水工鋼閘門腐蝕分析及防腐處理技術(shù)研究

任 濤

（中國電建集團華東勘測設(shè)計研究院有限公司，浙江 杭州 311122）

隨著社會經(jīng)濟和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，水利工程對人們生活的影響也越來越大，因此對鋼閘門的質(zhì)量要求也是越來越高。盡管如此，但鋼閘門的腐蝕現(xiàn)象仍頻頻發(fā)生，嚴(yán)重縮短了鋼閘門的使用壽命，造成了人力財力物力的浪費。在這樣的情況下，對鋼閘門采取合理的防腐措施就顯得非常有必要。施工單位應(yīng)當(dāng)加強對防腐技術(shù)的研究和運用，確保水利行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

1 鋼閘門概況

鋼閘門是水利工程的重要組成部分之一，約占整個水利工程造價的20%左右，在個別江海湖泊水利工程中甚至?xí)嫉揭话胍陨?。鋼閘門的使用時間從某種程度上也就反映了該水利工程的使用壽命。鋼閘門的好壞會直接影響到水域周邊及下游人民生命財產(chǎn)的安全，因此施工單位應(yīng)當(dāng)提高對鋼閘門的重視程度。

通常情況下，鋼閘門可以分為平面閘門、弧形閘門以及人字門等。平面閘門的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便，并且維護和檢修工作也相對簡單，目前在水利工程中比較常見，多用于工作閘門、事故閘門和檢修閘門?；⌒伍l門的優(yōu)點是沒有門槽，不影響孔口的水流狀態(tài)，不容易產(chǎn)生空蝕破壞，在工作過程中只需要很小的壓力便可以開啟閘門，比較方便。

2 水工鋼閘門的腐蝕原理

（1）大氣腐蝕。金屬往往在陸地上的腐蝕速度都會很低，因為陸地上的大氣比較干燥。但因為水工鋼閘門工作區(qū)域的特殊性，使得周邊大氣中的水汽強度較大，在這種情況下就容易加劇金屬的腐蝕速度。就算金屬表面沒有與水直接接觸，但也會因為大氣原因在金屬表面形成一層水膜，再加上無處不在的氧氣，水膜中的水分子很容易就和金屬發(fā)生化學(xué)作用，導(dǎo)致水工鋼閘門出現(xiàn)腐蝕情況。其基本原理為金屬中的鐵元素與氧氣以及水元素共同發(fā)生反應(yīng)生成氫氧化亞鐵，氫氧化亞鐵又被氧氣所氧化生成氫氧化鐵，也就是我們所說的腐蝕。

（2）海水腐蝕。無論任何金屬，在長期與水的接觸下都會被腐蝕，而水工鋼閘門因為其工作的特殊性導(dǎo)致被腐蝕的概率大大增加。海水對水工鋼閘門的腐蝕源自于電化學(xué)腐蝕的原理，水中的氫氧離子會跟隨電解質(zhì)向鐵離子靠近，兩者相遇后會相互作用產(chǎn)生氫氧化亞鐵，同時它還會和水中的氧氣發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生氧化亞鐵，最終導(dǎo)致鋼閘門的腐蝕。

（3）環(huán)境腐蝕。水工鋼閘門另一個會發(fā)生腐蝕的因素就是海水中含有大量的鹽分，鹽分中含有電解質(zhì)，這種電解質(zhì)比平常我們所熟知的電解質(zhì)中氯元素的含量更高，因此對金屬的腐蝕性也就更強。海水會因為氣候或潮汐而產(chǎn)生運動，此時水中的電解質(zhì)和氧元素也會隨著海水的運動不斷加速，再加上海水中有海洋微生物及其它水生物不斷地進行搬運，導(dǎo)致水工鋼閘門表面的腐蝕日趨嚴(yán)重[1]。

