全志杰，黃金根，李航宇

（杭州國(guó)電機(jī)械設(shè)計(jì)研究院有限公司，浙江 杭州 310030）

由于在水利工程中會(huì)使用到眾多金屬結(jié)構(gòu)，并且這些結(jié)構(gòu)會(huì)長(zhǎng)時(shí)間處在較為惡劣的腐蝕環(huán)境中，在各種物理與化學(xué)反應(yīng)下，便會(huì)導(dǎo)致許多金屬結(jié)構(gòu)出現(xiàn)嚴(yán)重的腐蝕現(xiàn)象。倘若水工金屬結(jié)構(gòu)出現(xiàn)腐蝕，其構(gòu)件截面積便會(huì)逐步變小，應(yīng)力便會(huì)慢慢提高，從而導(dǎo)致整個(gè)金屬結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與剛度都較初期有大幅消退，會(huì)對(duì)金屬設(shè)備的使用形成負(fù)面影響。因此，做好水工金屬結(jié)構(gòu)的腐蝕防護(hù)措施，對(duì)于水利工程建設(shè)而言有著極為重要的現(xiàn)實(shí)意義，文章便結(jié)合筆者的工作實(shí)踐，對(duì)影響水工金屬結(jié)構(gòu)發(fā)生腐蝕的因素進(jìn)行分析，并結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)探討切實(shí)可行的防護(hù)措施。

1 水工金屬結(jié)構(gòu)的腐蝕因素

1.1 污染性氣體

盡管從理論上來(lái)說(shuō)，大氣中的污染物通常不會(huì)對(duì)金屬結(jié)構(gòu)形成腐蝕，然而這部分污染物常常會(huì)與其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而形成毒害性氣體，而這類污染性氣體一旦與金屬表面接觸，便會(huì)在長(zhǎng)時(shí)間作用下導(dǎo)致金屬腐蝕。大量事實(shí)表明，金屬材料的腐蝕速度越快，則代表大氣中的腐蝕性污染物含量越高，結(jié)合水工金屬結(jié)構(gòu)受到的腐蝕實(shí)際情況來(lái)看，主要受到大氣中二氧化硫、二氧化氮等污染性氣體的腐蝕，同時(shí)氯氣、氨氣等毒害氣體也會(huì)對(duì)金屬鋼結(jié)構(gòu)形成腐蝕。

1.2 水分

在眾多造成水工金屬結(jié)構(gòu)的腐蝕因素中，水分對(duì)金屬的腐蝕是無(wú)法避免的，主要是因?yàn)榱鲃?dòng)性強(qiáng)的水分一旦與金屬表面有所接觸，會(huì)在金屬表面形成水膜，同時(shí)會(huì)加速金屬表面的化學(xué)反應(yīng)，并且會(huì)從縫隙中滲透到金屬內(nèi)部而導(dǎo)致從內(nèi)部形成損壞。尤其是水工金屬鋼結(jié)構(gòu)自身對(duì)水分有一定的吸收作用，也會(huì)加快腐蝕速度。所以，在針對(duì)水工金屬鋼結(jié)構(gòu)的施工建設(shè)中，需要將金屬表面吸收水分的物質(zhì)清除掉，避免水分的滲透。

1.3 溫度

溫度并不是直接造成金屬表面形成腐蝕的因素，其主要是對(duì)金屬材料的水分吸收能力造成影響，通過(guò)溫度的變化會(huì)一定程度上增減金屬表面的水分積累，從而導(dǎo)致部分腐蝕性元素不斷沉淀。部分水利工程建設(shè)在溫度高、濕度大的環(huán)境中，所以金屬結(jié)構(gòu)表面的水分會(huì)出現(xiàn)大面積積累現(xiàn)象，從而腐蝕作用會(huì)進(jìn)一步加劇，主要是金屬表面形成電解質(zhì)，進(jìn)而出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象。

1.4 濕度

濕度是影響金屬表面形成水膜速度的最主要因素，倘若大氣中的水分含量驟然增多，則會(huì)在金屬表面快速形成水膜，那么之前依附在金屬結(jié)構(gòu)表面的防護(hù)物質(zhì)便會(huì)快速掉落，大大減弱了金屬結(jié)構(gòu)對(duì)腐蝕性物質(zhì)的抵抗力。此外，大氣中的水分含量增多便會(huì)引發(fā)天氣變化，如果空氣中存在腐蝕性污染物，便會(huì)形成酸雨，而酸雨對(duì)金屬結(jié)構(gòu)表面的腐蝕可謂是災(zāi)難性的。

