浅谈金属结构在厦门集杏海堤开口水闸的防腐应用

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引言

集杏海堤水闸位于厦门西海域最北端，东侧为厦门大桥立交，西侧为园博苑，南临西海域，北临杏林湾水库，使用环境为海水、淡水交换区域，水闸单孔净宽12m，共22孔，总净宽为264m，采用整体式轻型闸室结构，每2孔一联，将22孔水闸分为11联闸段。水闸底槛高程为-3.74m，闸室顶高程+5.0m，设计最高潮位+4.54m,防洪起调水位-0.74m，主要功能为杏林湾区域挡潮排洪，防洪排涝能力由原来10年一遇提高到50年一遇，大大提高杏林湾水库及周边的防洪排涝能力，减少洪涝灾害对周边人民的生产、生活影响，为集美新城的建设提供更好的基础条件。

本工程的金属结构防腐主要有钢闸门、柱塞杆等构件的防腐。

钢闸门一部分长期浸没水中，表面受到海水和微生物的侵蚀，另一部分长期暴露在大气中，特别是水线部分受到冲浪和漂浮物的冲击，同时受到涨潮、落潮的影响，使这部位钢结构表面经常干湿交替，容易生锈，因此提高钢闸门的耐蚀性尤为重要。

本工程的工作闸门采用平面闸门，规格12700×5675×1200mm，单件重33.06t，为便于运输在工厂分为二节制造，运至现场焊接组对。

钢闸门防腐处理分为厂家制作防腐和现场拼接焊缝防腐处理。

1、厂家制作防腐

施工工艺：喷砂除锈+热喷RMAL（铝镁合金）底层+涂云铁中间漆+氯化橡胶面漆。

（1）表面预处理采用喷射方法进行，石英砂粒径在0.5～3.0mm范围内，检查压缩空气干燥、无油，空气压力在0.4～0.6MPa范围。喷射除锈时，施工环境相对湿度不大于85%，金属表面温度不低于露点以上3℃，采用封闭式车间进行涂装施工。

喷砂后按《水工金属结构防腐蚀规范》(SL105-2007)中要求，清洁度采用按GB8923中的照片比对法进行目视比较，达到Sa2等级；表面粗糙度采用比较样块法进行评判。

（2）热喷RMAL（铝镁合金）

材料采用上海迪普保护工程有限公司的生产材料，RMAL（铝镁合金）是用特殊的冶炼方法在纯铝中添加了一定量的强化元素后依靠专门技术加工成直径3mm的线材，通过氧—乙炔火焰喷涂方式形成表面涂层，压力控制范围：氧气：0.3MPa；乙炔气：0.05～0.1 MPa；压缩空气：0.5～0.6 MPa；喷枪与工件的喷涂角度为60～90度，距金属表面的喷涂距离120～150mm，移动速度300～400mm/s，先横向匀速移动喷涂完第一层，待10分钟后再纵向匀速移动喷涂完第二层。经跟踪检测厚度符合设计（120～160μm）的厚度要求。

（3）涂装采用无气喷涂的施工方法，喷嘴尺寸0.38～0.53mm，出口压力≥15MPa。先喷涂环氧清漆封闭底漆一道，干膜厚度大于20μm，再喷涂环氧云铁防锈中间漆二道，干膜厚度大于100μm；最后喷涂氯化橡胶面漆二道，干膜厚度大于80μm，涂层总的干膜厚度大于330μm。

2、现场拼接焊缝防腐处理

现场焊缝表面预处理范围为焊缝及两侧100mm(含背面)，采用铜矿砂除锈，这样可以减少对现场的污染。喷射前检查铜矿砂的粒径，必要时过筛。严格采用湿度仪测试施工环境的湿度和温度，喷射过程中检查空气压力的范围，一旦不满足要求立即停止作业。对工地焊缝喷砂处理粗糙度采用粗糙度仪器抽检，最小检测值80μm，满足水工金属结构防腐蚀规范规定（60～100μm）；醇溶性无机富锌漆具有良好的渗透性，小面积的工地焊缝除锈后涂刷醇溶性无机富锌漆，可以向热喷RmAL（铝镁合金）边缘或工地焊缝破坏边缘处渗透，解决了接缝处两种防腐材料的不相容问题，金属面基层防腐的连续性得到了保证，再按设计要求涂刷封闭漆、中间漆和面漆，没有降低原设计的防腐等级要求。

