Гальванизацияланған катушкалар неліктен электр жабдықтарында кеңінен қолданылады?

Қиын электр ортасындағы үстем коррозияға төзімділік

Ылғалдылық, ластану және хлоридтер электр инфрақұрылымындағы қорғалмаған болатты қалай бүледі

Біздің пайдаланатын электр жабдықтарымыз тұрақты түрде әртүрлі климаттық жағдайлардан туындайтын коррозиямен күресіп отырады. Ауадағы ылғалдылық болат бетінде шағын электр жолдарын құрып, нәтижесінде ржс пайда болады. Содан кейін ауадағы зиянды өнеркәсіптік ластанулар, әсіресе күкірт диоксиді су буымен араласып қышқылдарға айналады. Бұл қышқылдар металдарды қалыптыдан едәуір тезірек бүлдіреді. Теңіз желі немесе қыста жолға себілетін тұздан шыққан тұз бөлшектері ең жақсы қорғаныс қаптамаларынан өтіп, металдың бетінде шағын шұңқырлар тудырады. Жылдан-жылға субстация аймақтарында қорғалмай тұрған болат бөлшектерде не болатынын қараңыз. Шынымен қиын климат жағдайларында бұл бөлшектер әр жылы 50 микроннан астам жұқарады. Мұндай тозулыс ауылшаруашылық торба конструкциясының жалпы құрылымын нашарлатады және қосқыш құрылғыларының корпусына да зиян тигізеді. Нәтижесінде? Уақыт өте келе жүйенің істен шығу ықтималдығы әлдеқайда жоғарылайды.

Коррозияға қарсы екі қорғаныс ретінде цинкпен қаптау: әлсіретуші қорғаныс және коррозиядан қорғау

Цинкпен қапталған орамалар цинктің электрохимиялық шкала бойынша орнына байланысты екі негізгі тәсілмен жұмыс істейді. Бірінші болып цинк шынымен болаттан бұрын коррозияға ұшырайды. Бұл бетінде сызықтар немесе кесіктер пайда болған кезде де цинк астындағы болат емес, өзі зақымданатынын білдіреді. Екінші қорғаныс деңгейі де бар. Ауаға ұшыраған кезде цинк судың және кірдің өтуіне қарсы қорғаныс ретінде әрекет ететін карбонат қабатын түзеді. Цинкпен қапталған қабаттардың сенімділігінің себебі — олар кішігірім зақымданулар болғаннан кейін де жұмыс істеуді жалғастырады. Бояу мен ұнтақпен қаптаулар бұзылған кезде толығымен қорғауды жоғалтады, ал цинкпен қапталған болат осындай кішігірім ақауларға қарамастан астындағысын қорғап тұрады.

Зерттеу жағдайы: тұздың жоғары деңгейі бар жағалау бөліністеріндегі цинкпен қапталған орамалар

Он жыл бойы инженерлер Гульфиярдағы тарату қондырғыларын зерттеп, G90 цинкпен қапталған рулондарды қорғаныссыз кәдімгі болатпен салыстырып отырды. Цинкпен қапталған бөлшектер теңіз желімен таспаланған тұзды ауамен жылдар бойы әсер еткеннен кейін де тек шамамен 15% бетінде ғана шіріңке пайда болды; ал қарапайым болат конструкциялар төрт жылда бір толығымен ауыстырылуы қажет болды. Бұл қарынға не дегенді білдіреді? Компаниялар күш қондырғыларының сенімділігі ең маңызды болып табылатын өте маңызды объектілерде жоспарланбаған тоқтап қалулар мен жиі жөндеулерге байланысты шығындардан шамамен 60% үнемдеді.

