水工金屬結構防腐技術

郭凱++蔣志紅

摘要：指出了水工金屬結構是水利工程重要的組成部分，水利工程的特殊性決定了金屬結構長期在惡劣的環境下工作，防腐工作尤為重要，對水工金屬結構的防腐技術進行了探討。

關鍵詞：措施；水工金屬結構；防腐技術

中圖分類號：TU47

文獻標識碼：A 文章編號：16749944（2014）06030702

1 引言

水工金屬結構主要包括各種閘門、閥門及各類閘門的啟閉機械、攔污柵及清污機械、壓力鋼管、升船機等。水工金屬結構經常浸沒在水中，受氣候變化、日光照射、干濕交替、高速水流沖擊或水生物等的侵蝕，易產生腐蝕，從而降低金屬結構的承載能力，嚴重威脅到水利工程的安全。防腐質量也是影響水工金屬結構設計壽命的重要因素，因此，制定水工金屬結構的防腐措施，是延長其使用壽命，保證其正常運轉的重要任務。

2 金屬結構防腐處理方法

2.1 噴涂鋅（鋁）保護

噴鋅（鋁）是利用氧——乙炔焰作為熱源，通過相應的施工工藝和專用設備將鋅（鋁）絲熔融后用壓縮空氣將熔化的金屬鋅（鋁）吹成霧狀，均勻地噴涂到經過合格預處理的金屬表面上，形成一層薄而致密的鋅（鋁）涂層，該涂層對金屬具有如下雙重保護作用：①鋅（鋁）涂層能夠將鋼鐵與水和空氣隔開，從而達到防腐的目的；②鋅（鋁）被噴在正極性較強的金屬表面上，由于鋅（鋁）的電極電位比較低，在有電解質存在時，鋅（鋁）涂層成為陽極而失去電子，產生電流優先被腐蝕，金屬基體變為陰極，受到鋅（鋁）層保護從而達到金屬結構防腐的目的[1]。噴涂鋅（鋁）保護防腐時間可長達 20 年，是一種有效的防腐方法。此外，在鋅線或者鋁線中加入一定量的稀土，可以使鋅和鋁的物理性能得到進一步改善，防腐效果將更佳[2]。

傳統觀點認為噴涂鋅（鋁）保護費用高，建設單位難以接受，不利于推廣。但是從實際應用情況來看，噴涂鋅（鋁）保護法耐水性好，耐腐蝕性強，使用壽命長，不用每年進行定期維修，節約了大量的人力和物力，還減少了維修、停運和拆裝時間，從經濟效益和社會效益上看都是十分顯著的[3]。熱噴涂金屬防腐措施，在葛洲壩電站得到了普遍應用，保護面積超過20萬m2，該防腐措施不僅節約了日常維護工作量，還提高了金屬結構的完好率和使用率，產生了經濟效益和社會效益[4]。

2.2 涂料保護

涂料保護是將涂料涂在金屬結構表面形成涂層，形成的涂層必須滿足：連續無孔、不透氣、不透水，有較大的附著力，有適當的硬度和彈性，有隔離作用，穩定，以及其它特殊要求如耐酸和緩蝕等特性[5]。

涂料保護法也是一種有效的防腐方法，具有施工簡便，投資低，使用范圍廣等優點。特別是近年來，各種高效優質涂料廣泛地生產與使用，以及簡便的施工工藝，使得涂料保護法的應用范圍得到進一步擴大。例如，水性無機富鋅涂料結合了熱噴鋅、鋁與有機富鋅涂料的優點，它以水為溶劑和稀釋劑，無污染，無著火危險，符合環保的規定，是目前最具發展前途的環保型涂料[6]。其對金屬結構的防腐作用主要有：屏蔽作用、電化學防護、涂膜自修復和鈍化作用[7]。

