金屬閘板銹蝕損害成因分析及防護措施

摘 要：經(jīng)多年的探索實踐，曹店灌區(qū)找到了防銹漆、塑料涂層加犧牲陽極的陰極保護和外加DC電流的陰極保護的金屬閘板防護法，取得了金屬閘板防護的理想效果，運行三十年的金屬閘板仍保持最佳工況。

關(guān)鍵詞：金屬閘板；銹蝕損害成因；防護措施

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.12.192

1 曹店灌區(qū)及節(jié)制、泄水閘概況

曹店灌區(qū)位于山東省東營市腹地， 是國家級中型灌區(qū)，跨越東營、墾利兩區(qū)，西連黃河右岸大壩，東接廣南水庫，北始 五、六干合排，南終廣蒲溝，干渠為砼板全斷面襯砌節(jié)水干渠，灌區(qū)東西49.525km，南北 10km。渠系配套水工建筑物100余座，其中引黃閘1座，節(jié)制閘6座，泄水閘1座，共計金屬閘板23扇，單扇金屬閘板3m×4m，重5t，全部電動遠(yuǎn)程控制。東營市地處濱海，土壤礦化度高，地下水咸，沼澤連片，雨過天晴，因蒸發(fā)量大，很快地表就呈現(xiàn)出茫茫的鹽堿土，干渠供水結(jié)束，渠內(nèi)存水不久就會變成礦化度很高的鹽堿水，有的金屬節(jié)制、泄水閘閘板，長期受這種礦化度高的水質(zhì)浸泡，對金屬閘板損害極大。

2 金屬閘板銹蝕損害成因分析

2.1 金屬閘板自身的先天不足

由于鋼鐵在冶煉過程中，內(nèi)部參雜了許多非金屬雜質(zhì)，受現(xiàn)代冶煉技術(shù)的制約，這些非常微小的雜質(zhì)，雖然量小，仍可在金屬合金內(nèi)部形成微小的電極，當(dāng)金屬閘板遇到地表水或濕潤的空氣時，因金屬閘板的電位與其內(nèi)所含非金屬電位不同，形成了若干短路的原電池，金屬閘板的電位較低是原電池的陽極，所含非金屬及不活潑的金屬電位較高是原電池的陰極。在陰極，水中溶解的氯離子或其它可在陰極上被還原的物質(zhì)，吸收電子被還原，電子不斷由陽極流向陰極，故形成原電池電流。金屬閘板損害主要是制作成型的金屬閘板的合金在鹽堿水或充滿鹽堿濕潤空氣的電介質(zhì)中發(fā)生了電化學(xué)反應(yīng)造成的。

2.2 流動水流對金屬閘板的損害影響

金屬閘板由于水流及其所帶泥沙等顆粒對節(jié)制、泄水閘金屬閘板的磨損，導(dǎo)致金屬閘板脫掉表面的防銹漆，以至于金屬閘板裸露于電解質(zhì)的包圍之中。于此同時水體流動使極化率快速提高，較容易將腐蝕產(chǎn)物從節(jié)制、泄水閘金屬閘板表面被水沖走從而加快金屬閘板腐蝕程度。因而長期開啟節(jié)制、泄水的閘比長期關(guān)閉不泄水的閘腐蝕嚴(yán)重的多。

2.3 自然因素對金屬閘板的影響

由于風(fēng)力的作用，干渠水面浪花的拍打，氧溶解量較大，氧離子化的效應(yīng)加快，極易造成金屬閘板局部的溶解。因地處濱海地區(qū)，冬、春兩季6—8級的大風(fēng)時常光顧，因此，金屬閘板靠近水面鄰近浪花處，鋼銹要比其它部位要嚴(yán)重的多。夏季，在陰雨連綿的氣象條件下，空氣中彌漫著電解質(zhì)一樣的介質(zhì)，金屬閘板遭遇侵蝕銹跡斑斑，損毀更加嚴(yán)重。

3 金屬閘板的防護措施

3.1 金屬閘板防護方法

依據(jù)上述原因分析和金屬閘板的具體情況，曹店灌區(qū)六座節(jié)制閘和泄水閘全部采用了防銹漆、塑料涂層防護，為防止因閘板涂層以外損傷造成了閘板銹蝕，上游五座節(jié)制和泄水采用了外加DC電流的陰極保護法，下游1座節(jié)制閘，采用了金屬鋅作為犧牲陽極的陰極保護法， 由于“對癥下藥”，取得了理想的防護效果。

