水利水電工程金屬結(jié)構(gòu)腐蝕研究

胡國偉

（貴州省水利水電勘測設(shè)計研究院有限公司，貴州 貴陽 550002）

在水利水電工程中，金屬結(jié)構(gòu)的防腐蝕問題至關(guān)重要。金屬結(jié)構(gòu)因其獨有的物理、化學(xué)特性很容易發(fā)生腐蝕，金屬腐蝕的產(chǎn)物降低了金屬結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，破壞了金屬結(jié)構(gòu)完整性，對水利水電工程的整體質(zhì)量帶來重大影響。

1 水工金屬結(jié)構(gòu)腐蝕常見類型

1.1 化學(xué)和物理腐蝕

化學(xué)腐蝕是最為常見的金屬腐蝕方式，主要是指金屬結(jié)構(gòu)表面在接觸到水、氧氣、酸等物質(zhì)后所產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)。在一定條件下，金屬結(jié)構(gòu)表面上的原子同非電解質(zhì)中的氧化劑直接產(chǎn)生反應(yīng)，導(dǎo)致金屬結(jié)構(gòu)腐蝕。通常水利水電工程的金屬結(jié)構(gòu)材料以鐵金屬最為常見，鐵金屬結(jié)構(gòu)同汽油或是其他非電解質(zhì)溶液發(fā)生反應(yīng)后，便會出現(xiàn)腐蝕。除化學(xué)腐蝕外物理腐蝕也較為常見，金屬物理腐蝕是指金屬結(jié)構(gòu)遭受物理溶解，對金屬結(jié)構(gòu)具有較高的破壞性[1]。

1.2 電化學(xué)腐蝕

不同于化學(xué)腐蝕，電化學(xué)腐蝕是指電解質(zhì)溶液同金屬結(jié)構(gòu)的表面接觸后所產(chǎn)生的一種電池腐蝕的現(xiàn)象（電解），這種腐蝕是一種電溶解現(xiàn)象。而在陰極金屬溶解后，便會在陽極發(fā)生放電沉積反應(yīng)，陰極結(jié)構(gòu)造成消耗，繼而造成嚴(yán)重的腐蝕現(xiàn)象。水利水電工程中常見的電化學(xué)腐蝕，包括水污染、溫度、PH 值等[2]。

1.3 大氣腐蝕

1.3.1 溫度對金屬結(jié)構(gòu)腐蝕的影響

空氣溫度是影響水工金屬結(jié)構(gòu)腐蝕的重要因素，正常溫度下空氣不會對金屬材料造成影響。導(dǎo)致金屬結(jié)構(gòu)發(fā)生腐蝕的原因，是金屬對空氣中水分的吸收。溫度變化會對金屬吸收水分的多少帶來直接影響，因此，空氣溫度會間接影響到金屬的腐蝕程度。另外，金屬腐蝕性元素的沉積程度，往往也會受到空氣溫度的影響。實踐表明，在空氣溫度較低的環(huán)境下，空氣中的濕度會明顯增加，這時金屬結(jié)構(gòu)的表面會附著水分子，這些水分子很容易在金屬材料的表面形成電解池，繼而導(dǎo)致金屬結(jié)構(gòu)發(fā)生腐蝕現(xiàn)象。

1.3.2 風(fēng)對金屬結(jié)構(gòu)腐蝕的影響

風(fēng)對水利水電工程金屬結(jié)構(gòu)的影響來自多個方面。首先，自然環(huán)境下風(fēng)力的大小會對金屬結(jié)構(gòu)表面的水膜形成帶來直接影響，并且會影響到金屬結(jié)構(gòu)上腐蝕性物質(zhì)的留存情況。其次，自然環(huán)境中的風(fēng)很容易夾雜污染性、腐蝕性物質(zhì)，并將這些物質(zhì)帶到金屬結(jié)構(gòu)的表面，很容易導(dǎo)致腐蝕現(xiàn)象的發(fā)生。另外，區(qū)域內(nèi)的風(fēng)攜帶大量的沙塵，與金屬結(jié)構(gòu)水膜作用后，導(dǎo)致金屬結(jié)構(gòu)的表面發(fā)生腐蝕。

1.3.3 紫外線對金屬結(jié)構(gòu)腐蝕的影響

紫外線對金屬結(jié)構(gòu)腐蝕的影響也是不可忽略的因素。在水利水電工程開展過程中，工作人員往往需要在金屬結(jié)構(gòu)上涂抹一定量的防護(hù)材料。但隨著紫外線長時間的照射，會導(dǎo)致金屬表面的防護(hù)材料發(fā)生改變，導(dǎo)致防護(hù)材料的性能下降，間接造成金屬結(jié)構(gòu)腐蝕加快[3]。

