淺析富春江船閘金屬結(jié)構(gòu)防腐

梁健

摘要：金屬結(jié)構(gòu)的防腐形式是多種多樣的，隨著稀土和納米材料的運(yùn)用，涂裝材料向著環(huán)境友好型方向發(fā)展是必然的趨勢(shì)，盡快把工人從高污染的手工涂裝作業(yè)環(huán)境中解放出來(lái)是當(dāng)務(wù)之急。富春江船閘改擴(kuò)建工程是振興錢(qián)塘江上游黃金水道的控制性工程，金屬結(jié)構(gòu)閘閥門(mén)、埋件外露面及抓梁需在水工環(huán)境中運(yùn)行幾十年，制作中急需對(duì)防腐進(jìn)行深入的研究，該文介紹了運(yùn)用規(guī)范，根據(jù)設(shè)計(jì)要求結(jié)合試驗(yàn)來(lái)指導(dǎo)防腐，以及具體采取的對(duì)策技術(shù)，以此促進(jìn)環(huán)境友好型的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：船閘 金屬結(jié)構(gòu) 防腐 施工

中圖分類號(hào)：TG174 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）08（c）-0102-02

1 工程簡(jiǎn)介

1.1 建設(shè)地址

富春江樞紐位于浙江省桐廬縣富春江鎮(zhèn)境內(nèi)的錢(qián)塘江中游七里瀧峽谷出口處，距下游杭州市約110 km，距離上游新安江水庫(kù)大壩約68 km。該次改造擴(kuò)建的富春江船閘位于富春江樞紐大壩右岸。

1.2 工程規(guī)模和主要建設(shè)內(nèi)容

船閘改擴(kuò)建工程是在原有老船閘（作為上游引航道）下緊接新建一座Ⅳ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)船閘（兼顧1000 t級(jí)船舶的過(guò)閘要求），船閘尺度為300 m×23 m×4.5 m（閘室長(zhǎng)×寬×門(mén)檻水深），船閘總長(zhǎng)364 m。建設(shè)上下游引航道，上游引航道長(zhǎng)569 m，寬50 m；下游引航道長(zhǎng)1047 m，寬90 m。船閘上下閘首為人字門(mén)，輸水為反弧門(mén)，檢修有下疊梁門(mén)、輸水廊道閥門(mén)和上游的下沉門(mén)，為實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)下游引航道水位條件，配做3扇節(jié)制閘閘門(mén)。

1.3 閘閥門(mén)和啟閉機(jī)表

表1中均需防腐處理，重點(diǎn)是閘閥門(mén)。

2.防腐設(shè)計(jì)要求[1]

富春江船閘改擴(kuò)建工程新加工制作鋼閘閥門(mén)24扇，最大的下人字門(mén)單扇重290多噸，面積相當(dāng)于一個(gè)籃球場(chǎng)大小，其他如配套門(mén)軌埋件外露面也需防腐涂裝，設(shè)計(jì)防腐設(shè)計(jì)使用壽命20年，采用熱噴涂鋁和涂料的組合方式進(jìn)行防腐。具體如下：熱噴鋁厚度為160 μm；封閉底漆為環(huán)氧類封閉漆，干膜厚80 μm（底漆與噴鋁的結(jié)合面的結(jié)合力不小于5 MPa）；中間漆為環(huán)氧云鐵，干膜厚80 μm；面漆為丙烯酸聚氨脂涂料，干膜厚80 μm。

3.涂裝試驗(yàn)——拉拔試驗(yàn)

環(huán)氧富鋅底漆厚度80 μm，所指的是在普通鋼板經(jīng)過(guò)表面處理后的底漆厚度，而如何在熱噴鋁鋼板表面做到底漆80 μm，需要通過(guò)試驗(yàn)來(lái)進(jìn)行探尋。

試驗(yàn)一：在金屬表面噴鋁，然后立即封閉（封閉涂料厚20 μm左右），干后（表干0.5 h，實(shí)干16 h）實(shí)施一道底漆（約等于60 μm），在固結(jié)后進(jìn)行拉拔試驗(yàn)，結(jié)果為12 MP。