Ұзақ мерзімді беріктік және жұмыс істеу құнының артықшылықтары

Өнеркәсіптік электр қолданыстарындағы цинкпен қапталған болаттың ұзақ қызмет ету мерзімі

Цинкпен капталған катушкалар күштік инфрақұрылым жүйелеріне ұзақ уақыт қорғау қызметін көрсетеді және тіпті теңіз жағалауындағы субстациялар сияқты қиын жағдайларда да 50 жылдан астам болуы мүмкін. Олардың нәтижелі болу себебі — цинктің өзіндік қорғаныш қасиеті, яғни «шағын анодтық қорғаныс» деп аталатын процесте кішкентай сызықтарды өз бетінше жөндейтін болып табылады. Бұл процесс метал бетінің зақымданған аймақтарында коррозияның таралуын тоқтатады. Нақты орындалу көрсеткіштерін қарастырғанда, гальванизацияланған материалдарды пайдаланатын объектілерде дәнекерлеу және тіреу конструкцияларын алмастыру қажеттілігі қарапайым болатқа қарағанда шамамен 40 пайызға дейін төмендейді. Техникалық қызмет көрсетудің азаюы жұмыс барысындағы үзілістердің азаюына әкеледі. Бұл артықшылықтар NACE (SP0108) және ISO (14713) сияқты ұйымдардың әртүрлі салаларда дұрыс коррозиямен басқару практикасы бойынша белгіленген нұсқауларымен сәйкес келеді.

Әртүрлі климаттық жағдайларға сәйкес цинктің дұрыс қабықша қалыңдығын (G60, G90) таңдау

Қаптама қалыңдығы электр жабдықтарының қызмет ету мерзімімен тікелей байланысты:

Жоғары цинк мөлшері (G90+) тұздың аэрозолдары мен өнеркәсіптік ластануларға қарсы мықты бөгет жасайды — бұл теңізден тыс жел қозғалтқыштарының платформаларында дәлелденген, онда G60-мен қапталған үлгілермен салыстырғанда коррозия деңгейі 72% төмендеді.

Бастапқы құн мен электр жабдықтарын ұзақ мерзімді қызмет көрсетудегі үнемдеуді теңестіру

Цинкпен қапталған рулондар өңделмеген болатқа қарағанда 15–25% қымбат тұрса да, 30 жыл ішінде өмірлік құнын талдау 60% үнемдеуін көрсетеді. Бұл мыналарға байланысты:

• Трансмиссиялық құрылымдар үшін жылына 18 мың доллар тұратын екі рет жаңартып бояуды болдырмау
• Әрбір тарату құрылғысының бөлігіне 220 мың доллар тұратын уақытынан бұрын ауыстыруды болдырмау
• Коррозияға байланысты тоқтауларды 80% азайту

Электр желілері критикалық сыртқы активтер үшін G90 қаптамалардың маңызын түсінеді, бастапқы инвестицияның жалпы иелік құнының тек 12% құрайтынын мойындайды — бұл EPRI-дің 2022 жылғы торабының төзімділігі шығын-пайда негізіне сәйкес келеді.

Тот баспайтын қаптама: ыстық көмірілген және электролиттік қапталған катушкалар. Электр жабдықтарын жасау

Қажеттіліктің салыстыруы: Өнеркәсіптік жүктеме астында электролиттік және ыстық көмірілген гальваникалық катушкалар

Электролизді гальвандайындалған катушкалардың проблемасы — олар өнеркәсіптік электр ортасында пайдаланылған кезде өте ерте бұзылуы мүмкін. Себебі не? Олардың цинк қабаты шынымен аз, шамамен 5-тен 18 микрометрге дейін. Уақыт өте келе бұл қаптама тұрақты тербелістер, температураның үздіксіз өзгеруі және ауадағы әртүрлі ластану салдарынан зақымданады. Ал ыстық сусындыру арқылы гальвандайындалған нұсқалар басқаша болады. Олардың қаптамасы әлдеқайда қалың, шамамен 45-тен 100 микрометрге дейін және нақты металл бетіне біріктірілген. Ұқсас жағдайларда олар көптеген есе ұзақ қызмет етеді, біздің көргеніміз бойынша, вероятно, үштен бестен кем емес. 2023 жылы тарату қосалқы станцияларының бөлшектері бойынша жүргізілген зерттеу қызықты нәтиже көрсетті. Күшті ластанған аймақтарда электролизді гальвандайындалған бөлшектердің тек 18 айдан кейін ғана шіру белгілері байқалды. Ал ыстық сусындыру арқылы гальвандайындалған нұсқалар бес жылдан астам уақыт бойы ешқандай мәселесіз сақталып қалды.

