水工金属结构防腐分析

水工金属结构防腐分析（共4篇）

水工金属结构防腐分析 篇1

水工金属结构包括各种闸门、阀门、拦污栅栏、压力钢管等, 这些结构所处的环境潮湿, 受气候变化影响和日光直射, 恶劣的环境导致其受到各种物质腐蚀, 进而降低物理性能, 威胁水利工程安全。因此, 采取可靠有效的防腐措施, 增强水工金属结构的使用寿命对水利工程来说意义重大。

一、水工金属结构腐蚀原因及机理

水工金属结构所处的环境恶劣, 容易造成其结构的腐蚀, 根据金属腐蚀定义, 大体分为化学腐蚀、电化学腐蚀、物理腐蚀和大气腐蚀。下面对其不同腐蚀类型的原因和机理进行分析

1.1化学腐蚀与物理腐蚀

化学腐蚀主要是根据化学的多相反应机理, 金属表面直接与氧气、水、酸等物质接触导致分子间相互作用产生腐蚀现象。其反应过程中, 在一定的条件下, 非电解质中的氧化剂能够直接和金属表面的原子相互作用, 进而产生腐蚀产物。例如钢铁在高温下发生氧化或与汽油等非电解质溶液中发生腐蚀, 这些都属于化学腐蚀。物理腐蚀是指金属结构单纯的物理溶解, 对金属结构造成破坏的现象。1.2电化学腐蚀

电化学腐蚀是指在电解质溶液里, 金属表面的每个部位都有不同的电位, 从而产生腐蚀电池。在腐蚀电池中, 带负电位的结构为电池阳极, 带正电位的结构为电池阴极。阳极的金属发生反应溶解, 溶解出金属离子在溶液中将放出电子流消耗阴极结构, 整个反应过程中伴随这电流的产生。水工金属构件中一部分是由钢铁组成的, 除了具有铁物质外, 还包含石墨、渗碳体等其他金属与杂质, 这些物质的腐蚀电位比铁要高, 这样铁就在电池中充当阳极, 杂质充当阴极。金属构件中铁与杂质接触紧密, 在含有弱酸、弱碱、盐溶解中时正好形成原电池, 具备具有还原性的阳极、氧化性的阴极, 溶液作为连接两级的通路, 腐蚀更加剧烈。此外, 外界环境, 例如溶液温度、酸碱度、水质污染、流速等都影响着电化学腐蚀程度。

1.3大气腐蚀

大气腐蚀也成湿蚀, 是指金属构件在潮湿的自然环境下发生的腐蚀, 这种腐蚀多发生在启闭机、升船机等裸露的金属结构上。大气腐蚀以其腐蚀程度不同分为两种不同形式, 分别是全面腐蚀和局部腐蚀。全面腐蚀是金属构件与大气介质均匀的接触并受到腐蚀损坏, 逐渐的金属结构变小, 颜色发生变化。局部腐蚀是金属构件部分发生损坏, 分为点蚀、孔蚀、皮下腐蚀等。一般来说, 局部腐蚀的危害要大于全部腐蚀, 因为全部腐蚀是构件均匀的受到损坏, 其损坏程度较小, 使用寿命较长。但是局部腐蚀因腐蚀穿孔会影响构件的使用效果, 进而报废。大气腐蚀是不可避免的, 主要是大气中的湿度、粉尘、有害气体、氧气等与金属发生化学反应或电化学反应引起的腐蚀。大气腐蚀与电化学腐蚀不同在于金属表面存在很薄的液层, 受到阻力较小, 加上空气中的氧气供给充足, 所以阴极反应主要是氧的去极化作用, 阳极金属溶解的较为缓慢。随着离子浓度的增加, 氧透过薄薄的水膜使阳极发生钝化作用, 阻碍腐蚀的进一步进行, 因此, 这类腐蚀速度较慢, 破环程度较小。[1]

