水工鋼閘門腐蝕分析及防腐處理技術研究

高志萌 楊勇

摘 要：隨著科學技術的發展，我國的水利工程建設也取得了巨大的進步。水利工程在水利發電中起到舉足輕重的作用，但近年來，隨著建筑工藝的不斷復雜，工程質量問題也越來越突出。本文將對水工鋼閘門腐蝕及防腐處理技術進行探究，以期不斷改進水利工程質量，促進我國水利發電事業的健康發展。

關鍵詞：水力發電 水工鋼閘門 防腐處理技術

1.前言

受到水質的影響，不同地區的水工鋼閘門運用材料不同，防腐程度也存在巨大的差異，一些工程隊沒有做好前期的水源勘探工作，對水利工程不夠認識，致使水工鋼閘門出現被腐蝕現象，嚴重的影響到水利工程的總體質量，對此，有關工程隊應當加強對水工鋼閘門防腐技術的科學分析與應用。

2.水工鋼閘門的腐蝕原理分析

2.1大氣腐蝕

陸地大氣較為干燥，金屬的腐蝕速度大幅度降低，但臨近水域的大氣濕度較大，導致金屬表面的腐蝕也更加劇烈。即便是裸露在空氣中的金屬表面也會附著一層水膜，水膜的質地較為稀疏，致使氧氣更容易透過水膜與金屬發生作用，最終造成金屬表面的腐蝕。

2.2海水腐蝕

水工鋼閘門主要依靠電化學腐蝕的方法，在水的作用下，氫氧離子會透過電解質向鐵離子移動，鐵離子之間相互結合產生氫氧化亞鐵，它又繼續與水中的氧氣反應產生氧化亞鐵，這便是腐蝕現象產生的一系列過程。

3.產生水工鋼閘門腐蝕的原因分析

3.1環境因素

含鹽度較高的海水會產生很強的電解質，這種富含電解質的溶液中又含有大量的氯化物，它對于金屬具有很強的腐蝕作用，當海水出現潮汐時，水中的氧氣快速運動，加快了金屬表面的腐蝕。與此同時，一些海洋中的生物也會趁機附著在金屬上，導致金屬表面腐蝕的加速，例如海蠣、海藻等。

近年來，隨著工業的發展，大氣污染越來越嚴重，一些地區的水域成為了垃圾填埋區，人們更是將魔爪伸至海洋。據2007年的海洋環境質量公報顯示，在我國所有的入海口中，受污染的海口數量達到了570多個，其中渤海一代的污染最為嚴重，污染物的增多也加劇了金屬的腐蝕，為我國水利工程帶來了巨大的安全隱患。

3.2溫度變化

我國大部分地區處于亞熱帶季風氣候區，冬季與夏季的溫差大，鋼閘門長期浸泡在水中，當出現潮汐時，部分閘門便會露出睡眠，加之水與空氣溫度差的影響，鋼閘門的涂層會因熱脹冷縮而出現褶皺，直至脫落，金屬在失去涂層的保護后更容易被腐蝕。

3.3水工鋼閘門各部位的腐蝕問題分析

3.3.1大氣區域

所謂的大氣區，就是指水工鋼閘門裸露在水平面以上的部分，大氣區具有濕度大的特點，且存在大量的塵埃顆粒，大量的塵埃顆粒依附在水工鋼閘門的金屬表面，形成一層膜，導致金屬出現腐蝕。在沿海地區，金屬的表面還會包裹一層鹽膜，這種情況下產生的腐蝕要比陸地上大出許多倍。

3.3.2飛濺區域

飛濺區即指水與空氣的臨界點，隨著潮汐的變化，閘門長期受到水與空氣的雙重作用，當閘門附上一層水膜后，空氣會與水進行充分的反應，加上潮汐的力作用，使腐蝕的速度加快。飛濺區的閘門腐蝕也是所有區域中最為嚴重的。

3.3.3全浸區

受到熱脹冷縮的影響，當溫度越高時，水的含氧量也會逐漸增多，水的流動速度也越快，該區域的腐蝕情況要比深水區域更加嚴重。此外，不同區域的被腐蝕程度也存在很大的差異，例如，一片區域內的生物量較多，生物附著在金屬表面，會降低金屬氧化的作用，在這種情況下產生的腐蝕程度也較輕。

3.3.4淤泥區

淤泥長期沉浸在水域的最下方，它是良好的電解質，但由于缺少氧氣，致使電解質無法發揮作用，閘門的腐蝕程度也相對要低于其他幾個區域。

4.水工鋼閘門防腐蝕現狀分析

4.1涂料保護

涂料保護是現代水利工程中最常用的防腐方法，涂料保護的施工工藝簡單，卻對施工環境的要求不高，且費用較低。但隨著水域污染問題的越來越嚴重，鋼閘門腐蝕也呈現出了越來越復雜的特征，傳統的涂層已經無法起到保護性作用，鋼閘門的質量仍然頻繁的出現問題。

4.2噴金屬與涂料聯合保護

該方法是在原有的涂層保護基礎上加入噴金屬工藝，它有效的保障了涂層的封閉性，且比傳統的涂層工藝效果更好，保護周期更長，但需要的施工與養護費用也相對較高，增加了工程隊的經濟負擔。此外，噴金屬與涂料聯合保護的方法對于施工環境也有著極高的要求，普通施工環境下很難達到固定的質量標準，致使該技術的保護作用大大的減半。

