خوردگی هادی هوایی؛ از گریس هادی تا هادی ACSR/AW

هادی ACSR از رشته‌های آلومینیوم سخت‌کشیده (مطابق ASTM B230) بر گرد مغزی فولادی گالوانیزه ساخته می‌شود و مشخصات ساخت آن را استانداردهایی مانند IEC 61089، EN 50182، ASTM B232 و DIN 48204 تعیین می‌کنند. آلومینیوم و فولاد در سری گالوانیک فاصله زیادی از هم دارند؛ بنابراین هر جا رطوبت میان دو فلز پل بزند، پیل خوردگی شکل می‌گیرد. پوشش روی نخستین خط دفاعی است: روی نسبت به فولاد و آلومینیوم آندی است و با فداشدن خودش، مغزی را حفظ می‌کند. مشکل از جایی آغاز می‌شود که روی — ابتدا به‌صورت موضعی — مصرف شود؛ معمولاً در نقاطی که فشار تماس رشته‌ها هنگام سیم‌کشی یا در اثر ارتعاش بادی پوشش را ساییده است.

از این نقطه به بعد جهت پیل علیه آلومینیوم برمی‌گردد: لایه داخلی آلومینیوم در تماس با فولادِ برهنه آند می‌شود و ترجیحاً خورده می‌شود و خود فولاد نیز زنگ می‌زند. هندسه رشته‌تابیده وضع را بدتر می‌کند؛ فضاهای میان رشته‌ها مانند شیارهای مویینه رطوبت را نگه می‌دارند، مدت‌ها پس از خشک‌شدن سطح خیس می‌مانند و یون کلرید را در خود تغلیظ می‌کنند. کلرید لایه اکسیدی محافظ آلومینیوم را به‌صورت موضعی می‌شکند و در نتیجه خوردگی به شکل حفره‌ای پیش می‌رود، نه نازک‌شدن یکنواخت.

شدت خوردگی هادی هوایی تابع دو عامل است: مدت خیس‌ماندن سطح و نوع آلاینده‌ای که در آن رطوبت حل می‌شود. در مناطق خشک و پاک داخلی، هادی ACSR لخت ده‌ها سال بی‌مشکل کار می‌کند؛ اما در محیط‌های زیر باید از همان مرحله طراحی برای حفاظت تصمیم گرفت:

• خطوط ساحلی در چند کیلومتر نخستِ فاصله از دریا؛ ذرات نمک با باد منتقل می‌شوند و مه دریایی می‌تواند کلرید را تا عمق بیشتری از ساحل ببرد
• مناطق صنعتی با گازهای اسیدی مانند SO2 و ریزگرد و دوده کارخانه‌ها
• نواحی با رطوبت نسبی بالا، مه مکرر صبحگاهی یا شبنم طولانی
• مناطق کشاورزی با گرد کود شیمیایی و سم‌پاشی گسترده

راهکارهای مقابله با خوردگی را می‌توان مانند یک نردبان چهارپله‌ای دید که هر پله، هزینه و سطح حفاظت بالاتری دارد:

این پله‌ها لزوماً جایگزین هم نیستند؛ در محیط‌های بسیار خورنده می‌توان آن‌ها را ترکیب کرد — نمونه رایج، هادی ACSR/AW با گریس‌کاری کامل برای خطوط ساحلی است.

• پوشش روی سنگین‌تر برای مغزی: کلاس‌های پوشش B و C با جرم روی تقریباً دو و سه برابر کلاس A، عمر فداشوندگی روی را طولانی‌تر می‌کنند
• هادی گریس‌خورده: پرکردن شیارهای مویینه با گریس خنثی، یا فقط در مغزی فولادی یا در تمام لایه‌ها
• مغزی AW: سیم فولادی با روکش آلومینیومیِ پیوندخورده که زوج روی–آلومینیوم را از اساس حذف می‌کند
• هادی تمام‌آلیاژی AAAC (مطابق ASTM B399 با مفتول ASTM B398): حذف کامل فولاد و در نتیجه حذف پیل دوفلزی

گریس‌کاری هادی در دو سطح انجام می‌شود. در حالت «گریس مغزی» فقط رشته‌های فولادی و فصل مشترک فولاد–آلومینیوم پر می‌شود؛ همان جایی که خطرناک‌ترین پیل شکل می‌گیرد. در حالت «گریس کامل» همه لایه‌ها گریس می‌خورند و فقط سطح بیرونی لایه آخر تمیز می‌ماند تا کار با کلمپ‌ها و ظاهر هادی دچار مشکل نشود. گریس باید هنگام رشته‌تابی در کارخانه و به‌صورت یکنواخت تزریق شود؛ گریس‌کاری در محل کارگاه جایگزین آن نیست.