1.5 風(fēng)力

風(fēng)力對(duì)金屬結(jié)構(gòu)表面的腐蝕影響表現(xiàn)在多個(gè)方面。首先，風(fēng)力會(huì)對(duì)金屬表面水膜的形成產(chǎn)生極大影響，同時(shí)也會(huì)影響大氣中腐蝕性物質(zhì)的含量；其次，風(fēng)會(huì)卷起大量腐蝕性物質(zhì)，而這部分物質(zhì)落在金屬結(jié)構(gòu)表面后，便會(huì)對(duì)金屬表面的水膜形成溶解，加快了金屬腐蝕的速度。同時(shí)，我們也經(jīng)?？吹斤L(fēng)中會(huì)夾雜大量泥沙，而金屬表面的水膜在泥沙沖擊下出現(xiàn)損傷，進(jìn)而在腐蝕性物質(zhì)的侵襲下出現(xiàn)腐蝕。

1.6 紫外線

在紫外線的強(qiáng)光照射下，金屬結(jié)構(gòu)表面的腐蝕材料會(huì)出現(xiàn)一定的變化反應(yīng)，導(dǎo)致其耐腐蝕性能有所下降。一般來(lái)講，在水利工程建設(shè)施工中，工作人員會(huì)在金屬結(jié)構(gòu)的表面涂抹適量的防護(hù)性材料，而這類材料能有效地阻擋外界腐蝕性物質(zhì)的破壞。

1.7 塵土

盡管塵土通常不會(huì)對(duì)金屬結(jié)構(gòu)形成直接性腐蝕，但如果與空氣中夾雜的腐蝕性物質(zhì)混合，便會(huì)對(duì)金屬結(jié)構(gòu)形成腐蝕，主要原因在于塵土對(duì)腐蝕性物質(zhì)具有一定的吸附作用，倘若金屬結(jié)構(gòu)表面存在縫隙，便會(huì)因此滲透而出現(xiàn)腐蝕。

2 水工金屬結(jié)構(gòu)的腐蝕防護(hù)措施

2.1 表面預(yù)處理

水工金屬結(jié)構(gòu)表面的預(yù)處理質(zhì)量很大程度上會(huì)影響金屬結(jié)構(gòu)最終的防腐質(zhì)量，數(shù)據(jù)表明，表面預(yù)處理質(zhì)量占涂裝壽命的49.1%，屬于整個(gè)涂裝工程中最為關(guān)鍵的環(huán)境。具體來(lái)講，為了把控好水工金屬結(jié)構(gòu)表面預(yù)處理質(zhì)量，需要做好表面清潔度與粗糙度，重點(diǎn)需要重視以下幾點(diǎn)：在對(duì)水工金屬結(jié)構(gòu)表面進(jìn)行噴射處理前，先將焊渣、飛濺等附著物清理干凈，并對(duì)可見油脂與其他污染物進(jìn)行清洗；在噴射處理后，金屬結(jié)構(gòu)表面的清潔度不得低于相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，也即是《涂裝前鋼材表面銹蝕等級(jí)與除銹等級(jí)》中規(guī)定的Sa2.5 級(jí)；應(yīng)用油性涂料對(duì)水上金屬結(jié)構(gòu)的表面進(jìn)行處理時(shí)，需要保證表面清潔度等級(jí)不得低于Sa2 級(jí)。而表面粗糙度的控制范圍需要視情況而定，其中涂料涂裝的土層厚度Ry 需控制在40 ～70μm，而熱噴金屬涂裝的Ry 控制在60 ～100μm。

2.2 涂料防護(hù)

選用涂料對(duì)水工金屬結(jié)構(gòu)進(jìn)行涂裝的施工方式主要有刷涂、滾涂、普通噴涂與高壓無(wú)氣噴涂等，筆者建議在條件允許的前提下盡可能選擇高壓無(wú)氣噴涂方式。在涂裝前要先將油漆桶倒置且充分拌勻，待完全熟化便可按照說(shuō)明的涂料黏度進(jìn)行操作。此外，涂裝施工環(huán)境極為關(guān)鍵，條件允許的情況下盡可能在封閉式車間內(nèi)施工。底層涂裝要保證表面預(yù)處理合格后第一時(shí)間涂覆，間隔時(shí)間通常不得超過(guò)4 ～12h。同時(shí)，對(duì)不同層涂料進(jìn)行涂裝，需要帶上一道漆完全干透后再進(jìn)行下一道涂料涂裝，值得注意的是底漆、中漆、面漆應(yīng)盡量選用同廠家配套產(chǎn)品，并且在有效時(shí)間內(nèi)用完。

