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特高压电力金具热镀锌工艺优化

来源:中电展览网   时间:2012-09-07 15:56  阅读:0

  近年来,电力输变电电压等级由500kV逐渐向交流750kV、1000kV,±800kV电压等级发展,由于电压等级的提高,对电力金具的产品质量提出了更高的要求,除了能满足更高的机械强度和更好的抗腐蚀性能等要求以外,对在防电晕方面也提出了极高的要求。因此,普通的热镀锌工艺不能满足对于特高电压电力金具的热镀锌层要求,必须对热镀锌工艺进行优化。

  1 特高压电力金具产品热镀锌层的质量要求

  用于特高压电网的电力金具是承载特高压电网安全稳定运行的基础,因此对配套电力金具的热镀锌层提出了更高的要求。

  对于镀锌层的附着力要求更高,由于特高压电网配套电力金具承受的压力更大,部件之间的配合处容易由于接触摩擦力大而导致镀锌层破损,从而失去防腐蚀作用,长期运行将会导致金具的过早失效,因此,对于镀锌层的附着力提出了更高的要求,不能出现镀锌层脱落的现象。

  对镀锌层的防腐蚀能力要求更强,由于特高压金具的设计寿命长,因此要求的镀锌层的服役时间更长,镀锌层组织结构和性能更优,不能出现镀锌不足或漏镀缺陷,要能保证在设计服役期内反腐蚀要求。

  对于镀锌层表面缺陷要求更加苛刻,由于特高压金具安装在高电压绝缘子上,容易出现电晕现象。因此金具镀锌层表面不允许有凸瘤和波纹存在,镀锌层应连续、均匀、光滑。

  2 电力金具热镀锌常见缺陷

  电力金具产品热镀锌层表面有许多常见质量缺陷有如锌层厚度不够不均、漏镀、锌层脱落、灰暗、凸瘤、留痕、“白锈”等等。

  镀锌层厚度不够不均,镀锌层漏镀,镀锌层脱落,锌层表面灰暗,镀锌面有凸瘤,锌层出现白锈。

  3 特高压电力金具热镀锌工艺的优化

  目前电力金具的热镀锌工艺仍较为落后,仍旧沿用以前的工艺,镀锌的具体的工艺参数也基本没有变化,再加上工艺执行和工厂管理制度的不规范,产品镀锌质量一直都没有很大的提高。因此,要想提高特高压电力金具的热镀锌质量,除了要建立一整套切实可行的质量保证体系,强化现场工艺管理的严肃性外,最主要的是对热镀锌的工艺进行优化设计。我们根据特高压电力金具产品特点,重新调整设计了新的工艺流程:去油脱脂—抛丸—酸洗—水冲洗—助镀—烘干—热镀锌—水冷—干燥—检验—包装。针对新工艺流程,对具体的工艺参数也提出了新的控制要求,并制定了工艺规范和作业指导书。

  增加了专门的去油脱脂工序,由于一般的电力金具产品几乎是直接铸造或锻造成型,机加工零件很少,在热镀锌时没有专门的去油脱脂工序。而特高压电力金具零件很多都是机加工零件,表面油污较多,所以必须进行去油脱脂。由于温度对去除油脂有很大影响,所以应对清洗池进行加热,增加脱脂效果。脱脂后必须进行水洗,并保证进行溢水漂洗。

  增加抛丸处理,由于抛丸能够对零件的外表面的氧化层、夹杂层进行去除,并能改善零件的表面的应力状态。但是,对于板片状状的金具零件,一般不需要进行表面抛丸处理。

  酸洗和水冲洗,酸洗是为了除锈。由于酸洗过程中会析出氢,氢原子易扩散到金属内部引起氢脆,导致金属的韧性和塑性降低。在酸洗时,也要防止过酸洗现象。研究证明,采用盐酸替代硫酸进行酸洗,能有效减低氢脆倾向并防止过酸洗。酸洗后的零件必须进行水清洗,为了增加清洗效果,采用高压水枪辅助清洗,清洗水槽的水必须进行去酸处理。

  助镀和烘干,采用氯化锌与氯化铵质量比为1.21.5的混合溶液作为助镀剂,助镀剂的氯化锌铵的浓度控制在200400g/L,温度保持在60℃80℃,pH值也要控制在45之间,有利于零件表面形成一层薄的氯化锌铵盐膜的表面活化层。表面烘干的作用是去除零件的表面助镀剂残留,避免飞溅,并且将零件加热到一定温度,以减少零件的在热镀锌时在锌锅中的停留时间。烘干温度控制在120150℃,烘干时间要严格控制,具体以保证工件干透为准,尽量缩短烘干时间,目的是保证零件表面助镀剂不分解。

  镀锌工艺控制,由于锌液成分对热镀锌层有着很大的影响,所以我们采用了高纯度的0号锌来熔融形成锌溶液。在锌液中加入铝、锰、铅、镁等元素来控制镀层的厚度、结构和性质。为了减低含硅活性钢在热镀锌时出现灰暗、超厚及粘附性差的现象,可以进行高温热镀锌。由于在550℃以上热镀锌时不会生成较脆的ζ相,生成的铁锌合金层致密且牢固,镀层质量良好。由于镀锌温度超过600℃时所形成的铁锌合金会被锌液直接扩散或带走,铁基金属表面将会失去挂锌机会,所以镀锌温度选用590℃。镀锌时间的要求根据零件的体积、表面积大小和所需镀层厚度进行调整,一般来说,具体的做法就是把零件放入锌锅中直至沸腾现象消失,即将镀件取出。镀件的提升速度是保证镀件表面平滑无凸瘤、留痕的关键。由于对于含硅较高的活性钢要求较快的提升速度。但是,较快的提升速度又会造成镀件的表面的锌液来不及充分回流而凝固在镀件上,形成毛刺、凸瘤、留痕。所以,综合分析选择,镀件的提升速度控制在3m/min,具体提升速度在实际操作中进行调整。

  水冷,为了去除镀层上的助镀剂渣避免镀件受到腐蚀并使镀件快速冷却,防止铁锌合金层的增长而产生灰色镀层,应该对镀件进行水冷处理。为了改善镀锌层的平滑度和光泽度,采用加有软性肥皂液的冷却水进行冷却,水温低于40℃。

  干燥,水冷后的零件应干燥彻底,保证在可能通风不良的环境中会发生腐蚀而出现“白锈”,降低镀层的耐腐蚀性,并且直接影响产品的外观。干燥可以自然风干,也可以强制低温烘干。

  通过以上热镀锌工艺的优化改进,特别是工艺流程的变化和工艺参数的重新选择,再加上在实际生产过程中的严格管理,确实提高了特高压电力金具产品的热镀锌层质量,生产的电力金具产品已经挂网运行并且效果良好。

  参考文献

  [1]孙富.热镀锌锌液温度的选择[J].机械工人(热加工),2001(4).

  [2]李智.钢基热浸锌的研究[J].材料导报,2003(12).

  [3]王琰姣.热浸镀锌中常见质量缺陷与防止[J].广西电业,2007(7).

编辑:于得水
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