国网山东电科院为输变电设备腐蚀状态“在线问诊”

转自：大众报业·齐鲁壹点

通讯员 樊志彬 张劲

7月1日，国家标准《大气腐蚀图绘制方法》颁布实施。这是国网山东电科院“电网材料腐蚀与防护科技攻关团队”取得的又一项成果，开创了全国先河。

该国家标准的制定，最重要的基础是大气腐蚀传感器的成功研发。这凝聚了该院首席专家李辛庚、首席工程师樊志彬及团队八年来的汗水与心血。在大气腐蚀传感器的材料、结构、制备工艺、检测方法上，他们抛弃固式思维，追求并专注原始创新，实现关键核心技术突破，破解了传统大气腐蚀传感器检测精度低、寿命短、无法定量的难题，实现了输变电工程典型金属材料大气腐蚀的定量检测，使输变电工程的腐蚀状态评价真正实现了有据可依。

“路虽远行则将至，事虽难做则必成。”如今，该院开发的大气腐蚀传感器成为输变电设备腐蚀状态的“在线问诊师”，山东省内100座变电站有了自己的“腐蚀身份证”，只要在电脑前打开智能大气腐蚀监测平台，该站的腐蚀数据可立即呈现在眼前，极大方便了运维人员对站内设备的腐蚀评价。该成果在研发期间，克服了很多挑战，那些曲折经历铭记在团队成员心中，化成了继续攻坚克难的动力。

打破思维束缚的禁锢 实现技术突破

国内大气腐蚀传感器的研究机构以高校和科研院所为首，在该团队研发之初就有雏形产品存在。他们在研发初期深受传统产品已有结构的影响，模仿现有大气腐蚀传感器电极交叉间隔式、梳式排列分布结构，导致研发进程缓慢，根本无法实现实质性技术突破。

这时，该团队学术带头人李辛庚给大家召开了一次剖析会，“我们的研发要提倡原始创新，不能跟在别人后面走别人的老路。一味仿照只会让自己的路越走越窄，努力跳出科研工作陷入的舒适圈，才可能会有成绩。”这一席话犹如醍醐灌顶，点醒了大家。于是，他们从金属材料大气腐蚀机理出发，重新研究非连续薄液膜下腐蚀信号的检测，大胆尝试丝状、柱状、齿状、片状等电极形状，分别采用缠绕、交叉、划槽及间隔等排布方式，最终成功设计出一体化片状电极堆叠结构，显著增加了有效检测界面，结合电极间隔层材料、厚度、绝缘电阻的控制，保证了低湿度下阴阳极薄液膜的提前建立和导通，首次实现了湿度高于50%相对湿度时大气腐蚀的准确检出。

传统大气腐蚀传感器只能实现80%相对湿度以上甚至雨天下的腐蚀检测，而在普通晴朗干燥天气中完全无法输出信号，通过该结构的设计，在平时占据时间长、对腐蚀影响较大的50%相对湿度以上的环境下，实现了大气腐蚀的实时监测。

经过上千万次的尝试 延长使用寿命

使用寿命是衡量大气腐蚀传感器在现场能不能应用的重要指标。目前大多大气腐蚀传感器产品的寿命局限于半年内，究其原因是由于电极材料本身会发生腐蚀，腐蚀产物在电极界面大量堆积。

于细节处见真章，精益求精是该团队超越自我，稳步向前的不竭动力。为了克服大气腐蚀传感器寿命短的难题，他们首先开启了传感器电极材料的优选路程。为保证腐蚀传感器的检测电流来源于目标金属，基于元素在大气环境中的活泼程度，优选采用稳定性极高的惰性石墨等材料为阴极，明显减少了腐蚀产物的产生，这距离大气腐蚀传感器的研发成功又近了一步。

而腐蚀产物在界面堆积的问题久久困扰。“网孔结构的设计创意是一件非常有意思的事情，”主研人樊志彬说，“大气传感器的试制过程中，脑子里充满了各式各样的想法，看到新奇的物件结构样式就想拿到自己的电极上进行尝试。周末无意间看到孩子的儿歌早教机，摸索着上面的均匀排列的散热孔，突然来了灵感，我不顾一切跑到实验室去尝试。”

就这样，垂直网孔结构的大气腐蚀传感器诞生了，该种结构成功避免了腐蚀产物的大量堆积，无需维护，使用寿命可延长至5年以上。

挺过千锤百炼的考验 提高检测精度

惟其艰难，才更显勇毅；为其笃行，才弥足珍贵。该团队为了验证大气腐蚀传感器的检测精度，采用实地考察的方法完成现场数据的验证，他们在山东典型环境输变电现场设置33个暴露腐蚀实验站，共排布典型电工金属锌、铝、铜、钢试样1000余件，收集腐蚀数据上千条，收集典型腐蚀案例百余件。

哪里环境条件恶劣，该团队成员就会奔向哪里，与化工厂区仅一墙之隔的变电站，处于海溅区的输电铁塔，都有他们的身影。最终大气腐蚀传感器挺过了千锤百炼的考验，与大气暴露法相比，检测误差可完全控制在10%以内。

经过大家的共同努力，最终大气腐蚀传感器形成了正式产品。以大气腐蚀传感器为核心技术的产品智能大气腐蚀检测仪通过权威第三方检测，并获得批量生产。基于大气腐蚀传感器核心部件，他们开发了智能大气腐蚀监测平台系统，绘制出世界首张动态大气腐蚀图，得到国网的推广应用，成功应用于福建、四川、山东等11个网省公司输变电设备的差异化防腐选材和运维。

星光不问赶路者，岁月不负有心人。2019年12月25日，中国工程院宫声凯院士和中国腐蚀与防护学会理事长王福会教授等同行专家组成的科技成果鉴定委员会一致认为，该科技成果达到了国际领先水平。以大气腐蚀传感器为核心技术支撑的科技成果“输变电设备大气腐蚀在线检测与动态评价技术及应用”荣获2022年国网科技进步二等奖。

然而，他们并没有止步于此，目前专利技术产品智能大气腐蚀检测仪已更新三代，正进行第四代的迭代研制。基于大气腐蚀传感器核心技术形成国家标准《大气腐蚀图绘制方法》，已获国家标准管理委员会立项，立项国网科技项目研究，继续深化大气腐蚀传感器及其检测数据挖掘应用技术研究。这正如学术带头人李辛庚所说，“我们团队对电工新材料的研究奋进不息，永无止境。”