大伙房水庫弧形鋼閘門腐蝕狀態(tài)檢測分析

劉宏斌

（遼寧省大伙房水庫管理局，遼寧撫順 113007）

水工金屬結(jié)構(gòu)是水工建筑物的重要組成部分，由于金屬結(jié)構(gòu)長期處于干濕交替、浸沒水或高速水流等環(huán)境中，受到各種水質(zhì)、大氣、水生物的侵蝕，以及泥沙、冰凌和其它漂浮物的沖擊摩擦等都會使鋼材發(fā)生嚴重腐蝕，從而降低了結(jié)構(gòu)的承載能力，嚴重威脅閘門的安全運行[1]。因此，通過對閘門各主要構(gòu)件腐蝕狀態(tài)的檢測分析，了解閘門各部位銹蝕分布情況，為計算弧形工作閘門各主要構(gòu)件的腐蝕速率和復(fù)核運算提供必要的數(shù)據(jù)。并通過分析腐蝕數(shù)據(jù)查找腐蝕成因，制定相應(yīng)的防腐措施。

1 工程概述

大伙房水庫于1954年動工修建，1958年竣工，分別于1975年、1977年進行2次改建，并于2002年進行一次除險加固，2006年竣工?？値烊?2.68億m3，控制流域面積5 437 km2，為大（Ⅰ）型水庫。水庫泄洪建筑物由主溢洪道、第一非常溢洪道和輸水洞組成。自2006年除險加固竣工后，主溢洪道金屬結(jié)構(gòu)、第一非常溢洪道金屬結(jié)構(gòu)均已運行近10年。主溢洪道設(shè)置5個泄洪孔，設(shè)有5扇10.4 m×8.7 m弧形工作閘門，該閘門由5臺2×630 kN液壓啟閉機進行啟閉操作；第一非常溢洪道設(shè)置7個泄洪孔，設(shè)有7扇12 m×12 m弧形工作閘門，該閘門由7臺2×630 kN固定式卷揚啟閉機進行啟閉操作。

2 檢測方法

此次對大伙房水庫主溢洪道、第一非常溢洪道弧形工作閘門進行抽樣檢查。經(jīng)過對主溢洪道5號弧形工作閘門和第一非常溢洪道1號弧形工作閘門的外觀檢查，發(fā)現(xiàn)其部分構(gòu)件均存在不同程度的銹蝕，在這種情況下以蝕坑分布狀態(tài)進行描述。根據(jù)SL101-2014《水工鋼閘門和啟閉機安全檢測技術(shù)規(guī)程》的要求，將腐蝕程度分為4個等級：A（輕微腐蝕）、B（一般腐蝕）、C（較重腐蝕）、D（嚴重腐蝕）[2]。根據(jù)弧形工作閘門主要構(gòu)件的腐蝕程度和腐蝕部位，此次的腐蝕深度采用TT900數(shù)字超聲波測厚儀、深度游標(biāo)卡尺、焊縫檢驗尺和TT280涂層測厚儀進行測量。

3 腐蝕量檢測結(jié)果

此次測量共獲得320個有效檢測數(shù)據(jù)，其中主溢洪道5號弧形工作閘門230個，第一非常溢洪道1號弧形工作閘門90個，閘門腐蝕量及其頻數(shù)分布狀態(tài)統(tǒng)計分別見表1、表2。

從表1，2可以直觀地看出，2扇弧形工作閘門在不同程度上均存在腐蝕。其中，主溢洪道5號弧形工作閘門和第一非常溢洪道1號弧形工作閘門面板迎水面腐蝕較嚴重，存在較多蝕坑，且最大蝕坑深度分別為1.55 mm和0.75 mm，最小蝕余厚度分別為8.55 mm和13.25 mm。2扇弧形工作閘門的側(cè)水封壓板銹蝕面積約占整個構(gòu)件的50%，主溢洪道5號弧形工作閘門上弦桿加強板表面100%銹蝕，且已出現(xiàn)掉肉。

