این فایل در سایت های دیگر با قیمت های بالاتری به فروش می رسد.

فایل ورد قابل ویرایش

افزايش عمر هاديهاي آلومينيومي خطوط انتقال و توزيع هوايي در نواحي ساحلي و صنعتي

مقاومت بسيار مناسب آلومينيوم در برابر خوردگي بخاطر تشكيل يك لايه اكسيدي بسيار نازك و مقاوم روي سطح آن است. علاوه بر اين برخي آلياژهاي آلومينيوم نظير آلياژهاي سري 5XXX (منيزيم‌دار) به منظور بهبود مقاومت در برابر خوردگي در محيطهاي نمك‌دار (محيط‌هاي ساحلي نزديك دريا) و برخي آلياژهاي سري 6XXX به منظور كاربردهاي دريايي، صنعتي و شيميايي توسعه يافته‌اند، هر چند كه با توجه به تاثير عناصر آلياژي بر روي خواص الكتريكي و لزوم محدود كردن ميزان اين عناصر در هاديهاي برق، معمولاً درصد عناصر آلياژي جهت بهبود مقاومت دربرابر خوردگي را نمي‌توان در آلياژهاي با كاربرد به عنوان هادي الكتريكي از حدي بالاتر گرفت و لذا مقاومت به خوردگي آلياژهاي موجود جهت استفاده در ساخت هاديهاي الكتريكي بهتر از آلومينيوم الكتريكي 1350 نيست. با توجه به اين امر براي بهبود رفتار خوردگي هاديهاي هوايي آلومينيومي و افزايش عمر آنها بايد از روشهاي ديگري استفاده كرد كه در مقاله حاضر به آنها پرداخته مي‌شود.

هاديهاي هوايي آلومينيومي را بر اساس رفتار خوردگي آنها در برابر آتمسفرهاي مختلف مي‌توان به دودسته اصلي تقسيم‌بندي كرد. دسته اول هاديهايي هستند كه به طور كامل از آلومينيوم يا آلياژهاي آن ساخته شده‌اند (شامل هاديهاي ACAR, AAAC, AAC و …). در اين دسته از هاديها، با توجه به يكسان بودن پتانسيل الكتروشيميايي تمامي اجزاء سازنده، هيچگونه خوردگي گالوانيكي به وجود نمي‌آيد ودر نتيجه اين نوع سيم‌ها تنها در معرض خوردگي‌هاي آتمسفري (آتمسفرهاي صنعتي، ساحلي و …)‌قرار مي‌گيرند. با توجه به آنكه مقاومت در برابر خوردگي هيچ يك از آلياژهاي آلومينيومي مورد استفاده در ساخت هاديهاي خطوط انتقال نيرو بهتر از هاديهاي آلومينيومي خالص نيست،‌لذا براي بهبود رفتار خوردگي هاديهاي آلومينيومي نمي‌توان از هاديهاي آلياژي استفاده كرد، هر چند كه با در نظر گرفتن مقاومت در برابر خوردگي بسيار مناسب (تقريباً در حد هاديهاي آلومينيومي) هاديهاي آلياژي سري 5005 و 6201 و در نظر داشتن استحكام مطلوب اين نوع هاديهاي آلياژي، استفاده از آنها بجاي هاديهاي آلومينيومي1350 مي‌تواند مزاياي فني – اقتصادي مناسبي به همراه داشته باشد. با توجه به اين موارد مناسب‌ترين راه بهبود مقاومت در برابر خوردگي اين هاديهاي تمام آلومينيومي (يا تماماً آلياژ آلومينيومي) استفاده از پوشش‌هاي مقاوم به خوردگي و يا استفاده از هاديهاي كمپكت است كه البته استفاده از هاديهاي كمپكت تنها مقاومت به خوردگي لايه‌هاي دروني كابل را بهبود مي‌بخشد و سيمهاي سطحي موجود در كل هادي كه در معرض آتمسفر قرار دارند، به اين وسيله محافظت نمي‌شوند. لازم به ذكر است كه ميزان خوردگي آلومينيوم درآتمسفرهاي معمولي با مقادير كم‌ نمك‌ها يا آلاينده‌هاي سولفوري بسيار زياد است. حتي در آتمسفرهاي خورنده نيز عمر هاديهاي آلومينيومي بسيار بيشتر از اكثر مواد مهندسي (بخصوص هاديهاي مسي يا انواع فولادهاي كربني) است. به عنوان مثال با بررسي‌هايي كه بر روي كاهش وزن نمونه‌هاي مختلف در كنار دريا صورت گرفته است، مشخص شده كه پس از 8 سال نگهداري كاهش وزن آلومينيوم در حدود 15 درصد كاهش وزن مس و 1 درصد كاهش وزن فولاد معمولي است، ضمن آنكه با افزايش فاصله از نواحي ساحلي دريا، مقاومت به خوردگي نمونه‌هاي آلومينيومي تا حد زيادي افزايش مي‌يابد. با توجه به اين مطالب به نظر مي‌رسد كه خوردگي هاديهاي تمام آلومينيومي عملاً راه‌‍حل خاصي در صنعت‌برق ندارد و در صورت لزوم مي‌توان با استفاده از روشهاي متداول حفاظت مواد (نظير گريس كاري يا استفاده از پوشش‌هاي مقاوم در برابر خوردگي)، مقاومت به خوردگي اين هاديها را بهبود بخشيد.