2 水工金屬結(jié)構(gòu)防腐及質(zhì)量控制

2.1 金屬結(jié)構(gòu)的防腐蝕方法

水利水電工程中金屬結(jié)構(gòu)防腐方法的實施，可以最大限度延長金屬結(jié)構(gòu)的使用壽命。在應(yīng)對金屬結(jié)構(gòu)腐蝕問題時，應(yīng)堅持防重于治，防治結(jié)合的原則，提高水利水電工程中金屬結(jié)構(gòu)的防腐蝕性能。

2.1.1 金屬熱噴防腐蝕

在金屬噴料過程中，將鋁、鋅等化學(xué)活性較強(qiáng)的金屬涂料噴涂于閘門的表面，形成有效的涂層覆蓋，實現(xiàn)對金屬結(jié)構(gòu)的保護(hù)。這種保護(hù)具有雙重保護(hù)作用，第一層保護(hù)是金屬結(jié)構(gòu)同腐蝕介質(zhì)實現(xiàn)了有效的物理隔離，起到覆蓋保護(hù)的作用，第二層保護(hù)是鋁、鋅等化學(xué)活性較強(qiáng)的金屬涂料，能夠形成陰極保護(hù)的作用，通過雙層保護(hù)，可以顯著提高防腐蝕效果。此種保護(hù)方法的保護(hù)周期較長，一般可達(dá)到15 年左右，效果好的可達(dá)到25 年左右。

2.1.2 涂料防腐蝕

涂料防腐蝕是最為常用的金屬防腐蝕方法，是將涂料涂抹在金屬結(jié)構(gòu)上從而形成一層保護(hù)膜，將金屬結(jié)構(gòu)同外界的腐蝕性因素隔離。此種方法在各類工程的施工中應(yīng)用廣泛，此種防腐蝕方法操作簡單，且成本較低。涂料防腐蝕方法的缺點是保護(hù)時間較短，通常保護(hù)時間在3～4 年左右，質(zhì)量好涂料可達(dá)6～9 年，但鮮有超過10 年的。所以應(yīng)用涂料防腐蝕，往往需要對防腐蝕作用進(jìn)行檢查，若存在不足要及時更換。

2.1.3 電化學(xué)防腐蝕

電化學(xué)防腐蝕是指對工程中所涉及的金屬材料進(jìn)行極化處理，以此來起到防腐蝕的作用。此種防腐蝕方法可具體分為陰極保護(hù)、陽極保護(hù)兩種類型，其中，在保護(hù)水閘的過程中多見陰極保護(hù)方法。當(dāng)然，具體電化學(xué)防腐蝕方法的應(yīng)用，還是要結(jié)合水利水電工程的實際情況進(jìn)行。

2.2 金屬結(jié)構(gòu)的質(zhì)量控制措施

質(zhì)量控制措施是保證水利水電工程防腐蝕工藝質(zhì)量的重要手段。在進(jìn)行防腐蝕質(zhì)量控制時，需要從金屬結(jié)構(gòu)的施工階段著眼，開展相關(guān)的細(xì)化處理措施，以提高防腐蝕工藝的嚴(yán)謹(jǐn)性與科學(xué)性。

首先在進(jìn)行金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)結(jié)合工程需要進(jìn)行防腐蝕設(shè)計，并確保設(shè)計本身能夠滿足后續(xù)防腐蝕處理工作的開展[4]。

其次在金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)對工藝流程進(jìn)行設(shè)計，并對施工質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)督。其中，防腐蝕施工單位也應(yīng)參與金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計，以便提前制定防腐蝕處理方案。另外，在防腐蝕技術(shù)應(yīng)用的過程中，應(yīng)充分結(jié)合工程情況以及工程技術(shù)情況，選擇符合實際情況的防腐蝕技術(shù)、防腐蝕配套體系以及防腐蝕材料。建議施工單位重點考慮應(yīng)用金屬熱噴防腐蝕技術(shù)，這種技術(shù)作用時間長，且防腐蝕效果好。

3 結(jié)語

在金屬結(jié)構(gòu)防腐過程中，應(yīng)對現(xiàn)有的腐蝕因素進(jìn)行充分考量，并結(jié)合實際工作采用科學(xué)的防腐蝕方法，同時采取必要的質(zhì)量控制措施，以最大限度延長金屬結(jié)構(gòu)的使用壽命。