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电网金属材料腐蚀与防护技术科技获重大突破
发布时间:2016-05-11 15:31:34

  这是一段针对传统问题进行的破冰之旅,这是一个由多个“领先”作为支撑的前沿项目,这是一项通过防腐技术能让输电线路和接地网更加坚强的科技成果,这就是由国网山东省电力公司电力科学研究院(简称“国网山东电科院”)的国家电网公司电网金属材料腐蚀与防护技术科技攻关团队攻坚的项目———重工业污染区输电线路杆塔和接地网腐蚀防治技术研究与示范。“这个项目是在传统技术上进行的大胆创新与尝试,将不可能变成了可能,将难点变成了亮点。”国网山东电科院院长苏建军说:“我们要做的就是建立输电杆塔和接地网构件腐蚀安全评估体系,为输电线路杆塔和接地网制定防腐方案,并建成示范工程将其推广。”

  4月22日,“重工业污染区输电线路杆塔和接地网腐蚀防治技术研究与示范”项目以高分通过了国家电网公司的验收。回顾艰辛的历程与眼前的众多成果,该项目的研发团队———国家电网公司电网金属材料腐蚀与防护技术科技攻关团队的成员心中充满了欣慰,只有他们自己能够体会4年来倾情付出的酸甜苦辣。

  该项目属于电网材料应用技术领域,主要针对重工业腐蚀环境,研究电网构件材料的腐蚀分级原则,建立基于设备腐蚀特征参数的腐蚀安全评估体系;研制大气腐蚀状态监测仪器,开发新型防腐材料实验室快速检测、评价与寿命预测技术;开发金具、螺栓专用防腐涂层,开发酸性土壤接地网防腐新技术。通过技术的示范应用,形成重工业污染区输电线路和接地网的综合防腐方案,为输电线路杆塔和接地网安全运行提供技术支撑,旨在大幅提高国家电网公司电网构件材料腐蚀防护技术水平,掌握典型地域环境腐蚀的特征数据与特性规律,实现构件材料从设计到运行的可靠性寿命预测管理。

  直面挑战 高瞻远瞩定目标

  “重工业污染区输电线路杆塔和接地网腐蚀防治技术研究与示范”项目是国家电网公司的重点科技项目,该项目的研发成果主要包括:高耐蚀合金镀层技术、腐蚀动态地图和带锈涂料等。这些科技研发成果相互支撑,互为补充,不断充实完善,实现了重工业污染区输电线路杆塔和接地网腐蚀防治。

  项目设定目标的高起点与重实效注定了该科研团队将要经历一段不平凡的攻坚之路。该项目早在2012年启动,团队成员便从此开始了一场挑战自我的4年艰苦鏖战。每一个科研项目都要经历一个从无到有,去粗取精的过程。该团队摸着石头过河,在经历了无数次的失败,经受住时间和意志的考验之后,他们坚信“失败是成功之母”,终于收获了累累硕果。

  由于大部分输变电设备暴露在大气之中运行而遭受腐蚀损伤,防护不当则会降低安全裕度,增加事故隐患,因而防腐成为了运检的重要组成部分。为此,国网制定了“20、40、60”的要求,分别对应着二次设备、一次设备和永久建筑的寿命年限。基于此,该项目的研发团队制定下了新开发防腐涂层争取实现新建一次设备40年全寿命免防腐维护,在役设备防腐维护至少20年有效的宏伟目标,这远远高于项目任务书8~15年的技术指标要求。该团队敢于直面挑战,高标准严要求,迈向了科研的新高度。

  领先成果科技突围占高地

  该团队开发的热浸镀锌铝镁稀土合金,是应用于输电线路钢构件及架空地线的新型高耐蚀防腐镀层技术,其耐蚀性能高于国内目前普遍采用镀层的10倍以上,为输电线路穿上了一层 “防护服”。

  该项目团队深刻认识到,长效防腐技术的实现,实验室开发固然重要,但要从环境与材料的实地检测和性能评价开始,防与治两者缺一不可。检测到位才能因地制宜,分析深入,为输电线路杆塔和接地网制定防腐方案,这也是长期以来存在于输电线路防腐设计和维护缺乏工程所在地数据支撑的难点所在。

  为了解决基础环境腐蚀数据的来源问题,团队不惧路途遥远。该团队首先是在前人工作的基础上改进设计了智能大气腐蚀监测仪,解决了数据干扰和环境差异的影响,实现了腐蚀数据的远程传输,研究人员无需舟车劳顿就能轻而易举地掌控监测点的实时大气腐蚀性和材料腐蚀进程的动态信息。

