淺談柴河水庫泄洪洞出口閘門大修工藝

趙 爽

(遼寧省柴河水庫管理局有限責(zé)任公司，遼寧 鐵嶺 112000)

1 概 述

1974年，柴河水庫泄洪洞出口閘門建成[1]。水庫泄洪洞為有壓隧洞，洞徑為5 m，洞長為338 m，泄洪洞進(jìn)口設(shè)有檢修閘門，出口設(shè)有泄洪閘門，最大泄洪量為302 m3/s。水庫為下游灌區(qū)供水時(shí)，由水庫水電站發(fā)電供水，當(dāng)水電站發(fā)生故障或者汛期需要大流量泄洪時(shí)，使用泄洪洞出口閘門進(jìn)行泄洪，是柴河水庫重要的泄洪設(shè)施之一。

2 問題的發(fā)現(xiàn)

2015年主汛期設(shè)備運(yùn)行時(shí)發(fā)現(xiàn)泄洪洞弧形閘門出現(xiàn)較嚴(yán)重銹蝕現(xiàn)象，如不及時(shí)處理，會(huì)加劇銹蝕面積及深度，引起金屬面板的進(jìn)一步損壞，縮短閘門使用壽命。同時(shí)，閘門水封出現(xiàn)較嚴(yán)重漏水現(xiàn)象。進(jìn)入冬季后，閘門運(yùn)行時(shí)引起振動(dòng)，易造成漏水及周邊設(shè)施的凍脹破壞，導(dǎo)致水資源不必要的浪費(fèi)。

為了保證柴河水庫的泄洪系統(tǒng)安全運(yùn)行，需要對泄洪洞出口閘門進(jìn)行修理。

3 閘門維修前準(zhǔn)備

(1)維修時(shí)限較短。泄洪洞工作閘門是水庫泄洪最重要的設(shè)施，因此必須在汛期來臨前完成修理。

(2)維修時(shí)需用到檢修閘門。維修泄洪洞出口閘門時(shí)需關(guān)閉檢修閘門，并排除泄洪洞內(nèi)積水。

(3)排除泄洪洞內(nèi)積水時(shí)，需提前通知下游河道周邊群眾和相關(guān)單位，以免造成不必要的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。

(4)確定維修時(shí)間后，提前接洽專業(yè)維修人員。

(5)準(zhǔn)備閘門所需的新水封。

(6)因?yàn)榇隧?xiàng)工作是高空作業(yè)，需鋪設(shè)腳手架，施工除銹防腐間內(nèi)采用雙排落地鋪設(shè)，上方采用吊架鋪設(shè)。

4 閘門維修工藝

4.1 閘門噴砂除銹的技術(shù)要求

鋼結(jié)構(gòu)表面除銹等級需符合國標(biāo)《涂裝前鋼材表面銹蝕等級和除銹等級》中規(guī)定的Sa2.5級。經(jīng)過除銹后，表面粗糙度指數(shù)需保持在40～70 μm，且鋼結(jié)構(gòu)表面干燥，無灰塵、無油污、無銹跡、無氧化皮。如果噴砂達(dá)不到質(zhì)量要求，需重新處理到原除銹等級。

4.2 閘門噴鋅防腐的主要機(jī)理

外部介質(zhì)電化學(xué)作用及化學(xué)作用是造成鋼鐵發(fā)生腐蝕的主要原因。因?yàn)樗菍?dǎo)電的且與鋼閘門直接接觸，所以電化學(xué)腐蝕是造成閘門腐蝕的主要因素。

閘門噴鋅是利用乙炔和氧氣形成高溫火焰將鋅絲熔化，然后利用壓縮空氣將高溫融化后的鋅霧化，高速噴射到經(jīng)過噴砂除銹的閘門表面。經(jīng)過霧化后的鋅噴射后在空氣中冷卻熔融，附著在鋼閘門表面，立即變形收縮，鑲嵌在處理過的鋼結(jié)構(gòu)表面，形成保護(hù)層。霧化后的鋅被噴射到鋼結(jié)構(gòu)表面，這時(shí)，水作為介質(zhì)將鋅、鋼結(jié)構(gòu)連通形成化學(xué)腐蝕電池，鋅作為電池的陽極受到腐蝕；而鋼閘門作為陰極以鋅熔解產(chǎn)生的保護(hù)電流來抵抗鋼腐蝕，起到犧牲陽極保護(hù)陰極的作用[2]。此外，鋼閘門表面的鍍鋅層還可以如同涂料一樣，將鋼閘門與空氣、水隔絕，使其無法形成腐蝕環(huán)境；因此鍍鋅層的保護(hù)作用是多重的。

