淺析噴鋅技術在引黃閘閘門防腐中的應用

呂延昌 廉偉 趙濤

摘? 要：隨著閘門防腐現(xiàn)場噴鋅技術的推廣，黃河引黃閘閘門的防腐、延壽也正運用該項技術;該項技術在室內極易實現(xiàn)，相關操作數(shù)據(jù)較為完善，但現(xiàn)場噴鋅技術在實施操作中仍存在問題，筆者通過多年工程施工經(jīng)驗積累，在本文中提出了相關實施措施及注意事項，以利于該技術在提升復雜黃河水沙環(huán)境下閘門的防腐水平，成為黃河涵閘閘門延壽的關鍵。

關鍵詞：閘門防腐? 現(xiàn)場噴鋅? 措施? 應用

中圖分類號：TU73? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2021）02（a）-0067-04

Application of zinc spraying technology in anti-corrosion of Yellow River diversion gate

LV Yanchang? LIAN Wei? ZHAO Tao

（Shenxian Yellow River Bureau， Xinxian， Shandong Province， 252400 China）

Abstract： With the popularization of zinc spraying technology on site for gate anti-corrosion， this technology is also being used in the anti-corrosion and life extension of the Yellow River diversion sluice gate. The technology is easy to realize indoors， and the relevant operation data are relatively perfect. However， there are still problems in the implementation of zinc spraying technology on site. Through years of engineering construction experience， the author puts forward relevant implementation measures and precautions in this paper It is beneficial for the technology to improve the anti-corrosion level of the gate under the complex water and sediment environment of the Yellow River， and becomes the key to prolong the service life of the Yellow River culvert gate

Key Words： Gate anticorrosion; zinc spraying on site; measures; application

黃河下游山東段引黃涵閘中，閘門大多為鋼閘門;其所處的環(huán)境比較惡劣，既不同于普通水閘環(huán)境，又區(qū)別于水庫、大壩類水閘環(huán)境;閘門在每年的引水、泄洪等運用下，受黃河水、泥沙侵蝕嚴重，銹蝕情況較為普遍，導致其承載力大打折扣，嚴重影響到閘門的使用壽命，威脅到涵閘運行安全。

1? 概述

1.1 山東黃河涵閘概況

山東黃河管轄范圍內共有各類水閘117座。防洪水閘54座：大中型分泄洪閘12座，設計分洪流量19080m3/s;其他小型防洪水閘42座，設計排水流量1043.3m3/s。引黃水閘63座，設計引水流量2423m3/s，包括12座中型水閘，51座小型水閘。

水閘建設年代主要為20世紀50年代3座，60年代12座，70年代28座，80年代44座，90年代22座，2000年以后8座;主要建設期集中在20世紀70～90年代，截止到2019年12月份，超年限運行20年的76座，超30年的30座，超40年的8座。

1.2 山東黃河河段水質變化

綜上所述，如表1，黃河水質污染治理雖初有成效，但水質仍未達標。涵閘閘門受水質影響，腐蝕略有減輕，可依然面臨銹蝕威脅，尤其是下游支流水質較差。

1.3 鋼閘門壽命分析

按照《水利水電工程金屬結構報廢標準》（SL226-1998）中規(guī)定閘門的折舊年限，大型閘門30年，中小型閘門20年;鋼材每年表面的腐蝕在大氣中為0.10mm，在河水中為0.15mm，在海水中為0.30mm的數(shù)據(jù)計算[2]，山東黃河現(xiàn)運行的涵閘中超20年運行的占到64.96%，因此采取有效防腐措施減緩鋼閘門表面腐蝕速度，延長使用壽命，保證工程安全運行，勢在必行。

2? 常見防腐措施優(yōu)缺點分析及山東黃河涵閘閘門防腐現(xiàn)狀

2.1 鋼閘門腐蝕形式

鋼閘門腐蝕主要有兩種形式：一是在干燥空氣中的化學腐蝕，常見的鐵銹就是這類腐蝕產(chǎn)物。二是電化學腐蝕，通常在水和氧氣的條件下發(fā)生，一般水電站腐蝕屬于這一類型。

2.2 閘門常見防腐措施優(yōu)缺點分析

鋼閘門常見防腐措施常見有三種，即涂料防腐、金屬防腐和外加電流陰極保護與涂料聯(lián)合防腐[3]。

涂料防腐優(yōu)點是防腐手段簡便、附著力強，涂層堅韌，不易龜裂。缺點是受黃河泥沙因素影響，涂料面劃傷嚴重，耐用性差。

金屬防腐優(yōu)點一是起涂料防腐的物理隔絕作用;二是若鍍層有缺損，具有犧牲陽極的陰極保護作用;該方法防腐效果顯著，成為多數(shù)新建涵閘閘門除銹措施最常用的一種。缺點是需專業(yè)施工人員作業(yè)。

