水利水電工程金屬結(jié)構(gòu)腐蝕的有關(guān)研究

【摘要】我國(guó)眾多水利水電工程受物理及化學(xué)因素的影響，其金屬結(jié)構(gòu)處于易被腐蝕的惡劣環(huán)境中，導(dǎo)致水利水電項(xiàng)目工程中的金屬受腐蝕損壞，減少材料構(gòu)件的截面面積，降低工程的強(qiáng)度及結(jié)構(gòu)剛度，從而制約了金屬設(shè)備的正常使用，極大地影響整個(gè)工程的承載能力。因此，加強(qiáng)水利水電工程金屬結(jié)構(gòu)腐蝕分析與研究工作十分重要，文章從水利水電工程金屬結(jié)構(gòu)的腐蝕檢測(cè)入手，探討出防腐蝕的方法和工程質(zhì)量控制，通過科學(xué)的技術(shù)手段提高水利水電工程的防腐蝕能力。

【關(guān)鍵詞】水利水電；金屬結(jié)構(gòu)；腐蝕

1、水電工程金屬結(jié)構(gòu)防腐蝕檢測(cè)

水利工程在建設(shè)中，很多設(shè)備都處于潮濕環(huán)境內(nèi)，因此很多外在因素會(huì)影響工程內(nèi)金屬表面有污染物，同時(shí)容易受到腐蝕侵害。水利工程金屬結(jié)構(gòu)進(jìn)行腐蝕檢測(cè)時(shí)要提前清理金屬的表面結(jié)構(gòu)?？梢允褂盟疀_洗的方式將表面的各種雜物進(jìn)行沖洗，同時(shí)對(duì)于鐵銹可以使用鋼絲刷的工具進(jìn)行清除，之后使用軟布擦拭金屬表面，只有這樣才可以進(jìn)行防腐蝕檢測(cè)。依據(jù)檢測(cè)結(jié)果，水利水電工程中各種金屬結(jié)構(gòu)都有銹蝕問題。出現(xiàn)腐蝕問題的構(gòu)件內(nèi)應(yīng)力逐漸提升，截面積減少，強(qiáng)度減小，這些都在影響金屬構(gòu)件發(fā)揮自己的作用。對(duì)構(gòu)件的腐蝕深度以及大小等各種要素進(jìn)行分析。依據(jù)金屬腐蝕厚度、銹蝕率計(jì)算金屬應(yīng)力，同時(shí)也為水電工程提供安全可靠的數(shù)據(jù)分析。受到各種因素影響，金屬結(jié)構(gòu)出現(xiàn)腐蝕的狀況也不同，選擇合適的方式是保證檢測(cè)結(jié)果真實(shí)可靠的重要保證。在檢測(cè)過程中有可以使用超聲波測(cè)厚儀的方式，也可以使用割取試件的方式，游標(biāo)卡尺等工具測(cè)量，同時(shí)這些都有結(jié)合腐蝕曲線輔助檢測(cè)，這樣可以保證檢測(cè)結(jié)果真實(shí)有效。在實(shí)際檢測(cè)中選擇現(xiàn)場(chǎng)施工合適的方式進(jìn)行測(cè)量，提升工作效率十分重要。

2、水利水電工程金屬結(jié)構(gòu)的防腐蝕方法

2.1金屬熱噴涂防腐蝕方法

將鋅或鋁等化學(xué)活性強(qiáng)于鋼的金屬涂料噴涂于閘門表面，形成可覆蓋的涂層，對(duì)鋼鐵等水利水電工程金屬結(jié)構(gòu)形成雙重保護(hù)。雙重保護(hù)作用其一在于將金屬結(jié)構(gòu)隔離與腐蝕介質(zhì)，起到覆蓋保護(hù)作用：其二在于當(dāng)涂層被破壞后，鋅或鋁等化學(xué)涂層與基體構(gòu)成腐蝕微電池，形成陰極保護(hù)作用。金屬熱噴涂防腐蝕方法效果很好，保護(hù)周期較長(zhǎng)，良好的效果可保持25年以上，因此被廣泛應(yīng)用與水利水電工程項(xiàng)目防腐蝕建設(shè)中。

2.2涂料防腐蝕方法

在水利水電工程金屬結(jié)構(gòu)的防腐蝕方法中，涂料防腐蝕方法是指將涂料均勻的涂抹于閘門之上，形成保護(hù)膜，將金屬結(jié)構(gòu)與外界腐蝕因素進(jìn)行隔離保護(hù)，從而達(dá)到防止閘門腐蝕的目的。涂料防腐蝕方法以其成本較低且施工簡(jiǎn)單的特點(diǎn)廣泛應(yīng)用于當(dāng)前的水利水電工程建設(shè)中。但是由于涂料防腐蝕保護(hù)周期有限，因此需要時(shí)常進(jìn)行檢查和更換，以保證該方法的有效性。

