基于水利水電工程金屬結(jié)構(gòu)腐蝕分析

李景

摘 要：近年來，水利水電工程項目數(shù)量呈現(xiàn)出逐年遞增態(tài)勢，規(guī)模也不斷擴大，但是，由于水利水電工程的主體結(jié)構(gòu)大多由于金屬結(jié)構(gòu)組成，金屬結(jié)構(gòu)長期受到水的浸泡和侵蝕，極易腐蝕，而造成剛度韌性大幅降低，而埋下重大安全隱患。本文將針對水利水電工程金屬結(jié)構(gòu)的腐蝕檢測以及防腐蝕措施展開論述。

關(guān)鍵詞：水利水電工程；金屬結(jié)構(gòu)；腐蝕；分析

水利水電工程金屬結(jié)構(gòu)腐蝕的影響因素較多，從宏觀上進行劃分，可以分為物理因素及化學(xué)因素兩種。為了有效解決金屬結(jié)構(gòu)的腐蝕問題，水利水電工程的專業(yè)技術(shù)人員結(jié)合金屬結(jié)構(gòu)發(fā)生腐蝕現(xiàn)象的特點，積極采取科學(xué)的防控措施，旨在提升金屬結(jié)構(gòu)防腐蝕能力，提高水利水電工程的安全性。

一、導(dǎo)致構(gòu)件腐蝕的主要因素

（一）水分子的侵蝕作用

由于水利水電工程的特殊性，大部分金屬結(jié)構(gòu)都處在水面以下，金屬構(gòu)件長期受到水的浸泡，加之水的流動性較大，導(dǎo)致金屬構(gòu)件表面覆蓋大量的水膜，水膜與金屬材料極易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，而隨著反應(yīng)速度的增加，加劇了金屬構(gòu)件的腐蝕速度。這些依附在金屬構(gòu)件表面的水分子借助于表面縫隙滲透到金屬結(jié)構(gòu)當(dāng)中，長期堆積就會嚴(yán)重破壞金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。另外，外界氧元素的進入，也加快了化學(xué)反應(yīng)速度，因此，水分子的侵蝕作用是造成金屬構(gòu)件腐蝕的最為常見的原因[1]。

（二）大氣污染物的腐蝕作用

大氣當(dāng)中含有二氧化硫、氨氣、氮氣等化學(xué)物質(zhì)，當(dāng)這些物質(zhì)金屬結(jié)構(gòu)表面接觸后，會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，進而使金屬結(jié)構(gòu)出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象。雖然大氣污染物對金屬結(jié)構(gòu)造成的腐蝕程度并不大，幾率并不高，但是作為其中一項影響因素，也應(yīng)該引起工程技術(shù)人員的重視。

（三）氣候溫度的腐蝕作用

當(dāng)金屬結(jié)構(gòu)所處的地區(qū)溫度較高，空氣濕度較大，金屬構(gòu)件表面就會形成大量的水分堆積，而金屬表面附著的污染物借助于高溫水分子的侵蝕，與金屬構(gòu)件發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，而產(chǎn)生腐蝕現(xiàn)象，這種高溫水分子實際上充當(dāng)了催化劑的角色，因為在常溫下，這些水分子并不會對金屬構(gòu)件表面造成嚴(yán)重的影響，只是它們的介入，才使得化學(xué)反應(yīng)速度加快，使金屬表面形成電解池，加快了腐蝕速度。

（四）自然風(fēng)的腐蝕作用

自然風(fēng)當(dāng)中含有大量的腐蝕性物質(zhì)，借著風(fēng)勢，這些物質(zhì)附著在金屬構(gòu)件表面，然后與水結(jié)合，與金屬表面發(fā)生化學(xué)作用，而出現(xiàn)腐蝕。由于各地的氣候條件不同，有些區(qū)域風(fēng)速較快，風(fēng)沙較大，風(fēng)中的沙塵與金屬表面接觸也會出現(xiàn)不同程度的腐蝕。