涂装采用涂刷的方式：涂刷方向应取先上下、后左右的方向涂装，漆刷蘸漆不能过多，以防滴落，涂装较大面积时，漆刷不能拉得太大，以免漆膜过薄，遇有表面粗糙、孔洞、小面积部位、边缘弯角和凸出等部位，更应特别注意，最好先预涂一道。对局部损伤、缺陷部位从各自损伤层仔细逐层处理，各层漆实干且表面清洁后方可涂刷下一层漆。钢闸门工地涂层厚度如下：

1）醇溶性无机富锌底漆一道，涂层干膜厚度大于80μm；

2）封闭底漆为环氧云铁一道，干膜厚度大于25μm，比例为100kg环氧云铁掺入30%的稀释剂；

3）中间漆为环氧云铁二道，干膜厚度大于160μm；

4）面漆为氯化橡胶二道，干膜厚度大于80μm。涂层总的干膜厚度大于350μm。

3、附着力采用拉拔法检验

委托中国船舶工业船舶涂料厦门检测站对钢闸门工地焊缝喷砂除锈防腐漆附着力检测，数据见表1-1，满足水工金属结构防腐蚀规范规定（≥3.0Mpa）。或划格法检查，划格检验附着力检验结果≥2级要求。见表1-1。

采用上述防腐方法处理后，可大大提高钢闸门的耐腐蚀性,防腐年限可达20年。

本工程的开闸方式采用比较先进的液压启闭，每一工作闸门有2×650kN液压启闭机双级垂直单作用油缸，竖式安装于在闸槽与闸墩结合部位，安装高程+3.50m，液压泵站机房布置在东侧管理房内，远方集中控制。启闭机主、副油缸柱塞杆原设计为2cr13表面镀铬防腐，考虑到启闭机工作主油缸使用环境在常海水位线内，受海水盐雾影响大，将经常使用的主油缸一级行程柱塞杆由原来镀变更为防腐等级更高的镀陶防腐（目前国内镀陶技术第一家），通过专业的盐雾试验(5%盐水溶液)及恶劣工况的模拟使用，陶瓷活塞杆的耐腐蚀时间超过2000小时，相比于普通镀铬活塞杆，其使用寿命可以提高5～6倍以上，特别适用于水利工程永久设备及周边工况恶劣的特殊环境（海水腐蚀)。陶瓷活塞杆的陶瓷涂层和母材的结合强度超过30Mpa，避免了喷涂层的脱落；另外，陶瓷涂层的表面硬度也超过了850HV，这使其具备了极高的耐磨性、卓越的抗弯曲抗冲击性能，完全可以承担高强度的使用负荷；精加工后的陶瓷活塞杆表面光滑，有效降低了动密封件和导向材料的摩擦系数，延长了其使用寿命。二级行程柱塞杆使用偏少，依然采用原来的镀防腐方案。见表1-2。

结语

钢闸门、液压启闭机活塞杆作为水利工程使用的一种永久设备，也是核心部件，其使用年限至关重要，防腐问题也得到越来越多的广大工程技术人员的探索和研究。推广、使用新技术、新工艺、新材料对水利工程的金属结构防腐具有重大意义，从根本上降低了维护成本，延长了使用寿命，提高了经济效益，有着广阔的应用前景，为实现“十二五”规划的水利基础设施建设蓝图添彩增色！

表1-1（单位：Mpa）

表1-2 TCT 1.0陶瓷活塞杆主要技术特性和性能