Термиялық цинктеудегі металлургиялық байланыс және қаптаманың беріктігіндегі оның рөлі

Қыздырылған цинкке малынған катушкалар болат молдік деңгейде цинкпен байланысқан кезде пайда болатын дельта, зета және эта фазалары деп аталатын берік интерметаллидті қабаттар түзілуі себепті ұзақ қызмет етеді. Бұл неге қол жеткізеді? Екі жағдай бар: ішкі қоспалар негізгі металлға мықты бекіп, желім сияқты әрекет етеді, ал сыртқы таза цинк қабаты болаттың астындағы материал зақымданбас бұрын бірінші болып зақымданады. Зертханалық сынақтар бұл қыздырылған малынған қаптамалардың көптеген басқа қолданыстарда қолданылатын жұқа электролитті цинктелген қаптамаларға қарағанда 5-7 есе берік екенін көрсетті. Бұл жұмысшылар жапырақ тәрізді металлды иіп, бөлшектерді кездейсоқ тастағанда немесе температура өзгерген кезде материалдардың ұзаюы мен сығылуы орын алған кезде олардың оңай сызылмайтынын білдіреді. Нақты артықшылық механикалық кернеулерді сіңіріп, басқа қолданбаларда қолданылатын жұқа электролитті цинктелген қаптамалардың тресінуіне және сынғанына әкелетін қиын жағдайларда көрінеді.

Зерттеу жағдайы: Ылғалдылығы жоғары электр станцияларында электролиттік цинктелген қорапшалардың бұзылуы

Су жағалауына жақын орналасқан электр станциясында екі жылдан астам уақыт ішінде 112 электрлік гальванизацияланған жабдық қораптарын ауыстыру қажет болды. Мәселе мынада: тұз буы мен 85% ылғалдылықтың тұрақты әсері дәнекерленген жіктердің айналасында көптеген көпіршілердің пайда болуына әкелді. Зерттеулер гальваникалық қаптамадан жылына 15 микрометрден астам жылдамдықпен мырыштың жоғалып кететінін көрсетті. Ақырында бұл қораптар жұмысын тоқтатқан кезде компания авариялық ауыстыруға 410 000 доллар жұмсады, бұл алғашқыда ыстық түрде гальванизацияланған қораптарды таңдаған болса, үш есе арзан тұрар еді. Бұл оқиғаның себебін анықтау барысында инженерлер электрлік гальванизацияланған қабаттағы өте кішкентай саңылаулар арқылы электролиттердің өтетінін анықтады. Ал ыстық түрде гальванизациялау кезінде мырыш уақыт өте келе қорғанышты патинаны түзіп, өзін-өзі емдейтін қасиеті арқасында мұндай мәселеден құтылады. Бұл артықшылық тек қарапайым теория ғана емес, сонымен қатар гальванизацияланған болаттың өнімділігі туралы ASTM A123/A123M стандартында нақты көрсетілген.

Сыртқы және қайталанбалы энергетикалық инфрақұрылымдардағы маңызды қолданулар

Күн электр станцияларының тіреулері мен жел турбиналары құрылымдарында цинкпен жабылған катушкалардың қолданылуының кеңеюі

Жаңартылатын энергия саласы барлық күнделікті қиын экологиялық жағдайлармен күресуге арналған күн сәулесі панельдерінің тірегі мен жел турбиналарының құрылымдары үшін барлау күртіктің компоненттеріне барынша көңіл бөлуде. Теңіз жағалауында тұз ауасы металдың бетін жеп тастайтынын, шөлдерде күшті УК сәулелері тұрақты түсіп тұратынын немесе коррозиялық ластануға толы өнеркәсіптік аймақтарды, мұнда қарапайым болат уақыт өте келе бүлініп кететінін елестетіңіз. Цинк қабаты екі жолмен жұмыс істейді: қиын жағдайлардан қорғайтын қорғаныш қабықшасын құрайды және негізгі металға қарағанда бірінші болып бүлінетін әрі құрбан болатын қаптама ретінде қызмет етеді. Ылғалды климатта орналасқан күн электр станцияларының деректері қызықты нәрсе көрсетеді. Қапталған бекіту жүйелерін қолданатын орнатулар өңделмеген орнатуларға қарағанда шамамен 40 пайызға ұзақ қызмет етеді. Теңізде орналасқан жел жобалары да тұзды су зиянына қарсы қорғанудан осындай пайда көреді. Жел электр станцияларының иелері тексерулерге аз уақыт жұмсайды және құрылымдары осындай қатаң жағдайларда жақсы ұсталатындықтан, жөндеуге аз ақша жұмсайды, осылайша IEC 61400-22 және NORSOK M-501 сияқты салалық стандарттармен белгіленген талаптарға сай келеді.

