多圖闡釋 光伏電站構件的腐蝕問題

梅雨既過，對公司農光結合PV電站進行了巡檢。在電站巡檢過程中，發現了一些腐蝕問題，下面針對一些代表性的腐蝕問題進行歸類，探討原因及處理方法，以及時修補並在今後使用過程避免類似問題出現。

光伏電站的腐蝕問題主要集中在金屬支架、樁基金屬構件、接地系統以及裸露電纜頭等。下面分類討論

1

鍍鋅質量不過

現場存在的問題主要有以下幾類：

1、圖A鍍鋅支架內側存在團狀鋅渣。

2、圖B鍍鋅件表面出現黑點狀腐蝕。

3、圖C支架埠存在鋅瘤、鐵絲。

4、圖D局部鋅層粘覆不牢整體脫落現象。

具體見下圖：

逐條分析：

1、鍍鋅過程中鋅池頂部鋅液氧化，生成熔點較高的氧化鋅，這是鋅灰存在的原因；為阻止鋅的氧化，國內主要採用石英砂及草木灰覆蓋鋅液表面，這樣能較好的防止鋅氧化，但不能消除型材表面沾灰問題；型材在浸入及提出鋅池時撇灰不徹底，致使型材表面附著鋅灰過多，形成團裝積攢。解決此問題，必須清灰徹底，或參考國外辦法，用小直徑玻璃或陶瓷球封閉鋅液表面，減慢氧化，減少鋅灰，減少粘附。

2、鋅層出現分布性黑點，而且這類型材只是少量出現，可以判斷不是鋅材質問題，應該是鍍鋅時工件清洗不徹底存在鐵鏽點存在，在熱鍍鋅過程發生氧化還原反應，生成黑點的四氧化三鐵，而後被鋅層覆蓋（鋅層變薄、不均勻且多孔），在潮濕環境腐蝕劇烈，露出黑點腐蝕產物。

3、型材上粘覆鐵絲，這主要是鍍鋅過程沒有及時對鋅池清底，導致工件上粘覆有掉落的鐵絲。這種現象不僅會對工件的質量造成影響，實際也增加了鍍鋅過程的耗鋅量，增加鍍鋅成本。

4、出現這一現象的原因是酸洗不徹底。從鋅層的破壞效果以及現場小刀刮剝效果看，周邊鋅層結合力還是很強的，由此可判斷應該是酸洗過程工件遮擋，導致局部清洗不徹底。

2

鍍鋅修整缺陷

現場出現的問題集中在型材埠處鋅瘤的修整問題，明顯的砂輪打磨痕迹。如下圖

可能是鍍鋅時採用了較低的溫度區間，這樣可以提高鋅層積累速度，容易生成較厚的鋅層，提高了出貨速度還能減少對鋅鍋的腐蝕，但是帶來的負面影響就是鋅層附著力變差，鋅液流動性變差，在工件表面形成鋅瘤，增加後期修整工作量。

在此情況下，如果工作量大且工人技術及身心不適時很容易將剛鍍好的鋅層給打磨掉，露出基體金屬，而這種破壞在當時是難以發現鋅層破壞的。

3

車間焊縫誘導鏽蝕

這是項目上使用的一類保護性鍍鋅鋼管，一類豎直焊縫鍍鋅管。從上圖可以看見管身上有一道豎直鏽蝕痕迹，手指觸摸管內壁正是焊縫。查閱資料後發現，這類管焊縫主要是電渣熔焊，在焊接完成砂輪打磨焊縫除渣；焊縫夾渣導致鋅層在該處附著不牢，另外該處應力集中也是一誘因。

4

機械破壞鍍鋅層

這類破壞主要發生在施工過程，抱箍在錘擊就位時導致的破壞，屬於不規範施工破壞，在墊木方後破壞明顯減少。

應該注意到一點，這類錘擊導致的鋅層起皮現象都出現在抱箍上，而且都是抱箍側面錘擊導致大面邊沿鋅層起皮，這種現象屬於材料「泊松效應」——材料發生軸向拉、壓應變時，其周向上會出現收縮與伸張應變，由於鋅與鋼的彈性模量不一致，會在附著層產生較大應力導致脫層起皮。

除了在現場施工過程中控制工人的施工方式，還可在設計之初就對抱箍進行優化設計，比方在抱箍上焊接角鋼，這樣可以用抱箍耳瓣完成抱箍安裝，而用角鋼完成錘擊定位與後續斜撐安裝。由於角鋼是大面受錘擊，衝擊應力明顯減小，但整體衝量是一樣的，從而顯著減小鋅層的受力及破壞。

5

焊接破壞

這些焊接部位有些是原先有防腐層，有些是自身就是防腐材料，但是在焊接後都發生了嚴重的鏽蝕問題甚至機械破壞，這裡進行逐一分析。

1、在刷塗銀粉漆之後鍍鋅角鐵焊接部位的背面出現了嚴重鏽蝕，而焊接區域卻沒有。這是因為在焊接完成後，焊接區域工人進行了除渣及除銹處理，而後進行的防鏽漆刷塗，而在背面沒有採取防腐措施。可見在焊接完成後，所有焊接及影像區域都必須徹底除銹除渣後進行防腐作業，否則意義不大。

2、奧氏體不鏽鋼螺栓與鍍鋅扁鐵的焊接。鋅層破壞，不鏽鋼不受控熱處理。鋅層的破壞，直接導致鍍鋅扁鐵鏽蝕加劇；不鏽鋼螺栓為擠壓成型，其螺紋表面有較強的應力集中（以保證強度與硬度），在焊接過程中會導致應力釋放與應力再分配（冷熱循環），同時高溫導致因應力巨變導致的晶間鉻元素的快速氧化消耗與擴散，降低晶間抗腐蝕能力。可見這種隨意焊接，不僅導致照片中可見的腐蝕問題，也埋下了晶間腐蝕的安全隱患。

