鋼閘門防腐蝕措施

付景國 王超 朱燕

（1.山東省聊城市河道工程管理處，山東 聊城 252000；2.山東省聊城市位山灌區(qū)管理處，山東 聊城 252000）

鋼閘門在干濕交替、長浸水下、雨霧天氣、日光照射以及高速水流等惡劣條件下運行，極易發(fā)生腐蝕。鋼材的腐蝕不斷地削弱結(jié)構(gòu)降低承載能力，嚴重的將使鋼結(jié)構(gòu)失去工作能力，發(fā)生事故。為延長鋼結(jié)構(gòu)的使用年限，保證結(jié)構(gòu)完整和安全運行，必須及時妥善地予以保護。

一、腐蝕原理

鋼鐵的腐蝕分為化學腐蝕和電化學腐蝕兩類。鋼鐵與氧氣或非電解質(zhì)溶液發(fā)生作用而產(chǎn)生的腐蝕稱為化學腐蝕。鋼鐵在各種水中或其他電解質(zhì)溶液中的腐蝕稱為電化學腐蝕。鋼閘門在水中的腐蝕都屬于電化學腐蝕。鋼閘門在水中的腐蝕實質(zhì)在于鋼材在電解質(zhì)溶液中存在著許多個腐蝕電池。由于鋼材在冶煉過程中不可避免地含有一些金屬雜質(zhì)和非金屬導(dǎo)電雜質(zhì)（如FeC和石墨等），鋼材在電解質(zhì)溶液中，這些雜質(zhì)因電位較高而呈陰極，鋼鐵因電位較低而呈陽極，從而形成一種溶液電池。在陽極區(qū)，鐵釋放出自由電子，正離子與極性水分子結(jié)合，以水化離子的形式溶于水中，其自由電子沿基體流向陰極區(qū)。

在陰極區(qū)發(fā)生可以在陰極上被還原的物質(zhì)奪取電子的過程。例如水中的溶解氧得到電子后成為氧離子，氧離子再與水作用生成氫氧離子。

氫氧離子與陽極溶解的鐵離子結(jié)合形成氫氧化鐵，即鐵銹。由此可見，在腐蝕電池中，陽極區(qū)鐵離子溶解的過程就是鋼鐵的腐蝕過程，而陰極區(qū)沒有腐蝕發(fā)生，因此鋼鐵的腐蝕不是均勻的腐蝕，而是潰瘍狀腐蝕。所以鋼鐵發(fā)生腐蝕必須具備三個條件：1、鋼鐵表面存在著電位差；2、陽極與陰極間有良好的電連接條件；3、陽極與陰極間有水膜連通。鋼閘門在使用時大部分處于水中，具備發(fā)生電化學腐蝕的條件。對于常處水上的部位或處于陰暗潮濕的環(huán)境中鋼結(jié)構(gòu)，雖然沒有直接浸沒于水中，但在雨、雪、霧、霜、露、水汽的作用下，也能使結(jié)構(gòu)表面形成一薄層導(dǎo)電水膜，同樣具備發(fā)生電化學腐蝕的條件。

二、防腐蝕的方法措施

針對鋼鐵發(fā)生腐蝕的條件，防腐蝕就是如何防止這些條件的形成。常用的防腐蝕措施有兩種類型，一種是覆蓋層保護：在鋼鐵表面涂裝覆蓋層，借以把鋼鐵基體與氧氣或電解質(zhì)溶液分離開，使之不能形成電連接關(guān)系，達到防止產(chǎn)生化學腐蝕或電化學腐蝕的目的。另一種方式是陰極保護：設(shè)法供給適量的保護電能（低壓直流電），使鋼鐵表面積聚足夠的電子，成為一個整體陰極而得到保護。具體防腐蝕方法有：

1涂料保護

涂料是涂裝于物體表面結(jié)成具有保護、裝飾和特種功能的薄膜材料。它是各種油漆和涂料的統(tǒng)稱。涂料保護層可以把鋼鐵和電解質(zhì)溶液或空氣隔離開，從而阻止腐蝕的發(fā)生和發(fā)展。這種方法可以達到6-10年的保護期效。