3、腐蝕速率

3.1平均腐蝕速率

在大氣中的構(gòu)建一般都是均勻腐蝕，腐蝕程度較輕，有涂層保護(hù)的無法測(cè)出腐蝕速率。通過對(duì)西津、煤山、丹江口等水電站內(nèi)水下鋼構(gòu)平均腐蝕率檢測(cè)表明，因此使用的措施也不同，環(huán)境、運(yùn)行狀況等會(huì)應(yīng)為各種金屬構(gòu)件、位置以及腐蝕速率。對(duì)電站來講，青銅峽以及葛洲壩水電站內(nèi)鋼構(gòu)腐蝕嚴(yán)重，同時(shí)腐蝕速率較大。在正常情況下，腐蝕速率為0.007～0.081mm/a，同時(shí)閘門種類較多，因?yàn)檫\(yùn)行條件不同，主要是流速差距較大，各種閘門平均腐蝕速率也有較大差別。青銅峽水電站中在靜水泄洪門腹板位置平均腐蝕速率能夠0.007mm/a，泄洪門翼板在高速?zèng)_磨下，平均腐蝕為0.307mm/a，從中可以發(fā)現(xiàn)相差有45被。分析水利金屬結(jié)構(gòu)防腐蝕速率可以發(fā)現(xiàn)，平均速率大多集中在0.01～0.04mm/a，同時(shí)范圍之內(nèi)的頻率能夠達(dá)到79%，同時(shí)我國(guó)水利內(nèi)鋼構(gòu)平均腐蝕速率為0.01～0.04mm/a。

3.2局部腐蝕速率

從水下鋼構(gòu)局部腐蝕速率檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，局部平均速率是均勻腐蝕速率幾倍以及數(shù)10倍。因?yàn)闃?gòu)件的運(yùn)行工況并不相同，使得局部腐蝕會(huì)出現(xiàn)較大差異，在靜水以及低流速下，平均腐蝕一般要小于0.1mm/a，閘門受到?jīng)_刷位置速率可以達(dá)到零點(diǎn)幾毫米。在研究中發(fā)現(xiàn)，最為嚴(yán)重的是水輪葉片，局部位置有嚴(yán)重腐蝕。在葛洲壩中的葉輪片能夠達(dá)到3mm/a。同時(shí)葛洲壩電場(chǎng)腐蝕較為嚴(yán)重，在10年沖刷之下，下端面平均減少厚度為6～8mm，低坎也達(dá)到13～14mm。水輪葉片最大減小19mm。

4、對(duì)金屬結(jié)構(gòu)進(jìn)行腐蝕的主要因素

4.1污染物腐蝕作用

污染中主要是指大氣中的污染性氣體。在一般理論中并不會(huì)將大氣污染物作為金屬結(jié)構(gòu)的腐蝕，但是腐蝕物質(zhì)通常會(huì)和另外一些物質(zhì)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，之后產(chǎn)生有害氣體，這些有害氣體和金屬表面長(zhǎng)時(shí)間接觸便會(huì)導(dǎo)致腐蝕發(fā)生。經(jīng)過數(shù)字計(jì)算發(fā)現(xiàn)，金屬材料腐蝕速度會(huì)受到大氣內(nèi)腐蝕物質(zhì)影響。從現(xiàn)在材料腐蝕狀況分析，主要腐蝕物質(zhì)為二氧化硫同時(shí)也有氮?dú)夂桶睔猓@些也會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生腐蝕。

4.2水分會(huì)對(duì)金屬材料造成的腐蝕

在水利水電中金屬材料出現(xiàn)腐蝕的問題較多，水分對(duì)材質(zhì)造成影響必不可少。主要原因便是水分流動(dòng)性大，水分子和金屬表面接觸之后，不僅在材料上產(chǎn)生水膜，持續(xù)加速材料表面的化學(xué)反應(yīng)，同時(shí)這些物質(zhì)同樣會(huì)沿分子縫隙深入金屬內(nèi)，這樣的方式對(duì)金屬造成嚴(yán)重破壞。主要是金屬結(jié)構(gòu)自己對(duì)水分的吸收不斷加速腐蝕過程。金屬表面結(jié)構(gòu)也會(huì)因?yàn)檠踉剡M(jìn)入水膜內(nèi)，因此金屬結(jié)構(gòu)在建設(shè)過程中一定要避免金屬表面出現(xiàn)吸附物質(zhì)，同時(shí)使用各種方式避免金屬結(jié)構(gòu)和水分接觸。

4.3溫度對(duì)金屬產(chǎn)生的腐蝕問題

空氣中溫度在正常狀態(tài)下并不會(huì)對(duì)金屬表面產(chǎn)生腐蝕，主要影響有和水分接觸的金屬物質(zhì)表面。隨著溫度影響在很大程度上也決定了金屬表面水分積累，這時(shí)會(huì)使得某些腐蝕元素逐漸沉淀。溫度高和濕度大的環(huán)境中，金屬材料表面會(huì)有大規(guī)模水分，同時(shí)因?yàn)檫@些造成金屬有腐蝕性物質(zhì)會(huì)附著在金屬表面，這些會(huì)對(duì)金屬表面形成電解池進(jìn)而使得金屬出現(xiàn)腐蝕。

4.4濕度對(duì)腐蝕影響

在很大意義上，空氣內(nèi)濕度會(huì)影響金屬，使得水膜無法在短時(shí)間內(nèi)形成，空氣內(nèi)水分突然增加，金屬表面便會(huì)形成水膜，持續(xù)造成材料表面防護(hù)物質(zhì)的脫離，這些會(huì)使得物質(zhì)防腐蝕能力大大降低。同時(shí)大氣內(nèi)水分含量以及酸雨問題，這些都會(huì)使得金屬表面腐蝕持續(xù)加劇。

5、結(jié)論

水利工程在建設(shè)中環(huán)境不同，因此金屬結(jié)構(gòu)會(huì)出現(xiàn)各種形態(tài)，這樣便會(huì)產(chǎn)生腐蝕狀態(tài)。要想提高水利工程壽命，一定要強(qiáng)化金屬腐蝕研究，持續(xù)強(qiáng)化金屬的腐蝕檢測(cè)，使用這種方式提升防腐技術(shù)。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：韓敏（1987-7-17），男，陜西省漢中市，大學(xué)本科，助理工程師，機(jī)電管理。