浅谈喷涂防腐技术在钢结构闸门中的应用
贾东杰，冯 洁，房国权
内 蒙 古 水 利
〔摘 要〕 针对钢结构水闸门的严重腐蚀环境，各种防腐方法各有优缺点。文章简述了有效控制钢铁的腐蚀，延长钢闸门的使用寿命，确保水利水电工程的完整和安全，做好钢闸门的防腐工作重要性。
〔关键词〕 喷锌; 闸门; 防腐; 热喷涂
1 腐蚀的原理及影响腐蚀的因素
金属腐蚀分为化学腐蚀和电化学腐蚀两类。化学腐蚀是金属与外部介质直接进行化学反应。电化学腐蚀是金属与外部介质发生的电化学反应，即在腐蚀过程中，不仅仅有化学反应，且伴随有电流产生。钢闸门腐蚀多为电化腐蚀。
1． 1 电化学腐蚀的基本原理
当金属和电介质溶液接触时，组成金属晶格的离子由于受到极性分子的作用，在金属表面将会出现两个不同的反应区，①金属变成金属离子而溶解，并释放电子的反应区。②由于氢离子还原和氢氧根离子生成而消耗电子的反应区，结果会在金属和溶液界面形成带有正电荷的双电层，当金属带负电时，金属就会被溶解就是腐蚀。
1． 2 腐蚀的因素
( 1) 气候因素: 钢结构水闸门水上部位易受日晒雨淋、潮湿气氛等的作用而发生腐蚀。
( 2) 钢结构表面状态: 粗糙、机械损伤、空穴、焊接缺陷、缝隙等对腐蚀影响很大。
( 3) 应力和变形: 应力和变形越大，腐蚀越甚。
( 4) 水质: 淡水含盐量较低，闸门的腐蚀视其化学成分及污染情况有所差异; 海水含盐量高，导电性好，海水中含大量氯离子，对钢铁的腐蚀性大，钢闸门在海水中比在淡水中腐蚀严重。
( 5) 水流速度: 钢闸门受到水流及水中夹带的泥沙等磨粒对金属表面高速冲击，产生冲蚀磨损; 同时，水体的流动使极化作用加强，比较容易将腐蚀产物从结构表面随水流冲走，使腐蚀加快，所以，经常开闸泄水的闸门比长期关闭的闸门腐蚀严重。
( 6) 杂散电流: 焊接作业或外加电流阴极保护均可能产生杂散电流，电流杂散的结果，常在杂散结构的阳极区发生不同程度的腐蚀，杂散电流越大，腐蚀越严重。这种腐蚀后果非常严重但还未引起足够重视。
( 7) 水生物: 钢结构水闸门上常见的生物腐蚀多为点状腐蚀坑，有时成片状连接，最大坑深可达 2． 5mm。
( 8) 电偶腐蚀: 钢结构水闸门整体与相关不同材质零部件在潮湿环境和介质中形成异金属连接，而发生严重的电偶腐蚀。
2 常见防腐蚀的方法
钢结构防腐方法很多，目前，常用的有涂料保护法、喷锌防腐法、喷铝防腐法、和阴极保护与联合防护法。
涂料保护法: 它是用油漆、高分子聚合物、润滑油脂等涂在钢件表面，使钢铁表面与水或其它引起腐蚀的介质隔离，达到防腐的目的。这种方法应用最广，工艺简单，施工费用低廉，但保护周期相对较短。喷涂锌、铝防腐法: 它是一种电化学作用，当钢闸门外涂敷一层锌或铝时形成了一个由锌或铝与钢板组合成的微电池，在电化学上锌和铝要比铁更活波的金属，所以，电流就从锌或铝向钢板流动，锌铁的涂层成为阴极，钢板成为阳极，从而达到保护钢板不受腐蚀的目的。为使锌铝涂层不被腐蚀，必须在锌铝涂层外再涂上其它一层防腐作为保护层。阴极保护与联合防护法: 由于金属表面单独采用涂料保护，保护周期较短，而单独采用阴极保护时，所需要的保护电流大而且分布不均匀，保护效果不理想。
3 闸门防腐施工方法
闸门防腐防腐具体操作方法喷砂除锈 + 喷锌( 二底一面) + 封闭覆盖涂料( 氯化橡胶铝粉漆) 。
3． 1 喷砂除锈
喷砂前，依据《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》规定，对金属结构基体表面锈蚀等级进行评定。仔细检查，清除焊渣、飞溅等附着物，并清洗表面油脂及可溶污物，对无用的焊接体或联接物也应作妥善处理。
3． 2 磨料控制
喷砂除锈用的砂，要求颗粒坚硬、有棱角、干燥( 含水量 ＜2%) 、无泥土及其他杂质; 以石英砂为好，粗河砂也可; 同时，应考虑砂料运输条件，单价高低，回收能力等因素; 砂料粒径以 0． 5 ～ 1． 5 mm 为宜，筛选前须晒干，存储于棚内、室内，筛孔大小为: 粗筛 40 ～48 孔 / cm2( 粒径 1． 2 mm) 、细筛 372 ～476 孔/cm2( 粒径0． 3 mm) 。除锈方案确定后，磨料可选河砂、石英砂或二者混合。在岗南水库除险加固中，经预喷比较，将石英砂和河砂按 1∶ 1 掺和使用除锈效果最好。