2. 水工金属结构防腐措施分析

2.1涂料防腐

涂料防腐是较为常见的金属构件防腐措施, 涂料主要是环氧类、树脂类、氯化橡胶类等高性能物质, 这些物质涂在水工金属结构表面能够起到将水或其他腐蚀物质进行隔离的效果, 进而达到防腐的目的。防腐涂料的图层系统组成包括与基体金属附着良好的底漆和耐水性较好的面漆构成, 中间材料性质要选择增加底漆与面漆粘合力的耐腐蚀涂料。各层涂料的性质要求连续无孔, 不透水, 粘附力较大, 隔离效果强, 弹性和硬度适中, 性质稳定, 对酸碱溶液具有强的隔离效果。此外, 涂料防腐要求特殊, 同一图层的涂料性质要相近, 尽量相似相溶, 面漆的硬度要高于底漆, 涂漆后的金属表面要光滑、平整。涂料防腐方法在水工金属防腐中应用较为广泛, 其优点在于防腐效果较好, 工序简单、方便, 成本较低, 应用范围较广, 对金属具有较好的保护作用。[2]

2.2喷漆保护

喷漆保护是利用氧气、乙炔火焰作为热源, 通过一定的施工工艺和设备将锌或铝等金属材料进行熔融, 进而压缩成空气将其吹成雾状均匀的喷涂在水工金属结构上, 形成一层较薄且致密的锌或铝保护层。喷漆保护法对金属构件来说具有双重保护功能:首先, 锌和铝的性质稳定, 一般不与空气中或水中的物质发生化学反应, 锌或铝喷涂在金属结构表面, 能够有效的将水和空降与金属构件隔离, 进而达到防腐的作用。其次, 锌或铝喷涂在金属表面, 由于金属正极性较强, 电位较高, 而锌或铝的电位较低, 当存在电解质时, 锌或铝保护层成为阳极而失去电子, 产生电流被最先腐蚀, 金属结构变为阴极, 受到锌层的保护。喷漆保护的效果较好, 保护期限长, 一般可达到20年, 但这种防腐措施成本较高, 工艺较为复杂, 对设备要求较高。但综合喷漆保护的实际应用状况, 其保护时间较长, 耐腐蚀效果较好, 不用每年进行维护, 可以节省人力和物力, 从长远角度以及经济效益和社会效益来看, 喷漆保护还是非常实用的。目前, 也有对喷漆保护进行改进, 在锌或铝材料中加入一定量的稀土, 能够增加原来材料的物理性能, 提高其防腐效果。[3]

2.3电化学法保护

电化学法防腐措施包括两种:第一, 外加电流保护法。外加电流就是将需要保护的金属结构作为阴极, 使用不溶性的电极作为辅助阳极, 将两种物质放在电解质溶液中, 外加直流电源。电源通电之后, 电子将被迫流向金属结构而使大量负电荷聚集在金属结构表面, 当电源电压较大时, 因为金属腐蚀组成的原电池不能输送电流而对金属起到保护作用。这种保护措施难于管理, 而且需要外加电源进行维持, 成本较高, 但是保护效果较好。第二, 阴极保护法。这种方法主要是牺牲阳极, 保护阴极。一般采用电化学比较活泼的镁、铝等作为阳极, 其电位为负, 与被保护的金属结构连接组成原电池, 由于镁、铝等还原性强而逐渐被腐蚀, 金属结构作为阴极而被保护。在实际应用中, 该方法管理方便, 成本较低, 不需要外加电源和复杂的工艺, 因此使用较为广泛。其缺点在于寿命相对较短, 大约10年。

2.4联合保护

联合保护法是采用涂层与牺牲阳极进行保护的方法, 主要针对单一方法效果不好的情况。通过牺牲阳极和涂层喷漆方法联合应用, 使得防腐效果大大提高, 延长保护时间。主要方法是将阳极与阴极表面进行喷图锌或铝等金属, 减少阳极的消耗, 延长阳极使用时间。锌涂层能够增加原电池电阻, 改善电流遮蔽现象, 是电流分布更均匀稳定, 对金属结构进行全面保护。当锌或铝涂层表面被破坏后, 破损处不会出现腐蚀、生锈以及体积膨胀现象, 延长金属结构保护层的使用寿命。联合保护法综合了两种单一保护法的优点, 增强了保护效果, 成本较低, 应用前景更广。