G90-мен сыналған цинкпен қапталған орамдармен коррозияға төзімді сүйемелдеу құрылымдарын жобалау

Көптеген инженерлер қиын жағдайларға шыдамды электр құрылғыларын салу кезінде G90 маркалы цинкпен қапталған катушкаларды таңдайды. Цинктің қабығы шамамен әрбір квадрат футына 0,90 унция болып келеді, бұл коррозияға қарсы тұру мен материалдың құнын оңтайландырудың жақсы тепе-теңдігін қамтамасыз етеді. Күн сәулесін бақылау құрылғылары мен жел турбиналарының негіздері сияқты тұрақтылық маңызды болатын заттар үшін бұл техникалық сипаттама жиі қолданылады. Теңіз жағалауында немесе шөл аймақтарында орналасқан трансформаторлық будкалар G90 қаптамасы бар материалдардың арқасында құм соққысы мен тұзды су коррозиясына жақсы шыдайды. Зертханалық сынақтар бұл қаптамалардың минус 40 градус Цельсийден 120 градусқа дейінгі температура өзгерістеріне шыдай алатынын көрсетті, ол климаты айқын ауысып тұратын аймақтар үшін идеалды нұсқа болып табылады. G90 цинкпен қапталған өнімдерді таңдаған компаниялар әдетте құрылғыларын алмастыруға дейін шамамен 30 жыл пайдалана алады, ал ұқсас конструкциялардағы порошокты қаптамалармен салыстырғанда техникалық қызмет көрсету интервалдары әлдеқайда азаяды.

Сұрақтар мен жауаптар бөлімі

Гальванизацияланған болаттың электр құрылғылары үшін неге артықшылығы бар?

Гальванизацияланған болат коррозиядан екі жақты қорғауға ие болғандықтан артықшылыққа ие: ол анодтық қорғау мен қорғаныш карбонат қабатын ұсынады. Бұл оны қатаң табиғи жағдайларға қарсы төзімді етеді.

Жағалау аймақтары үшін қай мырыш қаптамасы ең жақсы?

Жағалау аймақтары сияқты аса қатаң жағдайлар үшін G90 қаптама (0,90 унция/фут²) 40 жылдан астам қорғаныс ұсынатындықтан ұсынылады.

Неліктен гальванизацияның электрлік түріне қарағанда ыстық тәжірибелі гальванизацияның алдыңғы кезекте тұруы?

Ыстық тәжірибелі гальванизацияның қалың мырыш қабаты мен металлургиялық байланысы бар болғандықтан, электрлік гальванизацияға қарағанда табиғи жағдайларға төзімділігі мен беріктігі едәуір жоғары болады.

Гальванизацияланған материалдарды пайдалану техникалық қызмет көрсету шығындарына қалай әсер етеді?

Гальванизацияланған материалдарды пайдалану ауыстырудың және жөндеудің жиілігін азайту арқылы техникалық қызмет көрсету шығындарын едәуір төмендетеді және нәтижесінде 30 жыл ішінде 60% үнемдеуге әкеледі.

Неліктен гальваникалық орамалар қайта қалпына келтірілетін энергия құрылымдарында қолданылады?

Қайта қалпына келтірілетін энергия құрылымдарында гальваникалық орамалар қатаң табиғи жағдайларға төзеді, ол күн сәулесі панельдері мен жел турбиналары сияқты орнатулардың жұмыс істеу мерзімін ұзартып, қызмет көрсету қажеттілігін азайтады.