3、此處扁鐵折彎半徑太小，在折彎時就已經出現了暗裂及應力集中，在焊接過程中又不注意熱量輸入控制，致使裂紋進一步擴大，導致鏽蝕嚴重，都可以插進去刀尖。此類焊接必須控制折彎半徑，而不是追求簡單的直角好看。

4、這個是個故障焊點，在不允許起弧的型材上起弧，可能是工作失誤導致。在燒蝕後沒有進行防腐處理，致使鏽蝕嚴重。

6

焊後防腐失敗

1、直角連接部位出現了鏽蝕點。這是因為這些部位的陰陽直角部位油漆不容易附著，油漆在這些部位最先脫落，成為鏽蝕發源點。

2、後三張圖裡，則是由於焊接前工件表面清理不徹底，焊接完成後又沒有及時清理焊渣就進行了刷塗油漆。這如同傷口沒有消毒就給縫合了一樣，裡面化膿是必然的，由此可見工人的責任心與技術素養很欠缺，需要重新巡檢，查檢漏洞。

7

水及水汽腐蝕

本項目地勘報告里明確了場地土及地下水 對鋼筋為輕微腐蝕，但在現場還是出現了水及水汽腐蝕。

1、圖1，是連續暴雨後場地漬水情況，而平時場地是裸露的土地。

2、圖2，扁鐵在水中浸泡後出現了綠色附著物，現場判斷應該是綠 色浮游生物而不是亞鐵鹽（同樣的綠色出現在了混凝土樁體水界面附近）。

3、圖4、5是扁鐵在水面波動處出現了較嚴重鏽蝕，當然局部還有劃痕，這在客觀上驗證了水位波動加劇鏽蝕這一規律。

4、圖3，是檁條陰角處水漬現象，這種薄薄的水漬層由於能很好的溶解氧氣而又能很好的導電；氧化鋅在遇水後會生成複雜氧化鋅水合物，乾燥時會脫水；在乾濕循環過程中氧化鋅水合物也會伴隨發生吸水和脫水過程，導致銹層發生著緊密與疏鬆的循環，加劇鋅層破壞；鋅層會在較薄處先破壞，從而導致鏽蝕。此類缺陷在檁條設計、選型時應規避。

8

生物及泥土雜物的附著問題

1、圖1，蔓狀之物的爬附，圖2，馬蜂窩粘附於檁條內側。以上兩種都是生物對支架的粘附現象，生物在生長過程都會分泌生物酸或生物鹼，長期接觸會對金屬鍍層造成破壞；另外生物死後腐爛產物也會對支架造成腐蝕。必須定期巡檢清理。

2、圖3，夾雜植物根莖的泥土粘附在檁條內側，不僅會積攢水汽導致氧化，而且其中夾雜的有機物腐爛會會生成腐殖酸也會對鍍層造成強烈破壞，必須堅決清理。

9

電化學腐蝕

1、圖1檁條修孔後孔沿與落料沿口的腐蝕效果對比（落料就被工人隨意丟在檁條內側）；圖2是接地線鍍鋅銅鼻子鏽蝕狀況；，圖3是壓塊安裝過工人失誤將鍍鋅墊片與不鏽鋼螺栓配合使用後的鏽蝕現象。

2、除圖1中的落料外，其餘部分實際都通過栓接或焊接最終與混凝土立柱中的鋼筋以及外露的接地扁鐵可靠連接，再與水體及泥土中水汽組成電池系統，電化學反應產生。從而導致這些部位裸露部位的活性金屬發生電化學腐蝕現象。而圖1中的落料由於沒有參與到支架系統組成的大電池系統中，氧化作用比較弱，落料大面上的鍍鋅層就能很好的保護切口裸露鋼鐵沒有生鏽。

3、由以上現象可以總結出以下幾條規律：

A、通過拴接及焊接可以保證整個光伏支架系統中的金屬件可靠連接組成電氣整體。

B、為保證可靠的防腐性，接線銅鼻子鍍鋅層必須足夠厚，以保證對基體銅的保護。

C、金屬支架切口後會出現嚴重鏽蝕問題，這是因為雖然表面鍍鋅層能夠對切口形成陽極保護，但由於整個支架系統電氣連接可靠，在環境潮濕時還是會發生強烈的氧化作用，從而對裸露的金屬基體造成氧化作用生成鐵鏽，而鐵鏽這種蓬鬆組織吸水性較強，不能阻止氧化作用；所以現場加工後的金屬必須進行二次防腐處理。

D、不鏽鋼螺栓與鍍鋅墊片配合使用，因為不鏽鋼的鈍化作用，會導致鍍鋅件的陽極氧化現象。而墊片鋅層因為有螺栓及壓塊限制不能自由生長，鋅層極易破壞，從而導致內部鋼鐵鏽蝕，同樣因為鐵鏽不能阻止鏽蝕，所以鏽蝕會一直下去。這說明二者配合使用是失敗的。

10

總結

電站支架及附件的腐蝕，其破壞效果不會立竿見影馬上就反應出來，但是在腐蝕破壞積累到一定量時在內外因素共同作用下就會導致電站結構的破壞，造成損失。針對不同的腐蝕問題，找出其發生的原因，合理規避這些問題即能很好的減少鏽蝕，減少風險。

文章里羅列信息點較多，但由於篇幅有限，有些問題的分析不夠到位與透徹，光伏同仁可以參照文中問題及分析，做更加深入的分析，以促進光伏行業的發展。

責任編輯：曉光伏 （GF-Solarbe）

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