3. 结语

综上所述, 水工金属结构由于其使用环境, 其腐蚀问题是普遍存在的, 严重影响水利工程的建筑安全。因此, 研究导致金属结构腐蚀原因, 提出防腐效果好, 保护时间长、成本低的防腐措施非常重要。

摘要：水工金属结构是水利工程的基础组成, 是水利建设的重要构架, 水工金属结构的质量直接关系水利工程的安全运行, 因此, 做好水工金属防腐工作非常重要。本文作者通过分析水工金属腐蚀原因, 提出水工金属结构防腐措施。

关键词：水工,金属结构,防腐

参考文献

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水工金属结构防腐分析 篇2

0 引言

工程中常用的钢结构防腐蚀措施主要有采用耐候钢、热浸镀锌技术、有机涂层钢板技术、防腐涂料技术、热喷涂防腐技术、阴极保护技术等[1,2].其中涂刷防腐涂料是目前通用的、最经济的、在工程上使用最多的防腐蚀方法[3].但钢结构在涂刷普通防腐涂料半年或者一年后，涂层起泡、透锈、脱落，钢材受到腐蚀，返修十分困难。普通涂料的防腐效果不好，最主要的原因是涂料本身不够致密，空气与水分可以透过涂料侵入到钢材表面，从而对钢结构造成腐蚀[4,5].近年来出现了一种新型防腐材料---可剥液体型塑料保护膜。该材料为液体形式的涂料，将其喷涂于基材表面，待溶剂自然挥发后凝固成一层牢固的贴体透明的塑料保护膜。本文以某大学游泳馆( 图1) 内部高湿高热并且含氯离子的环境、室内潮湿环境、室内干燥环境以及室外露天环境四种不同腐蚀环境为试验研究背景，旨在研究致密的新型可剥液体型塑料保护膜对钢结构的防腐蚀效果及其最佳使用方法，并与工程中常见的涂料防腐蚀效果进行对比，从而对其在工程中的应用提出合理化建议。

1 试验研究

自然环境下的暴露试验是研究大气腐蚀最常用的试验方法，是一种接近使用环境的较可靠的腐蚀试验方法，得出的结果也接近真实使用情况[6].故本文采用四种环境下的暴露试验对可剥液体型塑料保护膜的防腐蚀性能进行研究。

1. 1试验试件

试件采用长20cm的48 × 3. 5圆钢管，钢材种类为常用的Q235B,表面用砂纸打磨光滑，无锈迹。

试验采用的防腐涂料为Yt1200型可剥液体型塑料保护膜、工程中常用的普通防锈底漆( 醇酸磁漆) 和普通面漆( 酚醛防锈漆)[7].涂层均采用刷涂，要求保证各涂层厚度均匀适当，避免出现涂料聚集、局部过薄等现象。并且各涂层涂刷要有足够时间间隔，确保上一涂层干透，才可涂刷下一涂层。

1. 2试验方法

试验将涂刷的材料类型及其组合方式和腐蚀环境作为变量，设置多组对照组，通过观察单组现象、测量数据并进行组间对比，从而得出结论。试件放置环境分为四种： 游泳馆内部高湿高热环境、室内潮湿环境、室外露天环境以及室内干燥环境，其中室内潮湿环境的模拟是将试件置于室内水槽中，定期加水补充。试件表面防腐涂料的涂刷情况分四种情况：1) 同时涂刷底漆、面漆和可剥液体型塑料保护膜;2) 只涂刷可剥液体型塑料保护膜;3) 涂刷底漆和两层面漆;4) 不涂刷涂料。共计16组，编号为1~ 16组，每组两个试件，例如第2组即为游泳馆内部高湿高热环境的只涂刷可剥液体型塑料保护膜的试验组。

为了防止试件从内部发生锈蚀而干扰试验结果，在防腐涂料涂刷完毕后，将每个试件两端用保鲜膜进行密封。游泳馆内部高湿高热环境下的四种不同涂刷情况的试件初始情况如图2所示，其他不同环境中试件的初始情况均与此相同。