4.3 施工工藝

4.3.1 噴砂除銹

工程采用干噴射的施工方法，根據(jù)閘門實(shí)際情況，采用石英砂作為噴射磨料。用壓縮空氣借助噴砂裝置噴射磨料，對鋼結(jié)構(gòu)表面實(shí)施清潔及粗化處理，使其達(dá)到基層表面呈金屬本色，粗糙度達(dá)到噴鋅要求。

在進(jìn)行噴砂除銹過程中，要求空氣相對濕度不應(yīng)超過85%,露點(diǎn)的溫度至少要低于鋼結(jié)構(gòu)表面溫度3 ℃以上。若是遇到不利的氣候條件而導(dǎo)致工作環(huán)境達(dá)不到要求，則需要采取有效措施，使其達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)[3]。

鋼閘門體積巨大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，為了避免出現(xiàn)漏噴和空噴的現(xiàn)象，產(chǎn)生不必要的位移，提高磨料利用率和工作效率，所以應(yīng)該合理安排噴砂的位置和噴砂路線，一般應(yīng)按以下順序：一是先噴上部，后噴下部。二是先噴鋼結(jié)構(gòu)角落與狹窄部位，后噴寬敞部位，從邊緣向中間噴噴射。三是噴射移動(dòng)要掌握好分寸，在不損傷鋼結(jié)構(gòu)表面的情況下，還要保證噴砂除銹的質(zhì)量。

在對鋼結(jié)構(gòu)噴砂過程中，把握好料氣比例可以有效提高工作效率，還可以在保證質(zhì)量的前提下節(jié)省磨料。如果用的磨料過少，壓縮空氣的能量就不能得到有效利用；但是如果磨料過多，噴砂管道內(nèi)會(huì)積聚大量的磨料；因?yàn)槟チ线^多，同等空氣壓力下磨料無法獲得高速動(dòng)能，從而導(dǎo)致噴射出來的磨料沒有力量，無法達(dá)到除銹的效果，既浪費(fèi)磨料，又沒有效率。因此，必須綜合空氣壓力、機(jī)器噴嘴大小、鋼結(jié)構(gòu)的銹蝕狀態(tài)，以及質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)等方面的因素，調(diào)整料氣比例。既要防止出現(xiàn)砂閥開度過小，空氣量大，引起磨料供應(yīng)太少而達(dá)不到效果，又要避免砂閥開啟過大，空氣量過小，造成噴砂毫無作用。

噴砂除銹結(jié)束后，及時(shí)清理結(jié)構(gòu)表面塵土，同時(shí)對除銹質(zhì)量進(jìn)行查驗(yàn)。

4.3.2 噴鋅防腐

根據(jù)工程的施工環(huán)境，決定采用熱噴涂鋅的施工方式。熱噴涂鋅前，應(yīng)該對空氣壓縮機(jī)進(jìn)行檢查，保證壓縮空氣的干燥、潔凈；同時(shí)要保證空氣壓縮機(jī)的壓力符合相關(guān)規(guī)定。噴涂作業(yè)的距離要保持在10～200 cm之間，鋅的噴射角度應(yīng)該不低于45°。噴涂作業(yè)時(shí)操作人員每次的噴涂厚度最低不低于25 μm，最高不超過80 μm。在用噴槍噴鋅時(shí)，下一次的噴涂要與上一次的噴涂交叉覆蓋，相互重疊；同時(shí)要準(zhǔn)確控制噴涂表面的溫度，待表面溫度冷卻至70 ℃以下，才可以開始噴涂下一層[3]。

在施工過程中，寬度重疊是無法避免的，但是要控制好重疊的度，避免出現(xiàn)重疊過度或過薄，每個(gè)噴涂帶的寬度重疊一般不超過1/3的寬度重疊為宜。同時(shí)，應(yīng)盡最大努力保持每個(gè)噴涂帶均勻[4](見圖1)。

