水工金屬結構防腐蝕技術及行業質量管理發展概況

江 寧 王占華 張小陽 胡木生

(1.水利部綜合事業局機械處,北京 100053;2.水利部水工金屬結構質量檢驗測試中心,鄭州 450044)

自SL105《水工金屬結構防腐蝕規范》[1]頒布實施以來,水工金屬結構防腐蝕施工質量和技術水平取得了很大發展,在標準規范實施15年之際,有必要對水工金屬結構防腐蝕的發展及當前存在的問題進行回顧總結。

1 對防腐蝕認識的變化及標準規范的建立

近代防腐蝕技術雖然發展已經100多年了,但在我國水工金屬結構上應用的時間并不長。新中國成立以前,我國自行建設的水工建筑甚少,水工金屬結構設計技術力量幾乎是空白[2],更談不上對水工金屬結構進行防腐蝕保護了。從二十世紀60年代開始,我國在長江中游的平原建閘規劃工作中及丹江口、觀音寺等一批水利水電工程中采用了大量的金屬結構,伴隨開始了水工金屬結構的防腐蝕工作。但最初人們對水工金屬結構的防腐蝕并不重視,對于涂裝前鋼板表面預處理級別沒有什么規定,采取的防腐蝕措施僅是簡單的刷漆,施工均為刷涂方式,選用的油漆也多是傳統性的涂料,如紅丹油性防銹漆等。施工質量的檢測驗收則是涂裝表面沒有漏涂即為合格,涂層防護壽命很低。一般來說,防護層壽命可能只有1～2年,遠遠不能滿足設計要求,在表面預處理較好的情況下,防護壽命可以達到3～5年,水利工程金屬結構需要年年維修,造成很大的經濟損失。

二十世紀60年代末期,水工金屬結構防腐蝕開始試驗進行采用金屬熱噴涂工藝,涂裝施工方式也由單純的手工刷涂發展到了壓縮空氣噴涂。防腐蝕方案設計由單純的涂料防腐發展到金屬熱噴涂防護和涂料保護的復合保護。

到二十世紀80年中期,隨著科學技術的不斷發展,一批高性能涂料開始在水工金屬結構防腐蝕上應用,施工工藝和方法開始多樣化,施工質量驗收評定更加困難,出現的質量問題不能及時得到解決,迫切需要建立統一的標準來規范設計、施工、監理、質檢及驗收。

1994～1995年在原水利部機械局的主持下,由水利部水工金屬結構質量檢驗測試中心作為主編起草了水利部行業標準SL105-95《水工金屬結構防腐蝕規范》。通過標準規范的頒布執行,解決了許多施工及驗收過程中普遍存在的問題,如涂層檢驗項目、外觀質量評定等。統一了涂層質量檢驗方法和判斷準則,設計、施工、監理、管理等各方有了共同的執行標準,使得水工金屬結構防腐蝕從混亂狀態逐步走向有序的統一。水工金屬結構防腐蝕壽命也從早期的1～5年提高到現在的10～20年。

隨著標準的建立和要求,防腐蝕施工設備的推廣應用有了較大的提高,檢測手段日益豐富。電弧噴槍、高壓無氣噴涂機及自動環保噴砂設備等逐漸在水工金屬結構上得到應用;自動或半自動磁性涂層測厚儀、電腦涂層測厚儀及劃格器等也開始普及。采用這些儀器設備不但提高了施工效率,且對于控制施工質量、避免施工過度浪費起到了很好的作用。當然,隨著科學技術的進步,許多新材料、新技術、新工藝不斷出現,標準規范在應用實踐中也需要修訂。如不銹鋼及復合鋼板和Ac鋁等新材料在水利工程上應用沒有標準可遵循;電化學保護技術在閘門防護上的開始應用等,質檢中心以科研項目為依托,對所有出現的問題一一進行研究,在新版SL105-2007《水工金屬結構防腐蝕規范》中及時得到了修訂。

2 行業管理現狀

早期的防腐蝕工作由于缺乏防腐蝕質量檢測手段、標準,造成防腐蝕質量較差,金屬結構壽命達不到預期要求,迫切需要加強行業管理。根據水利水電行業的特點,水利部1997年制定了 《水工金屬結構防腐蝕工作暫行管理辦法》,2005年又根據國家行政許可法的要求,對管理辦法進行了重新修訂。

