淺談水工金屬結構的腐蝕與防護

全志杰，黃金根，李航宇

（杭州國電機械設計研究院有限公司，浙江 杭州 310030）

由于在水利工程中會使用到眾多金屬結構，并且這些結構會長時間處在較為惡劣的腐蝕環境中，在各種物理與化學反應下，便會導致許多金屬結構出現嚴重的腐蝕現象。倘若水工金屬結構出現腐蝕，其構件截面積便會逐步變小，應力便會慢慢提高，從而導致整個金屬結構強度與剛度都較初期有大幅消退，會對金屬設備的使用形成負面影響。因此，做好水工金屬結構的腐蝕防護措施，對于水利工程建設而言有著極為重要的現實意義，文章便結合筆者的工作實踐，對影響水工金屬結構發生腐蝕的因素進行分析，并結合現有技術探討切實可行的防護措施。

1 水工金屬結構的腐蝕因素

1.1 污染性氣體

盡管從理論上來說，大氣中的污染物通常不會對金屬結構形成腐蝕，然而這部分污染物常常會與其他物質發生化學反應，從而形成毒害性氣體，而這類污染性氣體一旦與金屬表面接觸，便會在長時間作用下導致金屬腐蝕。大量事實表明，金屬材料的腐蝕速度越快，則代表大氣中的腐蝕性污染物含量越高，結合水工金屬結構受到的腐蝕實際情況來看，主要受到大氣中二氧化硫、二氧化氮等污染性氣體的腐蝕，同時氯氣、氨氣等毒害氣體也會對金屬鋼結構形成腐蝕。

1.2 水分

在眾多造成水工金屬結構的腐蝕因素中，水分對金屬的腐蝕是無法避免的，主要是因為流動性強的水分一旦與金屬表面有所接觸，會在金屬表面形成水膜，同時會加速金屬表面的化學反應，并且會從縫隙中滲透到金屬內部而導致從內部形成損壞。尤其是水工金屬鋼結構自身對水分有一定的吸收作用，也會加快腐蝕速度。所以，在針對水工金屬鋼結構的施工建設中，需要將金屬表面吸收水分的物質清除掉，避免水分的滲透。

1.3 溫度

溫度并不是直接造成金屬表面形成腐蝕的因素，其主要是對金屬材料的水分吸收能力造成影響，通過溫度的變化會一定程度上增減金屬表面的水分積累，從而導致部分腐蝕性元素不斷沉淀。部分水利工程建設在溫度高、濕度大的環境中，所以金屬結構表面的水分會出現大面積積累現象，從而腐蝕作用會進一步加劇，主要是金屬表面形成電解質，進而出現腐蝕現象。

1.4 濕度

濕度是影響金屬表面形成水膜速度的最主要因素，倘若大氣中的水分含量驟然增多，則會在金屬表面快速形成水膜，那么之前依附在金屬結構表面的防護物質便會快速掉落，大大減弱了金屬結構對腐蝕性物質的抵抗力。此外，大氣中的水分含量增多便會引發天氣變化，如果空氣中存在腐蝕性污染物，便會形成酸雨，而酸雨對金屬結構表面的腐蝕可謂是災難性的。

1.5 風力

風力對金屬結構表面的腐蝕影響表現在多個方面。首先，風力會對金屬表面水膜的形成產生極大影響，同時也會影響大氣中腐蝕性物質的含量；其次，風會卷起大量腐蝕性物質，而這部分物質落在金屬結構表面后，便會對金屬表面的水膜形成溶解，加快了金屬腐蝕的速度。同時，我們也經?？吹斤L中會夾雜大量泥沙，而金屬表面的水膜在泥沙沖擊下出現損傷，進而在腐蝕性物質的侵襲下出現腐蝕。

1.6 紫外線

在紫外線的強光照射下，金屬結構表面的腐蝕材料會出現一定的變化反應，導致其耐腐蝕性能有所下降。一般來講，在水利工程建設施工中，工作人員會在金屬結構的表面涂抹適量的防護性材料，而這類材料能有效地阻擋外界腐蝕性物質的破壞。

1.7 塵土

盡管塵土通常不會對金屬結構形成直接性腐蝕，但如果與空氣中夾雜的腐蝕性物質混合，便會對金屬結構形成腐蝕，主要原因在于塵土對腐蝕性物質具有一定的吸附作用，倘若金屬結構表面存在縫隙，便會因此滲透而出現腐蝕。

