淺析海水環(huán)境下鋼閘門的腐蝕因素和防腐蝕措施

周軍

摘要：海水環(huán)境下的鋼閘門由于受到水壓、水流沖擊和各種外部因素的影響，容易發(fā)生電化學(xué)腐蝕，在腐蝕進(jìn)程中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)同時(shí)產(chǎn)生微電流。在海水環(huán)境中的鋼閘門，一般采用涂料和金屬熱噴涂進(jìn)行防腐。犧牲陽極加上涂層的保護(hù)閘門是目前應(yīng)用較廣，前景較好的措施之一，值得推廣和應(yīng)用。

1 海水環(huán)境下鋼閘門的發(fā)展現(xiàn)狀

鋼閘門在控制各種水工建筑物中發(fā)揮著重要的作用，由于工作環(huán)境是水下，受到高速水流的沖擊作用，有時(shí)還受到水、陽光、水生物或者某些漂浮物的影響，極易被腐蝕并降低鋼閘門的承受能力，從而降低安全性能。一般工程上使用涂料保護(hù)，只有3到5年的有效期，而且工作效率低，維護(hù)費(fèi)用高。海水環(huán)境下的鋼閘門，受到海水中各種物質(zhì)的作用，使閘門腐蝕失效。

本文的研究就是海水環(huán)境下鋼閘門的腐蝕因素和防腐蝕措施，鋼閘門的腐蝕不僅影響結(jié)構(gòu)的安全性，而且會(huì)消耗大量的時(shí)間和精力用于防腐。據(jù)統(tǒng)計(jì)，每年防止閘門腐蝕的費(fèi)用一般都有全部維修經(jīng)費(fèi)的50%，同時(shí)除銹、噴涂等工作難度大，需要的人員要求高。所以如何防止鋼閘門腐蝕失效，對(duì)于確保鋼閘門的安全運(yùn)行有重要意義。

2.海水環(huán)境下鋼閘門產(chǎn)生腐蝕的因素

（1）鋼表面狀態(tài)的影響：鋼件表面存在各種各樣的缺陷，這些表面缺陷會(huì)加快腐蝕。

（2）應(yīng)力和變形的影響：海底的壓力較大，容易發(fā)生形變，應(yīng)力和變形越大腐蝕越快。

（3）化學(xué)環(huán)境的影響：海水鹽份高，導(dǎo)電性好，充斥了大量的c卜，對(duì)鋼鐵的腐蝕性大。

（4）水流速度的影響：水流沖擊鋼閘門容易發(fā)生物理磨損，同時(shí)加強(qiáng)了極化作用，也會(huì)加快腐蝕。

（5）雜散電流的影響：加工過程或陰極保護(hù)，可能會(huì)聚集雜散電流，在雜散結(jié)構(gòu)的陽極容易發(fā)生腐蝕，雜散電流越大腐蝕越嚴(yán)重。

（6）海洋生物的影響：海洋中的生物尸體化學(xué)狀況各異，容易使鋼閘門上發(fā)生點(diǎn)腐蝕。

3.海水環(huán)境下鋼閘門的腐蝕原因分析

3.1涂層材料方面

海水環(huán)境中宜選用A1、AI Mg合金或zn_A1合金，由于海水中C1、cr的去極化作用，會(huì)破壞A1203的完整性并產(chǎn)生鋁離子，所以在海水環(huán)境中的鋼閘門宜選用噴鋁保護(hù)。噴鋅層通過犧牲陽極來保護(hù)鋼件，但腐蝕較快、工作年限較短而，因而很少使用。

在海水環(huán)境中選用的涂料如果沒有足夠的結(jié)合力，會(huì)發(fā)生有害的化學(xué)反應(yīng)。如氯化橡膠漆涂層的結(jié)合能力差，只能涂在鋼鐵表面，但如果涂在A1、zn等有色金屬上會(huì)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)。筆者把氯化橡膠漆涂在zn層上放人海水中，很快就出現(xiàn)鼓泡，而涂在鋼鐵表面未出現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)現(xiàn)象。在海水環(huán)境中鋼閘門底漆不宜使用鋁粉氯化橡膠防銹漆和鐵紅氯化橡膠漆。當(dāng)海水從鋼表面滲入Zn層，A1、Fe203與Zn之間的存在電位差，鋅涂層會(huì)加速腐蝕，鋅的腐蝕產(chǎn)物會(huì)進(jìn)一步的破壞保護(hù)層，不但沒有起防腐作用，還加快了鋼件的腐蝕。