2 试验结果与分析

2. 1试验现象

试验开始后对各组试件进行多次观察，限于篇幅，只给出80d时锈蚀图片，具体锈蚀情况如下：

(1) 游泳馆内部高湿高热环境中的试件80d 后锈蚀情况如图3所示，锈蚀情况描述如表1所示。

(2) 室内潮湿环境中的试件80d后锈蚀情况如图4所示，其锈蚀情况描述如表2所示。

(3) 室外露天环境中的试件80d锈蚀情况如图5所示，锈蚀情况描述如表3所示。

(4) 室内干燥环境中的试件因为处于干燥环境，锈蚀条件较弱，四组均未发生锈蚀。

由锈蚀现象可以看出，游泳馆内高湿高热环境中的试件是四种环境中锈蚀最严重的，其中同时涂刷底漆、面漆和可剥液体型塑料保护膜的试件为最耐锈蚀的试件。

2. 2质量损失

为了更精确地评估各试件的锈蚀程度，避免肉眼观察的误差，以试件质量损失率来表征试件的锈蚀程度，即利用试件锈蚀前后的质量差计算其锈蚀率以表征各个试件的锈蚀程度[8,9].除锈后称重( 精确至0. 01g) ,通过计算锈蚀前后试件的质量损失值计算锈蚀试件的质量损失率ηs:

ηs=(m0- m/m0)× 100%(1)

式中：ηs为试件质量损失率( 锈蚀率) ;m0为试件锈蚀前质量，g;m为试件锈蚀后( 经除锈) 质量，g.

现将各组质量损失率列于表4.

2. 3试验结果分析

针对各组试验试件锈蚀情况以及试件的质量损失率进行讨论分析如下：

(1) 由游泳馆中的试件锈蚀情况可以看出，在普通防锈漆外涂刷可剥液体型塑料保护膜的试件基本没有锈蚀，说明该种防腐措施比涂刷普通防锈漆更适用于游泳馆这种环境。同时从该组的.质量损失率可以看出，针对游泳馆这种环境，在试件表面直接涂刷可剥液体型塑料保护膜的防腐蚀效果不如普通底漆加面漆的防腐效果。

(2) 由室内潮湿中的试件锈蚀情况可以看出，在普通防锈漆外涂刷可剥液体型塑料保护膜的试件基本没有锈蚀，说明该种处理方法也适用于长期浸于水中的钢结构的保护。同时从该组的质量损失率可以看出，针对潮湿环境，在试件表面直接涂刷可剥液体型塑料保护膜的防腐蚀效果强于普通底漆加面漆的防腐效果。

(3) 由露天环境中的试件锈蚀情况可以看出，可剥液体型塑料保护膜可用于室外钢结构的防腐保护，显示出其具有较好的耐紫外线、抗老化、耐日光曝晒的特点。

(4) 各种环境下试件锈蚀情况的对比可以说明，环境对钢结构腐蚀具有重要的影响。本文中的四种腐蚀环境，由强到弱依次为： 游泳馆内部高湿高热环境、室内潮湿环境、室外露天环境、室内干燥环境( 虽然室内潮湿环境中不作处理的试件质量损失率小于露天环境，但需注意，处于室内水槽中的试件只有一半浸在水中受到较严重的腐蚀)。另外，由室内潮湿和室内干燥的试件锈蚀情况对比可以看出，水分对钢结构的腐蚀起到了至关重要的作用，若环境充分干燥，钢结构将不会发生锈蚀; 由室内水槽和游泳馆中的试件锈蚀情况对比可以看出，高温和氯离子的存在将加速钢结构腐蚀。

3 结论

(1) 对于钢结构锈蚀而言，在试验中的四种环境条件下，游泳馆室内部高湿高热环境为最不利环境，因其不但水汽充足、温度较高，而且水汽中含有较多氯离子，会加速钢结构锈蚀，其次为室内潮湿环境、室外露天环境、室内干燥环境。