（五）水流速度的腐蝕作用

水利水電工程類型較多，最為常見的是水庫、大壩、水電站等，尤其是大壩放水時，水流速度極快，由于金屬構(gòu)件表面的氧氣擴散層較薄，隨著水流速度的增加，金屬表面的溶氧量也相應(yīng)增加，這就會加速腐蝕過程中陰極去極反應(yīng)，提升電化學(xué)腐蝕速度。據(jù)調(diào)查統(tǒng)計表明，金屬構(gòu)件在流速較快的水中，腐蝕程度較為嚴(yán)重，甚至表面的蝕坑深度都能夠達到4mm以上，嚴(yán)重影響了金屬結(jié)構(gòu)的安全性能。

（六）微生物的腐蝕作用

水體當(dāng)中含有大量的微生物及水生物，比如苔蘚、鐵細(xì)菌、寄生蟲等，這些生物本身會產(chǎn)生大量的排泄物與分泌物，附著在金屬構(gòu)件表面，由于長期得不到清理，這些物質(zhì)越積越多，使金屬構(gòu)件表面出現(xiàn)腐蝕。另外，在微生物的附著區(qū)域，長期處于缺氧狀態(tài)，這就為微生物提供了厭氧生存與繁殖的空間，加之微生物生命也會發(fā)生電極反應(yīng)，使金屬表面的腐蝕速度大幅提升。

二、金屬結(jié)構(gòu)的腐蝕檢測

當(dāng)水利水電工程的金屬結(jié)構(gòu)出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象時，金屬結(jié)構(gòu)自身的承載能力也大幅降低，導(dǎo)致構(gòu)件的截面面積縮小，局部應(yīng)力增加，逐漸失去對工程整體結(jié)構(gòu)的支撐作用，而釀成嚴(yán)重的安全事故。因此，防腐治腐的前提，必須對金屬結(jié)構(gòu)的腐蝕程度、部位及腐蝕范圍進行全面檢測，以確定腐蝕的影響因素，對金屬結(jié)構(gòu)腐蝕進行定性分析。

（一）檢測前的清理工作

水利水電工程的金屬結(jié)構(gòu)長期處在水下以及潮濕的環(huán)境當(dāng)中，水體或者泥漿當(dāng)中含有大量的污染物與腐蝕物，這些雜物附著在金屬構(gòu)件表面，如果不定期予以清理，勢必對金屬構(gòu)件造成腐蝕，時間越長，腐蝕度越高。因此，在檢測金屬構(gòu)件腐蝕之前，應(yīng)對金屬構(gòu)件表面進行清除雜物處理，通常情況下，采取水沖洗的方法，將依附在構(gòu)件表面的雜物沖洗干凈，然后利用刮刀或者專業(yè)的鋼絲刷刮除構(gòu)件表面的沉積物以及銹跡，接下來用干凈的軟質(zhì)布將構(gòu)件表面擦拭干凈，露出金屬原色，方可對其進行檢測[2]。

（二）腐蝕檢測指標(biāo)

金屬構(gòu)件腐蝕檢測的內(nèi)容主要包括安全評估與構(gòu)件應(yīng)力計算，為了得到精準(zhǔn)的檢測數(shù)據(jù)，檢測前，需確定腐蝕檢測指標(biāo)，結(jié)合水利水電工程的使用時間，對金屬構(gòu)件進行腐蝕檢測應(yīng)涵蓋銹蝕速率、銹蝕厚度，檢測腐蝕的具體部位及分布范圍，腐蝕截面尺寸，腐蝕面積占據(jù)構(gòu)件表面積的百分比以及腐蝕孔洞的大小、密度及深度。通過掌握這些指標(biāo)數(shù)據(jù)，可以選擇科學(xué)合理高效的檢測方法進行檢測，這樣能夠提升檢測效率，使檢測結(jié)果更為準(zhǔn)確。