2.3 電化學法保護

2.3.1 外加電流法

外加電流法是把要保護的金屬結構作為陰極，另外用不溶性電極作為輔助陽極，兩者都放在電解質溶液里，接上外加直流電源。通電后，大量電子被強制流向被保護的金屬結構，使金屬結構表面產生負電荷（電子）的積累，只要外加足夠強的電壓，金屬腐蝕而產生的原電池電流就不能被輸送，因而防止了金屬結構的腐蝕。該方法管理復雜，需要外部電源持續的電源供給，維護費用高，但防腐周期長[8]。

2.3.2 犧牲陽極保護陰極法

犧牲陽極的陰極保護法主要工作原理是采用電化學上比鋼更活潑，即電位更負的鎂、鋁、鋅合金等作為陽極，與被保護金屬相連構成原電池，還原性較強的鎂、鋁、鋅合金作為陽極（原電池的負極）被逐漸腐蝕消耗；金屬結構作為陰極（原電池的正極）而得到保護，達到減緩或停止腐蝕的目的，所以稱此種方法為“犧牲陽極”保護方法[9]。該方法優點是施工管理方便、費用低、不需外加電流，弊端是保護年限短，只有 10 年左右。

2.4 涂層—犧牲陽極聯合保護

在工程應用中，有時采用單一的保護方法防腐效果可能不太理想，需要采用聯合保護方法。將犧牲陽極保

護陰極法與噴涂鋅（鋁）保護法聯合使用，防腐效果將得到進一步提高。在金屬結構表面再增加涂層的作用如下：①因為電能只消耗在裸露的金屬表面上，減少陽極的消耗，延長陽極塊的使用壽命；②鋅（鋁）涂層表面的電阻增大，將大大改善電流遮蔽現象，使保護電位分布更加均勻，從而使金屬結構各個角落的保護效果得到進一步提高；③即使鋅（鋁）涂層出現損壞，破損處也不會出現腐蝕、生銹、體積膨脹等問題，不會把涂層鼓掉，因而涂層——犧牲陽極聯合保護法大大延長了涂層的壽命。

綜上所述，涂層——犧牲陽極聯合保護法綜合了兩種保護方法的優點，使防腐效果更好，也更經濟[9]。

3 結語

水工金屬結構水下部分腐蝕是普遍存在的問題，采用何種防腐措施或方法進行處理，要依據金屬結構各個部分所處的環境，本著節約等效的原則，對其采用相應的防腐措施或采取多種保護措施的聯合，進一步開拓防腐蝕的途徑和提高防腐蝕的效果[10]。

參考文獻：

[1] 陸致琛. 我國水工金屬結構防腐方法簡介[J].廣西水利水電，2002（2）：54～57.

[2]楊志勇.水利閘門金屬結構防腐處理分析[J].黑龍江科技信息，2013（1）：235.

[3]李 鳳，姜 威，張洪玉.水工金屬結構熱噴涂鋅鋁防腐工藝實踐分析[J].黑龍江水利科技，2008，36（2）：188.

[4]周厚貴. 幾種水工金屬結構防腐措施[J].湖北水力發電，1992（1）：13～14.

[5]王建新，王 瑩.丹江口水工建筑物金屬結構防腐[J].人民長江，2002，33（4）：34～36.

[6]張文淵.水工金屬結構水性無機富鋅涂料防腐處理[J].金屬腐蝕控制，2003，17（3）：28～30.

[7]劉 磊，陳 亮，汪在芹，等. 水工金屬結構水性無機富鋅涂料研究進展[J].人民長江，2013，44（20）：61～65.

[8]黃 歆. 水電站金屬結構設備的腐蝕檢測與維護[J].科協論壇，2012（8）：39～40.

[9]王芷芳. 涂層-犧牲陽極聯合保護在水工金屬結構防腐中的應用[J].海河水利，1998（6）：21～22，44.

[10] 丁 偉. 烏江渡水電站金屬結構的防腐技術[J].水電站機電技術，2003（4）：34～39.endprint