(2) 对于试验中处于各种环境下的试件，涂刷普通防锈漆外加可剥液体型塑料保护膜的试件锈蚀程度最低，说明采用该种处理方法的试件防锈蚀性能最好，可剥液体型塑料保护膜有利于防锈。

(3) 从游泳馆中直接涂刷可剥液体型塑料保护膜的试件与在普通防锈漆外再涂刷可剥液体型塑料保护膜的试件锈蚀情况的对比中可以看出，可剥液体型塑料保护膜不宜直接涂刷在钢结构表面，而应涂刷在面漆之外，作为额外保护。

(4) 在普通防锈漆外再涂刷可剥液体型塑料保护膜的方法相比于一般防锈方法，效果更佳，建议在游泳馆中钢结构、室外露天钢结构、长期浸于水中钢结构使用该种新型防锈材料进行防锈保护。

参 考 文 献

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水工金属结构防腐技术 篇3

水工金属结构主要包括各种闸门、阀门及各类闸门的启闭机械、拦污栅及清污机械、压力钢管、升船机等。水工金属结构经常浸没在水中, 受气候变化、日光照射、干湿交替、高速水流冲击或水生物等的侵蚀, 易产生腐蚀, 从而降低金属结构的承载能力, 严重威胁到水利工程的安全。防腐质量也是影响水工金属结构设计寿命的重要因素, 因此, 制定水工金属结构的防腐措施, 是延长其使用寿命, 保证其正常运转的重要任务。

2 金属结构防腐处理方法

2.1 喷涂锌 (铝) 保护

喷锌 (铝) 是利用氧———乙炔焰作为热源, 通过相应的施工工艺和专用设备将锌 (铝) 丝熔融后用压缩空气将熔化的金属锌 (铝) 吹成雾状, 均匀地喷涂到经过合格预处理的金属表面上, 形成一层薄而致密的锌 (铝) 涂层, 该涂层对金属具有如下双重保护作用: (1) 锌 (铝) 涂层能够将钢铁与水和空气隔开, 从而达到防腐的目的; (2) 锌 (铝) 被喷在正极性较强的金属表面上, 由于锌 (铝) 的电极电位比较低, 在有电解质存在时, 锌 (铝) 涂层成为阳极而失去电子, 产生电流优先被腐蚀, 金属基体变为阴极, 受到锌 (铝) 层保护从而达到金属结构防腐的目的[1]。喷涂锌 (铝) 保护防腐时间可长达20年, 是一种有效的防腐方法。此外, 在锌线或者铝线中加入一定量的稀土, 可以使锌和铝的物理性能得到进一步改善, 防腐效果将更佳[2]。

传统观点认为喷涂锌 (铝) 保护费用高, 建设单位难以接受, 不利于推广。但是从实际应用情况来看, 喷涂锌 (铝) 保护法耐水性好, 耐腐蚀性强, 使用寿命长, 不用每年进行定期维修, 节约了大量的人力和物力, 还减少了维修、停运和拆装时间, 从经济效益和社会效益上看都是十分显著的[3]。热喷涂金属防腐措施, 在葛洲坝电站得到了普遍应用, 保护面积超过20万m2, 该防腐措施不仅节约了日常维护工作量, 还提高了金属结构的完好率和使用率, 产生了经济效益和社会效益[4]。

2.2 涂料保护

涂料保护是将涂料涂在金属结构表面形成涂层, 形成的涂层必须满足:连续无孔、不透气、不透水, 有较大的附着力, 有适当的硬度和弹性, 有隔离作用, 稳定, 以及其它特殊要求如耐酸和缓蚀等特性[5]。

涂料保护法也是一种有效的防腐方法, 具有施工简便, 投资低, 使用范围广等优点。特别是近年来, 各种高效优质涂料广泛地生产与使用, 以及简便的施工工艺, 使得涂料保护法的应用范围得到进一步扩大。例如, 水性无机富锌涂料结合了热喷锌、铝与有机富锌涂料的优点, 它以水为溶剂和稀释剂, 无污染, 无着火危险, 符合环保的规定, 是目前最具发展前途的环保型涂料[6]。其对金属结构的防腐作用主要有:屏蔽作用、电化学防护、涂膜自修复和钝化作用[7]。

