尹正超 上海珠宇工程咨詢管理有限公司

1 前言

水利閘門在長期使用過程中會受到各種水質(zhì)（河水、海水）的腐蝕、水生物的侵蝕或干濕交替等環(huán)境因素的影響，對閘門中金屬結(jié)構(gòu)的剛度以及強度影響較大，縮小了構(gòu)件截面，使得應(yīng)力提升，使用過程中容易降低閘門的承載能力，影響了設(shè)備的正常順利運行，對水利閘門的管理造成了不良影響。隨著當前對水利工程建設(shè)要求的提升，要求不斷優(yōu)化水閘閘門管理，對水閘閘門金屬結(jié)構(gòu)進行必要的優(yōu)化防腐處理，提升設(shè)備的使用壽命。

2 工程概況及防腐處理的問題分析

金匯港南閘改造工程分三孔，中孔凈寬30m，為潛孔直升門型。兩側(cè)邊孔凈寬15m，為雙扉門型，為入海排澇擋潮I等中型水閘，設(shè)計最大排澇流量為650m3/s。

其防腐處理的難點在于：①由于門體尺寸較大，且在施工期必須保證水閘正常運行，其防腐改造處理只能在水閘現(xiàn)場進行，且中孔與邊孔只能交替實施。②施工場地及為狹窄、工作面有限。③臨?？諝鉂穸却?、風力大、水含鹽腐蝕性大，對金屬結(jié)構(gòu)防腐處理極為不利。④臨水、高空作業(yè)安全隱患大，防塵、防水污染難大。⑤單體閘門面積大、施工時段相對較長，不利于防腐質(zhì)量控制。

3 防腐問題控制處理措施

（1）為了滿足排潮與閘門防腐處理雙層要求，先進行兩邊孔閘門的防腐處理，邊孔閘門為南北向雙扉門，處理上扉門時，下扉門處于關(guān)門狀態(tài)，上扉門開到最高點利用原機械鎖定鎖住，故上扉門即使在水位達到最高狀態(tài)不影響人員施工，同時可利用中孔閘排澇，上下門交替進行處理；中孔閘門防腐處理時，關(guān)閉中孔檢修閘擋潮，利用兩邊孔閘排澇，中孔閘提升至最高位置，并增設(shè)鎖定設(shè)施。

（2）為了創(chuàng)造良好的防腐施工環(huán)境，確保防腐施工時環(huán)境空氣相對濕度低于85%，對施工閘門順四周搭設(shè)腳手架，四周圍及頂部用厚油布進行密閉，下部鋪設(shè)木板，同時設(shè)置送排風系統(tǒng)，確保防塵、防爆、防潮、防水污染效果。

（3）涂裝施工選擇在晴天、溫度較高時段進行。

（4）為縮短施工工藝間隔時間，選擇分面、分段兩個班組同時作業(yè)施工。

4 水閘閘門金屬結(jié)構(gòu)防腐處理方法

水閘閘門金屬結(jié)構(gòu)的防腐蝕處理方法較多，一般有以下幾種方法。

4.1 涂料保護法

涂料防腐蝕法是在水利金屬結(jié)構(gòu)中運用比較廣泛，主要是其施工比較簡便，成本較低。主要適用于防腐要求不高的水工設(shè)備，隨著技術(shù)的發(fā)展，目前市場上有多種高效優(yōu)質(zhì)的涂料可供選擇，其防腐蝕涂層系統(tǒng)一般由底層、中間層、面層組成，底層應(yīng)有較好的附著力和防銹性能，中間層應(yīng)有較好的屏蔽性能與結(jié)合性能，面層應(yīng)具有耐水性。涂層系統(tǒng)的選擇應(yīng)根據(jù)設(shè)備所處水上、水下、干濕交替或抗沖耐磨等環(huán)境選擇確定。由于施藝簡單使得其應(yīng)用更加廣泛。涂料保護法保護期能達十年左右。

圖1

4.2 金屬熱噴涂保護法

金屬熱噴涂保護系統(tǒng)包括金屬噴涂層和涂料封閉層，金屬熱噴涂和涂料的復(fù)合保護系統(tǒng)應(yīng)在涂料封閉后，涂覆中間漆和面漆。現(xiàn)階段我國應(yīng)用較廣金屬熱噴涂材料有鋅、鋁、鋁合金、鋅鋁合金。目前淡水及海水中選用鋅作為金屬熱噴材料較多，金屬層厚度為200μm～300μm。

4.3 犧牲陽極陰極保護法

犧牲陽極的陰極保護法是一種防止金屬腐蝕的方法，即將還原性較強的金屬作為保護極，與被保護金屬相連構(gòu)成原電池，還原性較強的金屬將作為負極發(fā)生氧化反應(yīng)而消耗，被保護的金屬作為正極就可以避免腐蝕。犧牲陽極的陰極保護法應(yīng)和涂料保護聯(lián)合使用。犧牲陽極的陰極保護的金屬結(jié)構(gòu)應(yīng)與水中其他金屬結(jié)構(gòu)電絕緣。其常用材料有鋅基、鋁基、鎂基合金材料。犧牲陽極的陰極保護法使用年限根據(jù)金屬結(jié)構(gòu)的設(shè)計使用或維修周期確定。

金匯港南閘閘門金屬結(jié)構(gòu)防腐改造處理結(jié)合實際運行環(huán)境情況，在原設(shè)計技術(shù)處理的基礎(chǔ)上，給合以上三種防腐處理方法進行優(yōu)化綜合，采用金屬熱噴涂與犧牲陽極陰極保護法相結(jié)合的處理方法，防腐處理鋅層厚度為300μm，再涂環(huán)氧樹脂防銹涂料80μm，無溶劑環(huán)氧樹脂厚漿涂料400μm，取得了較好的防腐蝕處理效果。