外加電流陰極防腐優(yōu)點是該方法常與涂料防腐聯(lián)合使用，用于保護面積較大，結構數(shù)量較多而集中，表面形狀比較簡單而又常浸水中的重要結構。缺點是受條件限制，對于水位經(jīng)常變動的鋼閘門，實施較困難。

2.3 山東黃河涵閘閘門防腐現(xiàn)狀

根據(jù)黃委《水利工程維修養(yǎng)護定額標準（試點）》，山東省局《工程管理文件匯編》中有關規(guī)范，山東段涵閘閘門目前閘門防腐措施包含金屬涂層表面封閉涂層的修復和表面涂膜[4]。在日常養(yǎng)護中，防腐涂層多為傳統(tǒng)打磨門體，然后噴涂油漆的方式。該方法存在除銹不徹底和增加保養(yǎng)次數(shù)、保養(yǎng)時存在閘門桿件笨重拆卸安裝困難及存在安全隱患等諸多因素，保養(yǎng)勞動強度大，費時費力，累計計算耗資費用大。

在進入2010年后，山東黃河涵閘除險加固、改建工程中閘門大多進行鍍鋅技術處理，閘門鍍鋅由專業(yè)閘門制作廠商在工廠內完成，運輸及吊裝途中鍍鋅層遭到破壞，需返廠噴鋅，不僅影響涵閘運行，還增加費用。所以，現(xiàn)場噴鋅是減緩鋼閘門表面腐蝕速度，延長使用壽命，保證工程安全運行的有效措施。

3? 現(xiàn)場噴鋅技術實施措施及注意事項

3.1 腐蝕和噴鋅防腐機理分析

閘門發(fā)生腐蝕是受外部介質的化學作用或電化學作用造成的。鋼閘門所接觸的水是導電的，腐蝕基本屬于電化學腐蝕。

噴鍍鋅是鋅絲在高溫火焰中融化，用壓縮空氣將融化了的鋅吹成霧微粒，高速噴射到經(jīng)過除銹的構件表面。霧狀微粒在噴射過程中受空氣冷卻，處于半熔融狀態(tài)，堆積到構件表面，立即變形收縮，緊緊地嵌附在經(jīng)過除銹、比較粗糙的鋼鐵表面，形成鍍層[4]。

鋅噴鍍在鋼閘門表面，兩者有良好的接觸，介質水把它們連通形成腐蝕電池，電位較低的陽極鋅受到腐蝕，電位較高的陰極鋼閘門以鋅熔解產(chǎn)生的保護電流來制止鋼閘門的腐蝕，起到犧牲陽極保護陰極的作用。鋅鍍層的另一個作用是像涂料一樣覆蓋在鋼閘門表面，將鋼閘門與水、空氣隔離開來。故鋅鍍層對鋼閘門有雙重的保護作用。

3.2 措施及注意事項

按照施工工藝流程，現(xiàn)場噴鋅時要注意氣象與環(huán)境，工序控制與時間控制、工法質量與技巧操作、作業(yè)安全與生產(chǎn)防護的四個同步。

3.2.1 氣象與環(huán)境

氣象條件：現(xiàn)場噴鋅施工的重要參考條件之一，現(xiàn)場噴鋅閘門表面溫度高于露點3℃以上，相對濕度不大于80%;環(huán)境濕度噴砂為5℃±3℃為宜，噴漆則在>10℃以上為宜。

作業(yè)環(huán)境：噴砂、噴鋅、噴漆場地工區(qū)要劃分隔離開，避免相互影響;在現(xiàn)場噴鋅作業(yè)前，安設工區(qū)擋板，噴砂嚴禁非操作人員進入，保護磨料潔凈;并布設防塵擴散網(wǎng)及空氣檢測設備。

3.2.2 工序控制與質量控制

工序控制：噴砂除銹結束后，應在2h內進行噴鋅作業(yè);如條件不允許，可在滿足氣象條件下放寬至噴砂結束6h內;噴鋅結束后，立即進行涂漆封閉，最佳時間選擇表面存有余溫時進行;其余涂層在前一涂層干透后進行，以免產(chǎn)生褶皺情況;一般通風條件良好情況下，涂層油漆干燥時間為8h;也可參照涂料說明書。

質量控制：噴砂除銹后，金屬結構表面清潔度應達到Sa2.5，粗糙度應達到Ry60～80μm;用表面粗糙度儀直接測定，每2m2表面測一個評定點，取評定長度40mm，在此長度范圍內連續(xù)測5點，取平均值為此評定點的表面粗糙度值。

