水閘閘門金屬結構的防腐處理技術

尹正超 上海珠宇工程咨詢管理有限公司

1 前言

水利閘門在長期使用過程中會受到各種水質（河水、海水）的腐蝕、水生物的侵蝕或干濕交替等環境因素的影響，對閘門中金屬結構的剛度以及強度影響較大，縮小了構件截面，使得應力提升，使用過程中容易降低閘門的承載能力，影響了設備的正常順利運行，對水利閘門的管理造成了不良影響。隨著當前對水利工程建設要求的提升，要求不斷優化水閘閘門管理，對水閘閘門金屬結構進行必要的優化防腐處理，提升設備的使用壽命。

2 工程概況及防腐處理的問題分析

金匯港南閘改造工程分三孔，中孔凈寬30m，為潛孔直升門型。兩側邊孔凈寬15m，為雙扉門型，為入海排澇擋潮I等中型水閘，設計最大排澇流量為650m3/s。

其防腐處理的難點在于：①由于門體尺寸較大，且在施工期必須保證水閘正常運行，其防腐改造處理只能在水閘現場進行，且中孔與邊孔只能交替實施。②施工場地及為狹窄、工作面有限。③臨海空氣濕度大、風力大、水含鹽腐蝕性大，對金屬結構防腐處理極為不利。④臨水、高空作業安全隱患大，防塵、防水污染難大。⑤單體閘門面積大、施工時段相對較長，不利于防腐質量控制。

3 防腐問題控制處理措施

（1）為了滿足排潮與閘門防腐處理雙層要求，先進行兩邊孔閘門的防腐處理，邊孔閘門為南北向雙扉門，處理上扉門時，下扉門處于關門狀態，上扉門開到最高點利用原機械鎖定鎖住，故上扉門即使在水位達到最高狀態不影響人員施工，同時可利用中孔閘排澇，上下門交替進行處理；中孔閘門防腐處理時，關閉中孔檢修閘擋潮，利用兩邊孔閘排澇，中孔閘提升至最高位置，并增設鎖定設施。

（2）為了創造良好的防腐施工環境，確保防腐施工時環境空氣相對濕度低于85%，對施工閘門順四周搭設腳手架，四周圍及頂部用厚油布進行密閉，下部鋪設木板，同時設置送排風系統，確保防塵、防爆、防潮、防水污染效果。

（3）涂裝施工選擇在晴天、溫度較高時段進行。

（4）為縮短施工工藝間隔時間，選擇分面、分段兩個班組同時作業施工。

4 水閘閘門金屬結構防腐處理方法

水閘閘門金屬結構的防腐蝕處理方法較多，一般有以下幾種方法。

4.1 涂料保護法

涂料防腐蝕法是在水利金屬結構中運用比較廣泛，主要是其施工比較簡便，成本較低。主要適用于防腐要求不高的水工設備，隨著技術的發展，目前市場上有多種高效優質的涂料可供選擇，其防腐蝕涂層系統一般由底層、中間層、面層組成，底層應有較好的附著力和防銹性能，中間層應有較好的屏蔽性能與結合性能，面層應具有耐水性。涂層系統的選擇應根據設備所處水上、水下、干濕交替或抗沖耐磨等環境選擇確定。由于施藝簡單使得其應用更加廣泛。涂料保護法保護期能達十年左右。

圖1

4.2 金屬熱噴涂保護法

金屬熱噴涂保護系統包括金屬噴涂層和涂料封閉層，金屬熱噴涂和涂料的復合保護系統應在涂料封閉后，涂覆中間漆和面漆。現階段我國應用較廣金屬熱噴涂材料有鋅、鋁、鋁合金、鋅鋁合金。目前淡水及海水中選用鋅作為金屬熱噴材料較多，金屬層厚度為200μm～300μm。

4.3 犧牲陽極陰極保護法

犧牲陽極的陰極保護法是一種防止金屬腐蝕的方法，即將還原性較強的金屬作為保護極，與被保護金屬相連構成原電池，還原性較強的金屬將作為負極發生氧化反應而消耗，被保護的金屬作為正極就可以避免腐蝕。犧牲陽極的陰極保護法應和涂料保護聯合使用。犧牲陽極的陰極保護的金屬結構應與水中其他金屬結構電絕緣。其常用材料有鋅基、鋁基、鎂基合金材料。犧牲陽極的陰極保護法使用年限根據金屬結構的設計使用或維修周期確定。

金匯港南閘閘門金屬結構防腐改造處理結合實際運行環境情況，在原設計技術處理的基礎上，給合以上三種防腐處理方法進行優化綜合，采用金屬熱噴涂與犧牲陽極陰極保護法相結合的處理方法，防腐處理鋅層厚度為300μm，再涂環氧樹脂防銹涂料80μm，無溶劑環氧樹脂厚漿涂料400μm，取得了較好的防腐蝕處理效果。