施工要點：(1)基層處理：金屬表面的銹皮焊渣、毛刺等用鋼絲刷、砂布、砂輪等刮擦干凈，油污可用汽油、苯類清洗干凈，也可以采用酸洗方法除銹，或者采用噴砂方法處理金屬基層表面，使處理后的基體表面粗糙度達到40-70um，并使表面保持干燥。（2）施工時環(huán)境溫度不低于10℃，相對濕度不宜大于60%，當有大風或雨霧天氣時不可施工。涂裝底漆應(yīng)在鋼材表面清理干凈后盡快進行，在潮濕的環(huán)境中應(yīng)在4小時內(nèi)涂裝完畢，晴天和較好的天氣下也不宜超過12小時。涂料涂刷要均勻周到，不可遺漏，在每層漆膜涂裝前應(yīng)對上一層涂層外觀進行檢查，如有漏涂、流墜、皺皮等缺陷要及時處理，完畢后再進行下一層施工。（3）質(zhì)量檢測：用測厚儀檢測漆膜厚度，測定距離在1.0米左右，85%以上的測點應(yīng)符合要求，漆膜最小厚度應(yīng)大于設(shè)計值的85%。用針孔檢測儀檢測漆膜針孔，檢測區(qū)域中針孔生成率小于20%方為合格。用劃格法對漆膜附著力進行檢測。

2噴鋅保護

噴鋅保護是通過一套專用設(shè)備將鋅絲熔融噴射到鋼結(jié)構(gòu)表面上，成為鍍鋅層。這個鍍鋅層對鋼鐵具有雙重的保護作用，一方面能像涂料一樣起到覆蓋保護作用，將鋼鐵基體與水和空氣隔離開；另一方面，當鍍鋅層有空隙或局部鍍鋅層遭到破壞而水與鋼鐵接觸時，鍍鋅層與鋼鐵基體之間就會形成腐蝕電池。在這個電池里，鍍鋅層成為陽極，鋼鐵基體成為陰極，這樣就以鍍鋅層的溶解產(chǎn)生保護電流來阻止鋼鐵的腐蝕，從而發(fā)揮犧牲陽極類型的陰極保護作用。在陽極區(qū)鋅溶解于水中，釋放出的電子沿鋼鐵基體流向陰極區(qū)，即鋼鐵與水接觸處，在陰極區(qū)僅發(fā)生氧氣及其他物質(zhì)奪取電子的過程，而無腐蝕發(fā)生。隨著鍍鋅層的不斷消耗而保護了鋼鐵基體。這種保護措施保護周期較長，噴鋅0.2-0.3毫米的鋅保護層可使鋼鐵在20-30年內(nèi)不發(fā)生嚴重腐蝕。而且鋅保護層與鋼鐵之間有良好的附著力，結(jié)合牢固，具有一定的抗沖擊抗磨損的能力，是一種比較好的保護措施。

施工要點：（1）基層處理：同涂料保護基層處理。（2）施工條件同涂料保護施工條件相同。鋼材表面處理后應(yīng)在2小時內(nèi)進行噴涂，天氣較好時最長不超過8小時。噴涂應(yīng)力求均勻，采用二次噴完，垂直交叉覆蓋。（3）質(zhì)量檢查：金屬噴涂表面應(yīng)均勻無雜物、起皮、鼓泡、孔洞、凹凸不平、粗顆粒、掉塊及裂紋等缺陷，遇有少量夾雜可用小刀剔刮；如缺陷面積較大，應(yīng)鏟除重噴。采用磁性測厚儀測定噴涂厚度，使之符合規(guī)范要求。

3外加電流陰極保護與涂料聯(lián)合保護

外加電流陰極保護是在鋼鐵上外加一直流電源，使鋼鐵結(jié)構(gòu)成為陰極，并合理布置一些輔助陽極，與電解質(zhì)溶液構(gòu)成電解池。電源陰極供給電子，并在鋼鐵表面積聚到足夠數(shù)量，使鋼鐵表面電位降低到一定程度，使腐蝕停止。外加電流陰極保護是一個治本的方法，只要陽極布置合理得當，結(jié)構(gòu)表面電位調(diào)節(jié)到合適的范圍就能高效的保護鋼鐵結(jié)構(gòu)。裸露的鋼鐵結(jié)構(gòu)實施外加電流陰極保護需要消耗較多的電能，可以同時在結(jié)構(gòu)表面涂裝涂料進行聯(lián)合防腐，效果更好，并且節(jié)省大量的電能。外加電流的作用在于根本上制止了結(jié)構(gòu)的腐蝕，表層涂料就不會被疏松的鐵銹頂起而破壞，從而大大提高了涂料的壽命；涂料覆蓋了裸露的鋼材表面，從而將保護電流降低到很小的程度，二者相輔相成可以起到更好的保護效果。

鋼閘門在使用過程中由于使用條件的不同，會發(fā)生不同形式不同程度的腐蝕，相應(yīng)地應(yīng)采取不同的防腐措施進行保護，以達到延長使用壽命和安全運行的目的。同時還要考慮技術(shù)可行性與經(jīng)濟合理性的有效結(jié)合，做的既經(jīng)濟合理又安全有效，充分發(fā)揮結(jié)構(gòu)的使用效能。

[1]JTJ041-2000.公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范[s].

[2]陳宴松等.基礎(chǔ)工程[M]，北京:人民交通出版社，2002（8）.