圖1 噴涂所用設(shè)備組織流程

需選用符合國家相關(guān)規(guī)范要求的熱噴材料，金屬鋅的含鋅量和材質(zhì)必須達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，不能使用劣質(zhì)材料，以次充好。鋼閘門表面涂鋅層最小局部厚度需不低于120 μm，這樣才能達(dá)到相關(guān)規(guī)定要求。

4.3.3 閘門表層涂料封閉

將環(huán)氧云鐵底漆作為封閉層涂料，準(zhǔn)備在鋼結(jié)構(gòu)表面涂裝底漆前，需清理干凈鋼結(jié)構(gòu)表面，并在其未完全冷卻尚有余溫時(shí)將兩道環(huán)氧云鐵底漆涂刷完成。封閉層涂料的厚度需控制在80 μm，涂刷環(huán)氧云鐵底漆厚度需控制在60 μm。同時(shí)，涂刷完畢后，涂層外觀表面不能出現(xiàn)不均勻現(xiàn)象，不能出現(xiàn)像局部起皮、部分表面有大溶滴和鼓泡、表面出現(xiàn)裂紋掉塊等別的影響涂層功能的現(xiàn)象。

5 閘門維修施工步驟

(1)抬起閘門，排出泄洪洞內(nèi)積水。

(2)搭設(shè)腳手架， 閘門下方雙排落地鋪設(shè)，上方采用吊架鋪設(shè)。

(3)清理閘門間雜物，保持閘門工作環(huán)境整潔。

(4)拆解閘門，在拆解閘門之前利用工具將原來的舊水封全部拆除。

(5)按照施工工藝對閘門噴砂除銹。

(6)噴砂除銹結(jié)束后，經(jīng)檢查合格后開始進(jìn)行閘門噴鋅防腐工作。

(7)閘門表層涂料封閉。

(8)利用噴鋅防腐搭建的腳手架，將舊水封螺栓用螺栓松動(dòng)劑浸泡后用扳手進(jìn)行拆卸(如遇有不能松動(dòng)的可使用氣焊、切割專用工具進(jìn)行切割，盡量不使用氣焊以避免損壞門葉的防腐結(jié)構(gòu))。將螺栓全部拆卸后，把水封壓板輕輕拆除放置平地處進(jìn)行除銹防腐(避免碰撞變形)，拆下老化水封。

(9)將門葉上的銹蝕打磨清理干凈，修補(bǔ)破損、涂抹防腐油漆進(jìn)行防腐，測量孔口尺寸。

(10)用濕毛巾將新水封清洗干凈后放置在門葉上按測量出的孔距預(yù)留標(biāo)準(zhǔn)壓縮量進(jìn)行固定、鉆孔更換，將防腐后的水封壓板放置水封上，重新安裝新的螺栓均勻緊固。

(11)所有新水封安裝完畢后，開始對水封密閉情況進(jìn)行檢驗(yàn)。首先將泄洪洞出口閘門關(guān)閉，將泄洪洞進(jìn)口閘門打開，向泄洪洞內(nèi)注水。泄洪洞內(nèi)水滿后，觀察出口閘門止水封邊緣有無水泄漏，如果有就說明水封的密閉性不好，需要重新調(diào)整止水封間隙；調(diào)整后注意是否還有漏水現(xiàn)象，如果還是漏水，再次調(diào)節(jié)漏水處水封的壓縮量，直到閘門無泄漏，達(dá)到封水效果。

(12)維修工作完畢，進(jìn)行驗(yàn)收。

6 結(jié) 語

柴河水庫泄洪洞出口閘門在周密的安排下完成了維修，閘門運(yùn)行的安全隱患得到清除。閘門經(jīng)噴鋅防腐后，煥然一新；水封更換后，閘門密閉性加強(qiáng)，消除了安全隱患。雖然此次閘門噴鋅防腐投資比普通的涂漆防腐高，但防腐的周期比其他的方式持續(xù)的時(shí)間長，降低了運(yùn)行養(yǎng)護(hù)的費(fèi)用和工作量，相對于其他方法來說，此種方法比較適用于水工鋼結(jié)構(gòu)防腐。