發(fā)電站金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備的腐蝕檢測及其維護

摘 要：由于水力發(fā)電站金屬結(jié)構(gòu)面臨的環(huán)境是非常復(fù)雜多樣的，這就導致金屬結(jié)構(gòu)會受到不同類型的腐蝕。本文就針對水力發(fā)電站金屬結(jié)構(gòu)進行研究，分析不同類型的腐蝕以及檢測的方法，提供相應(yīng)的維護方法。水力發(fā)電站金屬結(jié)構(gòu)包含許多部分，其中閘門、壓力管道等部分是腐蝕較為嚴重的部分，需引起重視，進行相應(yīng)安全檢查時要注重相應(yīng)腐蝕的檢查，使用適當?shù)臋z測方法，在水力發(fā)電站進行日常維護檢查的同時，需要采取適當?shù)姆雷o措施，這樣才能延長發(fā)電站金屬結(jié)構(gòu)的使用壽命。

關(guān)鍵詞：水力發(fā)電站;金屬結(jié)構(gòu);腐蝕檢測

0 引言

水力發(fā)電站金屬結(jié)構(gòu)長期浸泡在水面下，或者面臨干濕交替的環(huán)境，受到日照、水質(zhì)、浮游生物、大氣侵蝕等因素的影響，金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備在這些物理化學因素的共同作用下，容易被腐蝕，有可能引發(fā)突發(fā)事故，存在很大的安全隱患。發(fā)電站大壩安全工作是一個既涉及防洪又涉及安全生產(chǎn)的問題。根據(jù)相關(guān)工作規(guī)定的要求，對發(fā)電站壓力管道、閘門等設(shè)備進行安全檢查，而腐蝕情況的檢查是安全檢查中最為重要的一個部分。正因如此，對水力發(fā)電站金屬設(shè)備進行相應(yīng)的腐蝕檢測具有重大意義，其能夠提高發(fā)電站工作的安全性。本文就針對水力發(fā)電站金屬結(jié)構(gòu)進行研究，分析不同類型的腐蝕以及檢測的方法，提供相應(yīng)的維護方法。

1 金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備腐蝕類型

水力發(fā)電站金屬結(jié)構(gòu)在腐蝕后，增加了設(shè)備的應(yīng)力，導致結(jié)構(gòu)剛度和強度降低，其承載力也相應(yīng)的有所下降，阻礙了發(fā)電站正常運行，甚至還可能引發(fā)事故。因此對發(fā)電站的金屬設(shè)備進行相應(yīng)的腐蝕檢測具有重大的意義，能夠提高發(fā)電站工作的安全性。腐蝕就是由于金屬材料受到周遭環(huán)境中物理化學等因素的影響，而導致自身的損傷和性能退化。就金屬結(jié)構(gòu)來說，腐蝕不僅是表現(xiàn)為生銹，還可以表現(xiàn)為多種形式的局部腐蝕。由于發(fā)電設(shè)備所處的環(huán)境較為特殊，腐蝕初期往往難以發(fā)現(xiàn)，但隨著運行周期的增加，再加之設(shè)備的表面有銹層覆蓋，局部腐蝕可能會導致突發(fā)事故，存在很大安全隱患。金屬腐蝕有兩種主要形態(tài)：全面腐蝕和局部腐蝕。

1.1 全面腐蝕

比較常見的腐蝕就是全面腐蝕，其腐蝕特征在設(shè)備的整個暴露表面或大面積金屬表面的所發(fā)生的化學或電化學反應(yīng)、變現(xiàn)為均勻的或不均勻的大面積腐蝕。由于金屬結(jié)構(gòu)一直處于水濕環(huán)境中，很多部位都容易出現(xiàn)大面積的腐蝕，如鋼閘門的主梁和壓力鋼管的內(nèi)部是比較容易發(fā)生全面腐蝕的部位。

1.2 局部腐蝕

生物腐蝕主要是由海洋生物的腐蝕引起的，一般在沿海地區(qū)的潮汐閘較容易發(fā)生生物腐蝕，但是在相對清潔的淡水流域也可以看到生物腐蝕。高速流體的機械擊穿和電化學腐蝕兩者的影響所形成的腐蝕就是沖蝕。在壓力管道和發(fā)電站工作門的底部邊緣經(jīng)常出現(xiàn)這樣的腐蝕現(xiàn)象，一般在落差較大和水質(zhì)含沙量大的地區(qū)容易出現(xiàn)沖蝕?？p隙腐蝕主要存在于金屬鉚釘、螺栓連接等多種結(jié)構(gòu)的縫隙中，設(shè)備部件的連接部分容易發(fā)生縫隙腐蝕。焊縫腐蝕 由于發(fā)電站的鋼結(jié)構(gòu)中存在大量的焊縫，在焊接過程中焊道部位存在較大的內(nèi)應(yīng)力和各種（微）組織缺陷，兩種元素的綜合作用加速了焊道部位的腐蝕。如果沒有進行相應(yīng)的保護措施，焊縫極易被腐蝕，存在一定的安全隱患。坑蝕主要與材料成分的表面狀態(tài)、不均勻性和水介質(zhì)成分等因素密切有關(guān)。其特點是在一定范圍內(nèi)，腐蝕孔不斷深度發(fā)展，嚴重時甚至會導致鋼板穿孔。