試驗(yàn)二：在金屬表面噴鋁，然后立即封閉（封閉涂料厚20 μm左右），干后（表干0.5 h，實(shí)干16h）實(shí)施二道細(xì)密底漆（總厚60～80 μm），在固結(jié)后進(jìn)行拉拔試驗(yàn)，結(jié)果為8 MP。

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，該工程優(yōu)選試驗(yàn)一方案。

4 涂裝防腐原理淺析[2]

（1）噴鋁：采用熱噴鋁的方法就是在裸金屬表面利用電熱熔鋁絲，再加壓縮空氣，噴裹上一層熾熱的鋁漿膜，雖然鋁的標(biāo)準(zhǔn)電極電位較低，鈍化傾向很大，即表面形成致密相對(duì)穩(wěn)定的氧化鋁，鈍化后電極電位高，在鈍化膜破壞的情況之下，鋁就成為保護(hù)電極，因此能較好發(fā)揮陰極電化學(xué)保護(hù)作用。然而雖然熱噴鋁具有上述保護(hù)金屬表面防腐的優(yōu)點(diǎn)，但是，受到工藝的局限，噴鋁膜的表面還是存在不少的顯微鏡觀察下的貫通針孔，通過(guò)針孔，金屬就可以和空氣接觸，帶來(lái)氧化腐蝕，在很短的時(shí)間形成多的腐蝕薄層，并擴(kuò)散開(kāi)來(lái)，采取的辦法就是刷一道封閉漆，滿足要求的封閉漆必須是比較稀釋的，這樣才能進(jìn)入針孔，擠出空氣并予以封閉。

（2）環(huán)氧底漆：它的作用就是隔離，阻擋水汽和空氣進(jìn)入，相當(dāng)于貼膜。

（3）中間漆：主要成份為樹(shù)脂、云母和氧化鐵，在面漆遭到破壞的情況下，中間漆就會(huì)接觸到空氣中的紫外線和水分子，這時(shí)云母和鐵充當(dāng)陰極，犧牲自己，消耗阻擋紫外線和水分子進(jìn)一步前進(jìn)，發(fā)生生成物為粉末的粉化反應(yīng)。同時(shí)，樹(shù)脂也參加進(jìn)來(lái)，和粉末中的金屬進(jìn)行絡(luò)合反應(yīng)，生成分子結(jié)構(gòu)復(fù)雜的絡(luò)合物，消耗阻擋有紫外線和水分子等有害物質(zhì)前進(jìn)。

（4）面漆：主要作用是防紫外線、阻擋酸雨侵蝕、同時(shí)具有一定的光澤度，美觀度較好。常用的面漆有三類A脂肪族聚氨酯面漆，性能方面耐候性抗氧化性佳、防紫外性能佳，多運(yùn)用于露天設(shè)備設(shè)施防腐。典型應(yīng)用為大型露天閘閥門(mén)、檢修門(mén)表面防腐。

B環(huán)氧樹(shù)脂面漆，性能方面耐酸耐堿，防紫外能力弱，多運(yùn)用于室內(nèi)設(shè)施設(shè)備防腐，典型應(yīng)用為大型油罐、液壓油箱內(nèi)部防腐。C環(huán)氧瀝青面漆，最大的優(yōu)點(diǎn)是防水，多用于潮濕的地下設(shè)施設(shè)備內(nèi)部防腐，典型應(yīng)用為地埋天然氣管道、酸堿液地埋儲(chǔ)罐頂棚內(nèi)部防腐。

在掌握了各層涂料的基本原理之后，在生活和工作中可以根據(jù)各類金屬結(jié)構(gòu)的使用環(huán)境等實(shí)際情況來(lái)完成配漆的初步設(shè)計(jì)，再通過(guò)對(duì)涂料生產(chǎn)廠家的咨詢，比對(duì)成本和器材工具優(yōu)劣，形成一套比較完善的涂裝方案。富春江船閘金結(jié)在完成噴鋁后立即用環(huán)氧涂料封閉，底漆為灰環(huán)氧底漆，中間漆為灰云鐵環(huán)氧厚漿中間漆，面漆為丙烯酸聚氨酯面漆。面漆防腐包含有二道面漆，在廠里安排一道，現(xiàn)場(chǎng)焊接安裝完成，防腐處理完畢焊接部位之后整個(gè)構(gòu)件再漆一道面漆，從而進(jìn)一步提高整體防腐的效果，增加美觀光澤度。