دسته دوم هاديها كه مطالعه رفتار خوردگي آنها در آتمسفرهاي مختلف حائز اهميت فراوان است، هاديهايي هستند كه در آنها سيمهاي آلومينيومي به عنوان هادي در جوار يك يا چند سيم فولادي (و يا مواد و آلياژهاي ديگر نظير Invar) به عنوان تقويت‌كننده‌ قرار گرفته باشند (ACSR). محيط‌ها و آتمسفرهاي اصلي خورنده براي هاديهاي ACSR شامل محيط‌هاي صنعتي آلوده و نيز نواحي ساحلي دريا هستند. آلودگي‌هاي صنعتي خورنده عموماً از طريق بارش باران، برف ياهمراه رطوبت بر روي هسته فولادي تقويت‌كننده هاديهاي ACSR رسوب مي‌كنند. بدين صورت پوشش گالوانيزه اعمالي روي اين سيم‌هاي فولادي كه نقش آند فدا‌شونده را ايفا مي‌كند، بتدريج مصرف مي‌شود. در اين شرايط تقريباً هيچگونه تخريب خوردگي روي سيمهاي آلومينيومي اتفاق نمي‌افتد. در اين نوع نحوه تخريب هاديها ACSR، كاهش خواص مكانيكي سيمهاي تقويت‌كننده فولادي فاكتور اصلي تعيين‌كننده عمر مفيد كل هادي خواهد بود. در اين حالت هيچ علامت مشخصه خارجي تا لحظه تخريب كامل هادي مشاهده نمي‌شود و اين نحوه خوردگي را مي‌توان خوردگي عمومي آتمسفري هاديهاي ACSR به حساب آورد.

در نواحي ساحل دريا، مكانيزم خوردگي كاملاً متفاوت است. نمك‌هاي موجود در اين محيط‌ها با رطوبت موجود روي كابلها تركيب شده و يك الكتروليت حاوي يونهاي كلريدي بين هسته فولادي و سيمهاي آلومينيومي هادي ايجاد مي‌كند. در اين شرايط با توجه به نوع الكتروليت موجود و پتانسيل شيميايي نسبي آلومينيوم و روي نسبت به يكديگر، ابتدا پوشش گالوانيزه روي سيم فولادي شروع به خوردگي مي‌كند. معمولاً قبل از آنكه كل اين پوشش گالوانيزه مصرف شود، حفره‌هاي كوچكي در آن ايجاد مي‌شود كه به سرعت تا مغز فولادي اين سيم تقويت‌كننده پيشروي مي‌كنند. در اثر اين پديده يك سل الكتروليتي بين فولاد و آلومينيوم ايجاد مي‌شود و با توجه به پتانسيل الكتروشيميايي اين دو عنصر نسبت به يكديگر، اينبار آلومينيوم نقش آند فداشونده را ايفا مي‌كند. اين امر باعث خوردگي شديد الومينيوم شده و در نتيجه آن مقاومت الكتريكي در اين ناحيه از هادي به مرور افزايش مي‌يابد. در صورت ايجاد اين نوع خوردگي در خطوط ACSR، عمر مفيد آنها بسيار كمتر از حالتي خواهد شد كه آنها را تنها در محيط‌هاي آلوده صنعتي قرار داد چرا كه در نواحي صنعتي خوردگي هسته فولادي بسيار آهسته‌تر پيشروي مي‌كند. نكته مهم ديگر در مورد خوردگي گالوانيكي سيمهاي ACSR در آتمسفرهاي ساحلي، قابل تشخيص بودن چشمي اين نوع خوردگي است به طوري كه به مرور زمان قسمتهاي خورده شده از هادي به صورت پودرهاي سفيد‌رنگي كه اغلب با افزايش حجم همراهند، روي سطح ديده مي‌شوند. عمر مفيد كابلهاي ACSR كه در معرض اين نوع خوردگي قرار گيرند، به وسيله سرعت خوردگي الكتروليتي آلومينيوم مشخص مي‌شود.