  该团队继而又建立了大气腐蚀监测平台和数据库,从而开发出了目前世界上第一张“动态大气腐蚀性地图”。仅此一个分支技术路线的执行就经历了4代改进,耗时3年之久。在完成上述艰难的准备工作并掌握了现场第一手数据之后,才切入了项目的“正题”,该团队建立了输电线路大气环境和土壤环境腐蚀性的分级原则和评定方法。西安理工大学  冯拉俊教授指出,“这是我见到的世界上第一张‘动态大气腐蚀性地图’,非常有意义。他们建立的在役构件腐蚀状态量的现场检测试验方法,实现了对腐蚀安全等级的评定及寿命预测,不仅可用于电网防腐检修,在其他行业也具有普遍实用意义。”底面一体化带锈防腐涂料的研发是该项目的另一实用化成果。当输电杆塔出现锈蚀时,需及时进行修复,如果应用传统涂料,必须将锈蚀层清除到很高洁净等级再行涂刷,否则效果会很差。这样既增加了成本,又是现场难以完成的实际状况。该团队在分析借鉴了国内外同类产品的特性之后,从输电铁塔的现场实际情况出发,成功研发了底面合一的带锈涂料。该涂料降低了对铁塔基材表面除锈净化的处理要求,能够在铁塔不完全清除锈层的情况下进行一次涂刷即可满足重腐蚀地区20年寿命的要求,抗腐蚀效果显著。目前,该成果已经成功应用在山东莱芜和淄博等地区的杆塔防腐维护施工中,得到了各方的高度肯定。

  国网辽宁电科院设备状态评价中心吴细毛高级工程师对该项目评价很高,“该团队的研究成果,看似平常,却是对传统技术的一种高台阶提升。他们在实验室付出的艰辛只有我们同行才能深有体会,4年的时间他们泡在实验室里品尝了无数次的失败,才最终取得了现在的成果,真是让人敬佩。”

  亮点支撑致远超越无止境

  每一项新的技术成果背后,都有多个衍生分项技术的支撑,这样成果的效能才能发挥出最大化的作用,也才能凸显出其领先性,这也是科研人员与生俱来的精益追求。成果是闪亮的,过程是漫长的,但是科研人员坚信“有志者事竟成”的人生信条,也正是在这种信念的支撑下他们度过了一道道难关,迈向了一个个新高度,成就了项目的精彩亮相。

  “让时间证明,让数据说话。”这是科研工作的要求,也是对科研人员的考验。因为,时间需要长久的等待,数据需要大量的积累。为了掌握杆塔材料在大气环境中的实况耐蚀性能,该团队在全国建立了10多个野外暴露试验站,一期试验就投入了1260个塔材试样。试验开始后的几年中甚至十几年中,每隔一段时间研究人员都要取回样品在实验室解剖分析防腐效果,耗时之长,工作量之大,是目前一般科研人员所难以忍受的。这种需要长久耐心的等待和枯燥之中的烦琐,既磨炼着团队成员的意志,也考验着他们的科研信念。

  由于经费和项目周期的限制,国网山东电科院开发的“动态大气腐蚀性地图”和在线 “大气腐蚀监测平台”,目前还仅限于显示山东省电力公司输电线路范围内的47个站点的腐蚀情况。虽然“动态大气腐蚀地图”

  是该项目的过程成果,但看见过该地图的业内专业人士大多都有眼前一亮的感觉,认为它的创新性技术方法和成熟性已具备了大范围推广的条件。

  在新型合金防腐镀层技术的开发过程中,如果使用传统的助镀剂含有铵,生产过程中污染车间环境,气味刺鼻,对热浸镀的操作人员会造成人身伤害。为了让高耐蚀合金镀层技术的应用更加安全、高效,该团队成员岳增武和郭凯在艰苦的工作环境中,用了3年的时间,经过多次失败,终于研发成功了无铵的环保助镀剂。“回想当年我们在工厂里做试验的情景,即使戴上口罩那味道还是难以忍受,到现在我还记忆犹新。”岳增武说,“我们研发的环保助镀剂就不会产生这样的刺鼻气味,这是生产新型合金镀层的重要工艺保证,也是实现规模推广生产的基础。不环保,再好的东西也不会受欢迎。”这些都是科研成果的重要组成与支撑部分,可以让项目更加的完善,也是项目领先超越的原动力。“团队成员为之付出的不止是时间,更有一份责任使然的担当,我们坚信付出终究会有回报。”该团队负责人李辛庚深有感触地说,“我们也相信自己能够做得更好,所以在攻坚的征程中,我们力求尽善尽美。”

  精英团队 忘我奉献不言苦

  承担该项目的科研团队,是国家电网公司命名的———电网金属材料腐蚀与防护技术科技攻关团队,也是国网劳模创新工作室,最近刚刚获得了国家电网公司电工新材料技术联合实验室的命名。该工作室共有9人,其中博士5人,硕士4人,人才储备力量雄厚,这为项目研发的成功增加了无形的砝码。李辛庚经常鼓励团队成员说:“晚上别睡觉了,周末别休息了。我们一起加把劲,也许成功就在下一秒。”这就是劳模创新工作室工作状态最真实的写照。

  实验室的数据中心大屏幕上播放着大气腐蚀性动态地图,各监测点的颜色随着大气的腐蚀情况而变化,成为了实验室的亮点之一。另一个“亮点”就是会议室里摆放着一张简易床,看似有点格格不入,却是团队成员的临时“驿站”。他们经常几天泡在实验室里,为了一项数据通宵达旦地忙碌着,这张床是为了缓解他们的疲劳而准备的。项目科研的紧张时期,团队成员每周每人平均工作近70个小时,他们用坚韧换取了成功,谱写出了辉煌的一笔。

  该团队用4年的脚踏实地,用4年的殚精竭虑,全心全意地对这个算不上“高精尖”的项目攻坚克难。正如李辛庚所说:“我们并不在意成果是否 ‘高大上’,我们更关心的是成果能否在实际工作中推广应用,能给生产带来多少实实在在的效益。”

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