。

5.4 电缆绑扎。

为了提高电缆在桥架中的稳定性和固定强度，应采用交叉交错绑扎方法，此方法相对于原来的平排单独绑扎，能提高2～3倍的抗拉扯能力。

5.5 桥架固定。

由于湛三高炉项目桥架安装位置大多都是室外，需进行防台风固定和桥架的防腐，不能对其进行焊接固定，新的桥架固定技术利用桥架支架，采用L型“耳朵”固定，和桥架的连接采用打孔固定，有效防止了对桥架的结构伤害

6 结语

通过本次课题研究，着重探索了亚热带季风气候下电气成品腐蚀的原理，通过原理的研究，从根源上研究“三高”环境下电气成品的保护技术。湛江三高炉通过上述多项技术的应用，施工质量大幅度提高，为争创鲁班奖提供了施工条件。电气成品和设备的腐蚀问题得到了根本上的改善。提升了电气设备的性能，具有重要的现实意义和实际使用价值。

参考文献

[1] 潘应君，张恒，刘静著.材料环境学[M].冶金工业出版社.2004.

[2] 曾胜资，李伍德.浅谈潮湿气候对电子装备的影响及防护[J].气象水文装备.2006，4.