3 水工鋼閘門不同部位的腐蝕程度

（1）裸露大氣區(qū)域。水工鋼閘門裸露在空氣中的位置雖然有空氣在表面附著，但因為空氣中的濕度較大，并且空氣中的各種灰塵顆粒也比較多，附著在鋼閘門表面便會造成腐蝕現(xiàn)象。尤其在沿海區(qū)域，由于空氣或水中的鹽分較大，加快了鋼閘門的腐蝕程度。

（2）飛濺區(qū)域。飛濺區(qū)域指的是鋼閘門表面水和空氣的臨界點，水流會受到潮汐變化及風(fēng)力影響，偶爾覆蓋在該部分，使該部分的金屬被水汽膜包裹，進而造成腐蝕。另外，受到水流不停地沖擊，也會加速鋼閘門的腐蝕速度，實際調(diào)查結(jié)果顯示，飛濺區(qū)域在水流和濕氣的共同作用下，是最容易被腐蝕的區(qū)域。

（3）浸水區(qū)域。相比較裸露大氣區(qū)域以及飛濺區(qū)域，浸水區(qū)域受到的影響因素更多。水工鋼閘門由于浸泡在水中，容易受到水體熱脹冷縮的影響，當(dāng)溫度增高時，氧氣的含量也會隨之增多，水的流速也會加快，此區(qū)域水工鋼閘門的腐蝕情況會變得更加嚴(yán)重。另外，鋼閘門浸水的深度以及該水域生物量也會影響到鋼閘門的腐蝕速度，如果有水生物在鋼閘門表面進行附著，會使該區(qū)域的腐蝕速度變慢。

（4）淤泥區(qū)域。淤泥區(qū)域比起以上三種區(qū)域來講，腐蝕速度稍微能慢一些。雖然淤泥中的電解質(zhì)也不少，但淤泥中缺少化學(xué)反應(yīng)所必須的氧氣，這也就導(dǎo)致了電解質(zhì)發(fā)揮不出其本身的作用，因此減緩了該區(qū)域水工鋼閘門的腐蝕速度[2]。

4 水工鋼閘門的防腐工作的開展現(xiàn)狀

（1）涂料防腐。目前對于水工鋼閘門最常用的防腐手段就是在鋼閘門表面覆蓋一層涂料。這種防腐手段操作簡單且成本較低，并且受外界環(huán)境因素影響較小。但由于近年來水域遭到不同程度的破壞，導(dǎo)致水工鋼閘門腐蝕的原因已經(jīng)越來越多，這種傳統(tǒng)且單一的防腐手段已經(jīng)不能滿足當(dāng)今社會的需要。

（2）噴金屬與涂料雙重保護。簡單的涂料防腐不能夠達到理想的防腐效果，隨著對防腐工藝的不斷研究，人們發(fā)現(xiàn)噴金屬與涂料相互聯(lián)合能夠增加涂層的封閉效果，達到較好的防腐狀態(tài)，使水工鋼閘門的使用壽命大大延長。但是這種防腐技術(shù)的施工成本比較高，同樣的后期維護成本也高，需要投入的資金量更大。另外，這種防腐技術(shù)還需要在特定的環(huán)境下施工，如果僅在普通環(huán)境施工不能達到其該有的防腐效果，也就失去了高投資的意義。

（3）犧牲陽極塊與涂料聯(lián)合保護。將犧牲陽極塊技術(shù)應(yīng)用于水工鋼閘門的防腐工作中，主要是因為該技術(shù)能夠提供金屬所需要的電子，阻斷金屬與電離子相互作用的途徑以達到不讓金屬腐蝕的目的，同時涂料不僅隔絕了金屬表面與水的直接接觸，還能夠減少電流的刺激，使防腐效果更上一層樓，只是這種防腐技術(shù)的成本也比較高，后期維護有一定難度[3]。