مهم‌ترین مشخصه فنی گریس، نقطه قطره (Drop Point) است: دمایی که گریس در آن روان می‌شود و می‌چکد. نقطه قطره باید با حاشیه اطمینان از حداکثر دمای بهره‌برداری هادی بالاتر باشد؛ وگرنه گریس در روزهای گرم و بارهای سنگین مهاجرت می‌کند، از هادی می‌چکد، شیارها را بی‌دفاع می‌گذارد و مقره‌ها و زمین زیر خط را آلوده می‌کند. گریس همچنین باید از نظر شیمیایی خنثی باشد و به روی و آلومینیوم حمله نکند و در طول عمر خط پایدار بماند.

در هادی ACSR/AW، سیم‌های مغزی به‌جای پوشش روی، روکش نسبتاً ضخیمی از آلومینیوم دارند که به روش متالورژیکی به فولاد پیوند خورده است. نتیجه این است که کل سطح هادی — از بیرون تا مغزی — شیمیِ سطحیِ یکسانی دارد: آلومینیوم. دیگر نه زوج روی–آلومینیوم وجود دارد و نه فولاد برهنه‌ای که با مصرف روی آشکار شود؛ مکانیزم اصلی خوردگی داخلی از ریشه حذف می‌شود.

مزیت جانبی، الکتریکی است: هدایت سیم فولادی با روکش آلومینیوم در حدود ۲۰ %IACS است، در برابر حدود ۹ %IACS برای فولاد گالوانیزه؛ یعنی تلفات کمی پایین‌تر در ساختار یکسان. در مقابل، استحکام کششی سیم AW اندکی از سیم گالوانیزه هم‌رده کمتر است و باید در محاسبات تنش و شکم (Sag-Tension) لحاظ شود. برای خطوط با دمای بهره‌برداری بالا که انتخاب گریس دشوار می‌شود، مغزی AW گزینه‌ای مطمئن است و در بدترین محیط‌های ساحلی، ترکیب ACSR/AW با گریس کامل بالاترین سطح حفاظت را می‌دهد.

خوردگی هادی از داخل به خارج پیش می‌رود؛ بنابراین آنچه از زمین یا حتی از نزدیک دیده می‌شود، معمولاً مراحل پایانی فرایند است. مهم‌ترین نشانه‌ها و روش‌های ارزیابی این‌هاست:

دیدن شره زنگ روی هادی یعنی روی مغزی مدت‌هاست تمام شده و استحکام مکانیکی در حال افت است؛ در این مرحله باید ارزیابی باقی‌مانده عمر و برنامه تعویض در دستور کار قرار گیرد، نه صرفاً پایش.

• لکه و شره قهوه‌ای زنگ بر سطح هادی: نشانه مصرف کامل روی و زنگ‌زدن مغزی؛ مرحله پیشرفته
• محصول خوردگی سفید و پودری آلومینیوم در لابه‌لای رشته‌ها و پای کلمپ‌ها
• پارگی یا نازک‌شدن رشته‌های لایه بیرونی، به‌ویژه در نزدیکی کلمپ‌ها و دمپرها
• در آزمون نمونه‌های برداشته‌شده: افت جرم پوشش روی و کاهش تعداد پیچش تا شکست در سیم‌های فولادی
• دستگاه‌های پایش الکترومغناطیسی (جریان گردابی) که بدون بازکردن هادی، خوردگی داخلی را برآورد می‌کنند

انتخاب درست را می‌توان به‌صورت زیر خلاصه کرد:

در اسناد خرید، استاندارد ساخت هادی (IEC 61089، EN 50182 یا ASTM B232)، دامنه گریس‌کاری (مغزی یا کامل)، حداقل نقطه قطره گریس نسبت به حداکثر دمای بهره‌برداری، کلاس پوشش روی و الزام ارائه گواهی آزمون نوعی را صریح ذکر کنید. یک جمله شفاف در مشخصات فنی، ارزان‌ترین اقدام ضدخوردگی کل پروژه است.

• محیط داخلی خشک و پاک: ACSR استاندارد با پوشش روی کلاس A کافی است؛ گریس اختیاری
• آلودگی متوسط صنعتی یا رطوبت زیاد: ACSR با گریس مغزی یا کلاس پوشش روی سنگین‌تر
• خطوط ساحلی در چند کیلومتر اول یا صنایع سنگین: ACSR/AW با گریس کامل، یا هادی AAAC
• شرایط دریایی بسیار شدید: AAAC برای حذف کامل زوج دوفلزی، با کنترل استحکام و شکم در طراحی