電場作用下鋼芯鋁絞線微動腐蝕損傷機理研究

《電場作用下鋼芯鋁絞線微動腐蝕損傷機理研究》是依託上海電力大學，由馬行馳擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：電場作用下鋼芯鋁絞線微動腐蝕損傷機理研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：馬行馳
• 依託單位：上海電力大學

項目摘要

鋼芯鋁絞線(ACSR)廣泛套用於高壓輸電線路。服役中的ACSR導線在風致振動和大氣腐蝕環境下會產生以微動腐蝕為主的多種損傷形式。電力檢修記錄和前期項目研究發現，電場會對金屬結構在大氣環境下的腐蝕產生顯著影響，而這種影響勢必會作用到微動腐蝕過程當中。為了深入認識這一微動損傷形式，本項目將對電場作用下鋼芯鋁絞線微動腐蝕損傷機理展開研究。.通過對導線的受力條件、所處的大氣環境和電場環境參數進行分析，建立其損傷的科學研究體系。採用電化學測量方法結合表面分析和結構分析，研究電場條件下導線的微動腐蝕過程。對導線的微動腐蝕產物、微動磨損表面以及微動疲勞裂紋萌生區、擴展區和斷裂區的特徵進行觀察分析，研究其微動損傷過程。通過宏微觀試驗研究，揭示電場和大氣腐蝕耦合作用下鋼芯鋁絞線的微動損傷機理，為深入認識這一損傷形式和輸電體系防護提供理論和方法支持。

結題摘要

鋼芯鋁絞線(ACSR)廣泛套用於高壓輸電線路。服役中的ACSR導線在風致振動和大氣腐蝕環境下會產生以微動腐蝕為主的多種損傷形式。電場會對金屬結構在大氣環境下的腐蝕產生顯著影響，而這種影響勢必會作用到微動腐蝕過程當中。為了深入認識這一微動損傷形式，本項目對電場作用下鋼芯鋁絞線微動腐蝕損傷機理展開了研究。 項目主要研究內容包括微動磨損和微動疲勞兩個部分，著重研究了電場環境對導線微動腐蝕過程的影響規律。對導線的微動腐蝕產物、微動磨損表面以及微動疲勞裂紋萌生區、擴展區和斷裂區的特徵進行了觀察分析，研究了其微動損傷過程。 研究表明：(1)鋁股線各層受到的應力由內到外依次降低。內層鋁線在受到較大應力的情況下微動腐蝕磨損，發生疲勞的可能性更高。建立了導線的有限元模型，得到了接觸區域的分布規律。(2)在相同的接觸載荷下，增大位移幅值，塑性變形增強，導線表面的接觸區域凹凸不平，顆粒堆積現象明顯，接觸表面在滑動方向有犁溝現象產生，微動區域由部分滑移區向混合區、滑移區轉變；在相同位移幅值下，增大接觸載荷，接觸區域中心發生粘著，接觸邊緣發生塑性變形，微動區域由滑移區向混合區、部分滑移區轉變。(3)普通環境下，粘著磨損和磨粒磨損是主要微動磨損機制。腐蝕環境下，導線接觸區域的摩擦力小於乾摩擦環境中的摩擦力，但是由於腐蝕溶液的作用，在相同的微動周期內，磨損加劇，磨損體積增加。腐蝕環境下，都以磨粒磨損、腐蝕磨損和疲勞磨損為主。電場和腐蝕介質耦合環境下，受電離子的吸附作用，磨粒堆積於磨損表面，電場增強了腐蝕作用，鋁線表面裂紋和坑洞分布更加密集。電場和腐蝕環境下鋼芯鋁絞線的微動腐蝕磨損機制為磨粒磨損、腐蝕磨損和疲勞磨損。（4）電場環境對鋁股線疲勞壽命有顯著影響。 通過宏微觀試驗研究，本項目揭示了電場和大氣腐蝕耦合作用下鋼芯鋁絞線的微動損傷機理，為輸電體系防護提供了理論和方法支持。