5 水閘閘門金屬結(jié)構(gòu)防腐處理質(zhì)量控制措施

水利閘門的金屬結(jié)構(gòu)防腐處理對水利工程作用重大，在實際實施時一定要注意有關(guān)問題，比如天氣、環(huán)境濕度等。下面就質(zhì)量控制措施問題分析如下。

5.1 表面預(yù)處理

水工金屬結(jié)構(gòu)在涂裝之前應(yīng)進行表面預(yù)處理。清理除銹前應(yīng)清除焊渣、飛濺毛刺等，在役金屬結(jié)構(gòu)應(yīng)清除表面海生物、淤泥、雜質(zhì)及舊涂層和基底銹蝕部位金屬涂層等，由人工用一些比較簡單的工具,如刮刀、砂輪、砂布、鋼絲刷等工具,清除部分不易清除的部分鐵銹，同時應(yīng)清除表面上的粉塵、碎屑和磨料，過程中應(yīng)注意防塵和環(huán)境保護。噴射清理后，基體金屬的表面清潔度等級為不低于GB 8923中規(guī)定的Sa2.5級，表面粗糙度為40μm～150μm，目測潔凈且露出金屬光澤。

5.2 金屬熱噴涂

金屬熱噴涂前應(yīng)對表面預(yù)處理的質(zhì)量進行檢驗，合格后方能進行噴涂作業(yè)；其施工與預(yù)處理的時間間隔應(yīng)盡可能短，在較潮濕環(huán)境條件下，應(yīng)在2h內(nèi)噴涂完畢，在晴天或濕度不大的條件下，最長不應(yīng)超過8h；噴涂用的壓縮空氣須清潔、干燥,壓力0.4MPa～0.6MPa；各噴涂帶之間應(yīng)有1/3的寬度重疊,厚度盡可能均勻；各噴涂層之間的噴槍走向相互垂直,交叉覆蓋；涂料封閉在金屬噴涂層尚有余溫時進行,采用刷涂或高壓無氣噴涂的方式施工。

5.3 犧牲陽極陰保護

犧牲陽極安裝質(zhì)量直接影響到陽極的發(fā)生電流量、溶解性能、使用壽命和防腐效果。因此安裝必須牢固可靠，保證20年不脫落，與閘門電性導(dǎo)通好。鋅塊安裝方式及布置位置按圖紙要求。噴砂除銹后，按圖紙要求進行焊接槽鋼支架，焊接完后，對鋼支架進行噴砂除銹。鋅塊兩頭支架進行焊接，對單獨鋅塊采用橡皮進行包裹防護。噴鋅油漆結(jié)束，經(jīng)檢驗合格后，拆除鋅塊的包裹橡皮。

犧牲陽極的工作表面為鑄造面，要求牲陽極工作面無氧化渣、毛刺、飛邊等缺陷，犧牲陽極所有表面允許有長度不超過50mm、深度不超過5mm橫向裂紋存在，但不允許有裂紋團存在。犧牲陽極工作面允許有鑄造縮孔，但其深度不得超過陽極厚度的10%，最大深度不得超出10mm。犧牲陽極工作面應(yīng)保持干凈，不得沾有油漆和油污等。犧牲陽極基體與鐵芯之間接觸電阻應(yīng)小于0.001Ω。陽極表面溶解均勻，腐蝕產(chǎn)物容易脫落。每塊犧牲陽極的重量偏差為±3%，陽極長度偏差為±2%，陽極寬度偏差為±3%，陽極厚度偏差為±5%，但總重量不應(yīng)出現(xiàn)負偏差。

本項目閘門犧牲陽極焊接安裝，采用手工電弧焊接法工藝。犧牲陽極安裝的作業(yè)中首先進行焊位打磨，依次進行陽極塊就位固定、陽極塊焊接、焊縫質(zhì)量檢查、進入下一循環(huán)。每只犧牲陽極有兩只焊腳，每個焊腳槽鋼有四條焊縫，要求每條焊縫有效長度大于100mm，焊縫高度大于6mm，焊縫表面基本連續(xù)平整、寬度均勻、無裂紋。

工程完工1年內(nèi)測量1次保護電位，交付使用2～20年，每兩年測量一次，并記錄有關(guān)數(shù)據(jù)備查。定期抽查每個閘門的保護電位，以確保系統(tǒng)的正常運行。閘門保護電位測量時采用Ag/AgCl參比電極或便攜式銅/飽和硫酸銅參比電極及數(shù)字式萬用表或電位表進行測量。當普查閘門電位發(fā)現(xiàn)其電位達不到設(shè)計要求時，應(yīng)檢查犧牲陽極狀況并采取重焊，更換或補焊犧牲陽極。優(yōu)化閘門電位檢測，通過檢測鋼結(jié)構(gòu)的自然腐蝕電位或陰極保護電位，作為評價該結(jié)構(gòu)所處環(huán)境腐蝕性的參數(shù)或作為陰極保護的判據(jù)。

6 結(jié)束語

水利工程運行中，水閘起著重要的作用，水閘長時間在空氣或者水底中作業(yè)，長久運行之下會影響其使用壽命，影響設(shè)備性能的正常發(fā)揮，使得設(shè)備運行中面臨著較大的不穩(wěn)定性，增加了安全風險，因此要求加強對設(shè)備的維護，本文以金匯港南閘改造工程為例，分析對水閘運行的防腐蝕策略，此種處理方式取得了良好的運行效果，顯著提升了水閘的使用壽命，為水利工程的正常運行提供了必要支持。