摘要:針對(duì)水工鋼結(jié)構(gòu)水閘門的嚴(yán)重腐蝕環(huán)境,分析了影響其腐蝕的主要因素,比較分析了鋼結(jié)構(gòu)水閘門常用的幾種腐蝕防護(hù)方法,由于電弧葉涂復(fù)合涂層具有30年以上的長(zhǎng)效防腐壽命和涂層結(jié)合強(qiáng)度高、免維護(hù)等特點(diǎn),因而成為鋼結(jié)構(gòu)水閘門防腐蝕的優(yōu)選技術(shù)方案。文中還列舉了國(guó)內(nèi)外鋼結(jié)構(gòu)水閘門熱噴涂防腐的應(yīng)用實(shí)例及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),對(duì)加強(qiáng)鋼結(jié)構(gòu)長(zhǎng)效防腐的立法和推廣應(yīng)用提出了自己的看法。
1、引言
鋼結(jié)構(gòu)水閘門是水電站、水庫(kù)、水閘、船閘等水工建筑物中控制水位的重要構(gòu)件,它要長(zhǎng)期浸沒(méi)水下,在啟閉時(shí)頻繁的干濕交替,受到高速水流的沖刷,特別是水線部分受到水、日光及水生物的作用,還受到水浪、泥沙、冰凌和其它漂浮物的沖蝕,鋼材很容易腐蝕,顯著降低了鋼閘門的承載能力,嚴(yán)重影響水利工程的安全。有的采用涂料保護(hù),一般使用3~5年就失效,工效低,維護(hù)費(fèi)用高。如沿海的某座擋潮閘門,因受到海水的嚴(yán)重腐蝕,使整個(gè)閘門體失去穩(wěn)定而破壞,導(dǎo)致無(wú)法繼續(xù)運(yùn)行。又如云南陸良響水壩弧形閘門1958年運(yùn)行后,采用涂料防腐,開始5年左右涂刷一次,以后防腐周期愈來(lái)愈短,兩年一到銹蝕嚴(yán)重,有的已部分更換。葛洲壩電廠一期工程1981年投產(chǎn)運(yùn)行,金屬結(jié)構(gòu)為油漆防腐蝕,三年后一期工程的閘門及攔污柵普遍發(fā)生銹蝕。
腐蝕不僅影響結(jié)構(gòu)的安全運(yùn)行,還要消耗大量的人力、物力、財(cái)力來(lái)進(jìn)行防腐蝕工作,據(jù)一些水閘工程統(tǒng)計(jì),每年用于閘門防腐的經(jīng)費(fèi)約占全年維修費(fèi)用的一半,同時(shí)還要調(diào)動(dòng)大量的勞動(dòng)力來(lái)除銹、油漆或噴涂等。因此,為了有效地控制鋼鐵的腐蝕,延長(zhǎng)鋼閘門的使用壽命,確保水利水電工程的完整和安全,鋼閘門的長(zhǎng)效防腐問(wèn)題已引起人們的廣泛關(guān)注。
2、鋼結(jié)構(gòu)水閘門的腐蝕環(huán)境及影響腐蝕的因素
2.1鋼結(jié)構(gòu)水閘門的腐蝕環(huán)境
水利水電工程中的鋼結(jié)構(gòu)水閘門及鋼結(jié)構(gòu),有的長(zhǎng)期浸于各種水質(zhì)(海水、淡水、工業(yè)廢水等)中;有的由于水位變化或閘門啟閉常處于干濕交替的環(huán)境:有的還會(huì)受到高速水流的沖擊和泥沙、漂浮物、冰凌的磨擦;位于水面或水上部分還受到水蒸發(fā)的潮濕氣氛和飛濺的水霧作用;處于大氣中工作的結(jié)構(gòu)還受到日光、空氣的作用。因?yàn)樗らl門的工作環(huán)境惡劣,影響因素眾多,我們有必要對(duì)腐蝕因素做一下分析。
2.2腐蝕的因素
⑴氣候因素:鋼結(jié)構(gòu)水閘門水上部位易受日曬雨淋、潮濕氣氛等的作用而發(fā)生腐蝕。
⑵鋼結(jié)構(gòu)表面狀態(tài):粗糙、機(jī)械損傷、空穴、焊接缺陷、縫隙等對(duì)腐蝕影響很大。
⑶應(yīng)力和變形:應(yīng)力和變形越大,腐蝕越甚。
⑷水質(zhì):淡水含鹽量較低,閘門的腐蝕視其化學(xué)成分及污染情況有所差異;海水含鹽量高,導(dǎo)電性好,海水中含大量氯離子,對(duì)鋼鐵的腐蝕性大,鋼閘門在海水中比在淡水中腐蝕嚴(yán)重。
⑸水流速度:鋼閘門受到水流及水中夾帶的泥沙等磨粒對(duì)金屬表面高速?zèng)_擊,產(chǎn)生沖蝕磨損;同時(shí),水體的流動(dòng)使極化作用加強(qiáng),比較容易將腐蝕產(chǎn)物從結(jié)構(gòu)表面隨水流沖走,使腐蝕加快,所以經(jīng)常開閘泄水的閘門比長(zhǎng)期關(guān)閉的閘門腐蝕嚴(yán)重。
⑹雜散電流:焊接作業(yè)或外加電流陰極保護(hù)均可能產(chǎn)生雜散電流,電流雜散的結(jié)果,常在雜散結(jié)構(gòu)的陽(yáng)極區(qū)發(fā)生不同程度的腐蝕,雜散電流越大,腐蝕越嚴(yán)重。這種腐蝕后果非常嚴(yán)重但還未引起足夠重視。
⑺水生物:鋼結(jié)構(gòu)水閘門上常見(jiàn)的生物腐蝕多為點(diǎn)狀腐蝕坑,有時(shí)成片狀連接,最大坑深可達(dá)2.5mm。
⑻電偶腐蝕:鋼結(jié)構(gòu)水閘門整體與相關(guān)不同材質(zhì)零部件在潮濕環(huán)境和介質(zhì)中形成異金屬連接,而發(fā)生嚴(yán)重的電偶腐蝕。
3、鋼結(jié)構(gòu)水閘門常用防腐方法
鋼結(jié)構(gòu)水閘門常用防腐方法中,工程上用得最多的是覆蓋層防腐和電化學(xué)保護(hù)。鋼結(jié)構(gòu)水閘門常用的覆蓋層防腐方法主要有涂料防腐和噴涂防腐。
注:電化學(xué)保護(hù)在其它行業(yè)應(yīng)用很廣,但在水工金屬結(jié)構(gòu)上應(yīng)用很少,這是因?yàn)椋旱须娊赓|(zhì)少,犧牲陽(yáng)極作用不明顯;水工金屬結(jié)構(gòu)受條件限制,用外加電流保護(hù)在管理上有困難,無(wú)推廣條件。
從上表中可以看出,水工鋼結(jié)構(gòu)水閘門由于腐蝕環(huán)境惡劣,在以上防腐方法中,采用電弧噴涂金屬涂層外加封閉層的防腐方法,由于具有涂層與鋼鐵基體結(jié)合強(qiáng)度高、防腐年限長(zhǎng)(可達(dá)30年以上)、很少需要維護(hù)、經(jīng)濟(jì)上省等諸多優(yōu)點(diǎn),是鋼閘門的最佳防腐方案。近年來(lái),電弧噴涂長(zhǎng)效防腐技術(shù)正日漸成為國(guó)際上鋼結(jié)構(gòu)件防腐的主流技術(shù),在許多工程實(shí)踐中得到越來(lái)越多的應(yīng)用。