2.3 电化学法保护

2.3.1 外加电流法

外加电流法是把要保护的金属结构作为阴极, 另外用不溶性电极作为辅助阳极, 两者都放在电解质溶液里, 接上外加直流电源。通电后, 大量电子被强制流向被保护的金属结构, 使金属结构表面产生负电荷 (电子) 的积累, 只要外加足够强的电压, 金属腐蚀而产生的原电池电流就不能被输送, 因而防止了金属结构的腐蚀。该方法管理复杂, 需要外部电源持续的电源供给, 维护费用高, 但防腐周期长[8]。

2.3.2 牺牲阳极保护阴极法

牺牲阳极的阴极保护法主要工作原理是采用电化学上比钢更活泼, 即电位更负的镁、铝、锌合金等作为阳极, 与被保护金属相连构成原电池, 还原性较强的镁、铝、锌合金作为阳极 (原电池的负极) 被逐渐腐蚀消耗;金属结构作为阴极 (原电池的正极) 而得到保护, 达到减缓或停止腐蚀的目的, 所以称此种方法为“牺牲阳极”保护方法[9]。该方法优点是施工管理方便、费用低、不需外加电流, 弊端是保护年限短, 只有10年左右。

2.4 涂层—牺牲阳极联合保护

在工程应用中, 有时采用单一的保护方法防腐效果可能不太理想, 需要采用联合保护方法。将牺牲阳极保护阴极法与喷涂锌 (铝) 保护法联合使用, 防腐效果将得到进一步提高。在金属结构表面再增加涂层的作用如下: (1) 因为电能只消耗在裸露的金属表面上, 减少阳极的消耗, 延长阳极块的使用寿命; (2) 锌 (铝) 涂层表面的电阻增大, 将大大改善电流遮蔽现象, 使保护电位分布更加均匀, 从而使金属结构各个角落的保护效果得到进一步提高; (3) 即使锌 (铝) 涂层出现损坏, 破损处也不会出现腐蚀、生锈、体积膨胀等问题, 不会把涂层鼓掉, 因而涂层———牺牲阳极联合保护法大大延长了涂层的寿命。

综上所述, 涂层———牺牲阳极联合保护法综合了两种保护方法的优点, 使防腐效果更好, 也更经济[9]。

3 结语

水工金属结构水下部分腐蚀是普遍存在的问题, 采用何种防腐措施或方法进行处理, 要依据金属结构各个部分所处的环境, 本着节约等效的原则, 对其采用相应的防腐措施或采取多种保护措施的联合, 进一步开拓防腐蚀的途径和提高防腐蚀的效果[10]。

参考文献

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水工金属结构防腐分析 篇4

河口闸门处于完全的海水区工作, 而潮盛河段上的闸门则处于别稀释的海水区工作;排涝挡潮和御咸蓄淡闸门上游面在淡水区工作, 下游面处于海水区工作;纳潮闸则双面在海水区工作;船闸下游船闸首人字门内外均处于海水区工作, 上船闸首下游面处于淡水与海水交替使用区, 上游面处于淡水区。此外河口区往往受工业污水、生活污水污染, 对闸门腐蚀产生影响。闸门所处环境不同, 腐蚀情况也不同。河口闸门腐蚀比潮盛河段严重, 挡潮闸的下游侧比上游侧严重。这是由于海水中的大量氯离子使钢铁具有较高的腐蚀性。

本地区水工钢闸门处于河 (淡) 水、淡水海水、海水及工业废水、生活污水的工作环境, 闸门挡水位以上处于水位变化 (潮水位变化) 、浪溅处、盐雾、水雾区。即闸门所处工作环境水含有多种正负离子, 如钙离子Ca++、镁Mg++、氯离子Cl-、硫酸根离子SO4--等, 是一种电解质溶液。

