鋼結構水閘門的腐蝕環境及影響腐蝕的因素

2.1鋼結構水閘門的腐蝕環境

水利水電工程中的鋼結構水閘門及鋼結構,有的長期浸于各種水質(海水、淡水、工業廢水等)中;有的由于水位變化或閘門啟閉常處于干濕交替的環境:有的還會受到高速水流的沖擊和泥沙、漂浮物、冰凌的磨擦;位于水面或水上部分還受到水蒸發的潮濕氣氛和飛濺的水霧作用;處于大氣中工作的結構還受到日光、空氣的作用。因為水工閘門的工作環境惡劣,影響因素眾多,我們有必要對腐蝕因素做一下分析。

2.2腐蝕的因素

⑴氣候因素:鋼結構水閘門水上部位易受日曬雨淋、潮濕氣氛等的作用而發生腐蝕。

⑵鋼結構表面狀態:粗糙、機械損傷、空穴、焊接缺陷、縫隙等對腐蝕影響很大。

⑶應力和變形:應力和變形越大,腐蝕越甚。

⑷水質:淡水含鹽量較低,閘門的腐蝕視其化學成分及污染情況有所差異;海水含鹽量高,導電性好,海水中含大量氯離子,對鋼鐵的腐蝕性大,鋼閘門在海水中比在淡水中腐蝕嚴重。

⑸水流速度:鋼閘門受到水流及水中夾帶的泥沙等磨粒對金屬表面高速沖擊,產生沖蝕磨損;同時,水體的流動使極化作用加強,比較容易將腐蝕產物從結構表面隨水流沖走,使腐蝕加快,所以經常開閘泄水的閘門比長期關閉的閘門腐蝕嚴重。

⑹雜散電流:焊接作業或外加電流陰極保護均可能產生雜散電流,電流雜散的結果,常在雜散結構的陽極區發生不同程度的腐蝕,雜散電流越大,腐蝕越嚴重。這種腐蝕后果非常嚴重但還未引起足夠重視。

⑺水生物:鋼結構水閘門上常見的生物腐蝕多為點狀腐蝕坑,有時成片狀連接,*坑深可達2.5mm。

⑻電偶腐蝕:鋼結構水閘門整體與相關不同材質零部件在潮濕環境和介質中形成異金屬連接,而發生嚴重的電偶腐蝕。

3、鋼結構水閘門常用防腐方法

鋼結構水閘門常用防腐方法中,工程上用得 是覆蓋層防腐和電化學保護。鋼結構水閘門常用的覆蓋層防腐方法主要有涂料防腐和噴涂防腐。

注:電化學保護在其它行業應用很廣,但在水工金屬結構上應用很少,這是因為:淡水中電解質少,犧牲陽極作用不明顯;水工金屬結構受條件限制,用外加電流保護在管理上有困難,無推廣條件。

水工鋼結構水閘門由于腐蝕環境惡劣,在以上防腐方法中,采用電弧噴涂金屬涂層外加封閉層的防腐方法,由于具有涂層與鋼鐵基體結合強度高、防腐年限長(可達30年以上)、很少需要維護、經濟上省等諸多優點,是鋼閘門的*防腐方案。近年來,電弧噴涂長效防腐技術正日漸成為國際上鋼結構件防腐的主流技術,在許多工程實踐中得到越來越多的應用。

4、國內外熱噴涂長效防腐技術在鋼結構水閘門上成功應用實例

4.1法國典型實例

1922年巴黎附近的圣?丹尼斯運河的船閘閘門上噴涂鋅保護層,1954年(32年)檢查發現涂層腐蝕而鋼基體仍完好。

1945年巴黎圣馬丁運河*船閘采用噴鋅防腐,1952年其*船閘也采用噴鋅外涂封閉漆防腐。

1949年大澳斯河的桑勃魯白克斯閘門噴涂鋁防腐,1969年(20年)檢查發現漆膜降解故重新涂覆底漆和兩層外漆;1972年(23年)檢查發現金屬涂層和漆膜保持良好。

