鋼結(jié)構(gòu)水閘門的腐蝕環(huán)境及影響腐蝕的因素
2.1鋼結(jié)構(gòu)水閘門的腐蝕環(huán)境
水利水電工程中的鋼結(jié)構(gòu)水閘門及鋼結(jié)構(gòu),有的長(zhǎng)期浸于各種水質(zhì)(海水、淡水、工業(yè)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(huán)境:有的還會(huì)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(fā)的潮濕氣氛和飛濺的水霧作用;處于大氣中工作的結(jié)構(gòu)還受到日光、空氣的作用。因?yàn)樗らl門的工作環(huán)境惡劣,影響因素眾多,我們有必要對(duì)腐蝕因素做一下分析。
2.2腐蝕的因素
⑴氣候因素:鋼結(jié)構(gòu)水閘門水上部位易受日曬雨淋、潮濕氣氛等的作用而發(fā)生腐蝕。
⑵鋼結(jié)構(gòu)表面狀態(tài):粗糙、機(jī)械損傷、空穴、焊接缺陷、縫隙等對(duì)腐蝕影響很大。
⑶應(yīng)力和變形:應(yīng)力和變形越大,腐蝕越甚。
⑷水質(zhì):淡水含鹽量較低,閘門的腐蝕視其化學(xué)成分及污染情況有所差異;海水含鹽量高,導(dǎo)電性好,海水中含大量氯離子,對(duì)鋼鐵的腐蝕性大,鋼閘門在海水中比在淡水中腐蝕嚴(yán)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(duì)金屬表面高速?zèng)_擊,產(chǎn)生沖蝕磨損;同時(shí),水體的流動(dòng)使極化作用加強(qiáng),比較容易將腐蝕產(chǎn)物從結(jié)構(gòu)表面隨水流沖走,使腐蝕加快,所以經(jīng)常開(kāi)閘泄水的閘門比長(zhǎng)期關(guān)閉的閘門腐蝕嚴(yán)重。
⑹雜散電流:焊接作業(yè)或外加電流陰極保護(hù)均可能產(chǎn)生雜散電流,電流雜散的結(jié)果,常在雜散結(jié)構(gòu)的陽(yáng)極區(qū)發(fā)生不同程度的腐蝕,雜散電流越大,腐蝕越嚴(yán)重。這種腐蝕后果非常嚴(yán)重但還未引起足夠重視。
⑺水生物:鋼結(jié)構(gòu)水閘門上常見(jiàn)的生物腐蝕多為點(diǎn)狀腐蝕坑,有時(shí)成片狀連接,*坑深可達(dá)2.5mm。
⑻電偶腐蝕:鋼結(jié)構(gòu)水閘門整體與相關(guān)不同材質(zhì)零部件在潮濕環(huán)境和介質(zhì)中形成異金屬連接,而發(fā)生嚴(yán)重的電偶腐蝕。
3、鋼結(jié)構(gòu)水閘門常用防腐方法
鋼結(jié)構(gòu)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(xué)保護(hù)。鋼結(jié)構(gòu)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(xué)保護(hù)在其它行業(yè)應(yīng)用很廣,但在水工金屬結(jié)構(gòu)上應(yīng)用很少,這是因?yàn)?淡水中電解質(zhì)少,犧牲陽(yáng)極作用不明顯;水工金屬結(jié)構(gòu)受條件限制,用外加電流保護(hù)在管理上有困難,無(wú)推廣條件。
水工鋼結(jié)構(gòu)水閘門由于腐蝕環(huán)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(jié)合強(qiáng)度高、防腐年限長(zhǎng)(可達(dá)30年以上)、很少需要維護(hù)、經(jīng)濟(jì)上省等諸多優(yōu)點(diǎn),是鋼閘門的*防腐方案。近年來(lái),電弧噴涂長(zhǎng)效防腐技術(shù)正日漸成為國(guó)際上鋼結(jié)構(gòu)件防腐的主流技術(shù),在許多工程實(shí)踐中得到越來(lái)越多的應(yīng)用。
4、國(guó)內(nèi)外熱噴涂長(zhǎng)效防腐技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)水閘門上成功應(yīng)用實(shí)例
4.1法國(guó)典型實(shí)例
1922年巴黎附近的圣?丹尼斯運(yùn)河的船閘閘門上噴涂鋅保護(hù)層,1954年(32年)檢查發(fā)現(xiàn)涂層腐蝕而鋼基體仍完好。
1945年巴黎圣馬丁運(yùn)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(fā)現(xiàn)漆膜降解故重新涂覆底漆和兩層外漆;1972年(23年)檢查發(fā)現(xiàn)金屬涂層和漆膜保持良好。