5 水工鋼閘門防腐工程防腐處理技術(shù)分析

（1）水工鋼閘門防腐施工工藝技術(shù)流程。在進行水工鋼閘門的防腐工程時，一定要嚴(yán)格遵守相關(guān)的工藝準(zhǔn)則。在施工開始前，首先要搭建好施工所需的腳手架及各種設(shè)備，然后對鋼閘門表面進行預(yù)處理，預(yù)處理就是使用一些相對簡單的手段將金屬表面的起皮、銹跡進行初步處理。預(yù)處理完成之后一定要嚴(yán)格遵守施工計劃和相關(guān)的工藝流程進行防銹、封閉的噴涂，確保工程質(zhì)量。施工完成后要嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)驗收，不得馬虎。在防腐工程進行中，壓縮空氣必須要達標(biāo)，保證壓縮空氣的純度與干燥性，另外盡量在晴天進行防腐工程，雨天會導(dǎo)致工程質(zhì)量下降。在進行噴涂時，通常情況下噴砂作業(yè)的壓力參數(shù)選擇在0.65MPa到0.75MPa之間，噴鋅作業(yè)的壓力參數(shù)選擇在0.5MPa到0.65MPa之間，同時噴鋅作業(yè)要求周邊環(huán)境溫度應(yīng)當(dāng)小于10℃，濕度小于85%，鍍鋅防銹時要對鋼閘門表面進行全面噴涂，不得放過任何一個細小的角落，并且噴涂至少進行兩遍。除此之外，在進行水封打孔作業(yè)時，打孔位置要事先確定好，將誤差控制在2mm之內(nèi)，打孔工作完成后要對接頭部位采取熱壓處理，使其表面保持平整光滑。

（2）水工鋼閘門防腐工程施工進度控制。目前，常用的幾種防腐技術(shù)，在正常情況下都能達到較好的防腐效果，施工周期一般在四周左右，其中第一周是工程的前期準(zhǔn)備階段，最后一周是現(xiàn)場清理及驗收階段，實際施工時長為中間的兩周左右，這兩周中還有一周的交叉作業(yè)進行噴鋅防銹，施工進度從總體上來講比較好控制。

（3）水工鋼閘門防腐施工驗收及質(zhì)量控制。不論何種工程，全部完成后都要進行嚴(yán)格的驗收，水工鋼閘門的防腐工程也不例外。水工鋼閘門的防腐工程驗收標(biāo)準(zhǔn)主要從除銹效果以及防銹涂層厚度這兩個指標(biāo)入手，可以借助磁性檢測儀對涂層的封閉厚度以及噴鋅厚度進行檢測，確保工程質(zhì)量過關(guān)。驗收標(biāo)準(zhǔn)為金屬表面的實際粗糙程度要達到指標(biāo)要求，并且涂層表面光滑平整，沒有孔洞，達到除銹的目的。除銹施工在進行中要將金屬表面的粗糙度控制在60μm～100μm內(nèi)，為了保證最終的防腐效果，每進行一次鍍鋅操作都要相應(yīng)地進行一次除銹操作，確保銹跡清除干凈之后在進行鍍鋅[4]。

6 結(jié)束語

水工鋼閘門的質(zhì)量會直接影響到整個水利工程的運行效率，為了保證各項水利工程的運行質(zhì)量，就要對造成鋼閘門腐蝕的原因進行科學(xué)合理的分析并制定相應(yīng)的對策，嚴(yán)格控制施工過程中的每一個環(huán)節(jié)，確保水工鋼閘門的工作質(zhì)量?？傮w上來講，當(dāng)前水利工程中水工鋼閘門的防腐技術(shù)都是經(jīng)過不斷研究、層層篩選所得到的最優(yōu)方案，在有效延緩鋼閘門腐蝕速度的同時能夠創(chuàng)造較好的經(jīng)濟利益，可謂一舉多得。施工人員在制訂相應(yīng)的對策時，應(yīng)充分考慮陰極保護、涂層、鍍鋅以及其它方式的結(jié)合，最大限度的增加防腐效果，并做好定期維護工作，促進水利行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。