水利水電工程金屬結構腐蝕的有關研究

【摘要】我國眾多水利水電工程受物理及化學因素的影響，其金屬結構處于易被腐蝕的惡劣環境中，導致水利水電項目工程中的金屬受腐蝕損壞，減少材料構件的截面面積，降低工程的強度及結構剛度，從而制約了金屬設備的正常使用，極大地影響整個工程的承載能力。因此，加強水利水電工程金屬結構腐蝕分析與研究工作十分重要，文章從水利水電工程金屬結構的腐蝕檢測入手，探討出防腐蝕的方法和工程質量控制，通過科學的技術手段提高水利水電工程的防腐蝕能力。

【關鍵詞】水利水電；金屬結構；腐蝕

1、水電工程金屬結構防腐蝕檢測

水利工程在建設中，很多設備都處于潮濕環境內，因此很多外在因素會影響工程內金屬表面有污染物，同時容易受到腐蝕侵害。水利工程金屬結構進行腐蝕檢測時要提前清理金屬的表面結構。可以使用水沖洗的方式將表面的各種雜物進行沖洗，同時對于鐵銹可以使用鋼絲刷的工具進行清除，之后使用軟布擦拭金屬表面，只有這樣才可以進行防腐蝕檢測。依據檢測結果，水利水電工程中各種金屬結構都有銹蝕問題。出現腐蝕問題的構件內應力逐漸提升，截面積減少，強度減小，這些都在影響金屬構件發揮自己的作用。對構件的腐蝕深度以及大小等各種要素進行分析。依據金屬腐蝕厚度、銹蝕率計算金屬應力，同時也為水電工程提供安全可靠的數據分析。受到各種因素影響，金屬結構出現腐蝕的狀況也不同，選擇合適的方式是保證檢測結果真實可靠的重要保證。在檢測過程中有可以使用超聲波測厚儀的方式，也可以使用割取試件的方式，游標卡尺等工具測量，同時這些都有結合腐蝕曲線輔助檢測，這樣可以保證檢測結果真實有效。在實際檢測中選擇現場施工合適的方式進行測量，提升工作效率十分重要。

2、水利水電工程金屬結構的防腐蝕方法

2.1金屬熱噴涂防腐蝕方法

將鋅或鋁等化學活性強于鋼的金屬涂料噴涂于閘門表面，形成可覆蓋的涂層，對鋼鐵等水利水電工程金屬結構形成雙重保護。雙重保護作用其一在于將金屬結構隔離與腐蝕介質，起到覆蓋保護作用：其二在于當涂層被破壞后，鋅或鋁等化學涂層與基體構成腐蝕微電池，形成陰極保護作用。金屬熱噴涂防腐蝕方法效果很好，保護周期較長，良好的效果可保持25年以上，因此被廣泛應用與水利水電工程項目防腐蝕建設中。

2.2涂料防腐蝕方法

在水利水電工程金屬結構的防腐蝕方法中，涂料防腐蝕方法是指將涂料均勻的涂抹于閘門之上，形成保護膜，將金屬結構與外界腐蝕因素進行隔離保護，從而達到防止閘門腐蝕的目的。涂料防腐蝕方法以其成本較低且施工簡單的特點廣泛應用于當前的水利水電工程建設中。但是由于涂料防腐蝕保護周期有限，因此需要時常進行檢查和更換，以保證該方法的有效性。

3、腐蝕速率

3.1平均腐蝕速率

在大氣中的構建一般都是均勻腐蝕，腐蝕程度較輕，有涂層保護的無法測出腐蝕速率。通過對西津、煤山、丹江口等水電站內水下鋼構平均腐蝕率檢測表明，因此使用的措施也不同，環境、運行狀況等會應為各種金屬構件、位置以及腐蝕速率。對電站來講，青銅峽以及葛洲壩水電站內鋼構腐蝕嚴重，同時腐蝕速率較大。在正常情況下，腐蝕速率為0.007～0.081mm/a，同時閘門種類較多，因為運行條件不同，主要是流速差距較大，各種閘門平均腐蝕速率也有較大差別。青銅峽水電站中在靜水泄洪門腹板位置平均腐蝕速率能夠0.007mm/a，泄洪門翼板在高速沖磨下，平均腐蝕為0.307mm/a，從中可以發現相差有45被。分析水利金屬結構防腐蝕速率可以發現，平均速率大多集中在0.01～0.04mm/a，同時范圍之內的頻率能夠達到79%，同時我國水利內鋼構平均腐蝕速率為0.01～0.04mm/a。

