鋼閘門工地焊縫防腐維修技術

段立輝

（新疆伊犁河流域開發建設管理局 烏魯木齊）

一、引言

水工建筑物的鋼閘門是水利水電工程的重要組成部分。因閘門長期處于干濕交替、浸沒水下及高速水流和沖刷等惡劣環境中，受到各種水質、溫度及水生物的侵蝕，以及泥沙、冰凌和其他漂浮物的沖擊摩擦，導致鋼材發生腐蝕。隨著鋼鐵材料腐蝕程度的增加，鋼閘門結構的承載能力降低，嚴重時將威脅到閘門的安全運行。因此，經常檢查鋼閘門金屬結構的腐蝕情況，采取適當防腐蝕措施，確保水工建筑物安全運行，延長鋼閘門的使用年限是一項十分重要的工作。

二、工程運行經驗

新疆恰甫其海電站和山口電站分別于2005年、2009年相繼投入運行，2座水電站中發電洞、泄洪洞、排沙洞、溢流表孔共計設置19扇水工鋼閘門。經多年運行，鋼閘門普遍存在局部腐蝕現象，這主要和閘門防腐維修工藝和所處惡劣環境有關。鋼閘門腐蝕中95%以上的腐蝕部位分布在工地焊縫，并且腐蝕部位會不斷擴散，使工地焊縫周圍出現銹凹且銹凹越來越深。工地焊縫腐蝕的主要原因如下。

工程施工現場工地焊縫防腐工藝不規范、缺少專業防腐隊伍、施工環境及趕工期所致。一般施工現場，鋼閘門焊接完畢經無損探傷合格后，由現場工人涂刷2道與閘門相同顏色的涂料即結束，這恰恰是閘門焊縫容易銹蝕的主要原因。僅有少數閘門受外界撞擊、摩擦等損壞了防腐涂層，引起局部銹蝕。一般這些鋼閘門上所有腐蝕面積，僅占鋼閘門體總面積的4%，如果這4%腐蝕面積長期未得到有效維修，將影響閘門的安全運行。

如果為了這4%腐蝕面積對整扇閘門進行防腐維修，將投入大量費用。雖然原來腐蝕部位已得到解決，但因施工現場環境受限，原來完好部分的防腐涂層再次處理后，質量未必比之前好。這樣不僅提高了鋼閘門運行維護成本，質量也得不到保證。因此對閘門工地焊縫進行局部防腐維修，不僅可以有效解決閘門腐蝕問題，同時大大節省運行維護費用。2014年新疆恰甫其海電站和山口電站首次對鋼閘門焊縫進行了防腐維修，鋼閘門焊縫腐蝕情況見圖1~圖3，相關檢測見表1。

圖1 閘門面板工地焊縫腐蝕情況

圖2 閘門工地焊縫腐蝕情況

三、防腐維修技術

金屬結構防腐蝕的方法很多，而水工機械設備一般采用涂料防腐、噴鋅（鋁）與涂料聯合防腐、外加直流電陰極保護與涂料聯合防腐等。鑒于金屬構件防腐工程腐蝕狀況、腐蝕環境及水質等情況；結合現行防腐蝕技術和腐蝕理論完善為基礎，對以往的實踐經驗加以分析、認識和整理，參考國內、外先進經驗來制訂一個先進的、切合實際情況、行之有效的防腐技術方案，可以提高鋼閘門的防腐維修質量，延長其使用壽命有著重大的意義。以新疆恰甫其海電站和山口電站鋼閘門防腐維修為例（表2），采用噴鋅與涂料聯合防腐方法，其防腐工藝流程為：鋼結構人工及動力工具除銹→檢查合格→熱噴鍍鋅第一層→中間驗收合格→涂刷封閉底漆環氧云鐵第二層→檢查合格→中間驗收合格→涂刷中間漆環氧富鋅第三層→中間驗收合格→涂刷面漆銀灰色氯化橡膠第四層→驗收合格→竣工移交。

圖3 閘門面板焊縫兩側腐蝕坑

圖4 閘門焊縫防腐維修后

1.材料管理

金屬結構防腐維修實施前首先估算本工程材料用量、產地規程、型號及費用。對材料供應廠家的每批材料、每個品種都要全面驗收，做好材料驗收記錄并存檔備查。按計劃準備足夠的施工材料，采取切實可行的材料供應措施，絕對不能因材料貨源不足或供應運輸不及時而延誤工期。

