水工金属结构防腐技术

郭凯++蒋志红

摘要：指出了水工金属结构是水利工程重要的组成部分，水利工程的特殊性决定了金属结构长期在恶劣的环境下工作，防腐工作尤为重要，对水工金属结构的防腐技术进行了探讨。

关键词：措施；水工金属结构；防腐技术

中图分类号：TU47

文献标识码：A 文章编号：16749944（2014）06030702

1 引言

水工金属结构主要包括各种闸门、阀门及各类闸门的启闭机械、拦污栅及清污机械、压力钢管、升船机等。水工金属结构经常浸没在水中，受气候变化、日光照射、干湿交替、高速水流冲击或水生物等的侵蚀，易产生腐蚀，从而降低金属结构的承载能力，严重威胁到水利工程的安全。防腐质量也是影响水工金属结构设计寿命的重要因素，因此，制定水工金属结构的防腐措施，是延长其使用寿命，保证其正常运转的重要任务。

2 金属结构防腐处理方法

2.1 喷涂锌（铝）保护

喷锌（铝）是利用氧——乙炔焰作为热源，通过相应的施工工艺和专用设备将锌（铝）丝熔融后用压缩空气将熔化的金属锌（铝）吹成雾状，均匀地喷涂到经过合格预处理的金属表面上，形成一层薄而致密的锌（铝）涂层，该涂层对金属具有如下双重保护作用：①锌（铝）涂层能够将钢铁与水和空气隔开，从而达到防腐的目的；②锌（铝）被喷在正极性较强的金属表面上，由于锌（铝）的电极电位比较低，在有电解质存在时，锌（铝）涂层成为阳极而失去电子，产生电流优先被腐蚀，金属基体变为阴极，受到锌（铝）层保护从而达到金属结构防腐的目的[1]。喷涂锌（铝）保护防腐时间可长达 20 年，是一种有效的防腐方法。此外，在锌线或者铝线中加入一定量的稀土，可以使锌和铝的物理性能得到进一步改善，防腐效果将更佳[2]。

传统观点认为喷涂锌（铝）保护费用高，建设单位难以接受，不利于推广。但是从实际应用情况来看，喷涂锌（铝）保护法耐水性好，耐腐蚀性强，使用寿命长，不用每年进行定期维修，节约了大量的人力和物力，还减少了维修、停运和拆装时间，从经济效益和社会效益上看都是十分显著的[3]。热喷涂金属防腐措施，在葛洲坝电站得到了普遍应用，保护面积超过20万m2，该防腐措施不仅节约了日常维护工作量，还提高了金属结构的完好率和使用率，产生了经济效益和社会效益[4]。

2.2 涂料保护

涂料保护是将涂料涂在金属结构表面形成涂层，形成的涂层必须满足：连续无孔、不透气、不透水，有较大的附着力，有适当的硬度和弹性，有隔离作用，稳定，以及其它特殊要求如耐酸和缓蚀等特性[5]。

涂料保护法也是一种有效的防腐方法，具有施工简便，投资低，使用范围广等优点。特别是近年来，各种高效优质涂料广泛地生产与使用，以及简便的施工工艺，使得涂料保护法的应用范围得到进一步扩大。例如，水性无机富锌涂料结合了热喷锌、铝与有机富锌涂料的优点，它以水为溶剂和稀释剂，无污染，无着火危险，符合环保的规定，是目前最具发展前途的环保型涂料[6]。其对金属结构的防腐作用主要有：屏蔽作用、电化学防护、涂膜自修复和钝化作用[7]。

2.3 电化学法保护

2.3.1 外加电流法

外加电流法是把要保护的金属结构作为阴极，另外用不溶性电极作为辅助阳极，两者都放在电解质溶液里，接上外加直流电源。通电后，大量电子被强制流向被保护的金属结构，使金属结构表面产生负电荷（电子）的积累，只要外加足够强的电压，金属腐蚀而产生的原电池电流就不能被输送，因而防止了金属结构的腐蚀。该方法管理复杂，需要外部电源持续的电源供给，维护费用高，但防腐周期长[8]。

2.3.2 牺牲阳极保护阴极法

牺牲阳极的阴极保护法主要工作原理是采用电化学上比钢更活泼，即电位更负的镁、铝、锌合金等作为阳极，与被保护金属相连构成原电池，还原性较强的镁、铝、锌合金作为阳极（原电池的负极）被逐渐腐蚀消耗；金属结构作为阴极（原电池的正极）而得到保护，达到减缓或停止腐蚀的目的，所以称此种方法为“牺牲阳极”保护方法[9]。该方法优点是施工管理方便、费用低、不需外加电流，弊端是保护年限短，只有 10 年左右。

2.4 涂层—牺牲阳极联合保护

在工程应用中，有时采用单一的保护方法防腐效果可能不太理想，需要采用联合保护方法。将牺牲阳极保

护阴极法与喷涂锌（铝）保护法联合使用，防腐效果将得到进一步提高。在金属结构表面再增加涂层的作用如下：①因为电能只消耗在裸露的金属表面上，减少阳极的消耗，延长阳极块的使用寿命；②锌（铝）涂层表面的电阻增大，将大大改善电流遮蔽现象，使保护电位分布更加均匀，从而使金属结构各个角落的保护效果得到进一步提高；③即使锌（铝）涂层出现损坏，破损处也不会出现腐蚀、生锈、体积膨胀等问题，不会把涂层鼓掉，因而涂层——牺牲阳极联合保护法大大延长了涂层的寿命。

综上所述，涂层——牺牲阳极联合保护法综合了两种保护方法的优点，使防腐效果更好，也更经济[9]。

3 结语

水工金属结构水下部分腐蚀是普遍存在的问题，采用何种防腐措施或方法进行处理，要依据金属结构各个部分所处的环境，本着节约等效的原则，对其采用相应的防腐措施或采取多种保护措施的联合，进一步开拓防腐蚀的途径和提高防腐蚀的效果[10]。

参考文献：

[1] 陆致琛. 我国水工金属结构防腐方法简介[J].广西水利水电，2002（2）：54～57.

[2]杨志勇.水利闸门金属结构防腐处理分析[J].黑龙江科技信息，2013（1）：235.

[3]李 凤，姜 威，张洪玉.水工金属结构热喷涂锌铝防腐工艺实践分析[J].黑龙江水利科技，2008，36（2）：188.

[4]周厚贵. 几种水工金属结构防腐措施[J].湖北水力发电，1992（1）：13～14.

[5]王建新，王 莹.丹江口水工建筑物金属结构防腐[J].人民长江，2002，33（4）：34～36.

[6]张文渊.水工金属结构水性无机富锌涂料防腐处理[J].金属腐蚀控制，2003，17（3）：28～30.

[7]刘 磊，陈 亮，汪在芹，等. 水工金属结构水性无机富锌涂料研究进展[J].人民长江，2013，44（20）：61～65.

[8]黄 歆. 水电站金属结构设备的腐蚀检测与维护[J].科协论坛，2012（8）：39～40.

[9]王芷芳. 涂层-牺牲阳极联合保护在水工金属结构防腐中的应用[J].海河水利，1998（6）：21～22，44.

[10] 丁 伟. 乌江渡水电站金属结构的防腐技术[J].水电站机电技术，2003（4）：34～39.endprint