2 钢闸门腐蚀

2.1 钢铁在河水、海水、废污水中的腐蚀。

钢铁在河水、海水、废污水中的腐蚀表现为锈蚀, 由于钢铁在冶炼过程中不可避免的含有金属和非金属导电杂质, 在电解质溶液中, 杂质呈阴极、钢铁呈阳极, 从而形成腐蚀微电流, 导致铁锈的产生。其腐蚀过程为:阳极区铁释放电子, 以水化离子的形式溶解于水中, 其自由电子流向阴极区。

阳极区:溶解氧得到电子后成为氧离子, 氧离子再和水作用, 生成氢氧离子。

氢氧离子与阳极溶解的铁离子结合而成氢氧化铁, 即铁锈:

处于浪溅区、潮湿区 (水雾、盐雾) , 因结构表面形成薄层导电水膜, 也具备上述电化学腐蚀的条件, 因此钢闸门表面锈蚀照样发生。

2.2 影响钢闸门腐蚀的主要因素

2.2.1 腐蚀速度主要决定于上述电化学腐蚀过程, 即腐蚀电池的电极过程, 这是根本性的。

2.2.2 介质氢离子浓度的影响。氢离子浓度中高时, 溶液处于水中、酸性, 腐蚀程度中等和严重, 氢离子浓度低时, 腐蚀减轻。

2.2.3 钢闸门在水中的腐蚀速度还与盐溶液浓度有关, 促进阳极溶解过程的氯离子Cl-浓度直接影响到腐蚀的速度。海水含盐量高, 离子浓度大, 导电性能良好, 所以锈蚀的电化学速度快;另外海水中最多的盐类是氯化物, 占海水中盐类的88.7%, 氯离子占55%。海水中的大量氯离子, 使钢铁具有较高的腐蚀性。所以沿海钢闸门腐蚀比潮盛河段上的钢闸门腐蚀严重, 海水中的钢闸门比淡水中的钢闸门腐蚀严重。

2.2.4 工业废水和生活污水往往是溶解氧超标, 而溶解氧是铁锈生成的基础条件, 故废污水加快钢铁腐蚀。

2.2.5 水生物的影响。在惠来县西石湖水闸防锈处理中, 发现牡蛎、小蛤蜊等水生物附着对喷锌层防腐层并没有影响。看来水生物的影响应区别而论。

3 沿海水工钢闸门防腐蚀设计

3.1 设计规范

3.1.1《水利水电工程钢闸门设计规范》 (SDJ13-78) 介绍了闸门防腐蚀的三类措施:a.金属喷镀 (锌、铝) ;b.以船舶工程防锈涂料系列为主的各类防锈漆;c.外加电流阴极保护与涂料联合防腐。

由于我国水工钢闸门采用金属喷镀防锈开展较慢, 所以对78规范的执行, 更多的是采用第 (2) 点, 即通用的防锈漆组 (如红丹底漆、醇酸面漆等)

3.1.2《水工金属结构防腐蚀规范》 (SL105-95) 规定的防腐蚀措施由78规范的三种改为两种, 即金属喷镀和防锈漆组选择规范, 重点突出工艺要求。

3.2 汕头沿海水工闸门防腐蚀情况。汕头沿海水工钢闸门从表面上看1997年梅溪桥闸钢闸门设计采用喷锌防锈设计起, 大部分闸门均采用金属喷镀工艺, 1997年之前均采用防锈漆涂料组合防锈。经过分析可得如下结论:a.在海中区域, 一般防锈漆耐久年限在2~4年之间。而金属喷镀防腐蚀, 10年以上仍未见任何锈斑。所以, 海水区域推荐金属喷镀防腐蚀;b.在较为恶劣环境水如海水混工业废水、生活污水, 如不能常年保护, 锈蚀速度达到平均每年0.73mm;c.从梅溪桥闸挡水闸门上游面 (淡水区) 运行10年后仍基本不锈蚀看, 在符合要求的预处理, 合理的底、面漆搭配的情况下, 一般的防锈漆在淡水区, 防锈耐久性在10年以上是可能的。故淡水区采用一般防锈漆, 但必须按规范要求进行预处理和涂料组合。