噴鋅后，進行外觀質量目測檢查，鍍層表面應均勻無雜物、起皮、鼓泡、孔洞、凹凸不平、粗顆粒、掉塊及裂紋等缺陷。鍍層附著力用劃網(wǎng)絡格法檢查，鍍層厚度一般為120～250μm，用磁性測厚儀測定，測點合格率不得低于85%。

涂漆外觀質量目測檢查，涂層外觀做到表面光滑無皺、顏色一致、無流掛起泡、漏涂等缺陷。采用針孔檢測儀檢測，抽查總面積的10%左右，發(fā)現(xiàn)針孔數(shù)小于檢查總數(shù)的20%，并用砂紙或砂輪機打磨補涂。涂膜厚度一般按閘門設計要求執(zhí)行，用磁性干膜測厚儀測定，測點合格率必須達到85%以上。涂膜附著力用劃網(wǎng)格法檢查，具體操作按規(guī)范（GB14173-2008-T）執(zhí)行[6]。

3.2.3 工法質保與技巧操作

噴砂前清洗閘門表面污物，保持表面清潔。噴嘴到閘門除銹表面距離以200mm±100為宜，噴砂前對非噴砂部位應遮蔽保護。噴射方向與門體除銹表面法線夾角以15°～30°為宜。

噴砂除銹后進行下一道工序前，如遇下雨或其他造成除銹表面潮濕的，要待環(huán)境達到施工條件后，用干燥的壓縮空氣吹干表面水分后施工，如須重新噴砂，不可降低磨料要求，以免降低粗糙度。

噴砂時噴嘴不要長時間停留在某處，噴砂作業(yè)應避免零星作業(yè)，但也不能一次噴射面積過大，要考慮熱噴涂工序與表面預處理工序間的時間間隔要求。對噴槍無法噴射的部位要采取手工或動力工具除銹。

噴鋅噴鍍距離為150～200mm，噴距過小，鍍層溫度增高，冷卻收縮易引起翹皮和脫落;噴距過大，影響鋅粒噴射動能，引起鍍層結構疏松，孔隙增加，降低附著力。噴射角度（噴束中心線與工作面垂線夾角）控制在25°左右，這樣既可減少鋅?；ハ嗯鲎?，又可防止其滑沖與飛散，從而得到緊密、牢固的鍍層。

涂漆噴射角度應垂直，距離以200mm±50mm為宜，距離增大，漆霧噴射力量減少，易飛散，影響漆膜附著力;距離減小，易使漆液集中，形成桔皮流掛。

一般噴鋅、噴防銹漆、噴面漆均分兩遍完成，噴鋅第一遍完成總量的70%～80%，第二遍完成20%～30%，噴漆兩遍各完成總量的一半。每遍噴涂應有一定重疊量，兩遍噴涂噴束應垂直交叉覆蓋。為保證閘門邊角位置的噴涂質量，在每層噴涂之前應先將這些位置噴涂兩遍，然后對閘門全面噴涂。

3.2.4 作業(yè)安全與生產(chǎn)防護

現(xiàn)場噴鋅作業(yè)的作業(yè)安全與防護是施工安全的重要環(huán)節(jié)，應注重做到以下幾個方面：（1）施工現(xiàn)場劃清工作區(qū)與安全區(qū)，設立醒目警示牌，禁止閑人及無防護裝具人員進入;（2）作業(yè)前，檢查容器、接頭、軟管、空壓機、噴砂機等是否達到作業(yè)標準，嚴禁帶病器具作業(yè);（3）作業(yè)時，注意噴砂軟管靜電處理，防止靜電沖擊;（4）注意作業(yè)前防雨擋水處置，防止雨水和灰塵進入容器;（5）作業(yè)及輔助人員必須佩戴空氣分配器頭盔面罩、過濾式防塵口罩和防護服、手套及耳塞，并保持頭盔玻璃面罩能見度達到良好;（6）現(xiàn)場噴鋅作業(yè)時，配備真空吸塵器及抹布，以便收集灰塵保護環(huán)境，并在作業(yè)區(qū)灑水降塵。

4? 結語

引黃濟青、引黃濟津和南水北調等工程的實施與應用，實現(xiàn)時空大范圍的水量調度，促進國家各行各業(yè)的生產(chǎn)發(fā)展，提升國民生活滿意度。各類水利工程的維護是實現(xiàn)這些美好境況的有力保障，采用先進作業(yè)技術是保護水利工程安全、延長其壽命的有力保障，因而閘門防腐技術與時俱進是實際應用所需。

參考文獻

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