1957年法國(guó)朗塞潮汐發(fā)電站的調(diào)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(yùn)河的一座水閘門,采用噴鋅外涂封閉漆防腐。
4.2英國(guó)典型實(shí)例
1952年對(duì)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(hù)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(guó)典型實(shí)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(bào)刷涂原來(lái)的涂料;1977年(20年)又一次刷涂時(shí)發(fā)現(xiàn)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?？丝h韋爾斯海濱勝地的攔洪閘,采用電弧噴涂鋁防腐。
4.4中國(guó)典型實(shí)例
1985年長(zhǎng)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(duì)大型鋼閘門進(jìn)行大面積噴鋅并加涂一層氯化橡膠鋁粉漆;山東德州地區(qū)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(yù)計(jì)壽命可超過(guò)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(shù)在國(guó)外得到了大量應(yīng)用,實(shí)踐表明,用電弧噴涂長(zhǎng)效防腐技術(shù)對(duì)*性大型鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行防腐是*的防腐蝕選擇。我國(guó)也正在逐步開(kāi)始大量應(yīng)用電弧噴涂長(zhǎng)效防腐技術(shù)來(lái)防護(hù)大型水工鋼結(jié)構(gòu),如正在建設(shè)中的跨世紀(jì)工程——長(zhǎng)江三峽工程中的大量鋼結(jié)構(gòu)均采用了電弧噴涂長(zhǎng)效防腐技術(shù)。
5、熱噴涂長(zhǎng)效防腐在鋼閘門上應(yīng)用的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)
①JYJ230-88 海港工程鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕技術(shù)規(guī)定熱噴涂是鋼結(jié)構(gòu)件指定防腐方法之一。
②AWS C2.2-67(美國(guó)焊接協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn))認(rèn)為在海水介質(zhì)下應(yīng)噴鋁防腐,淡水介質(zhì)下噴鋅保護(hù)。
③ISO/DIS14713 (1996)鋼鐵結(jié)構(gòu)防腐蝕—金屬涂層—指南:水環(huán)境、高濕和鹽霧腐蝕的鋼鐵結(jié)構(gòu)采用噴鋅、鋁可以提供20年以上的保護(hù)。
④SL 105-95(中國(guó)水利部標(biāo)準(zhǔn))水工金屬結(jié)構(gòu)防腐蝕規(guī)范:閘門等水工金屬結(jié)構(gòu)采用噴鋅噴鋁進(jìn)行長(zhǎng)效防腐。
在這此標(biāo)準(zhǔn)中,AWS和ISO是 標(biāo)準(zhǔn),得到長(zhǎng)期應(yīng)用和廣泛承認(rèn)。我國(guó)在一些防腐蝕規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)中,還需要進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)防腐蝕要求的等級(jí),使我國(guó)更多的重要鋼結(jié)構(gòu)工程能得到更長(zhǎng)期和有效的保護(hù)。
人字閘門 1949年以來(lái),中國(guó)在通航河道的船閘上多采用人字閘門。至今,中國(guó)的人字閘門設(shè) 計(jì)、制造、安裝已達(dá)到 先進(jìn)水平。美國(guó)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(guó)葛洲壩水利樞 紐船閘人字閘門單扇*尺寸為19.7m×34.5m(見(jiàn)彩圖),都屬巨型閘門。中國(guó)湖北樊口 船閘的10m×18m人字閘門是雙向擋水的人字閘門。