5 涂裝前準(zhǔn)備[3]

（1）鋼材表面預(yù)處理。由于體積龐大運(yùn)輸?shù)脑颍氯俗珠T(mén)在制作時(shí)是分為九節(jié)而上人字門(mén)是分為五節(jié)來(lái)制作的，先在水平胎架上橫臥分節(jié)制作完成，驗(yàn)收畢進(jìn)行涂裝后發(fā)運(yùn)工地現(xiàn)場(chǎng)，在現(xiàn)場(chǎng)閘室內(nèi)側(cè)，門(mén)槽外位置將門(mén)豎起直立起來(lái)一節(jié)一節(jié)進(jìn)行拼對(duì)到位，施焊然后防腐作業(yè)，為了確保現(xiàn)場(chǎng)施焊的質(zhì)量，就必須先將分節(jié)處坡口位置采用粘膠薄膜進(jìn)行黏貼，這樣做既可以保護(hù)坡口焊接作業(yè)前不至于快速腐蝕，也使得現(xiàn)場(chǎng)焊接坡口時(shí)減少氣孔和其他有毒害氣體的產(chǎn)生夾裹。

（2）封閉鋼材表面防腐處理，在本工程的人字門(mén)、檢修門(mén)、升臥門(mén)和下沉門(mén)的門(mén)葉都為開(kāi)放結(jié)構(gòu)，唯獨(dú)反弧門(mén)的支臂和弧板上面有不少圓桶形的封閉結(jié)構(gòu)，需要防腐和制作有機(jī)結(jié)合來(lái)進(jìn)行，即將封閉結(jié)構(gòu)的內(nèi)部先進(jìn)行防腐工作，再才能進(jìn)行封閉焊接，如果在制作過(guò)程中忽略內(nèi)部防腐，對(duì)于這種長(zhǎng)期水下工況的構(gòu)件，后果將是惡劣的。

（3）隱蔽鋼材表面防腐處理，本工程的人字門(mén)AB拉架，為人字門(mén)上端將橫向力傳導(dǎo)于鋼筋混凝土的構(gòu)件，屬大型鋼結(jié)構(gòu)埋件，安裝方法是在現(xiàn)場(chǎng)與一期埋件定位焊接后澆筑于二期混凝土內(nèi)，AB拉架防腐采用鋼材表面處理后，需要刷涂摻有苛性鈉的水泥砂漿隔離空氣和水分。

（4）鋼材表面除銹采取噴（沙）射除銹法，噴射除銹時(shí)，如果施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境濕度大于80%或鋼材表面溫度低于空氣露點(diǎn)溫度3℃時(shí)，禁止所有涂裝作業(yè)施工。

（5）噴射除銹的等級(jí)應(yīng)達(dá)到Sa2.5級(jí)，粗糙度應(yīng)控制在30～70μm，即鋼材表面應(yīng)無(wú)可見(jiàn)的油污、污垢、氧化皮、鐵銹、涂層和附著物，任何殘留的痕跡應(yīng)僅是點(diǎn)狀或條紋狀的輕微色斑。噴射除銹清理合格后的鋼材應(yīng)在盡可能短的時(shí)間內(nèi)噴鋁，并應(yīng)在最短時(shí)間（<4 h）內(nèi)將封閉底漆涂裝完畢。涂料開(kāi)桶應(yīng)進(jìn)行攪拌，同時(shí)檢查涂料外觀質(zhì)量。對(duì)顏色比重較大的涂料如環(huán)氧富鋅底漆宜在開(kāi)桶前1～2 d將桶倒置，以便開(kāi)桶時(shí)易攪拌。本工程使用的雙組分涂料，要將漆與配套固化劑一一對(duì)應(yīng)，嚴(yán)禁出現(xiàn)單一組份的情況，配好調(diào)勻后的油漆需先熟化15～20 min再使用。如需要可加入適量的專用稀釋劑調(diào)整到規(guī)定的“施工粘度”。

