海河二道闸钢闸门防腐与处理学术论文发表期刊

 

　　关键词  　海河二道闸  钢闸门  防腐

 

　　Abstract: The paper makes a specific analysis on the causes of hydraulic steel gate easily being rusted, introduces the methods for anti-corrosion of hydraulic steel gate, and expounds the treatment and anti-corrosion construction of hydraulic steel gate of the second sluice on Haihe River.

 

　　Key words: the second sluice on Haihe River; steel gate; anti-corrosion

 

　　中图分类号：K826.16    文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）

 

　　1基本情况

 

　　天津位于九河下梢，濒临渤海，节制闸、挡潮闸众多，它们为保障天津市工农业生产及人民生活用水发挥着巨大作用。由于节制闸、挡潮闸水工钢闸门长期处在水（污水、海水、盐雾侵蚀）和泥沙冲刷等恶劣环境之中， 在电化学、机械因素和生物因素腐蚀的共同作用下钢结构腐蚀严重， 机械强度降低，使用寿命缩短。因此，做好钢闸门的防腐工作，延长其使用寿命显得尤为重要。

 

　　海河二道闸工程于1984年5月12日经国家计委批准兴建。同年8月开工。1985年10月份竣工。位于天津市津南区东泥沽村东侧的海河干流上，上距市区解放桥30Km，下离入海口39Km。主要功能是：保护上游水质，开发下游航运；与海河防潮闸联合运用，充分发挥海河泄洪、排水、供水、蓄水、通航、观光等综合功能，是促进滨海地区建设实现天津市总体规划的一项重要工程措施。

 

　　工程主体为8孔节制闸设计流量为1200立方米/秒。其中中孔6孔闸孔净宽为10米，高9米；边孔2孔闸孔净宽为13.5米，高6.9米。工作闸门设双向止水平板直升式钢闸门采用柱塞式液压启闭机进行启闭。检修闸门为叠梁式结构，中孔检修门上、下游各一套，每套4扇；边孔检修门上、下游各一套，每套3扇。

 

　　2 钢闸门腐蚀机理及防腐措施

 

　　2.1 钢闸门腐蚀机理

 

　　水工钢闸门腐蚀按其腐蚀原理分为化学腐蚀和电化学腐蚀两大类。水工钢闸门由于其所处的环境(海水、盐雾、污水等)主要受电化学腐蚀

 

　　1.电化学作用

 

　　钢铁在冶炼过程中会渗入许多杂质这些杂质在金属体内可形成很多不同的电极，当含有杂质的钢材与水或空气中的水分接触时，由于钢铁与所含杂质的电位不同形成了无数短路的小原电池。钢材电位较低成了原电池的阳极，所含杂质与不活泼金属的电位较高，形成原电池的阴极。这样钢材与水接触时放出电子。这些电子进入水中与溶解于水中的氧作用产生铁锈钢材就不断被腐蚀。由于铁锈为多孔性的物质易受潮解不能阻止钢材进一步腐蚀钢闸门在水中就不断被锈蚀直到破坏。亦即水工钢闸门的腐蚀主要是钢板在电介质水中产生了电化学作用的结果。如果钢闸门是由不同钢材组成的比如是不锈钢与一般软钢组成，软钢将起到牺牲阳极的作用而被腐蚀掉。

 

　　2.酸碱腐蚀　若钢闸门接触的水中含有酸碱物质或空气中有腐蚀气体等钢材与腐蚀介质发生化学反应也会造成钢闸门的腐蚀。

 

　　3.盐分引起的腐蚀  在近海地区水工钢闸门下游侧和上游侧的水所含盐分浓度不同。当启闭闸门时闸门附近海水和淡水因密度不同常呈层状分布。水的电阻率沿水深方向的分布差异也很大底部电阻一般比水面小。盐分浓度高的部位(河底)容易发生腐蚀。

 

　　4.水流速度的影响  水流速度对腐蚀也有影响。钢闸门受到水流冲击速度的大小不同、部位不同腐蚀程度也不同。凡受到较大流速冲击的部位(如弧形闸门的边缘)容易受到腐蚀。

 

　　5.风浪的影响  由于风浪的作用，水面附近的溶解氧较多，使氧的离子化过程加速，容易造成局部阳极的迅速溶解，所以钢闸门靠近水面波动部位的锈蚀要比其余部位严重；深水部位则因氧的离子化过程缓慢锈蚀程度相对较轻。

 

　　6.气候因子的影响  钢闸门水上部位由于受到日光照射和潮湿空气的作用发生化学腐蚀 。

 

　　2.2 钢闸门的防腐措施

 

