南水北调淄博段水工闸门的腐蚀与保护

鞠志勇，王 猛，王 榕

（南水北调东线山东干线有限责任公司，山东 济南250109）

淄博管理处工程上起济东明渠段章邹边界，下至入小清河分洪道涵闸，全长50.947 km，现浇混凝土全断面衬砌，沿线与渠道交叉的建筑物有水闸12 座，倒虹吸25 座，跨渠桥梁75 座，其中倒虹涵闸5 座，节制闸4 座，泄水闸2 座，分水闸1 座。

淄博渠道管理处辖区共有工作闸门31 台（平板钢闸门），检修闸门7 台（叠梁式），拦污栅11 台（倒虹进口设置），已经运行6 年，闸门及启闭机陆续出现一些问题，尤其是部分闸门及门槽锈蚀较重，个别闸门存在漏水现象，急需解决。

1 现有防腐措施

1.1 防腐措施概况

现有闸门防腐蚀措施为表面喷砂去锈达到Sa2.5 级，闸门表面及埋件等外漏部分喷锌，厚度为倒虹160 μm，节制闸120 μm，中间漆为一道H53-1 厚浆型环氧云铁防锈漆，漆膜干膜厚度70 μm，面漆为两道银灰色J43-1 氯化橡胶，漆膜干膜厚度80 μm。

1.2 措施原理及优点

通过在闸门表面用锌进行热喷涂，使锌对钢闸门基体产生阴极保护作用，然后用厚浆型环氧云铁防锈漆做中间漆。云母氧化铁因呈鳞片状，喷涂后会在漆膜中层叠堆积排列，致密的排列堆积使水、氧气和其他离子难以渗入，进而减缓了锌的腐蚀，且其化学性质稳定，耐候性好，表面较粗糙有利于面漆结。氯化橡胶面漆耐候、耐干湿交替，防锈性能良好，在长期暴晒下漆膜稳定。

1.3 缺点

部分闸门出现涂层间剥离现象；没有充分考虑闸门实际运行环境与中间漆和面漆的配合关系，对倒虹涵闸、节制闸及检修闸门采用相同设计，造成部分闸门腐蚀较重，防腐寿命低于设计寿命；部分埋件实际防腐处理没有达到设计要求。

2 腐蚀原因分析

2.1 大气环境

淄博渠道管理处穿越邹平、高青两县，邹平县为重工业区，有大量燃煤电厂、电解铝厂、钢铁厂等企业，空气污染严重，特别是燃煤产生大量的二氧化硫、硫化氢等酸性污染物。闸门因其特殊的运行环境，其表面潮湿，大气中的酸性物质附着在闸门表面及附近的水中，形成了硫酸或硝酸溶液，在表面产生电化学腐蚀作用造成闸门腐蚀。引黄入清沟倒虹涵闸地处重工业城镇魏桥，入分洪道倒虹涵地处重工业较少的高青县，相同防腐设计、储存方法的检修闸门，引黄入清沟倒虹涵闸的腐蚀程度就明显大于入分洪道倒虹涵的腐蚀程度，说明大气环境影响闸门的腐蚀。

2.2 温度变化

物体由于温度改变而有胀缩现象，闸门钢材与镀锌层、防腐涂料层热膨胀系数不同，因此在温度变化时钢闸门与各防腐涂层、各防腐涂层之间，会出现层与层间的不均匀形变，久而久之防腐层会产生疲劳失效进而破裂直至产生剥落，造成钢材失去防腐层后发生腐蚀。如淄博渠道管理处入分洪道涵闸检修闸门，此闸门绝大部分时间被轨道钢横担在门槽之上暴露在阳光下，久而久之防腐层出现渐层式剥落，漏出喷锌层及闸门钢材，进而闸门被腐蚀。

2.3 含泥沙水流的速度和方向突然变化

倒虹涵闸因落差较大，密封严实，内部极易形成真空，水流由明渠进入倒虹后水流速度及流向突然改变产生气蚀，气蚀及水流中泥沙剧烈摩擦造成闸门表面防腐层产生疏松孔隙及脱落。因调水期闸门被水流淹没，氧气较少及水流不断地磨蚀冲刷，造成表面锈迹不明显，停水后水位下降部分渠道干渠，造成闸门表面金属与氧气接触，锈迹显现。青胥沟倒虹涵闸和青胥沟泄水闸相邻而建，闸门为同一个厂家同一个批次制造，除倒虹涵闸镀锌层比泄水闸厚40 μm 外其他参数相同，因泄水闸处于常闭状态水流平稳，而倒虹涵闸处于常开状态水流湍急，至今泄水闸防腐层近乎完好而倒虹闸锈迹斑斑腐蚀较重。

2.4 防腐设计不合理

原设计没有充分考虑不同闸门的运行环境，检修闸门长期处于水面以上几乎不接触水面，节制闸处于水位变动区，而倒虹涵闸闸门长期在水下运行且要经受强烈的气蚀及泥沙摩擦，原设计除了倒虹涵闸镀锌层比其他闸厚40 μm 外其他参数完全相同这是不合适的，根据水工金属结构防腐蚀规范，水上设备、水位变动区、水下结构选用厚浆型环氧云铁防锈漆做中间漆，氯化橡胶面漆做面漆，原则上没有问题，但是原设计没有充分考虑倒虹涵闸闸门长期在水下运行且要经受强烈的气蚀及泥沙摩擦。

3 防腐减腐措施

3.1 合理调度

在调水运行期设计允许的范围内尽量减少上下游的水位落差，使水流流速及流态尽量保持平稳，减小水流速度和方向的突然变化，从而减少闸门表面的气蚀及摩擦；尽可能使单个闸站所有闸门开度相同，以使单个闸站所有闸门腐蚀程度尽量相同，延长整体防腐寿命。

3.2 选用良好的储存环境

对长期不入水使用的闸门做到经常清扫，以减少腐蚀性灰尘对闸门的腐蚀；有条件的地方可以对长期不入水使用的闸门转移至室内存放或用篷布进行遮盖。

3.3 采用合理的防腐设计

根据闸门实际的运行环境，采用合适其运行环境的防腐设计，如淄博处青胥沟倒虹涵闸原防腐设计按照水位变动区设计，应根据实际情况考虑其气蚀与泥沙磨擦，可按照压力管道内壁、泄洪闸门设计。

3.4 及时进行防腐处理

金属腐蚀是一个发展的过程，当闸门某点发生腐蚀的时候，腐蚀处钝化膜消失漏出基体金属，此处金属比其他部位要活化，这样此腐蚀部位与其他部位就形成了原电池，由于阴极面积远远大于阳极面积，为了达到正负电荷平衡，所以腐蚀不断向活化的阳极基体深处发展，而且越发展面积越大，速度越快。根据水利部颁布的水工金属结构防腐蚀规范，对金属热喷涂和涂料复合保护系统中关于热喷涂损伤的修补方法，对淄博处所辖闸门均可采取人工或机械打磨至闸门基体然后喷环氧富锌底漆，后喷环氧云铁防锈漆，再喷氯化橡胶面漆的方法进行修补。

4 结 语

闸门锈蚀除了造成外在形象不美观外，长时间积累还会造成安全隐患，造成设备失效影响输水安全。通过分析现有闸门防腐措施的优缺点，分析不同位置闸门腐蚀情况不同的原因，提出更适合本区段不同位置闸门的防腐设计及减轻闸门腐蚀的措施，以期延长工程闸门防腐蚀寿命，同时也对南水北调淄博渠道管理处水工闸门管理取得的经验进行介绍，为相似工程完善安全文明生产、工程管理等方面提出参考意见。