基于水利水電工程金屬結構腐蝕分析與防腐措施控制研究

陳勝

摘 要：隨著社會的發展和經濟水平的提高，水利開發在一定程度上推動了我國水利水電工程的發展。在水利水電工程中，金屬結構是非常重要的內容，對整個工程的作用是非常大的，但是調查研究我們發現，金屬結構在水利水電工程中應用的時候，很容易出現腐蝕問題。在水利水電工程中，由于金屬結構的環境條件和腐蝕介質的不同，金屬結構的腐蝕形式存在著很大的差異。介紹了水工金屬結構腐蝕檢測和數據分析的方法。通過腐蝕檢測和數據處理分析，可以準確反映水工金屬結構的腐蝕狀況，為水工金屬結構的安全評價提供重要依據。同時對不同工程閘門的腐蝕檢測進行了總結、比較和分析。通過對閘門腐蝕狀況的分析研究，提出了有效的防腐措施和提高閘門防腐質量的思路。

關鍵詞：金屬結構;腐蝕介質;腐蝕檢測;防腐措施

1 引言

許多在水利、水電工程的金屬結構（如鋼鐵大門，污水障礙，引水管、等）已經在一個糟糕的腐蝕環境很長一段時間，并且常常嚴重腐蝕的化學和物理因素，如氧氣，水，高速水流，物體漂浮在水和海水。水工金屬結構的腐蝕損害后，組件的部分面積減少，壓力增加，導致的減少整個結構的強度和剛度，降低結構的承載能力，影響設備的正常服務功能，縮短了使用壽命。腐蝕檢測和腐蝕數據的統計處理分析，可以確定水力金屬結構各構件的殘余厚度，為結構應力計算提供必要的數據。通過計算構件的腐蝕速率，可以判斷液壓金屬結構的腐蝕程度，并估算構件的使用壽命。水工金屬結構的腐蝕檢測和腐蝕數據的統計處理與分析是水工金屬結構安全檢測的重要內容。防腐蝕是延長液壓金屬結構設備使用壽命的重要措施。

2 檢測水利輸電金屬結構的腐蝕性

大部分的水利水電工程金屬結構，由于長期處在潮濕或水下，從而導致其結構會受到污染物的腐蝕，由于，基礎表面也會附著雜物。因此在檢測腐蝕前，要合理處理基礎構件表面，應先使用水沖洗法，沖洗掉構件表面的雜物，使用鋼絲刷，刮除構件表面的附著物，再使用軟布擦拭干凈構件的表面，進行復試檢測。在分析中可看出，常年工作的水利水電工程會存在著銹蝕，若金屬構件出現銹蝕，則其截面面積會減小，應力會提高，從而降低金屬的結構剛度與強度，影響金屬結構運行和安全。檢測銹蝕能夠確定構件的銹蝕效率和厚度，同時為計算結構應力提供評估數據。腐蝕檢測主要是檢測構建的分布狀況和部位，計算腐蝕面積百分比以及遭受腐蝕損壞構件尺寸、大小和密度，但正是因為水利水電工程金屬結構在不同環境中遭受腐蝕不同，故在檢測腐蝕中需要根據腐蝕性實施對應的腐蝕檢測法。通常而言，在檢測水利水電工程金屬腐蝕中，常見的方法包括橡皮泥法和超聲波法等，并且使用焊縫檢測尺測量銹蝕深度，腐蝕曲線法能夠與照片作為直觀的輔助方法，但在實際腐蝕檢測中，使用的檢測方法需要根據基礎結構狀況來確定。金屬結構在正常溫度下不會受到腐蝕，但溫度的變化會讓金屬結構的腐蝕情況受到影響，主要通過吸收水分所表現。金屬結構會隨著溫度的改變而變化，對應的腐蝕性也會有所改變。比如外界溫度高，則金屬結構表面水分會不斷累積，會對金屬表面造成腐蝕。空氣中的溫度和濕度均會讓金屬材料表面水膜速度受到影響，若是空氣含水量增加，則金屬結構表面水膜也快速組成，金屬自身的保護層會受到損壞，導致金屬腐蝕性物質抵抗力降低，同時水分含量增加會讓天氣變化受到影響，嚴重情況下會有酸雨的天氣出現，此種狀況會加速金屬結構的腐蝕效率。除了上述描述因素外，風也能夠影響金屬腐蝕，風通過影響金屬結構表面水膜組成，從而影響腐蝕性。若是風中攜帶腐蝕物質，則腐蝕物均會溶解到金屬表面，破壞著內部結構，加速金屬腐蝕效率。