2.3 金屬熱噴涂防護(hù)

整個(gè)金屬熱噴涂防護(hù)系統(tǒng)主要包含金屬噴涂層與涂料封閉層。在進(jìn)行金屬熱噴涂前要對(duì)表面預(yù)處理質(zhì)量展開檢查，確認(rèn)合格才能展開噴涂，并且不能與表面預(yù)處理的間隔時(shí)間拉得太長(zhǎng)。如果在濕度較大的環(huán)境中進(jìn)行熱噴涂，需要在2小時(shí)內(nèi)完成；而如果在濕度不大的晴天環(huán)境下，也不得超過(guò)8小時(shí)。在涂料封閉后需要將金屬熱噴涂和涂料的復(fù)合防護(hù)系統(tǒng)涂覆在中漆與面漆。為了提高金屬層的熱噴涂質(zhì)量，應(yīng)盡可能使用高速電弧噴槍，在噴涂過(guò)程中要把控好空氣壓力與噴涂的距離、角度、速度。具體來(lái)講，熱噴涂的工藝要求為：壓縮空氣壓力不得低于0.4MPa，且必須為清潔、干燥的空氣；距離需保持在100 ～200mm；噴槍與金屬結(jié)構(gòu)表面的角度不得小于45°；速度需控制在單詞噴涂厚度為25 ～80μm 最為適宜；涂層表面溫度降低到70℃以下后，才能開始下一層噴涂。

在金屬熱噴涂材料的選用方面，需要結(jié)合水工金屬結(jié)構(gòu)所處環(huán)境的不同進(jìn)行選擇，比如大氣環(huán)境下的水工金屬結(jié)構(gòu)，則選用鋁、鋁合金、鋅鋁合金等；淡水環(huán)境下的水工金屬結(jié)構(gòu)，則選用鋅鋁合金；海水環(huán)境下的水工金屬結(jié)構(gòu)，則選用鋁、鋅、鋁合金等材料。在進(jìn)行涂料封閉時(shí)需要在噴涂層還有一點(diǎn)溫度的時(shí)候進(jìn)行，焊縫兩側(cè)要保留100 ～150mm 的寬度，作為底漆刷涂時(shí)的保護(hù)。倘若因?yàn)榕鲎捕霈F(xiàn)噴涂層損傷，需要按照同樣的工藝進(jìn)行修補(bǔ)。

2.4 埋件防腐處理

對(duì)埋件外露部分進(jìn)行防腐涂裝，可依據(jù)涂料防腐標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范去選用涂料，同時(shí)一直深入地面20mm 左右，而其余接觸混凝土的埋入部分應(yīng)當(dāng)更具具體的存放實(shí)踐、環(huán)境等因素去考慮是否使用水泥漿做好臨時(shí)性防護(hù)。通常來(lái)講，埋件涂裝水泥漿的部位需要經(jīng)過(guò)表面預(yù)處理，其清潔度等級(jí)需要在Sa2 級(jí)以上且水泥漿厚度要在300 ～800μm 最為適宜。水泥漿涂裝后要第一時(shí)間做好噴水養(yǎng)護(hù)，并且在埋入前如果發(fā)現(xiàn)其表面存在生銹或開裂等情況，一定要將這部分水泥漿清理掉。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，由于水工金屬結(jié)構(gòu)的形態(tài)各不相同，并且所處環(huán)境條件也存在差異，所以會(huì)形成不同的腐蝕問(wèn)題。而為了延長(zhǎng)水工金屬結(jié)構(gòu)的使用壽命，則需要提高防腐意識(shí)，對(duì)各種引起金屬結(jié)構(gòu)腐蝕的因素深入研究，從而利用現(xiàn)有的水工金屬結(jié)構(gòu)防腐技術(shù)，做好防腐工作，從而為水利工程金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行打下良好的基礎(chǔ)，有助于我國(guó)水利工程事業(yè)的穩(wěn)健發(fā)展。