水工钢闸门腐蚀分析及防腐处理技术研究

高志萌 杨勇

摘 要：随着科学技术的发展，我国的水利工程建设也取得了巨大的进步。水利工程在水利发电中起到举足轻重的作用，但近年来，随着建筑工艺的不断复杂，工程质量问题也越来越突出。本文将对水工钢闸门腐蚀及防腐处理技术进行探究，以期不断改进水利工程质量，促进我国水利发电事业的健康发展。

关键词：水力发电 水工钢闸门 防腐处理技术

1.前言

受到水质的影响，不同地区的水工钢闸门运用材料不同，防腐程度也存在巨大的差异，一些工程队没有做好前期的水源勘探工作，对水利工程不够认识，致使水工钢闸门出现被腐蚀现象，严重的影响到水利工程的总体质量，对此，有关工程队应当加强对水工钢闸门防腐技术的科学分析与应用。

2.水工钢闸门的腐蚀原理分析

2.1大气腐蚀

陆地大气较为干燥，金属的腐蚀速度大幅度降低，但临近水域的大气湿度较大，导致金属表面的腐蚀也更加剧烈。即便是裸露在空气中的金属表面也会附着一层水膜，水膜的质地较为稀疏，致使氧气更容易透过水膜与金属发生作用，最终造成金属表面的腐蚀。

2.2海水腐蚀

水工钢闸门主要依靠电化学腐蚀的方法，在水的作用下，氢氧离子会透过电解质向铁离子移动，铁离子之间相互结合产生氢氧化亚铁，它又继续与水中的氧气反应产生氧化亚铁，这便是腐蚀现象产生的一系列过程。

3.产生水工钢闸门腐蚀的原因分析

3.1环境因素

含盐度较高的海水会产生很强的电解质，这种富含电解质的溶液中又含有大量的氯化物，它对于金属具有很强的腐蚀作用，当海水出现潮汐时，水中的氧气快速运动，加快了金属表面的腐蚀。与此同时，一些海洋中的生物也会趁机附着在金属上，导致金属表面腐蚀的加速，例如海蛎、海藻等。

近年来，随着工业的发展，大气污染越来越严重，一些地区的水域成为了垃圾填埋区，人们更是将魔爪伸至海洋。据2007年的海洋环境质量公报显示，在我国所有的入海口中，受污染的海口数量达到了570多个，其中渤海一代的污染最为严重，污染物的增多也加剧了金属的腐蚀，为我国水利工程带来了巨大的安全隐患。

3.2温度变化

我国大部分地区处于亚热带季风气候区，冬季与夏季的温差大，钢闸门长期浸泡在水中，当出现潮汐时，部分闸门便会露出睡眠，加之水与空气温度差的影响，钢闸门的涂层会因热胀冷缩而出现褶皱，直至脱落，金属在失去涂层的保护后更容易被腐蚀。

3.3水工钢闸门各部位的腐蚀问题分析

3.3.1大气区域

所谓的大气区，就是指水工钢闸门裸露在水平面以上的部分，大气区具有湿度大的特点，且存在大量的尘埃颗粒，大量的尘埃颗粒依附在水工钢闸门的金属表面，形成一层膜，导致金属出现腐蚀。在沿海地区，金属的表面还会包裹一层盐膜，这种情况下产生的腐蚀要比陆地上大出许多倍。

3.3.2飞溅区域

飞溅区即指水与空气的临界点，随着潮汐的变化，闸门长期受到水与空气的双重作用，当闸门附上一层水膜后，空气会与水进行充分的反应，加上潮汐的力作用，使腐蚀的速度加快。飞溅区的闸门腐蚀也是所有区域中最为严重的。

3.3.3全浸区

受到热胀冷缩的影响，当温度越高时，水的含氧量也会逐渐增多，水的流动速度也越快，该区域的腐蚀情况要比深水区域更加严重。此外，不同区域的被腐蚀程度也存在很大的差异，例如，一片区域内的生物量较多，生物附着在金属表面，会降低金属氧化的作用，在这种情况下产生的腐蚀程度也较轻。

3.3.4淤泥区

淤泥长期沉浸在水域的最下方，它是良好的电解质，但由于缺少氧气，致使电解质无法发挥作用，闸门的腐蚀程度也相对要低于其他几个区域。

4.水工钢闸门防腐蚀现状分析

4.1涂料保护

涂料保护是现代水利工程中最常用的防腐方法，涂料保护的施工工艺简单，却对施工环境的要求不高，且费用较低。但随着水域污染问题的越来越严重，钢闸门腐蚀也呈现出了越来越复杂的特征，传统的涂层已经无法起到保护性作用，钢闸门的质量仍然频繁的出现问题。

4.2喷金属与涂料联合保护

该方法是在原有的涂层保护基础上加入喷金属工艺，它有效的保障了涂层的封闭性，且比传统的涂层工艺效果更好，保护周期更长，但需要的施工与养护费用也相对较高，增加了工程队的经济负担。此外，喷金属与涂料联合保护的方法对于施工环境也有着极高的要求，普通施工环境下很难达到固定的质量标准，致使该技术的保护作用大大的减半。