2 發(fā)電站金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備的腐蝕檢測

水力發(fā)電站金屬結(jié)構(gòu)面臨的環(huán)境非常復(fù)雜，所以極少受到單一的腐蝕，一般都是受到多種腐蝕。因此，必須全面的腐蝕檢測工作。而金屬結(jié)構(gòu)腐蝕檢驗內(nèi)容主要包括有包腐蝕面積比例、腐蝕分布的部位、蝕坑部及尺寸、腐蝕結(jié)構(gòu)殘余截面尺寸。目前最常用的金屬腐蝕監(jiān)測方法有銹深測量法、超聲波法、橡皮泥法、腐蝕曲線法、切削試驗法和照相法。銹蝕深度測量法直接測量銹孔深度，其特點比較直觀，且能測量腐蝕速率，精度為0.05mm。超聲波測厚法是一種無損測量鋼板腐蝕厚度的方法，可用于大型腐蝕坑的腐蝕厚度測量，超聲波測厚的優(yōu)點是可以直接測量無縫鋼管壁厚，測量精度可達0.01mm。當在探針表面測量刻蝕厚度時，涂層厚度是測量值的兩倍。腐蝕曲線法可以表現(xiàn)出鋼板表面腐蝕的具體形態(tài)用來分辨不同類型的腐蝕。這通常用作其他方法的輔助手段，可用于直觀地檢測典型的腐蝕坑。照相和橡皮擦是解釋腐蝕類型、狀態(tài)和程度的簡單方法。

3 發(fā)電站金屬結(jié)構(gòu)的防腐處理與維護

水力發(fā)電站金屬設(shè)備是保障水利水電工作正常運行的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，而防腐工作是關(guān)系到發(fā)電站設(shè)備壽命一項重要工作，對發(fā)電站金屬設(shè)備進行防腐工作能夠讓發(fā)電站壽命、運行可靠性提高。防腐以預(yù)防為主，維護相結(jié)合。下面介紹幾種常用的防腐處理方法。

①涂層保護方法是在金屬結(jié)構(gòu)表面涂上一層保護膜，從而避免金屬受到外界其他因素的影響，進而避免腐蝕發(fā)生。該方法施工簡單，成本低，但是相應(yīng)其保護周期較短，通常只能維持5到10年。金屬熱噴涂法使用比金屬結(jié)構(gòu)部件電位更高的金屬，作為鍍層來保護金屬部件，而本來的基底金屬就成為了作為微電池陰極，其防腐的原理有兩種：一種是起涂層的作用，金屬基體與外界環(huán)境隔絕;另一種是由涂層金屬和基體金屬組成的微電池系統(tǒng)，當涂層受損時，保護基體金屬不受腐蝕。因此，金屬的熱噴涂防護方法防腐效果明顯、周期長，通常在水下和干濕交替的惡劣環(huán)境中使用15年以上;

②電化學方法包含有下列兩種，犧牲陽極保護陰極法將低電位金屬連接到受保護的金屬結(jié)構(gòu)上，在相同的環(huán)境中，從配置原電池系統(tǒng)，將低電位下丟失的電子移動到受導體保護的金屬結(jié)構(gòu)上，以保護金屬結(jié)構(gòu)。該方法施工管理較為方便，成本低廉，保護期較短，大約在10年左右。外加電流法采用另外的高電位金屬結(jié)構(gòu)作為陽極，將受保護的金屬與之連接，并與電源連接形成電路作為陽極保護陰極。該方法施工管理較為不便，后期的維護費用高，但是保護年限更長;

③金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備采用不銹鋼材料也是一種很好的防護方法，例如使用玻璃鋼材料。將玻璃鋼材料作為外包材料包裹原有的金屬部件，避免原有金屬受到外界環(huán)境的影響，能有效應(yīng)對防止工業(yè)污染或海水的侵蝕。但是這種技術(shù)的工藝要求高，玻璃鋼與金屬結(jié)構(gòu)不易粘合，技術(shù)不到位的情況下，兩者容易脫離;

④金屬結(jié)構(gòu)的防腐也可以從源頭做起，在金屬結(jié)構(gòu)的設(shè)計階段就可以考慮金屬的防腐工作。盡量避免使用較為容易腐蝕的結(jié)構(gòu)形式，選擇更為防腐的材料，采用合理的方式進行組合。同時，執(zhí)行嚴格的養(yǎng)護標準，提高施工隊伍素質(zhì)，加強對水電金屬設(shè)備的監(jiān)控，日常對其進行檢查，循序漸進，在適當?shù)臅r間安排金屬結(jié)構(gòu)上的鍍層，確保整個過程的防腐水平。

在水力發(fā)電站金屬結(jié)構(gòu)安全檢修中，必須科學檢查腐蝕情況，水力發(fā)電站金屬結(jié)構(gòu)的安全檢查，進行相應(yīng)的安全檢查時要注重相應(yīng)腐蝕的檢查，使用適當?shù)臋z測方法。腐蝕類型分析和腐蝕數(shù)據(jù)處理揭示了腐蝕和腐蝕的主要原因，再進行相應(yīng)的維護保養(yǎng)工作。

4 結(jié)束語

水力發(fā)電站大壩安全工作是一個既涉及防洪又涉及安全生產(chǎn)的問題，在平時安全檢查時要注重相應(yīng)腐蝕的檢查，使用適當?shù)臋z測方法，在水力發(fā)電站進行日常維護檢查的同時，需要采取適當?shù)姆雷o措施，這樣才能延長發(fā)電站金屬結(jié)構(gòu)的使用壽命。

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作者簡介：

葛叔軍（1970- ），男，本科，工程師，主要從事電力生產(chǎn)等工作。