1957年法國朗塞潮汐發電站的調水閘,采用噴鋅外涂2道封閉漆和1道面漆防腐。

1972年巴黎的圣馬丁運河的一座水閘門,采用噴鋅外涂封閉漆防腐。

4.2英國典型實例

1952年對某造紙廠的三孔閘門噴鋅防腐再用涂料封閉,至1964年僅重涂油漆一次,于1977年也即保護25年后,鋅涂層表面仍舊完好。

林肯郡波士頓的威特姆河上的三座大型鋼船閘,采用電弧噴涂鋁防腐。

4.3美國典型實例

1939年密西西比河*5大壩采用噴鋅防腐;

1952年在小帕克斯頓一造紙廠的一系列閘門,采用噴鋅外加涂料封閉;1962年檢查僅漆膜變薄金屬涂層完好,重 報刷涂原來的涂料;1977年(20年)又一次刷涂時發現金屬涂層仍保持完好。

1979年在貝德福德附近金盾的卡斯萊米爾河上的一座船閘,采用噴鋁外加封閉漆。諾福克縣韋爾斯海濱勝地的攔洪閘,采用電弧噴涂鋁防腐。

4.4中國典型實例

1985年長江葛洲壩大型水閘門,采用噴涂鋅加涂料封閉防腐。1986年黃河龍羊峽大型水閘門,采用噴涂鋁加涂料封閉防腐。此外,江蘇三河閘管理處采用熱噴涂工藝對大型鋼閘門進行大面積噴鋅并加涂一層氯化橡膠鋁粉漆;山東德州地區水利局在大型鋼閘門上大面積噴鋁,加涂一層瀝青漆,均大大提高了鋼閘門的耐腐蝕性能,使用16年后檢查涂層完好,預計壽命可超過30年,比原油漆涂層壽命提高6~10倍。

熱噴涂特別是電弧噴涂技術在國外得到了大量應用,實踐表明,用電弧噴涂長效防腐技術對*性大型鋼結構進行防腐是*的防腐蝕選擇。我國也正在逐步開始大量應用電弧噴涂長效防腐技術來防護大型水工鋼結構,如正在建設中的跨世紀工程——長江三峽工程中的大量鋼結構均采用了電弧噴涂長效防腐技術。

5、熱噴涂長效防腐在鋼閘門上應用的有關標準

①JYJ230-88 海港工程鋼結構防腐蝕技術規定熱噴涂是鋼結構件指定防腐方法之一。

②AWS C2.2-67(美國焊接協會標準)認為在海水介質下應噴鋁防腐,淡水介質下噴鋅保護。

③ISO/DIS14713 (1996)鋼鐵結構防腐蝕—金屬涂層—指南:水環境、高濕和鹽霧腐蝕的鋼鐵結構采用噴鋅、鋁可以提供20年以上的保護。

④SL 105-95(中國水利部標準)水工金屬結構防腐蝕規范:閘門等水工金屬結構采用噴鋅噴鋁進行長效防腐。

在這此標準中,AWS和ISO是 標準,得到長期應用和廣泛承認。我國在一些防腐蝕規范和標準中,還需要進一步加強對防腐蝕要求的等級,使我國更多的重要鋼結構工程能得到更長期和有效的保護。

人字閘門 1949年以來,中國在通航河道的船閘上多采用人字閘門。至今,中國的人字閘門設 計、制造、安裝已達到 先進水平。美國新威爾遜船閘人字閘門為33.5m×36.2m(寬× 高)、南斯拉夫和羅馬尼亞的鐵門水電站船閘人字閘門為34m×22.0m、中國葛洲壩水利樞 紐船閘人字閘門單扇*尺寸為19.7m×34.5m(見彩圖),都屬巨型閘門。中國湖北樊口 船閘的10m×18m人字閘門是雙向擋水的人字閘門。