根據 《水工金屬結構防腐蝕工作管理辦法》(水綜合 [2005]264)的要求,取得水工金屬結構防腐蝕施工能力證書的單位,應具有指導水工金屬結構防腐蝕施工的相關標準、施工工藝、作業指導書、檢驗規程規范等技術文件;其人員必須經過標準宣貫、培訓考試取得合格證書;計量、檢驗儀器必須進行檢定并在有效期內;并建立有效的質量管理體系和規章制度。目前全國已經有60多家企業取得了施工能力證書,水工金屬結構防腐蝕施工能力證書得到了行業的普遍認同,且從事施工的操作工和質檢員應持證上崗。

水利部水工金屬結構質量檢驗測試中心于1998年開始辦理質檢員和操作工培訓班。至今已經為水利水電行業培訓了合格質檢員1000多名、操作工4000多名,為水工金屬結構防腐行業提供了大量人才。

3 當前存在的問題

盡管目前已經建立了標準規范,加強了行業管理,人們也認識到質量檢驗的重要性,但目前水工金屬結構防腐蝕尚存在較多問題,待以解決。

首先,目前水利水電工程管理單位對防腐蝕認識不夠,在招標時注重價格因素而忽略了技術成本。低價中標現象比較普遍,投標價甚至低于成本價,在施工過程中往往會發生偷工減料的現象,質量難以控制。

其次,在防腐蝕設計問題上,還存在對防腐蝕問題認識的不足。如結構設計時沒有考慮到開排水孔,積水部位容易出現銹蝕。采用不銹鋼、復合鋼板時容易出現電偶腐蝕,加速碳鋼腐蝕[3]。山東某一水利工程中弧形閘門采用了復合鋼板,浸水部位使用不銹鋼,水位變動區以上使用碳鋼。兩年后在不銹鋼和碳鋼連接焊縫以上50mm范圍內的碳鋼部份的涂層已經翹起剝落并出現銹蝕,如圖1所示。另外,在某一工程的排沙洞中采用了不銹鋼(16mm)和碳鋼 (4mm)復合鋼板,由于長期處于靜水中,兩年后在復合鋼板上出現了明顯的蝕穿現象,如圖2所示。

圖1 不銹鋼和碳鋼復合板銹蝕和排沙孔不銹鋼銹蝕

水利工程項目從二十世紀80年代就引進了工程建設監理制度[4],但我國的監理制度還不完善,許多從事防腐蝕監理工作的人員沒有接受過系統的防腐蝕培訓,通常是由金屬結構監理人員兼任,對標準規范理解不夠,實際工作中容易作出降低標準或超出規范等不合理要求。

此外,水利工程建設為了防汛的需要,經常會出現質量為進度讓步的情況,尤其是防腐蝕工序,然而,防腐蝕工藝的特殊性決定了相鄰工序中間需要一定的時間間隔,縮短涂層施工間隔時間,其質量根本無法保證,很難達到設計要求。

4 結 語

水工金屬結構防腐蝕作為金屬結構制造的一個重要工序,其質量是金屬結構制造質量的重要組成部份。防腐蝕質量好壞決定著金屬結構能否長期安全運行,決定著整個金屬結構制造成本和工程投資的成敗。隨著犧牲陽極陰極保護技術開始在水利水電工程上得到應用,其和涂料保護的聯合應用將提供一種更經濟長效的防腐蝕技術。依據標準規范,加強行業管理,設計、施工、監理和建設單位等各方提高質量意識,將不合理的人為因素降到最小,才能充分發揮防腐蝕投資的效用,整體提高水利工程建設質量。

[1]戴企平,張小陽.SL 105-95.水工金屬結構防腐蝕規范.北京:中國水利水電出版社,1995

[2]楊逢堯,魏文煒.水工金屬結構[M].北京:中國水利水電出版社,2005

[3]張小陽,王占華,張志修.材料及防護涂層在淡水環境中的腐蝕試驗研究[J].腐蝕與防護,2006,(5):240～243

[4]水利部人事勞動教育司編.水利概論[M].南京:河海大學出版社,2002