浅谈水工金属结构的腐蚀与防护

全志杰，黄金根，李航宇

（杭州国电机械设计研究院有限公司，浙江 杭州 310030）

由于在水利工程中会使用到众多金属结构，并且这些结构会长时间处在较为恶劣的腐蚀环境中，在各种物理与化学反应下，便会导致许多金属结构出现严重的腐蚀现象。倘若水工金属结构出现腐蚀，其构件截面积便会逐步变小，应力便会慢慢提高，从而导致整个金属结构强度与刚度都较初期有大幅消退，会对金属设备的使用形成负面影响。因此，做好水工金属结构的腐蚀防护措施，对于水利工程建设而言有着极为重要的现实意义，文章便结合笔者的工作实践，对影响水工金属结构发生腐蚀的因素进行分析，并结合现有技术探讨切实可行的防护措施。

1 水工金属结构的腐蚀因素

1.1 污染性气体

尽管从理论上来说，大气中的污染物通常不会对金属结构形成腐蚀，然而这部分污染物常常会与其他物质发生化学反应，从而形成毒害性气体，而这类污染性气体一旦与金属表面接触，便会在长时间作用下导致金属腐蚀。大量事实表明，金属材料的腐蚀速度越快，则代表大气中的腐蚀性污染物含量越高，结合水工金属结构受到的腐蚀实际情况来看，主要受到大气中二氧化硫、二氧化氮等污染性气体的腐蚀，同时氯气、氨气等毒害气体也会对金属钢结构形成腐蚀。

1.2 水分

在众多造成水工金属结构的腐蚀因素中，水分对金属的腐蚀是无法避免的，主要是因为流动性强的水分一旦与金属表面有所接触，会在金属表面形成水膜，同时会加速金属表面的化学反应，并且会从缝隙中渗透到金属内部而导致从内部形成损坏。尤其是水工金属钢结构自身对水分有一定的吸收作用，也会加快腐蚀速度。所以，在针对水工金属钢结构的施工建设中，需要将金属表面吸收水分的物质清除掉，避免水分的渗透。

1.3 温度

温度并不是直接造成金属表面形成腐蚀的因素，其主要是对金属材料的水分吸收能力造成影响，通过温度的变化会一定程度上增减金属表面的水分积累，从而导致部分腐蚀性元素不断沉淀。部分水利工程建设在温度高、湿度大的环境中，所以金属结构表面的水分会出现大面积积累现象，从而腐蚀作用会进一步加剧，主要是金属表面形成电解质，进而出现腐蚀现象。

1.4 湿度

湿度是影响金属表面形成水膜速度的最主要因素，倘若大气中的水分含量骤然增多，则会在金属表面快速形成水膜，那么之前依附在金属结构表面的防护物质便会快速掉落，大大减弱了金属结构对腐蚀性物质的抵抗力。此外，大气中的水分含量增多便会引发天气变化，如果空气中存在腐蚀性污染物，便会形成酸雨，而酸雨对金属结构表面的腐蚀可谓是灾难性的。

1.5 风力

风力对金属结构表面的腐蚀影响表现在多个方面。首先，风力会对金属表面水膜的形成产生极大影响，同时也会影响大气中腐蚀性物质的含量；其次，风会卷起大量腐蚀性物质，而这部分物质落在金属结构表面后，便会对金属表面的水膜形成溶解，加快了金属腐蚀的速度。同时，我们也经常看到风中会夹杂大量泥沙，而金属表面的水膜在泥沙冲击下出现损伤，进而在腐蚀性物质的侵袭下出现腐蚀。

1.6 紫外线

在紫外线的强光照射下，金属结构表面的腐蚀材料会出现一定的变化反应，导致其耐腐蚀性能有所下降。一般来讲，在水利工程建设施工中，工作人员会在金属结构的表面涂抹适量的防护性材料，而这类材料能有效地阻挡外界腐蚀性物质的破坏。

1.7 尘土

尽管尘土通常不会对金属结构形成直接性腐蚀，但如果与空气中夹杂的腐蚀性物质混合，便会对金属结构形成腐蚀，主要原因在于尘土对腐蚀性物质具有一定的吸附作用，倘若金属结构表面存在缝隙，便会因此渗透而出现腐蚀。