（三）常用的檢測方法

基于金屬構(gòu)件在水中浸泡時間長短不一，應(yīng)用的金屬原料各不相同，受到外界自然環(huán)境因素的影響程度不同等原因，所采取的檢測方法也不盡相同。檢測人員通常采用的腐蝕檢測方法是：割取試件法、超聲波測厚儀直接檢測方以及橡皮泥檢測法。對構(gòu)件表面銹蝕孔洞的深度一般采用游標(biāo)卡尺或者焊縫檢驗尺進行測量，而現(xiàn)場的照片配合與腐蝕曲線法作為檢測構(gòu)件腐蝕的輔助方法。

三、水利水電工程金屬結(jié)構(gòu)防腐蝕措施

針對水利水電工程金屬結(jié)構(gòu)的腐蝕危害，采取科學(xué)的防腐蝕方法，對延長金屬設(shè)備與金屬構(gòu)件的使用壽命起到積極的促進作用。防腐蝕工作以防為主，以治為輔，防治結(jié)合，才能收到理想的防治效果。針對我國目前水利水電工程的實際情況，防腐蝕方法主要包括以下幾種：

（一）涂刷涂料法

這種方法操作起來較為簡單，主要是將密封性的涂料均勻涂抹在閘門以及金屬構(gòu)件表面，涂料通過化學(xué)作用在金屬構(gòu)件表面開成一層保護薄膜，保護膜將金屬構(gòu)件與外界空氣及水體中的污染物相互隔離，使外界污染物無法侵蝕金屬結(jié)構(gòu)，進而達到防腐蝕的目的。因為這種方法投入費用低，在水利水電工程金屬構(gòu)件防腐蝕工作中，經(jīng)常被采用。但是，這種方法的保護周期相對較短，一般為3-5年左右，因此，工作人員必須定期進行檢查，發(fā)現(xiàn)保護膜失脫落或者失去保護作用，應(yīng)及時進行涂刷。

（二）金屬熱噴涂法

這種方法很好的應(yīng)用了化學(xué)金屬物的特性，比如鋁、鋅或者鋁鋅合金，它們的化學(xué)活動性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于金屬構(gòu)件，因此，將這些金屬元素噴涂在金屬構(gòu)件表面，將迅速形成一層均勻的保護膜，這層保護膜的活性較高，對金屬構(gòu)件起到雙重保護、雙重隔離的作用。當(dāng)這種金屬涂層受到外界因素干擾或者遭到破壞時，涂層與金屬表面能夠構(gòu)成腐蝕微電池，進而發(fā)揮陰極保護作用。這種方法見效快，保護周期長，一般情況下都能夠達到15年以上，因此，也受到業(yè)內(nèi)人士的普遍認(rèn)可，并被廣泛應(yīng)用于水利水電工程金屬結(jié)構(gòu)的防腐蝕工作當(dāng)中。

（三）電化學(xué)防腐蝕法

這種方法就是借助于電流的極化處理，對金屬結(jié)構(gòu)進行保護，根據(jù)極性不同，這種方法又可分為陽極保護與陰極保護兩種，而在實際防腐蝕工作當(dāng)中，常常使用陰極保護法，因為陰極保護法的保護效果更加明顯。

結(jié)束語

金屬結(jié)構(gòu)的防腐工作在水利水電工程項目當(dāng)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，因此，工程技術(shù)人員應(yīng)予以高度重視，不斷創(chuàng)新防腐蝕方法，做到防治結(jié)合，科學(xué)統(tǒng)籌，精心規(guī)劃，確保水利水電工程安全、穩(wěn)定運營。

參考文獻

[1]張劉.水利水電工程金屬結(jié)構(gòu)腐蝕分析與研究[J].中國科技投資，2018（10）：131.

[2]倪志冬.水利水電工程金屬結(jié)構(gòu)腐蝕分析與研究[J].數(shù)碼世界，2018（5）：374-375.