3.3 金属喷镀防锈

3.3.1 金属喷镀工艺在水工钢闸门防锈应用。金属陪镀防腐材料, 95规范规定了喷锌、喷铝和锌铝合金。我国水工钢闸门开展金属喷镀最早应当是二十世纪六十年代[1], 采用的是喷锌工艺。国家重点工程的使用是葛洲堰第二期工程, 即便1983~1990年[2], 采用喷锌、喷铝。汕头沿海地区始于1998年, 实践证明, 只要工艺、质量符合要求, 效果都很好。

经过严格的预处理, 喷镀层具有水工钢闸门运用环境所要求的俯着力、抗拉强度和硬度, 与封闭涂料相配合, 可保证良好的抗渗能力、可靠的隔绝水与氧气的侵入, 大大提高了防腐效果。值得在沿海钢闸门中推广应用。

3.3.2 技术经济比较。汕头沿海钢闸门防腐措施分析, 一般涂料2~4年, 金属喷镀10年仍完好, 估计可达15~20年。广东省一些有经验的钢闸门加工企业能做出质量保证20年的承诺, 以3年与18年作对比, 则金属喷镀具明显的优势:a.管理运行方便。普通油漆每三年必须一次, 给管理运行带来很大不方便;b.闸门在运行过程进行油漆, 与工厂初始油漆对比, 工作量要增大很多, 费用也大得多;c.按一般防锈漆和金属喷镀价对比, 金属喷镀具明显的优势, 总投入比例为1.8:1。

3.4 金属喷镀设计。

金属喷镀要求、材料要求极高, 95规范对关键性的预处理、预处理环境、喷镀材料和封闭漆均作了具体要求, 同时对预处理、喷镀质量提出了验收要求。以及喷镀、封闭漆的可选择性, 设计文件应作如下明确规定:a.清除焊渣、飞溅等附着物, 清洗基体金属表面油脂及污物, 然后进行干燥处理;b.预处理——喷镀表面除锈和粗糙度处理 (一般用喷沙处理) 应达到Sa2.5级, 即粗糙值Rg在40~100um范围内;c.喷镀材料规定和镀层厚度要求按95可在锌、铝、锌铝合金三者中选择, 并且作出纯度规定, 镀层厚度要求;d.封闭涂料规定。根据闸门工作环境, 按规范选择封闭涂料, 并在设计文件中作出规定。e.工作环境、工序衔接、工艺要求和验收要求等应符合SL105-95规范要求。

3.5 质量保证。

金属喷镀防腐蚀, 工程施工管理、质监单位监督显得更为重要。更有过喷镀完成后仅11个月即大部分生锈, 1年零10月即发生封闭漆膜层、金属镀层分别脱离 (脱皮) 基体的实例。因此应掌握好如下关键环节:a.预处理, 应注意环境不潮湿、表面处理干净、糙度符合要求、干燥无尘。预处理完后应即验收, 其中糙度值可用ISO8503标准样板进行对比定级。预处理后应按规定时间转入下道工序进行喷镀。因此, 从预处理到喷镀, 应有旁站监理作保证。文献[2]认为表面预处理的质量占整个涂装寿命的49.1%, 可见其重要性;b.预处理的工作环境应优先选择室内干燥环境, 严禁雨天、严禁湿度85%的不利天气作业, 对潮湿地区, 一定要严格控制预处理与喷镀的间隔时间。在调查闸门喷镀质量不合格实例时, 我们发现了预处理在小雨天, 有的处理后返锈才进行喷镀等情况;c.喷镀材料纯度要求很高, 而材料价格昂贵, 所以应特别注意采购质量;d.喷镀厚度质量验收, 可用Fe磁力测厚仪 (Qua Nix-1200) 检测, 该仪器精确1um;e.封闭漆, 不得任意采用替代品。

参考文献

[1]江苏省水利局.水工钢闸门防腐蚀[M].北京:水利电力出版社.

[2]水工金属结构[M].北京:中国水利电力出版社.