4 腐蝕分析

4.1 腐蝕程度分析

求出其腐蝕量平均值，和均值標(biāo)準(zhǔn)差σ，按最不利情況分析，用作為其相應(yīng)腐蝕量，再除以使用年限，即得到平均年腐蝕速率[3]：

式中：V為年腐蝕速率，mm/a；為腐蝕量平均值為腐蝕量均值的標(biāo)準(zhǔn)差，mm年為腐蝕時間；Fi為第i個實測腐蝕量；N為測量有效數(shù)據(jù)的個數(shù)。通過計算得到主溢洪道5號弧形工作閘門和第一非常溢洪道1號弧形工作閘門腐蝕數(shù)據(jù)分析結(jié)果，見表3。

表1 主溢洪道5號弧形工作閘門腐蝕量及其頻數(shù)分布狀態(tài)統(tǒng)計表

表2 第一非常溢洪道1號弧形工作閘門腐蝕量及其頻數(shù)分布狀態(tài)統(tǒng)計表

4.2 腐蝕成因分析

1）閘門整體腐蝕速率在0.02～0.03之間。邊梁腹板和上弦桿加強板部位在結(jié)構(gòu)上為容易淤積部位，其腐蝕速率明顯大于其它部位，且最大腐蝕量遠高于其他部位，說明淤積物加速了該部位腐蝕。

2）側(cè)水封壓板腐蝕速率雖然高，但最大腐蝕量較低，說明該部位腐蝕與淤積物無關(guān)。壓板本身防腐與面板為螺栓連接，螺栓本身防腐性能較低，且壓板防腐工藝簡單，而面板防腐工藝相對復(fù)雜，防腐效果明顯好于壓板，所以壓板腐蝕速率較高。

3）迎水面面板、背水面面板、次梁翼板、上弦桿下貼板、側(cè)水封壓板等不易淤積部位腐蝕速率相對較低。迎水面面板腐蝕速率卻高于背水面面板，且直觀觀察看到迎水面面板存在長期處于某一水位時產(chǎn)生的浸潤痕跡，且浸潤線附近蝕坑較多且密集，可以得出迎水面面板浸潤線位置因長期處于干濕交接處，故而腐蝕速率增加。另外不同浸潤線的蝕坑深淺及密集程度不同，應(yīng)為水質(zhì)不同及相應(yīng)時間水面漂浮物不同造成腐蝕程度不同。

4）通過對比兩閘門腐蝕數(shù)據(jù)分析結(jié)果，可以看出兩閘門均為迎水面及側(cè)水封壓板腐蝕嚴重，且腐蝕速率基本相同。雖然在使用頻率上，主溢洪道工作閘門相對頻繁，但兩位置閘門保養(yǎng)與檢修基本一致。說明在同一工況環(huán)境下，閘門腐蝕程度于布置位置影響不大。

表3 2扇弧形工作閘門腐蝕數(shù)據(jù)分析結(jié)果

5 建議

1）對于嚴重腐蝕、或者存在掉肉現(xiàn)象構(gòu)件，如側(cè)水封壓板、上弦桿加強板等部位應(yīng)及時修補或者更換。

2）弧形鋼閘門在設(shè)計上往往容易出現(xiàn)防腐死角、易淤部位等防腐保護的薄弱部位，極易腐蝕，應(yīng)運行中加密檢查，實施保護措施時必須清除表面的雜物、油污及銹蝕物，嚴格控制好表面清潔度和粗糙度。

3）弧形鋼閘門迎水面面板等長期處于干濕交替部位腐蝕速度快，需要針對具體工況環(huán)境采用不同的保護措施或者增加保護次數(shù)，發(fā)現(xiàn)防腐涂層失效應(yīng)立即保護，有條件的可以采用電化學(xué)的保護措施等特殊防腐工藝。

［參 考 文 獻］

［1］吳瀚，米凱華.水工金屬結(jié)構(gòu)防腐噴鋅技術(shù)及其質(zhì)量控制［J］.水電站機電技術(shù)，2004（5）：29.

［2］SL101-2014，水工鋼閘門和啟閉機安全檢測技術(shù)規(guī)程［S］.

［3］楊光明，胡金義.水利水電工程金屬結(jié)構(gòu)腐蝕分析與研究［J］.大壩與安全，2004（5）：77.