陰陽兩極的不利的面積比也容易產(chǎn)生腐蝕，由于涂層具有滲透性，作為正極的zn層與海水的接觸面積小，而未噴鋅的基體鐵作為陰極，其外露接觸面積較大。由于海水容易導(dǎo)電，陽極電流密度集中，鋅鐵之間會(huì)發(fā)生電偶腐蝕。此時(shí)如果涂層配套不當(dāng)，zn與A1、zn與Fe203之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，將提高zn的腐蝕率。zn腐蝕后會(huì)產(chǎn)生不溶氯化鋅和硫酸鋅，這些沉淀物的堆積會(huì)使涂層起泡、開裂并且脫落。

3.2施工安裝方面

噴涂前基體表面應(yīng)干燥無污染，噴砂后工件表面的清潔度應(yīng)達(dá)到國標(biāo)“Sa3”級(jí)。粗糙度在Rz40～88之間）。待噴涂時(shí)間最好不超過4小時(shí)，因?yàn)橥Ａ魰r(shí)間過長會(huì)使破壞基體表面。施工過程一般不允許使用河砂，因?yàn)楹由爸泻写罅康奈酃福@些污垢容易與空氣中的水結(jié)成泥塊，被鋼材表面吸附后很難清理，嚴(yán)重影響鋼件與涂層的結(jié)合力。

噴涂工作溫度應(yīng)在5℃以下，基體金屬溫度應(yīng)低于氣溫，相對(duì)濕度應(yīng)在85%以下，否則鋼件表面容易生銹。對(duì)于在現(xiàn)場施工的舊閘門，由于濕度大，涂漆時(shí)會(huì)包容將水分，造成表面起泡。通常鋼件表面處理質(zhì)量和環(huán)境因素是提高防腐有效期的關(guān)鍵。海水環(huán)境下的鋼閘門，作為充斥著大量的鹽分，鹽粒容易吸潮產(chǎn)生腐蝕。施工現(xiàn)場不干凈也會(huì)使漆膜有突起，影響防腐效果。

4.海水環(huán)境下鋼閘門防腐措旋的選用

犧牲陽極+涂層的保護(hù)閘門，是海水環(huán)境下最經(jīng)濟(jì)有效的防護(hù)措施。涂層用于隔離腐蝕介質(zhì)，如果涂層破損，局部腐蝕的速度會(huì)加快。犧牲陽極的作用是犧牲活潑金屬，發(fā)出的陰極電流流向鋼體吸引鐵離子隔離水分，即消除了兩極的電位差。有陰極的保護(hù)，海底涂層防腐周期可延長2～3倍。

但是在還有陽極塊的情況下，涂層任然會(huì)有腐蝕現(xiàn)象。究其原因，一是陽極質(zhì)量差，產(chǎn)生的腐蝕產(chǎn)物不能及時(shí)剝離，陽極日益變小，降低防腐效果。二是陽極設(shè)置太少，新防腐層所需保護(hù)電量小，保護(hù)電位一般能達(dá)到要求；但涂層破損以后，需要的保護(hù)電量要更多，而陽極的消耗使發(fā)電量減少，供需不平衡致使保護(hù)電位未達(dá)標(biāo)，保護(hù)效果變差。應(yīng)該盡量避免由于檢測而導(dǎo)致的沒有及時(shí)增補(bǔ)犧牲陽極塊造成的腐蝕現(xiàn)象。

5.海水環(huán)境下鋼閘門的實(shí)例應(yīng)用

在天津某臨海地區(qū)，安裝了一個(gè)海河閘，一共有16扇上下閘門，由于河水流入海中的沖擊力較大、水質(zhì)變化較頻繁，使閘門很容易受到腐蝕。1988年，為了改善這種狀況，對(duì)上閘門進(jìn)行噴砂除銹后噴鋅+涂料防腐，涂料選用氯化橡膠鋁粉漆和氯化橡膠面漆。總厚度約200 p m。1989年，檢查發(fā)現(xiàn)上閘門涂層出現(xiàn)若干氣泡和龜裂，伴隨不同程度的脫落，有的甚至露出黃褐色鐵銹。海底部分的閘門底部，因?yàn)橥獠涣己秃缚p缺陷，腐蝕更加嚴(yán)重。在潮差區(qū)，漆膜表面的綠色光澤變暗。據(jù)觀察計(jì)算，按這樣的腐蝕速度，閘門涂層會(huì)在三年內(nèi)全部脫落。1990年和1992，開始分別對(duì)下閘門和上閘門改用犧牲陽極+涂層聯(lián)合保護(hù)。

6.結(jié)束語

根據(jù)不同的腐蝕狀況，對(duì)構(gòu)件進(jìn)行修正可改善腐蝕構(gòu)件的安全狀況。犧牲陽極+涂層的防腐方法通過實(shí)驗(yàn)檢測和實(shí)例驗(yàn)證，是目前為止在海水環(huán)境中較有效的防腐措施，具有較高的研究意義。

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