2 水工金属结构的腐蚀防护措施

2.1 表面预处理

水工金属结构表面的预处理质量很大程度上会影响金属结构最终的防腐质量，数据表明，表面预处理质量占涂装寿命的49.1%，属于整个涂装工程中最为关键的环境。具体来讲，为了把控好水工金属结构表面预处理质量，需要做好表面清洁度与粗糙度，重点需要重视以下几点：在对水工金属结构表面进行喷射处理前，先将焊渣、飞溅等附着物清理干净，并对可见油脂与其他污染物进行清洗；在喷射处理后，金属结构表面的清洁度不得低于相关规范标准，也即是《涂装前钢材表面锈蚀等级与除锈等级》中规定的Sa2.5 级；应用油性涂料对水上金属结构的表面进行处理时，需要保证表面清洁度等级不得低于Sa2 级。而表面粗糙度的控制范围需要视情况而定，其中涂料涂装的土层厚度Ry 需控制在40 ～70µm，而热喷金属涂装的Ry 控制在60 ～100µm。

2.2 涂料防护

选用涂料对水工金属结构进行涂装的施工方式主要有刷涂、滚涂、普通喷涂与高压无气喷涂等，笔者建议在条件允许的前提下尽可能选择高压无气喷涂方式。在涂装前要先将油漆桶倒置且充分拌匀，待完全熟化便可按照说明的涂料黏度进行操作。此外，涂装施工环境极为关键，条件允许的情况下尽可能在封闭式车间内施工。底层涂装要保证表面预处理合格后第一时间涂覆，间隔时间通常不得超过4 ～12h。同时，对不同层涂料进行涂装，需要带上一道漆完全干透后再进行下一道涂料涂装，值得注意的是底漆、中漆、面漆应尽量选用同厂家配套产品，并且在有效时间内用完。

2.3 金属热喷涂防护

整个金属热喷涂防护系统主要包含金属喷涂层与涂料封闭层。在进行金属热喷涂前要对表面预处理质量展开检查，确认合格才能展开喷涂，并且不能与表面预处理的间隔时间拉得太长。如果在湿度较大的环境中进行热喷涂，需要在2小时内完成；而如果在湿度不大的晴天环境下，也不得超过8小时。在涂料封闭后需要将金属热喷涂和涂料的复合防护系统涂覆在中漆与面漆。为了提高金属层的热喷涂质量，应尽可能使用高速电弧喷枪，在喷涂过程中要把控好空气压力与喷涂的距离、角度、速度。具体来讲，热喷涂的工艺要求为：压缩空气压力不得低于0.4MPa，且必须为清洁、干燥的空气；距离需保持在100 ～200mm；喷枪与金属结构表面的角度不得小于45°；速度需控制在单词喷涂厚度为25 ～80µm 最为适宜；涂层表面温度降低到70℃以下后，才能开始下一层喷涂。

在金属热喷涂材料的选用方面，需要结合水工金属结构所处环境的不同进行选择，比如大气环境下的水工金属结构，则选用铝、铝合金、锌铝合金等；淡水环境下的水工金属结构，则选用锌铝合金；海水环境下的水工金属结构，则选用铝、锌、铝合金等材料。在进行涂料封闭时需要在喷涂层还有一点温度的时候进行，焊缝两侧要保留100 ～150mm 的宽度，作为底漆刷涂时的保护。倘若因为碰撞而出现喷涂层损伤，需要按照同样的工艺进行修补。

2.4 埋件防腐处理

对埋件外露部分进行防腐涂装，可依据涂料防腐标准规范去选用涂料，同时一直深入地面20mm 左右，而其余接触混凝土的埋入部分应当更具具体的存放实践、环境等因素去考虑是否使用水泥浆做好临时性防护。通常来讲，埋件涂装水泥浆的部位需要经过表面预处理，其清洁度等级需要在Sa2 级以上且水泥浆厚度要在300 ～800µm 最为适宜。水泥浆涂装后要第一时间做好喷水养护，并且在埋入前如果发现其表面存在生锈或开裂等情况，一定要将这部分水泥浆清理掉。

3 结语

综上所述，由于水工金属结构的形态各不相同，并且所处环境条件也存在差异，所以会形成不同的腐蚀问题。而为了延长水工金属结构的使用寿命，则需要提高防腐意识，对各种引起金属结构腐蚀的因素深入研究，从而利用现有的水工金属结构防腐技术，做好防腐工作，从而为水利工程金属结构设备的稳定运行打下良好的基础，有助于我国水利工程事业的稳健发展。