　　钢闸门的腐蚀现象是普遍存在的，国内外对钢闸门的防腐研究十分广泛，各自采取不同的措施对闸门进行防腐处理，目前水工钢闸门的防腐蚀措施主要有如下三种：采用涂刷环氧沥青漆、氯磺化聚乙烯涂料，喷锌以及阴极保护等都起封闭、隔离腐蚀电流、氧气的作用，以延长钢闸门的使用寿命，降低维修费用。

 

　　2.2.1　涂料保护

 

　　在覆盖层保护方面常采用防腐蚀涂料。一方面涂料在钢材表面干结成一层附着坚固的漆膜把钢材表面与空气或水等介质隔绝开来；另一方面可在涂料中加入一些具有防腐蚀能力的颜料它们与钢铁接触时发生化学反应生成一层薄膜覆盖在金属表面上防止腐蚀介质浸入或抑制钢铁的锈蚀起到防腐蚀作用。水工钢闸门的涂料多采用两层底漆和两层面漆，底漆主要起防锈作用，面漆主要是保护防锈底漆不直接受到介质作用，并有一定装饰作用。

 

　　涂料往往采用油漆，水工上常用的油漆有红丹底漆、银灰色面漆、830沥青铝粉船底漆、831黑棕船底防锈漆、环氧二乙烯红丹漆 、环氧二乙烯乙炔铝粉面漆、醇酸沥青铝粉面漆等。涂料要有一定的稀释剂，使其达到适宜的稠度，以利施工操作。防锈涂料稀释剂掺和量不宜过多，一般以不超过涂料量的2%～3%为宜。

 

　　2.2.2　喷锌保护

 

　　喷锌保护是利用锌经过熔融及雾化喷射到闸门表面形成锌镀层在钢材表面被覆一层防锈性能好的金属层来保护钢材不被腐蚀。该镀层具有当镀层有孔隙或局部损坏与水与基体接触式起牺牲阳极类型的阴极保护作用。喷锌镀层厚度一般为0.3mm，施工要求严格操作复杂，需要一套专门设备。

 

　　2.2.3 电化学保护法

 

　　阴极保护是根据电化学腐蚀原理，在钢闸门附近放一个辅助阳极（钢、铸铁、石墨、吕银合金），在两者之间加上电流电源，钢闸门与辅助阳极之间通过介质（水）连接成一个回路，钢闸门成为阴极，在电化学作用下，辅助阳极牺牲而阴极得到保护，为节省阳极金属材料，也可采用阴极保护与涂料保护联合使用的防腐蚀措施。

 

　　3 二道闸水工钢闸门的防腐处理

 

　　2004年海河二道闸实施了水闸整体的加固改造，当时工作闸门、检修闸门的防腐措施是在喷砂除锈的基础上底层喷锌、中间层为环氧云铁中间漆、面层采用了氯化橡胶漆进行封闭。经过多年运行发现工作闸门的门叶、横纵梁的原有封闭层下出现大量鼓包，防腐涂层（中间涂层和面层）基本上完全脱落，个别部位的底层喷锌亦发生脱落，因此导致海河二道闸工作闸门锈蚀非常严重，特别是工作闸门局部的金属基体已经遭到侵蚀。

 

　　介于此海河二道闸工作闸门、检修闸门急需进行全面的防腐维护否则将会极大地缩短工作闸门、检修闸门的使用寿命。

 

　　根据上述情况和我所多年的防腐工作实践经验，考虑防腐效果和工程投入，经对比确定钢闸门应以环氧沥青类为底、面漆，因为环氧沥青漆有一定的防腐能力，且价格较低，适宜大面积涂刷。这种方法优点是:施工方法简便，物尽其用，造价合理，便于管理人员正常维护，保护效果比较理想。同时要保证良好的防腐效果。

 

　　3.1施工标准

 

　　水工钢闸门防腐施工严格遵照《水工金属结构防腐蚀规范》（SL105-2007）、《水工钢闸门和启闭机安全检测技术规程》（SL101-94）的要求实施。

 

　　3.2施工方法

 

　　3.2.1闸门的锈蚀处理

 

　　防腐施工前，需要对水工钢闸门表面产生的污染物进行处理，因为它的存在严重影响各种涂层或喷锌层的附着能力，使保护层过早失效。如果污染物除不净面层的防腐做得再好也起不到应有的作用。钢闸门常用的表面处理方法见表1。

 

　　表1               钢闸门的表面处理方法

 

　　处理方法适用情况工具及材料注意事项优点缺点

 

　　人工敲铲清除铁锈、氧化皮、旧漆铲子、刮刀、锤子、钢丝刷、锉钢丝束不要过分简便、质量好劳动强度大

 

　　机械处理清除浮锈、氧化皮、旧漆、焊缝修整风动刷子、除锈枪、电动刷、电动砂轮、电动锤、针束除锈器不要过分效率高、质量好劳动强度大

 