5 水閘閘門金屬結構防腐處理質量控制措施

水利閘門的金屬結構防腐處理對水利工程作用重大，在實際實施時一定要注意有關問題，比如天氣、環境濕度等。下面就質量控制措施問題分析如下。

5.1 表面預處理

水工金屬結構在涂裝之前應進行表面預處理。清理除銹前應清除焊渣、飛濺毛刺等，在役金屬結構應清除表面海生物、淤泥、雜質及舊涂層和基底銹蝕部位金屬涂層等，由人工用一些比較簡單的工具,如刮刀、砂輪、砂布、鋼絲刷等工具,清除部分不易清除的部分鐵銹，同時應清除表面上的粉塵、碎屑和磨料，過程中應注意防塵和環境保護。噴射清理后，基體金屬的表面清潔度等級為不低于GB 8923中規定的Sa2.5級，表面粗糙度為40μm～150μm，目測潔凈且露出金屬光澤。

5.2 金屬熱噴涂

金屬熱噴涂前應對表面預處理的質量進行檢驗，合格后方能進行噴涂作業；其施工與預處理的時間間隔應盡可能短，在較潮濕環境條件下，應在2h內噴涂完畢，在晴天或濕度不大的條件下，最長不應超過8h；噴涂用的壓縮空氣須清潔、干燥,壓力0.4MPa～0.6MPa；各噴涂帶之間應有1/3的寬度重疊,厚度盡可能均勻；各噴涂層之間的噴槍走向相互垂直,交叉覆蓋；涂料封閉在金屬噴涂層尚有余溫時進行,采用刷涂或高壓無氣噴涂的方式施工。

5.3 犧牲陽極陰保護

犧牲陽極安裝質量直接影響到陽極的發生電流量、溶解性能、使用壽命和防腐效果。因此安裝必須牢固可靠，保證20年不脫落，與閘門電性導通好。鋅塊安裝方式及布置位置按圖紙要求。噴砂除銹后，按圖紙要求進行焊接槽鋼支架，焊接完后，對鋼支架進行噴砂除銹。鋅塊兩頭支架進行焊接，對單獨鋅塊采用橡皮進行包裹防護。噴鋅油漆結束，經檢驗合格后，拆除鋅塊的包裹橡皮。

犧牲陽極的工作表面為鑄造面，要求牲陽極工作面無氧化渣、毛刺、飛邊等缺陷，犧牲陽極所有表面允許有長度不超過50mm、深度不超過5mm橫向裂紋存在，但不允許有裂紋團存在。犧牲陽極工作面允許有鑄造縮孔，但其深度不得超過陽極厚度的10%，最大深度不得超出10mm。犧牲陽極工作面應保持干凈，不得沾有油漆和油污等。犧牲陽極基體與鐵芯之間接觸電阻應小于0.001Ω。陽極表面溶解均勻，腐蝕產物容易脫落。每塊犧牲陽極的重量偏差為±3%，陽極長度偏差為±2%，陽極寬度偏差為±3%，陽極厚度偏差為±5%，但總重量不應出現負偏差。

本項目閘門犧牲陽極焊接安裝，采用手工電弧焊接法工藝。犧牲陽極安裝的作業中首先進行焊位打磨，依次進行陽極塊就位固定、陽極塊焊接、焊縫質量檢查、進入下一循環。每只犧牲陽極有兩只焊腳，每個焊腳槽鋼有四條焊縫，要求每條焊縫有效長度大于100mm，焊縫高度大于6mm，焊縫表面基本連續平整、寬度均勻、無裂紋。

工程完工1年內測量1次保護電位，交付使用2～20年，每兩年測量一次，并記錄有關數據備查。定期抽查每個閘門的保護電位，以確保系統的正常運行。閘門保護電位測量時采用Ag/AgCl參比電極或便攜式銅/飽和硫酸銅參比電極及數字式萬用表或電位表進行測量。當普查閘門電位發現其電位達不到設計要求時，應檢查犧牲陽極狀況并采取重焊，更換或補焊犧牲陽極。優化閘門電位檢測，通過檢測鋼結構的自然腐蝕電位或陰極保護電位，作為評價該結構所處環境腐蝕性的參數或作為陰極保護的判據。

6 結束語

水利工程運行中，水閘起著重要的作用，水閘長時間在空氣或者水底中作業，長久運行之下會影響其使用壽命，影響設備性能的正常發揮，使得設備運行中面臨著較大的不穩定性，增加了安全風險，因此要求加強對設備的維護，本文以金匯港南閘改造工程為例，分析對水閘運行的防腐蝕策略，此種處理方式取得了良好的運行效果，顯著提升了水閘的使用壽命，為水利工程的正常運行提供了必要支持。