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水工金属结构防腐蚀设计
【摘要】本文围绕金属腐蚀机理、防腐措施以及防腐设计等几个方面进行探讨,以供参考。
【关键词】水工;金属结构;防腐;机理;措施
中图分类号:TU318 文献标识码:A
一、前言
水工金属结构是指水工钢结构,用于水利水电工程建设,包括了各种闸门、阀门及拦污栅等。作为基本构件,在焊接过程中必须要经过承载结构、防腐验收通过才能运行。防腐环节是影响金属结构寿命的重要环节,应引起高度重视,所以必须要制定相关的水工金属结构防腐控制措施。
二、金属腐蚀机理、腐蚀因素与金属覆盖层的保护
金属腐蚀主要是化学过程,可以把金属的腐蚀机理分为化学机理和电化学机理。化学腐蚀是根据化学的多相反应机理,金属表面的原子直接与氧、水、酸等分子相互作用。金属的氧化和还原同时发生,电子从金属直接转移到接受体上,而不是在时间或空间上分开独立进行的共轭电化学反应。金属和不导电的介质接触发生的反应主要为化学腐蚀。最重要的化学腐蚀是气体腐蚀,一般是金属的氧化过程(如金属的氧化、氮化和硫化等);电化学腐蚀是最常见的腐蚀,其比化学腐蚀要严重的多。在水、土壤、潮湿空气等环境下发生的腐蚀一般为电化学腐蚀。其作用机理:介质与金属发生的是两个独立的共轭反应。阳极过程金属失去电子而溶解到介质中,电子通过介质到阴极,而发生还原反应。
由于水工金属结构长期浸没在水中,或处于干湿交替、被高速水流冲刷等环境中,受到各种水(河水、工业污水)、大气、阳光、温度和水生物等的侵蚀,泥沙和其它漂浮物的冲击摩擦也会使金属结构发生严重腐蚀,从而降低结构的承载能力,严重威胁到闸门、启闭机等水工金属结构的安全运行。如何有效地解决水工金属结构的腐蚀问题是水利水电工程中的重要任务。正确应用水工金属结构的防腐蚀技术是关系到水工金属结构使用寿命的重要因素。目前对钢结构的防腐蚀措施主要有:电化学保护和覆盖层保护。电化学保护主要分为牺牲阳极法和阴极保护法。而覆盖层保护主要有电镀、化学镀金属层、喷涂和涂敷防腐涂料。
三、水工金属结构选择原则
水工金属结构防腐常用的方法有:涂层防腐、喷镀层防腐、阴极保护防腐等。它们适用于不同类型的结构和腐蚀环境。针对不同的结构和介质,选择适当的防腐措施。
涂层防腐选择原则:适用于任何结构,应用广泛,当与喷镀金属或阴极保护联合应用时效果更好。随着涂料工业的日益发展,不同性能的防腐涂料多种多样,使用时应根据不同介质选择适应的涂料,以达到保护的目的。
喷镀金属防腐选择原则:适用于工作环境恶劣、防腐要求较高的重要结构。
阴极保护防腐选择原则:适用于保护面积大、结构数量多而且集中的重要结构的水工金属结构。这些水工金属结构表面形状比较简单,而且又常常浸在介质中。热喷涂特别是电弧喷涂技术在国外得到了大量应用,实践表明,用电弧喷涂长效防腐技术对永久性大型钢结构进行防腐是最佳的防腐蚀选择。我国也正在逐步开始大量应用电弧喷涂长效防腐技术来防护大型水工钢结,如长江三峡工程中的大量金属结构均采用了电弧喷涂长效防腐技术。
大量的水利水电工程中金属结构多采用涂料防锈和金属热喷涂防锈,或三种方法混合采用。
四、水工结构防腐蚀措施的分类
水工金属结构属非循环性环境水中的大型、固定的永久性结构物,常用的基本防腐措施有以下几种。
1、涂料防腐
用涂料防腐是最