曹娥江大閘鋼結(jié)構(gòu)閘門防腐處理

張 威林彬琳

（1.紹興市曹娥江大閘管理局，浙江紹興 312000；2.福建省江海工程管理有限公司，福建泉州 362000）

曹娥江大閘鋼結(jié)構(gòu)閘門防腐處理

張 威1林彬琳2

（1.紹興市曹娥江大閘管理局，浙江紹興 312000；2.福建省江海工程管理有限公司，福建泉州 362000）

曹娥江大閘工程處于淡水、海水多種影響環(huán)境，受潮汐干濕交替、河口水含泥沙量沖蝕等因素影響較大，對閘門防腐環(huán)境要求較為苛刻。本文通過室內(nèi)、室外與閘門所處同等環(huán)境的影響試驗，提出了適合閘門防腐要求條件的處理方案，收到了良好的鋼閘門防腐效果，為沿海地區(qū)閘門防腐提供了參考案例。

鋼閘門；防腐；處理

1 工程概況

曹娥江大閘位于浙江省紹興市，距紹興市區(qū)30km，地處錢塘江下游南岸主要支流曹娥江河口。曹娥江大閘工程主要由擋潮泄洪閘、堵壩、導(dǎo)流堤、魚道、閘上江道堤腳加固等組成。擋潮泄洪閘總凈寬560m，共28孔閘，分6廂布置，廂與廂之間用分隔墩隔開。擋潮泄洪閘共設(shè)28扇工作閘門，閘門尺寸為21.74m×5.50m，為雙拱空間網(wǎng)架平面鋼閘門，閘門梁采用空間桁架體系。工作閘門上、下游側(cè)各有3扇平板檢修鋼門，檢修門尺寸為20.80m×4.80m。魚道工作閘門2扇、檢修門4扇均為平面鋼閘門，尺寸為2.52m×3.60m。曹娥江大閘工程受潮汐影響，干濕交替頻繁；河口水含泥沙量較大，具有一定沖蝕作用，閘門防腐要求比較高。

2 鋼閘門防腐蝕試驗及實踐

曹娥江大閘鋼結(jié)構(gòu)閘門，長期在海洋性腐蝕環(huán)境中工作，必須對其進行防腐處理。2004年3月，開始對大閘鋼結(jié)構(gòu)閘門防腐開展試驗研究。

2.1 防腐涂層體系試驗

根據(jù)大閘閘門工作環(huán)境及工況，分潮差區(qū)、浪濺區(qū)和大氣區(qū)3個部位，征集了國內(nèi)外11個廠家的21個種類、52個批次涂料，制作了1500多個試片，設(shè)計出100多套各種涂層組合（見表1）。

表1 試驗用涂料

根據(jù)曹娥江大閘工作環(huán)境，選擇室內(nèi)及室外兩種環(huán)境進行試驗。室內(nèi)進行了10500h（一年多）鹽霧試驗、周期性鹽水浸泡試驗、酸浸泡試驗、鹽水浸泡腐蝕加速試驗及3000h紫外光老化試驗。在大閘現(xiàn)場室外，進行了約2年的浪濺區(qū)、潮差區(qū)和大氣區(qū)的室外暴露試驗（見圖1～圖3）。

圖1 浪濺區(qū)及潮差區(qū)掛片

圖2 大氣區(qū)掛片

根據(jù)室內(nèi)鹽霧試驗、鹽水浸泡試驗、酸浸泡試驗、鹽水浸泡腐蝕加速試驗、紫外光光老化試驗、潮差浪濺區(qū)試件及大氣區(qū)的室外暴露試驗的腐蝕情況分析，噴涂金屬是鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕底涂層的首選，封閉涂層以環(huán)氧磷酸鋅為最佳，中間涂層以環(huán)氧云鐵涂層為最佳，面涂層需要根據(jù)使用的環(huán)境和部位確定，在大氣區(qū)以氟樹脂為佳，而浪濺區(qū)、潮差區(qū)以脂肪族聚氨酯涂料為佳。