6 常規(guī)涂裝施工[1，3-4]

（1）涂裝施工的要求，先對(duì)邊角等難以接近部位進(jìn)行預(yù)噴鋁和涂裝，然后再大面積噴鋁和涂裝，走槍速度盡量快以免流掛；對(duì)于漏噴漏涂的部位要就行補(bǔ)噴涂。

環(huán)境溫度宜為10～30℃。環(huán)氧類涂料在10℃以下固化緩慢，在5℃以下無(wú)法固化。因此室溫在5℃以下嚴(yán)禁施工。

（2）涂裝施工方法：根據(jù)具體情況采取刷涂、輥涂施工、空氣噴涂、高壓無(wú)氣噴涂。

（3）目測(cè)檢查有無(wú)脫皮、漏涂、流掛、皺皮、針孔、透底、返銹、氣泡等缺陷。等漆膜干燥后用磁性干膜儀測(cè)量漆膜厚度。如果漆膜厚度不足，補(bǔ)涂一道以達(dá)到相應(yīng)厚度。

7 勞保安全技術(shù)[4]

（1）由于涂裝作業(yè)系高噪音高粉塵污染行業(yè)，對(duì)涂裝人員，需按規(guī)定持證上崗作業(yè)，佩戴防毒作業(yè)面具和防噪音耳塞，且防毒面具濾芯必須及時(shí)更換；嚴(yán)禁為了躲避檢查投訴而深夜施工作業(yè)；為健康和長(zhǎng)遠(yuǎn)考慮一線作業(yè)人員需采取經(jīng)常定期輪崗休息制度。

（2）施工現(xiàn)場(chǎng)通風(fēng)設(shè)施必須齊全有效，通風(fēng)濾芯毯需有專人負(fù)責(zé)定期清理。嚴(yán)禁堆放易燃、易爆和有毒揮發(fā)物品。

（3）施工現(xiàn)場(chǎng)及材料倉(cāng)庫(kù)，需通風(fēng)并備有相應(yīng)的消防器材，并應(yīng)經(jīng)常檢查。消防道路暢通。

8 國(guó)內(nèi)一些大型工程涂裝舉例

國(guó)內(nèi)一些大型工程涂裝舉例見(jiàn)表2。

9 結(jié)語(yǔ)

金屬結(jié)構(gòu)的防腐形式是多種多樣的，比如卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)的齒輪減速箱外殼采用噴鋼丸除銹的方法，噪音大，效果較好，隨著稀土和納米材料的運(yùn)用，涂裝材料向著環(huán)境友好型方向發(fā)展是必然的趨勢(shì)，但就目前來(lái)看，盡快把工人從高污染的手工涂裝作業(yè)環(huán)境中解放出來(lái)是當(dāng)務(wù)之急，在富春江船閘等大型閘閥門(mén)、大跨度鋼箱梁等防腐涂裝施工中引入智能機(jī)器人，并逐步降低使用成本，打造非標(biāo)構(gòu)件的涂裝中心，實(shí)現(xiàn)程序數(shù)字化控制運(yùn)作，升級(jí)完善相應(yīng)的規(guī)范，應(yīng)該會(huì)在不遠(yuǎn)的將來(lái)得以實(shí)現(xiàn)，防腐質(zhì)量上也將會(huì)有質(zhì)的飛躍。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉海斌.水利閘門(mén)金屬結(jié)構(gòu)防腐處理[J].農(nóng)村科技，2010（9）：107.

[2] 董克勤.水利樞紐金屬結(jié)構(gòu)如何做好防腐蝕工作分析[J].廣東水利水電. 2009（9）：68-70.

[3] 鄧雪松，姜永健.銅場(chǎng)水庫(kù)金屬結(jié)構(gòu)布置和設(shè)計(jì)[J].科技信息，2011（25）：279-280.

[4] 翟維.新疆臺(tái)蘭河一級(jí)水電站工程金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].科技信息，2013（15）：421.