3.1.1 在金屬閘板表層涂刷防護涂料

在金屬閘板表面涂覆油漆和塑料涂層。油漆是傳統(tǒng)方法，但油漆在造漆和涂裝過程中會造成環(huán)境污染，由日益漸出金屬防護的趨勢。塑料涂層是把有機樹脂做成粉末涂料，在金屬表面形成優(yōu)良的防護涂層，在灌區(qū)節(jié)制、泄水閘金屬閘板表面涂覆，得到廣泛應(yīng)用，效果良好。

3.1.2 外加DC電流的陰極保護法

三十年的探索實踐，外加DC電流的陰極保護和用金屬鋁、鋅、鎂作為犧牲陽極的陰極保護，都要根據(jù)水的電阻率來判斷。當(dāng)水的電阻率在1900.?.cm以上時，用外加DC電流的陰極保護法保護金屬閘板效果較好，該方法是把節(jié)制閘、泄水閘閘房內(nèi)220VAC，變成110—180VDC電流，由磁性氧化鐵，作陽極接與底板上保護金屬閘板，陽極引線與DC電源的陽極連接， 實測這種連接法，閘板上的電流分布均勻，金屬閘板保護效果最好，還最大限度地保護了金屬閘板漆涂層或塑料防護層，確保金屬閘板的外觀效果。該法被應(yīng)用于灌區(qū)上游的6座節(jié)制閘、泄水閘上。

3.1.3 用金屬鋁、鋅、鎂作為犧牲陽極的陰極保護法

當(dāng)水的電阻率在1900?.cm以下時，用金屬鋁、鋅、鎂作犧牲陽極的陰極保護法效果最好。此法應(yīng)用于灌區(qū)下游的1座節(jié)制閘上，多年來，我們一直把金屬鋅作為犧牲陽極，把它焊接到金屬閘板的背部表面上，實測的結(jié)果：當(dāng)水的電阻率是600.?.cm以下時，比鋼鐵活潑的鋁、鋅作為犧牲陽極效果是最好的，當(dāng)水的電阻率600.?.cm—1900.?.cm時，金屬鎂作為犧牲陽極對金屬閘板的保護效果更好。

3.2 金屬閘板防護的機制保障

為確保上述金屬閘板的防護到位，光有完美的防護技術(shù)手段是不夠的，還必須有強有力的閘板防護制度、配備專業(yè)技術(shù)隊伍及精良的專業(yè)檢測儀器和精良的專業(yè)防護設(shè)備作保障 。

3.2.1 建立金屬閘板防護專業(yè)隊伍

灌區(qū)投入運行之初，就成立了灌區(qū)內(nèi)金屬閘板防護專業(yè)技術(shù)隊伍，由該機構(gòu)負(fù)責(zé)制定年度防護計劃及防護預(yù)算和資金的使用，考察、鑒定防護設(shè)備及用品的質(zhì)量，定期培訓(xùn)防護人員，不斷更新既有知識，與時俱進 ，緊跟金屬防護技術(shù)發(fā)展步伐，不斷探索創(chuàng)新金屬防護的新方法、新途境，始終保持金屬閘板的最佳工作狀態(tài)。

3.2.2 建立健全金屬閘板的管護制度

閘房內(nèi)必須保持一年365天清潔，金屬閘板要定期體檢：包括閘板的涂層，閘板表面的犧牲陽極，犧牲陰極的整流裝置，測試其工作狀態(tài)，確保半年一小修，一年一大修，周檢周修，并確保上述工作落實到位，每項技術(shù)測試不走樣。

3.2.3 不斷更新檢測儀器及防護設(shè)備

三十年來，金屬閘板維護的儀器、設(shè)備更新了7次，每當(dāng)有新檢測儀器和設(shè)備上市，都會及時更新，始終讓檢測儀器和設(shè)備處于最佳工作狀態(tài)，工欲善其事，必先利其器 。 這樣才會收到事半工倍的效果。

4 結(jié)語

三十年來，曹店灌區(qū)在對節(jié)制閘、泄水閘金屬閘板防護的不斷實踐中，探索出了金屬閘板防護行之有效的方法：用防銹漆或塑料涂料加用金屬鋁、鋅、鎂作為犧牲陽極的陰極保護法和外加DC電流的陰極保護法及于之配套的運行機制的保障，確保了金屬閘板三十年來的有效防護，使曹店灌區(qū)23扇節(jié)制閘、泄水閘全部的金屬閘板始終處于最佳工作狀態(tài)。

作者簡介：石宗仁（1963-），男，本科，工程師，主要從事灌溉管理工作。