圖3 10500h（一年多）室內(nèi)鹽霧試驗后照片

2.2 防腐涂層的實際使用

根據(jù)試驗結(jié)果，曹娥江大閘鋼結(jié)構(gòu)閘門防腐采用金屬熱噴涂加涂漆封閉。

底涂層采用稀土鋁合金（Rm-Al材料或Ce-Al材料）三道，涂層厚度120μm；封閉涂層采用環(huán)氧磷酸鋅底漆一道，干膜厚度40μm；中間涂層采用環(huán)氧云鐵中間漆一道，干膜厚度100μm；面涂層采用脂肪族丙烯酸聚氨酯涂料二道，干膜厚度100μm。

2.3 防腐涂層壽命預(yù)估

曹娥江閘門防腐施工于2007年底結(jié)束，2008年12月正式下閘蓄水，工程投入試運行。預(yù)估此防腐體系組合壽命可達到50年左右（見表2）。

表2 曹娥江金屬結(jié)構(gòu)防腐蝕壽命預(yù)估

3 鋼閘門防腐存在的問題

經(jīng)過近2年運行，2010年上半年，發(fā)現(xiàn)閘門有銹蝕現(xiàn)象。閘門銹蝕情況為：從下游軌道梁上看，大閘總體良好，頂部面漆層基本完好，但在底部桁架正面有鼓泡現(xiàn)象；在閘底板近距離觀察，發(fā)現(xiàn)鼓泡現(xiàn)象非常嚴重，桁架內(nèi)部、閘面板等均有脫落現(xiàn)象，里面的金屬合金中的鋁大多發(fā)生反應(yīng)形成白色膠狀物，許多地方外部油漆已脫落，露出環(huán)氧云鐵層，有的地方已生黃銹；閘門的曹娥江側(cè)（淡水面），大面積鼓泡，出現(xiàn)白色膠狀物；部分桁架涂層出現(xiàn)龜裂現(xiàn)象（見圖4）。

圖4 鋼閘門腐蝕情況

4 鋼閘門再次腐蝕原因

經(jīng)分析，閘門過早出現(xiàn)銹蝕的主要原因如下。

4.1 環(huán)境影響

閘門上游是曹娥江淡水環(huán)境，水質(zhì)較為穩(wěn)定，電解質(zhì)濃度低、電阻率高，但由于長期浸泡在水下，啟閉時頻繁干濕交替，受到高速水流的沖刷，特別是水線部分受到水、日光及水生物的作用，以及水浪、泥沙和其他漂浮物的沖蝕，鋼材很容易腐蝕。

閘門下游是錢塘江海水，海水受到潮汐的影響，周期性地夾雜大量的泥沙沖擊閘門，同時，海水電解質(zhì)濃度高，腐蝕性較強，并且閘門干濕交替，對防腐層的附著力影響較大，會使防腐層局部脫落。

4.2 防腐涂層影響

現(xiàn)涂層為環(huán)氧富鋅底漆環(huán)氧云鐵中間漆丙烯酸聚氨酯面漆，該涂層為典型的露天防曬涂層結(jié)構(gòu)。該涂層結(jié)構(gòu)不適應(yīng)干濕交替的環(huán)境，其面漆容易干裂形成裂紋，破壞防腐效果；水流的速度和其含有的泥沙也對防腐層的耐磨性提出了更高的要求。

4.3 電偶腐蝕

鋼閘門上采用一些不銹鋼構(gòu)件，如止水壓板的不銹鋼螺栓等，不銹鋼與鋼閘門及閘門表面的噴鋁層有0.3～0.6V電位差，形成電偶腐蝕電池，不銹鋼構(gòu)件得到保護，但鋼閘門或噴鋁層加速腐蝕。

4.4 人為因素

在施工和檢修過程中，涂層結(jié)構(gòu)不可避免地會受到磕碰，造成局部涂層受到破壞，使得腐蝕比較嚴重。

5 鋼閘門防腐處理優(yōu)化方案

針對防腐存在的問題，大閘管理單位分別組織設(shè)計、科研、監(jiān)理、施工、業(yè)主及水工金屬結(jié)構(gòu)質(zhì)量檢驗測試等單位，對鋼閘門防腐問題進行專題研究，擬定的防腐涂層修復(fù)方案如下。