　　化学除锈清除氧化皮和浮锈带锈底漆或除锈剂需防护功效高、质量好深锈需多次处理

 

　　喷砂除锈防腐要求高、喷锌、使用周期长的钢闸门空压机、贮压筒、冷却器、空气滤清器、喷砂筒、石英砂需防护效率高、质量好、表面清洁与除层结合好损耗大、工艺复杂

 

　　对工作闸门、检修闸门原防腐层采用喷砂除锈进行处理，清污除锈达到Sa2.5级。其标准为：完全除去金属表面上的油脂、氧化皮、锈蚀产物等一切杂物，可见的阴影条纹、斑痕等残留物不得超过单位面积的5% 。

 

　　石英砂应质地坚硬、耐久、洁净符合规定级配含泥量（冲洗法）小于3%硫化物及硫酸盐含量（折算为SO3）小于1%。

 

　　3.2.2环氧漆涂层刷涂料

 

　　乙种环氧沥青漆，分为底、磁漆二种，

 

　　1.涂刷厚浆型环氧煤沥青漆底漆二遍干膜厚度需达到140～160μm，涂刷环氧煤沥青漆面漆二遍干膜厚度需达到160μm。在工作闸门水位变化部位可增加涂刷环氧煤沥青漆面漆一遍干膜厚度达到80μm。

 

　　2.材料配制及使用方法

 

　　乙种环氧底漆、磁漆配比为:成份一:成份二=100:5.5及100:7.2，施工前按两组份的配比将漆配好，放置0.5h后再用，涂装工艺习以喷涂、刷涂及辊涂，以喷涂为宜。底磁漆喷涂时可分别加入15%～ 6h(25℃)，超过此时间，粘度逐渐上升，直至成胶无用。因此，应用多少配制多少，以免造成浪费。涂装间隔时间，底漆最短12h(25℃)，最长3d。磁漆最短24h(25℃)，最长4d，一般每天一道。底漆要求涂装均匀，不得漏涂。实干后，将底漆用砂纸轻轻打磨，即可涂装磁漆，施工温度不低于15℃以下，干燥时间要适当延长，10℃以下不宜施工，涂装间隔过长直接影响面漆的附着力。

 

　　3.3 施工质量检查

 

　　3.3.1 喷砂除锈

 

　　1.基底处理是很重要的一道工序，在施工中一定要将钢间门特别是梁格的各个部位进行喷砂除锈，严格按除锈标准(达到近白级)执行，对较小的梁格和轮子周围等关键部位，要进行严格的质量检查。

 

　　2.施工时要选择天气晴朗、湿度较小的春秋季节进行。

 

　　材料选用石英砂为最佳，要求砂粒坚硬而有棱角、干燥(含水量(3%)，无泥土及其它杂质;

 

　　3.3.2涂刷防腐涂料

 

　　环氧沥青漆应选用有生产资质的厂家生产的合格产品，无污染无放射性，材料的物理性质及化学成分应符合现行的国家标准。购置环氧煤沥青漆应索取并检验其生产合格证。

 

　　1.钢闸门表面处理后要尽快涂漆防止第二次生锈或污染。

 

　　2.外观检查:涂层要饱满、均匀，表面黑亮的漆膜，对皱褶、膨泡等要进行修整。

 

　　3.附着力检查:涂层完全固化后(一般为7d)用小刀拉舌形切口，再用力掀开，破坏处钢铁表面仍为漆层所覆盖，不得露铁。

 

　　针孔检查:可用直流火花检漏仪，用2000伏检查，发现针孔应予补涂。

 

　　4.油漆时一定要等第一遍油漆干透后，再刷第二遍，要保证漆膜均匀，不起泡，不漏

 

　　4 结束语

 

　　海河二道闸工作闸门、检修闸门防腐面积总计6200平方米。2009年对其中的1～4孔工作闸门和边孔检修闸门采用乙种环氧沥青漆涂层进行了防腐处理。

 

　　几年来，经过观察，此闸在海河污水成份较复杂的情况下，闸门大部位没有起泡、起鼓等损坏现象，漆膜光亮。证明该漆可以经受有害水质考验，是一种良好的水下钢结构涂料，防腐蚀性能优异。根据目前情况，使用寿命可达4年以上，大大减少了除锈喷涂次数，延长了设备使用寿命，节省开支，提高了经济效益。

 

　　参考文献：

 

　　《水工钢闸门的防腐与处理》  孙文祥等   《天津水利》（2001.3）

 

　　《H52--S4环氧厚浆涂料在小洋口闸钢闸门防腐中的应用》  朱建伟等  《水利建设与管理》（2005.3）