大伙房水库弧形钢闸门腐蚀状态检测分析

刘宏斌

（辽宁省大伙房水库管理局，辽宁抚顺 113007）

水工金属结构是水工建筑物的重要组成部分，由于金属结构长期处于干湿交替、浸没水或高速水流等环境中，受到各种水质、大气、水生物的侵蚀，以及泥沙、冰凌和其它漂浮物的冲击摩擦等都会使钢材发生严重腐蚀，从而降低了结构的承载能力，严重威胁闸门的安全运行[1]。因此，通过对闸门各主要构件腐蚀状态的检测分析，了解闸门各部位锈蚀分布情况，为计算弧形工作闸门各主要构件的腐蚀速率和复核运算提供必要的数据。并通过分析腐蚀数据查找腐蚀成因，制定相应的防腐措施。

1 工程概述

大伙房水库于1954年动工修建，1958年竣工，分别于1975年、1977年进行2次改建，并于2002年进行一次除险加固，2006年竣工。总库容22.68亿m3，控制流域面积5 437 km2，为大（Ⅰ）型水库。水库泄洪建筑物由主溢洪道、第一非常溢洪道和输水洞组成。自2006年除险加固竣工后，主溢洪道金属结构、第一非常溢洪道金属结构均已运行近10年。主溢洪道设置5个泄洪孔，设有5扇10.4 m×8.7 m弧形工作闸门，该闸门由5台2×630 kN液压启闭机进行启闭操作；第一非常溢洪道设置7个泄洪孔，设有7扇12 m×12 m弧形工作闸门，该闸门由7台2×630 kN固定式卷扬启闭机进行启闭操作。

2 检测方法

此次对大伙房水库主溢洪道、第一非常溢洪道弧形工作闸门进行抽样检查。经过对主溢洪道5号弧形工作闸门和第一非常溢洪道1号弧形工作闸门的外观检查，发现其部分构件均存在不同程度的锈蚀，在这种情况下以蚀坑分布状态进行描述。根据SL101-2014《水工钢闸门和启闭机安全检测技术规程》的要求，将腐蚀程度分为4个等级：A（轻微腐蚀）、B（一般腐蚀）、C（较重腐蚀）、D（严重腐蚀）[2]。根据弧形工作闸门主要构件的腐蚀程度和腐蚀部位，此次的腐蚀深度采用TT900数字超声波测厚仪、深度游标卡尺、焊缝检验尺和TT280涂层测厚仪进行测量。

3 腐蚀量检测结果

此次测量共获得320个有效检测数据，其中主溢洪道5号弧形工作闸门230个，第一非常溢洪道1号弧形工作闸门90个，闸门腐蚀量及其频数分布状态统计分别见表1、表2。

从表1，2可以直观地看出，2扇弧形工作闸门在不同程度上均存在腐蚀。其中，主溢洪道5号弧形工作闸门和第一非常溢洪道1号弧形工作闸门面板迎水面腐蚀较严重，存在较多蚀坑，且最大蚀坑深度分别为1.55 mm和0.75 mm，最小蚀余厚度分别为8.55 mm和13.25 mm。2扇弧形工作闸门的侧水封压板锈蚀面积约占整个构件的50%，主溢洪道5号弧形工作闸门上弦杆加强板表面100%锈蚀，且已出现掉肉。

4 腐蚀分析

4.1 腐蚀程度分析

求出其腐蚀量平均值，和均值标准差σ，按最不利情况分析，用作为其相应腐蚀量，再除以使用年限，即得到平均年腐蚀速率[3]：

式中：V为年腐蚀速率，mm/a；为腐蚀量平均值为腐蚀量均值的标准差，mm年为腐蚀时间；Fi为第i个实测腐蚀量；N为测量有效数据的个数。通过计算得到主溢洪道5号弧形工作闸门和第一非常溢洪道1号弧形工作闸门腐蚀数据分析结果，见表3。

表1 主溢洪道5号弧形工作闸门腐蚀量及其频数分布状态统计表

表2 第一非常溢洪道1号弧形工作闸门腐蚀量及其频数分布状态统计表

4.2 腐蚀成因分析

1）闸门整体腐蚀速率在0.02～0.03之间。边梁腹板和上弦杆加强板部位在结构上为容易淤积部位，其腐蚀速率明显大于其它部位，且最大腐蚀量远高于其他部位，说明淤积物加速了该部位腐蚀。

2）侧水封压板腐蚀速率虽然高，但最大腐蚀量较低，说明该部位腐蚀与淤积物无关。压板本身防腐与面板为螺栓连接，螺栓本身防腐性能较低，且压板防腐工艺简单，而面板防腐工艺相对复杂，防腐效果明显好于压板，所以压板腐蚀速率较高。

3）迎水面面板、背水面面板、次梁翼板、上弦杆下贴板、侧水封压板等不易淤积部位腐蚀速率相对较低。迎水面面板腐蚀速率却高于背水面面板，且直观观察看到迎水面面板存在长期处于某一水位时产生的浸润痕迹，且浸润线附近蚀坑较多且密集，可以得出迎水面面板浸润线位置因长期处于干湿交接处，故而腐蚀速率增加。另外不同浸润线的蚀坑深浅及密集程度不同，应为水质不同及相应时间水面漂浮物不同造成腐蚀程度不同。

4）通过对比两闸门腐蚀数据分析结果，可以看出两闸门均为迎水面及侧水封压板腐蚀严重，且腐蚀速率基本相同。虽然在使用频率上，主溢洪道工作闸门相对频繁，但两位置闸门保养与检修基本一致。说明在同一工况环境下，闸门腐蚀程度于布置位置影响不大。

表3 2扇弧形工作闸门腐蚀数据分析结果

5 建议

1）对于严重腐蚀、或者存在掉肉现象构件，如侧水封压板、上弦杆加强板等部位应及时修补或者更换。

2）弧形钢闸门在设计上往往容易出现防腐死角、易淤部位等防腐保护的薄弱部位，极易腐蚀，应运行中加密检查，实施保护措施时必须清除表面的杂物、油污及锈蚀物，严格控制好表面清洁度和粗糙度。

3）弧形钢闸门迎水面面板等长期处于干湿交替部位腐蚀速度快，需要针对具体工况环境采用不同的保护措施或者增加保护次数，发现防腐涂层失效应立即保护，有条件的可以采用电化学的保护措施等特殊防腐工艺。

［参 考 文 献］

［1］吴瀚，米凯华.水工金属结构防腐喷锌技术及其质量控制［J］.水电站机电技术，2004（5）：29.

［2］SL101-2014，水工钢闸门和启闭机安全检测技术规程［S］.

［3］杨光明，胡金义.水利水电工程金属结构腐蚀分析与研究［J］.大坝与安全，2004（5）：77.