2 水工金屬結構的腐蝕防護措施

2.1 表面預處理

水工金屬結構表面的預處理質量很大程度上會影響金屬結構最終的防腐質量，數據表明，表面預處理質量占涂裝壽命的49.1%，屬于整個涂裝工程中最為關鍵的環境。具體來講，為了把控好水工金屬結構表面預處理質量，需要做好表面清潔度與粗糙度，重點需要重視以下幾點：在對水工金屬結構表面進行噴射處理前，先將焊渣、飛濺等附著物清理干凈，并對可見油脂與其他污染物進行清洗；在噴射處理后，金屬結構表面的清潔度不得低于相關規范標準，也即是《涂裝前鋼材表面銹蝕等級與除銹等級》中規定的Sa2.5 級；應用油性涂料對水上金屬結構的表面進行處理時，需要保證表面清潔度等級不得低于Sa2 級。而表面粗糙度的控制范圍需要視情況而定，其中涂料涂裝的土層厚度Ry 需控制在40 ～70μm，而熱噴金屬涂裝的Ry 控制在60 ～100μm。

2.2 涂料防護

選用涂料對水工金屬結構進行涂裝的施工方式主要有刷涂、滾涂、普通噴涂與高壓無氣噴涂等，筆者建議在條件允許的前提下盡可能選擇高壓無氣噴涂方式。在涂裝前要先將油漆桶倒置且充分拌勻，待完全熟化便可按照說明的涂料黏度進行操作。此外，涂裝施工環境極為關鍵，條件允許的情況下盡可能在封閉式車間內施工。底層涂裝要保證表面預處理合格后第一時間涂覆，間隔時間通常不得超過4 ～12h。同時，對不同層涂料進行涂裝，需要帶上一道漆完全干透后再進行下一道涂料涂裝，值得注意的是底漆、中漆、面漆應盡量選用同廠家配套產品，并且在有效時間內用完。

2.3 金屬熱噴涂防護

整個金屬熱噴涂防護系統主要包含金屬噴涂層與涂料封閉層。在進行金屬熱噴涂前要對表面預處理質量展開檢查，確認合格才能展開噴涂，并且不能與表面預處理的間隔時間拉得太長。如果在濕度較大的環境中進行熱噴涂，需要在2小時內完成；而如果在濕度不大的晴天環境下，也不得超過8小時。在涂料封閉后需要將金屬熱噴涂和涂料的復合防護系統涂覆在中漆與面漆。為了提高金屬層的熱噴涂質量，應盡可能使用高速電弧噴槍，在噴涂過程中要把控好空氣壓力與噴涂的距離、角度、速度。具體來講，熱噴涂的工藝要求為：壓縮空氣壓力不得低于0.4MPa，且必須為清潔、干燥的空氣；距離需保持在100 ～200mm；噴槍與金屬結構表面的角度不得小于45°；速度需控制在單詞噴涂厚度為25 ～80μm 最為適宜；涂層表面溫度降低到70℃以下后，才能開始下一層噴涂。

在金屬熱噴涂材料的選用方面，需要結合水工金屬結構所處環境的不同進行選擇，比如大氣環境下的水工金屬結構，則選用鋁、鋁合金、鋅鋁合金等；淡水環境下的水工金屬結構，則選用鋅鋁合金；海水環境下的水工金屬結構，則選用鋁、鋅、鋁合金等材料。在進行涂料封閉時需要在噴涂層還有一點溫度的時候進行，焊縫兩側要保留100 ～150mm 的寬度，作為底漆刷涂時的保護。倘若因為碰撞而出現噴涂層損傷，需要按照同樣的工藝進行修補。

2.4 埋件防腐處理

對埋件外露部分進行防腐涂裝，可依據涂料防腐標準規范去選用涂料，同時一直深入地面20mm 左右，而其余接觸混凝土的埋入部分應當更具具體的存放實踐、環境等因素去考慮是否使用水泥漿做好臨時性防護。通常來講，埋件涂裝水泥漿的部位需要經過表面預處理，其清潔度等級需要在Sa2 級以上且水泥漿厚度要在300 ～800μm 最為適宜。水泥漿涂裝后要第一時間做好噴水養護，并且在埋入前如果發現其表面存在生銹或開裂等情況，一定要將這部分水泥漿清理掉。

3 結語

綜上所述，由于水工金屬結構的形態各不相同，并且所處環境條件也存在差異，所以會形成不同的腐蝕問題。而為了延長水工金屬結構的使用壽命，則需要提高防腐意識，對各種引起金屬結構腐蝕的因素深入研究，從而利用現有的水工金屬結構防腐技術，做好防腐工作，從而為水利工程金屬結構設備的穩定運行打下良好的基礎，有助于我國水利工程事業的穩健發展。