3 水利水電工程中金屬結構出現腐蝕的原因

3.1物理和化學因素的腐蝕

物理腐蝕，其實就是金屬結構在被物理物質溶解，所以會給金屬結構帶來很大的影響和損害。而金屬結構的化學腐蝕，是金屬的表面與化學物質接觸以后，出現化學反應，導致金屬結構受損。對于金屬結構的化學反應來說，它是需要一定基礎條件的，金屬結構的表面物質也會與氧化劑出現直接的反應，從而使金屬結構出現腐蝕的情況。舉一個簡單的例子，在水利水電工程中，鋼結構和鐵結構是最常用到的，但是這些結構卻會在高溫環境下自行氧化，甚至還會與電解質發生反應，從而出現腐蝕的狀況，這就是所謂的化學反應。

3.2水分的腐蝕因素

水分在水利水電工程金屬結構腐蝕中也是非常重要的因素，會給金屬結構帶來很大的影響。水分腐蝕的主要原因就是水流的速度。當水分與金屬接觸以后，就會給金屬材料的表面形成一層水膜，而在水膜的長期浸潤下就會加快金屬結構的化學反應。此外，這些物質還會從縫隙中進入金屬材料里，從而給金屬材料帶來影響。通俗易懂點來理解就是金屬結構將水分進行了吸收，從而加快了腐蝕的速度。

3.3大氣的腐蝕

大氣的腐蝕可以說是外在環境的腐蝕，包含的內容是非常多的。如溫度、風、紫外線等等。首先，說一下空氣溫度對金屬結構的腐蝕。其實實際的空氣溫度是不會對金屬結構進行腐蝕的，真正對金屬結構的腐蝕是空氣中的水分，水分對金屬結構的腐蝕上文已經講過，這里不做過多講解，但是需要強調一點，金屬結構吸收水分的能力，決定著溫度的高低，所以間接的說，空氣的溫度是會對金屬結構進行腐蝕的。此外，還有一點我們需要知道，如果空氣中溫度比較低的話，那么意味著濕度也是很低的，而空氣中濕度越低，金屬結構中吸附的水分子就會越多，導致金屬結構被腐蝕的很嚴重;其次，關于風對金屬結構的腐蝕。風對于金屬結構的腐蝕是多方面的，如風的大小、方向等。風的大小會影響水分子在金屬表面的停留情況，所以會決定腐蝕的速度;而風的方向對金屬結構發生腐蝕主要是因為風中會攜帶很多腐蝕性的物質，使其依附在金屬表面，從而發生腐蝕;此外，還有是沙塵，沙塵也是會促進金屬結構發生腐蝕情況的;最后，再說一下紫外線對金屬結構的腐蝕。因為金屬結構是水利水電工程中非常重要的材料，所以很多工作人員在對其使用的時候會在金屬的表面涂抹一些保護劑，但是這種保護劑會在紫外線的作用下發生不同程度的變化，使其失去保護金屬結構的作用，當金屬結構不在被保護以后，金屬結構就會以上多種原因出現腐蝕，并且腐蝕的速度還是非常快的。

4 水利水電工程中對金屬結構的防腐措施分析

4.1對金屬結構進行涂料防腐

因為金屬結構具有容易被腐蝕的特性，所以在水利水電工程中很多施工人員會在金屬的表面涂上防腐材料，以此來降低金屬結構被腐蝕的速度，實現對金屬結構的防腐措施。但是上文也提到過，涂抹的材料會受紫外線的影響而失去保護金屬的作用，所以我們在選擇防腐涂料的時候，一定要選擇高質量、高分子的涂抹材料，例如，我們比較熟悉的環氧樹脂、氯化橡膠等涂抹材料，將其涂抹在金屬結構上，給金屬結構帶來保護作用的同時，還能阻隔掉水分子、紫外線等物質的腐蝕，從而實現防腐的目的。除此之外，還有很多施工單位在水利水電的工程中，對金屬結構的表面進行納米工藝的涂抹，此工藝技術是在新時期下的一種新的技術，有很強大的量子效應，在一定程度上能提高防腐材料的使用壽命。以上這些方法都能對金屬結構進行防腐控制，更好的保證工程的質量。

4.2熱噴涂的防腐方法

什么是熱噴涂？熱噴涂其實也是屬于一種工藝技術，主要是對金屬結構表面進行熱噴涂，起到保護金屬結構的作用。就目前來說，此工藝技術方法在水利水電工程中應用是非常廣泛的，它是通過電化學的方法，使金屬結構可以和外界環境的污染物進行隔離。經過調查研究發現，腐蝕金屬結構最快的材料一般都含有鉛物質，而腐蝕最慢的金屬材料一般是含有鋁物質。所以在采用熱噴涂工藝技術的時候，盡量選擇含有以上物質的金屬材料，使金屬結構可以與外界因素的物質進行有效的隔離，從而有效的提高金屬結構的抗腐蝕能力，更好的保證金屬結構的使用壽命，當然對提高水利水電工程的質量也是很有幫助的。