4.3牺牲阳极块与涂料联合保护

牺牲阳极块是一种物理保护方法，它可以为金属提供所需要的电子，消除电位差，防止电离子与金属发生作用。此外，涂料则起到双层保护的作用，覆盖裸露的金属层，确保电流量的不断降低。该方法能达到最好的保护效果，金属的腐蚀速度极大的降低，但需要的费用也相对较高，且维护起来也更加麻烦。

5.水工钢闸门仿佛原理

5.1绝缘覆盖层

防腐层的密封性决定了金属的腐蚀速率。工程人员在选择防腐层前，需要对水中电化学腐蚀电流的强度进行计算，以此来准备涂层原料。但该方法只对被涂膜的部分有效果，对于裸露的金属表面，仍然会产生被动腐蚀的现象。

5.2阴极保护

上文提到的犧牲阳极块就是阴极保护的重要方式，它能够将腐蚀电池中的阴极电位转移至阳极，消除阴极与阳极之间的点位差，减缓的金属腐蚀速度，这种阴极保护的方法也被称为主动防腐。由于大气环境无法产生大量的电解质，因此阴极保护无法发挥作用，故只有在水域或淤泥中才可使用。

5.3联合保护

涂层的防腐原理最简单，但同时产生的效果也最差，单单依靠涂层与阴极保护的方式也同样很难达到理想的效果，且原料的消耗更快。因此，工程人员需要采取联合保护的方法，增加涂层与阴极的使用寿命，实现对金属的双层保护。

6.水工钢闸门的防腐方法

6.1防腐方案的设计

在开展设计工作前，工程人员首先要做好水源勘探工作，对水中的成分与所占比重进行详细的记录，并综合考虑温度变化、地理条件等因素，为后续的施工最好充分的准备。

6.2防腐质量控制

潮汐会对金属表面的涂层产生一定的作用力，一旦涂层的不够均匀，就会为潮汐撕扯变形，导致金属裸露的面积不断扩大。因此，施工人员需要涂层的质量进行精确的掌控，对底料、焊孔等重要部位都必须打磨平整，确保涂料的密封性。

此外，涂层表面的残留物质也会对涂层的性能产生一定的影响，在施工完毕后，工程人员需要对涂层进行进一步的清理，去除掉油脂、水分、可溶解盐等物质，并叮嘱工作人员定期进行清洁。

金属的表面过于光滑，会导致涂层很难附着，因此，施工人員需要增大金属表面的粗糙程度，以此来提升金属的咬合作用，使涂层被牢牢的固定在金属表面，但需要注意的是，粗糙程度也不可过大，否则将会导致涂层的厚度不均匀，甚至出现起泡的现象，影响到涂层的总体质量。

施工的温度、湿度等都需要满足规定条件，且涂层工作需要在采光好的环境下进行，涂层完毕后，还需要放到清洁通风的区域进行阴干，防止阳光的直射。

钢结构涂装是水工钢闸门防腐中不可缺少的一个重要环节，同时也是要求最为严格的一个施工环节，施工人员需要对涂装的工序、涂料的配比、螺帽的选择等进行精确的控制，并坚持在每一个部位都预涂两层保护层，增加防腐层厚度，达到更理想的防腐效果。

除施工外，工艺检查也是一个重要的环节，完成所有施工后，工程人员需要涂膜的厚度、密度、细节处进行详细的检查，把好质量关。

6.3水工钢闸门防腐配套方案

底漆是直接与金属表面接触的保护层，因此底漆应当选择环氧富锌涂料，利用阴极保护的方法，使锌在发生腐蚀后产生的沉积物也可以产生保护作用，对金属进行循环保护。在此基础上选择环氧云铁，对金属层进行二次隔离，这种隔离层可以有效的隔绝水气，阻止水中的氧分成为金属腐蚀的介质。在面漆部分，不同的水域条件下需要用到不同的材料，例如，水下部分可以使用环氧漆；水上部分则使用丙烯酸聚氨酯面漆等。此外，不同区域的涂层厚度也具有不同的标准，例如大气区的涂层厚度应当保持在1mm左右，潮差区中的水会对涂层产生巨大的作用力，因此涂层的厚度应当尽量的加大。在阴极保护法方面，人们目前常用的保护方法包括电流法与牺牲阳极法，以锌阳极与铝阳极为主要材料。

6.4大气区与潮差区的钢闸门选择

灰尘、微生物、紫外线等都会金属表面造成一定的影响，为了阻止与减缓这些侵蚀现象的发生，施工人员可以对钢闸门进行多棱角设计，并搭配厚涂层使用，达到良好的防腐效果。

7.结语

水工钢闸门在水利工程中起到十分重要的作用，对此，工程人员应当加大对钢闸门防腐处理的重视力度，根据实际情况，制定科学的防腐方案，采取阴极保护、涂层保护、镀锌保护等方式，提升闸门的防腐性能，定期处理闸门周边的杂物，使闸门的质量得到良好的保障。

参考文献：

[1]余炎威.水工钢闸门腐蚀分析及防腐处理技术[J].珠江水运，2016（14）：67-68.

[2]张伟超.水利工程溢洪道钢闸门防腐处理的研究与应用[J].钢结构，2016，31 （04）：95-97.