3． 3 工具控制
喷砂操作时，空压机气压为 6． 0 × 105 ～ 6． 5 ×105Pa，气压变幅为 0． 5 × 105 ～ 1． 0 × 105Pa。一般砂桶气压为 4． 5 × 105 ～ 5． 5 × 105Pa，不得小于 4． 0 ×105Pa。喷砂前应检查压力容器的生产厂家是否持有有关部门颁发的生产许可证、喷砂工佩戴的防护工具、安全带( 绳) 和供氧装置是否安全可靠，以及喷嘴磨损情况，当孔口直径增大 25%时宜更换喷嘴。
3． 4 环境控制
鉴于水工金属结构喷砂除锈为露天作业，施工时除应注意防尘和环境保护，还必须每日检测施工现场环境温度、湿度和金属表面的温度，计算当日露点，做好施工记录。当空气相对湿度大于 85%、金属表面温度低于露点以上 3℃时不得施工。
3． 5 工艺控制
喷砂用的压缩空气必须经冷却装置及油水分离器处理，以保证干燥、无油; 油水分离器必须定期清理。喷嘴到基体钢材表面距离以 100 ～300 mm 为宜，喷砂前对非喷砂部位应遮蔽保护。喷射方向与基体钢材表面法线夹角以 15° ～30°为宜。喷砂除锈后、进行下一道工序前，如遇下雨或其他造成基体钢材表面潮湿的情况时，要待环境达到施工条件后，用干燥的压缩空气吹干表面水分后施工，如须重新喷砂，不可降低磨料要求，以免降低粗糙度。喷砂时喷嘴不要长时间停留在某处，喷砂作业应避免零星作业，但也不能一次喷射面积过大，要考虑涂装或热喷涂工序与表面预处理工序间的时间间隔要求。对喷枪无法喷射的部位要采取手工或动力工具除锈。
3． 6 质量控制
喷砂完成后，首先，应对喷砂除锈部位进行全面检查，其次，要对基体钢材表面进行清洁度和粗糙度检查。重点应检查不易喷射的部位，手工或动力工具除锈部位可适当降低要求。对基体钢材表面进行清洁度和粗糙度检查时，一是严禁用手触摸; 二是应在良好的散射日光下或照度相当的人工照明条件下进行，以免漏检。
喷砂除锈后，金属结构表面清洁度应达到 Sa21/2，应对照《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》中提供的照片进行比较，比较时至少每 2 m2有一个比较点。喷砂除锈后，金属结构表面粗糙度应达到 Ry60 ～100 μm，应按照技术要求，取相应粗糙度样板，用至少7 倍放大镜放大后比较，比较时至少每 2 m2有一个比较点。用表面粗糙度仪直接测定时，每 2 m2表面至少要有一个评定点，取评定长度为 40 mm，在此长度范围内测 5 点，取其算术平均值为此评定点的表面粗糙度值。
4 覆盖防腐措施
钢结构闸门是水力发电站、水库中控制水量的水工建筑物重要构件。它一部分长期浸没水中，表面受到微生物侵蚀( 如钉蝎的吸附，其排泄物呈酸性) 。另一部分长期暴露在大气中，特别是水线部分，受到冲浪和水面上漂浮物的冲击，同时，又受到涨潮、落潮的影响，使这部份钢结构表面经常干湿交替，特别容易生锈。采用喷锌大大提高了钢闸门的耐蚀性，由于喷锌工艺预处理采用喷砂除锈处理，故工件表面非常清洁毛糙，表面喷锌后不会产生由内向外的腐蚀，从而不会产生锌层脱落现象，并加涂一层氯化橡胶铝粉漆，比原来采用的油漆工艺防腐年限提高 5 ～6 倍。
5 结语
国内外应用热喷涂铝或锌来对保护钢结构水闸门已有较久的历史，其成功应用经验也充分证明了这一点。采用喷涂锌、铝防腐法对水工闸门进行防腐处理，比其它防腐有效的多。通过这些年的运行不需进行任何防腐维护、可现场施工、年均防腐费用最低、经济合理等特点，大大的改善侵蚀、腐蚀的状况，延长钢结构闸门的使用寿命，是钢结构水闸门等水工金属结构防腐蚀的优选方案。
参考文献略
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