4.3犧牲陽極塊與涂料聯合保護

犧牲陽極塊是一種物理保護方法，它可以為金屬提供所需要的電子，消除電位差，防止電離子與金屬發生作用。此外，涂料則起到雙層保護的作用，覆蓋裸露的金屬層，確保電流量的不斷降低。該方法能達到最好的保護效果，金屬的腐蝕速度極大的降低，但需要的費用也相對較高，且維護起來也更加麻煩。

5.水工鋼閘門仿佛原理

5.1絕緣覆蓋層

防腐層的密封性決定了金屬的腐蝕速率。工程人員在選擇防腐層前，需要對水中電化學腐蝕電流的強度進行計算，以此來準備涂層原料。但該方法只對被涂膜的部分有效果，對于裸露的金屬表面，仍然會產生被動腐蝕的現象。

5.2陰極保護

上文提到的犧牲陽極塊就是陰極保護的重要方式，它能夠將腐蝕電池中的陰極電位轉移至陽極，消除陰極與陽極之間的點位差，減緩的金屬腐蝕速度，這種陰極保護的方法也被稱為主動防腐。由于大氣環境無法產生大量的電解質，因此陰極保護無法發揮作用，故只有在水域或淤泥中才可使用。

5.3聯合保護

涂層的防腐原理最簡單，但同時產生的效果也最差，單單依靠涂層與陰極保護的方式也同樣很難達到理想的效果，且原料的消耗更快。因此，工程人員需要采取聯合保護的方法，增加涂層與陰極的使用壽命，實現對金屬的雙層保護。

6.水工鋼閘門的防腐方法

6.1防腐方案的設計

在開展設計工作前，工程人員首先要做好水源勘探工作，對水中的成分與所占比重進行詳細的記錄，并綜合考慮溫度變化、地理條件等因素，為后續的施工最好充分的準備。

6.2防腐質量控制

潮汐會對金屬表面的涂層產生一定的作用力，一旦涂層的不夠均勻，就會為潮汐撕扯變形，導致金屬裸露的面積不斷擴大。因此，施工人員需要涂層的質量進行精確的掌控，對底料、焊孔等重要部位都必須打磨平整，確保涂料的密封性。

此外，涂層表面的殘留物質也會對涂層的性能產生一定的影響，在施工完畢后，工程人員需要對涂層進行進一步的清理，去除掉油脂、水分、可溶解鹽等物質，并叮囑工作人員定期進行清潔。

金屬的表面過于光滑，會導致涂層很難附著，因此，施工人員需要增大金屬表面的粗糙程度，以此來提升金屬的咬合作用，使涂層被牢牢的固定在金屬表面，但需要注意的是，粗糙程度也不可過大，否則將會導致涂層的厚度不均勻，甚至出現起泡的現象，影響到涂層的總體質量。

施工的溫度、濕度等都需要滿足規定條件，且涂層工作需要在采光好的環境下進行，涂層完畢后，還需要放到清潔通風的區域進行陰干，防止陽光的直射。

鋼結構涂裝是水工鋼閘門防腐中不可缺少的一個重要環節，同時也是要求最為嚴格的一個施工環節，施工人員需要對涂裝的工序、涂料的配比、螺帽的選擇等進行精確的控制，并堅持在每一個部位都預涂兩層保護層，增加防腐層厚度，達到更理想的防腐效果。

除施工外，工藝檢查也是一個重要的環節，完成所有施工后，工程人員需要涂膜的厚度、密度、細節處進行詳細的檢查，把好質量關。

6.3水工鋼閘門防腐配套方案

底漆是直接與金屬表面接觸的保護層，因此底漆應當選擇環氧富鋅涂料，利用陰極保護的方法，使鋅在發生腐蝕后產生的沉積物也可以產生保護作用，對金屬進行循環保護。在此基礎上選擇環氧云鐵，對金屬層進行二次隔離，這種隔離層可以有效的隔絕水氣，阻止水中的氧分成為金屬腐蝕的介質。在面漆部分，不同的水域條件下需要用到不同的材料，例如，水下部分可以使用環氧漆；水上部分則使用丙烯酸聚氨酯面漆等。此外，不同區域的涂層厚度也具有不同的標準，例如大氣區的涂層厚度應當保持在1mm左右，潮差區中的水會對涂層產生巨大的作用力，因此涂層的厚度應當盡量的加大。在陰極保護法方面，人們目前常用的保護方法包括電流法與犧牲陽極法，以鋅陽極與鋁陽極為主要材料。

6.4大氣區與潮差區的鋼閘門選擇

灰塵、微生物、紫外線等都會金屬表面造成一定的影響，為了阻止與減緩這些侵蝕現象的發生，施工人員可以對鋼閘門進行多棱角設計，并搭配厚涂層使用，達到良好的防腐效果。

7.結語

水工鋼閘門在水利工程中起到十分重要的作用，對此，工程人員應當加大對鋼閘門防腐處理的重視力度，根據實際情況，制定科學的防腐方案，采取陰極保護、涂層保護、鍍鋅保護等方式，提升閘門的防腐性能，定期處理閘門周邊的雜物，使閘門的質量得到良好的保障。

參考文獻：

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