表1 閘門腐蝕狀況檢測 mm

表2 閘門防腐維修方案

2.表面預處理

噴砂機主要采用壓縮空氣為動力，形成高速噴射束將噴料高速噴射到被需要處理金屬表面，使金屬表面的機械性能發生變化，由于磨料對金屬表面的高速沖擊和切削作用，使金屬的表面獲得一定清潔度和不同的粗糙度，使金屬表面的機械性能得到改善，因此提高了金屬的抗疲勞性，增加了金屬表面與涂料之間的附著力，延長了涂層的耐久性，把工件表面的雜質、焊渣、飛濺及氧化層消除，并清洗基體金屬表面可見的油脂及其他污物。

噴射用的壓縮空氣，必須經過冷卻裝置及油水分離器進行處理，以保證壓縮空氣燥無油，空氣壓壓力0.4～0.6 MPa。噴射過程中通過調整噴射壓力、角度、時間及噴射物粒徑等，可以得到金屬表面不同等級的清潔度和粗糙度，閘門防腐維修過程中一般清潔度為Sa2.5級，噴射處理后，表面粗糙值，對于涂料防腐Ry應在40～70 μm， 對于熱噴金屬防腐Ry應在 60～100 μm。噴射除銹時，施工環境相對濕度≤85%，金屬表面溫度應高于氣露點3℃以上，噴射前應對不涂裝部位進行遮蔽保護措施。

3.熱噴鋅

金屬表面預算經檢查合格后，應盡快進行涂覆，其間隔時間可根據環境條件，一般4～8 h。火焰噴槍和電弧噴槍都可以用鋅線材進行金屬加工，線材尺寸為Φ3 mm；為了減少金屬涂層的孔隙率，要求噴槍的移動方向交叉。由于鋅的沉積率高，所在要求槍的移動速度比一般的要快一些；使用電弧噴槍要特別防止光污染對眼睛和身體的損害，還注意噪聲對雙耳的嚴重損害，工作人員必須采取有效防護措施。

4.涂裝工藝

各層涂料防腐間隔時間，應在前一道漆膜達到表干后才能防腐下一道涂料，具體間隔時間可按作料使用說明書規定進行。涂料涂裝須在氣溫5℃以上進行，涂裝現場保持通風良好，遇潮濕或塵土飛揚、烈日暴曬等情況應采取有效措施，否則停止進行。在空氣相對溫度超過85%或鋼村表面溫度未高于大氣露點3℃以上時，不得進行涂裝作業。涂裝過程中對每一道涂層均應進行濕膜、干膜外觀檢查和濕膜厚度檢查；涂裝結束漆膜固化后，應進行干膜厚度的測定、附著性能檢查。濕膜外觀不得有曳尾、縮孔縮邊、起泡、噴絲、發白失光、浮色、流掛、滲色、咬底、皺皮等；干膜不得有白化、細裂、龜裂、回粘、剝落以及脫皮等現象。

四、質量驗收

1.涂層外觀檢驗

用目測法檢驗噴鋅層和油漆層的處觀，噴鋅層表面應有均勻的外觀，無剝落、無裂縫、無燒灰、無熔滴；不能有起皮、鼓泡、粗顆粒、裂紋、掉塊現象出現。油漆表面不能有流掛、鼓泡、皺紋、龜裂、泛白、漏涂等缺陷。

2.涂層厚度檢測（表3）

表3 防腐涂層檢測

防腐涂層厚度測量，第一測點應取3次讀數，其中每次讀數的位置相距25～75 mm，取3次讀數的算術平均值為此點的測定值；取點應注意分布的均勻性、代表性，85%以上測點的厚度應達到設計厚度。

3.涂層附著力檢驗

熱噴涂層檢驗，用刀刃間距3 mm的劃格器的金屬涂層上劃出一個外形尺寸15×15 mm的膠帶拉開，檢查金屬涂層是否被膠帶粘起而剝離基體，金屬涂層的任何部分都沒有和基體剝離為合格。油漆涂層檢驗當油漆厚度＞120 μm時，在漆層上劃兩條夾角為60°的切割線，用布膠帶粘牢劃口部分，然后沿垂直方向快速撕起膠帶，漆層應無剝落。當漆膜厚度≥120 μm時，可用劃格法檢查。

五、結束語

水工建筑物的鋼閘門是水利水電工程的重要組成部分，大部分已建工程閘門存在的普遍問題是工地焊縫銹蝕。隨著鋼鐵材料腐蝕程度的增加，降低了鋼閘門結構的承載能力，嚴重時將威脅到閘門的安全運行。因此，對鋼閘門工地焊縫局部防腐維修，不僅節省閘門的運行維護成本，還可以解決鋼閘門銹蝕問題，延長鋼閘門的使用年限是一項十分重要的工作。