5.1 防腐涂層

首先對閘門進行全面噴砂除銹處理，除銹效果經(jīng)檢驗合格后，選用耐海水腐蝕的壓載水艙涂料重新涂裝。

5.2 防腐層結(jié)構(gòu)

采用兩底漆+兩面漆處理方案。干膜厚度至少240μm，閘門底部浸水區(qū)域涂層厚度適當增加，干濕交替區(qū)域適當進行處理。

5.3 陰極保護

根據(jù)水質(zhì)和工作性質(zhì)不同，對大閘上游和下游工作閘門、檢修閘門和魚道，采用不同的陽極進行處理。上游是淡水環(huán)境，水中電解質(zhì)濃度低、電阻率高，選擇高電位鎂陽極；下游是海水環(huán)境，海水電解質(zhì)濃度高、電阻率低，腐蝕較為嚴重，選用耐海水性能較好的高效鋁陽極。

6 鋼閘門防腐處理方式

2011年10月，開始對曹娥江大閘鋼閘門進行防腐涂層維護，2012年6月完工。將28扇工作閘門分為四組，分別采用四種方式進行防腐處理。

6.1 涂層修復(fù)處理方式

錢塘江側(cè)，以閘門上部第二根主拱頂部為界，以上部分進行局部基層處理，噴砂清除鋼閘門表面局部已破壞涂層、金屬銹蝕點及污穢物，未銹蝕部分對面漆表面拉毛至中間漆（面漆全部清除）；以下部分進行全面噴砂處理除去原涂層。曹娥江側(cè)閘門銹蝕部位進行局部基層處理，噴砂清除鋼閘門表面局部已破壞涂層、金屬銹蝕點及污穢物，對噴砂處理部分用環(huán)氧富鋅刷涂兩道，干膜厚度80μm，中間涂層（環(huán)氧云鐵或厚漿型環(huán)氧）刷涂兩道，干膜厚度不小于250μm，面漆（環(huán)氧面漆）刷涂兩道，干膜厚度不小于80μm。

6.2 涂層加錢塘江側(cè)陰極保護處理方式

防腐涂層技術(shù)要求同上，錢塘江側(cè)閘門同時進行陰極保護。

6.3 噴鋅加涂層修復(fù)處理方式

1組工作閘門上下游兩側(cè)，均全面噴砂處理除去原涂層、金屬銹蝕點及污穢物。底涂層噴鋅，厚度用160μm；封閉涂層用環(huán)氧封閉漆，干膜厚度40μm；中間涂層為環(huán)氧云鐵兩道，干膜厚度不小于250μm；面漆（環(huán)氧面漆或厚漿型環(huán)氧）兩道，干膜厚度不小于80μm。

6.4 復(fù)合處理方式

噴鋅加涂層修復(fù)處理方式與錢塘江側(cè)陰極保護方式、涂層修復(fù)處理方式與錢塘江側(cè)陰極保護方式可以復(fù)合使用，進行處理，處理方式同上。

7 結(jié) 語

采用新防腐方案進行防腐處理的鋼閘門，經(jīng)過近4年運行，采用噴鋅加涂層修復(fù)處理、錢塘江側(cè)增加陰極保護方案，效果最好，未再出現(xiàn)銹蝕現(xiàn)象。此方案對沿海地區(qū)水閘鋼閘門防腐有十分重要的參考價值。

Anti-corrosive treatment of Caoe River brake steel structure gate

ZHANG Wei1，LIN Binlin2
（1．Shaoxing Caoe River Brake Administration，Shaoxing 312000，China；2．Fujian River＆Sea Engineering Management Co.，Ltd，Quanzhou 362000，China）

Caoe River brake project is located in various affecting environments such as fresh water and seawater.It is greatly affected by tidal dry-wet alternation，estuarine water sediment load erosion，etc.So stricter requirements are proposed to gate anti-corrosion environment.In the paper，the treatment scheme suitable for gate anti-corrosive requirement conditions is proposed through influence test of indoor and outdoor in equal environments with the gate.Steel gate anticorrosive effects are received，and reference case is provided for gate anti-corrosion in coastal area.

steel gate；corrosion protection；treatment

TV663

B

1673-8241（2016）09-0014-04

10.16617／j.cnki.11-5543／TK.2016.09.004