3.2局部腐蝕速率

從水下鋼構局部腐蝕速率檢測發現，局部平均速率是均勻腐蝕速率幾倍以及數10倍。因為構件的運行工況并不相同，使得局部腐蝕會出現較大差異，在靜水以及低流速下，平均腐蝕一般要小于0.1mm/a，閘門受到沖刷位置速率可以達到零點幾毫米。在研究中發現，最為嚴重的是水輪葉片，局部位置有嚴重腐蝕。在葛洲壩中的葉輪片能夠達到3mm/a。同時葛洲壩電場腐蝕較為嚴重，在10年沖刷之下，下端面平均減少厚度為6～8mm，低坎也達到13～14mm。水輪葉片最大減小19mm。

4、對金屬結構進行腐蝕的主要因素

4.1污染物腐蝕作用

污染中主要是指大氣中的污染性氣體。在一般理論中并不會將大氣污染物作為金屬結構的腐蝕，但是腐蝕物質通常會和另外一些物質產生化學反應，之后產生有害氣體，這些有害氣體和金屬表面長時間接觸便會導致腐蝕發生。經過數字計算發現，金屬材料腐蝕速度會受到大氣內腐蝕物質影響。從現在材料腐蝕狀況分析，主要腐蝕物質為二氧化硫同時也有氮氣和氨氣，這些也會對結構產生腐蝕。

4.2水分會對金屬材料造成的腐蝕

在水利水電中金屬材料出現腐蝕的問題較多，水分對材質造成影響必不可少。主要原因便是水分流動性大，水分子和金屬表面接觸之后，不僅在材料上產生水膜，持續加速材料表面的化學反應，同時這些物質同樣會沿分子縫隙深入金屬內，這樣的方式對金屬造成嚴重破壞。主要是金屬結構自己對水分的吸收不斷加速腐蝕過程。金屬表面結構也會因為氧元素進入水膜內，因此金屬結構在建設過程中一定要避免金屬表面出現吸附物質，同時使用各種方式避免金屬結構和水分接觸。

4.3溫度對金屬產生的腐蝕問題

空氣中溫度在正常狀態下并不會對金屬表面產生腐蝕，主要影響有和水分接觸的金屬物質表面。隨著溫度影響在很大程度上也決定了金屬表面水分積累，這時會使得某些腐蝕元素逐漸沉淀。溫度高和濕度大的環境中，金屬材料表面會有大規模水分，同時因為這些造成金屬有腐蝕性物質會附著在金屬表面，這些會對金屬表面形成電解池進而使得金屬出現腐蝕。

4.4濕度對腐蝕影響

在很大意義上，空氣內濕度會影響金屬，使得水膜無法在短時間內形成，空氣內水分突然增加，金屬表面便會形成水膜，持續造成材料表面防護物質的脫離，這些會使得物質防腐蝕能力大大降低。同時大氣內水分含量以及酸雨問題，這些都會使得金屬表面腐蝕持續加劇。

5、結論

水利工程在建設中環境不同，因此金屬結構會出現各種形態，這樣便會產生腐蝕狀態。要想提高水利工程壽命，一定要強化金屬腐蝕研究，持續強化金屬的腐蝕檢測，使用這種方式提升防腐技術。

參考文獻：

[1]李磊.水利水電工程金屬結構腐蝕分析[J].工程技術研究，2017（05）：557-62.

[2]李采文，石營.水利水電工程金屬結構腐蝕分析與研究[J].科技資訊，2017，14（09）：47-48.

作者簡介：韓敏（1987-7-17），男，陜西省漢中市，大學本科，助理工程師，機電管理。