4.3陰極保護的防腐措施

何為陰極保護防腐？所謂的陰極保護防腐就是通過有效的方法降低金屬結構的電子轉化率，這樣一來，金屬結構中的電子水平就會一直處于飽和狀態，并在提高穩定性的同時，降低金屬結構被腐蝕的概率。就目前來說，陰極保護的防腐措施主要有兩種方法：一個是將防腐材料應用在金屬結構中，使金屬結構可以得到一定的保護;還有一個方法，就是向金屬結構通入直流電，這樣一來金屬就成為了負極，眾所周知，在負極情況下，是不會發生任何反應的，所以說，這也是有效保護金屬結構的方法。當金屬結構抗腐蝕的能力提高了，水利水電工程的質量自然也會提高。

5 水利水電工程中金屬結構防腐蝕的質量控制

想要更好的保證水利水電金屬結構的抗腐蝕能力，提高質量，還需要加強以下幾個方面的控制：首先，在水利工程設計環節，要盡量避免無法使用防腐措施的結構形式，要從工程開始設計的角度去控制防腐問題的出現;其次，要采用最好的防腐體系以及優質的防腐材料，采用高性能的環保技術;第三，要加強行業的管理和職業培訓工作，提高施工隊伍的專業能力和素質水平，加強監督管理的過程，以此來更好的保證金屬結構的質量;最后，做好金屬結構的清潔工作和日常管理工作。如果金屬結構表面存在污物卻不及時處理的話，一定會加快金屬結構的腐蝕性，所以在施工的過程中，還要加強清潔以及日常管理工作;此外，如果發現金屬材料中出現銹蝕的部位一定要及時修補，為了提高金屬結構的防腐能力，最好在一周左右補漆一次，可以明顯提高防腐蝕效果。

5.1涂料使用要求

涂刷時必須刷掉下垂和掛膜，以保證膜厚的均勻性，保證涂層的光滑性，對于特殊情況，可使用滾筒刷工作。在使用噴涂過程中，要均勻地在表面附近涂抹每一層涂料，并使用刷子和浸漬材料對螺母、螺絲、小支架、焊縫、邊緣等位置進行預涂，以保證噴涂質量。第一道底漆涂裝前，必須對澆口進行清洗，確保表面清潔無塵，防止垃圾和污染影響涂裝的防腐效果。清洗時，可使用真空吸塵器對容器進行清潔。整個刷涂工作應符合材料使用要求，包括干燥時間控制、配合比、專業設備、操作方法、稀釋劑用量等，油漆過程中要做好開裂、掛起、起泡等問題的控制，避免溶劑殘留和表面缺陷。

5.2金屬熱噴涂防腐蝕

金屬熱噴涂防腐蝕是一種化學活性比鋼材更強的金屬，如鋅、鋁或鋅鋁合金，噴涂在澆口表面形成均勻的涂層。由于涂覆金屬的化學性質比鐵元素更活躍，對鋼材具有雙重保護作用：一方面像油漆一樣起到覆蓋作用，將金屬基體與腐蝕介質隔離;另一方面，當涂層損壞時，涂層可以與基體形成腐蝕性微孔，從而發揮犧牲陽極型的陰極保護作用。由于金屬熱噴涂防腐蝕效果較好，所以保護期較長，一般15年，良好效果可以達到25年以上。目前，該方法在水利水電工程中得到了廣泛的應用。如金屬復合噴涂熱噴鋅、熱噴鋁、熱噴鋅鋁合金和熱噴涂稀土鋁合金和其他先進的長期防腐措施和高新技術廣泛應用于三峽工程，南到北調水工程和其他金屬結構防腐。

6 結束語

總而言之，對于水利水電工程金屬結構的腐蝕性來說，是受環境和施工結構方式影響的，所以在制定防腐措施的時候，需要結合金屬結構的腐蝕情況來制定。同時，還要加強研究金屬結構的防腐工作，提高防腐意識和技術的應用能力，要在更好的保證金屬結構抗腐蝕性能的同時，提高水利水電工程的質量，面對當前自然環境所種因素對工程金屬結構的腐蝕，隔絕方式仍是最有效且成本最低的解決方法。不僅很大程度上避免的金屬結構的腐蝕，提高了工程壽命與結構強度，還促進了材料學基礎學科的進一步發展。

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