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北运河闸门最优防腐方案的探讨
闸门是水利工程的重要组成部分, 对水利工程的防洪和水资源管理
起着重要作用 。闸门锈蚀是影响闸门寿命的最重要的因素之一, 因此提
高闸门的防腐蚀质量, 延长其使用寿命对水利工程有着重大意义。
北运河自源头起, 由北向南依次有北关闸、榆林庄闸和杨洼闸座大
闸。由于 河流被严重污染 , 长期运行中闸门结构被严重腐蚀而降低承载
能力 , 威胁闸门的安全运行。多年 来虽然对座闸的闸门进行了多次喷涂
防腐处理, 但效果都很不理想 , 锈蚀依然严重。因此, 我们认为喷涂防
腐这种工艺不适应北运河目前的水质状况, 在将这些闸都拆除重建之
际, 应该对闸门的防腐提出更高的要求 。因此 ,有必要提出一种闸门的最优防腐方案在北运河各闸重建中应用。
闸门防腐方案的经济技术分析
在闸门防腐设计时 , 合理的防腐方案要考虑闸门使用环境、运行工
况及维修管理等多种因素。有 时最有效的措施 , 往往需付较高的成本,
这就需要通过经济技术比较论证选定合理的方案。
不同 防腐 工艺 的比较
闸门防腐工艺目前主要有喷涂防腐、金属热喷涂和阴极保护法以及
闸门结构本身使用抗腐蚀材料。
喷涂 防腐
喷漆防腐施工简单, 工艺流程如图 1。其中前 3个工序为表面预处
理。涂料 保护系统 , 即防腐蚀涂层系统中基体金属应附着良好的底漆和
具有耐腐、耐水性的面漆组成 ,中间层宜选用能增加与底、面漆之间的
结合且具有一定耐腐蚀性能的涂料。
闸门的表面预处理、涂膜厚度、涂料的组成及涂装的工艺条件等因
素对涂膜寿命的影响统计分析结果见表 1。
由表 1 可见闸门的表面预处理是喷漆防腐的关键因素。喷漆 防腐的
费用 较低 , 为 70 元 /m2 左右但 喷漆 施工 时易 受闸 门构 件的 尺寸和 几何
形状的限制, 即存在不能进行喷漆的死角, 只能靠刷漆或滚漆作为喷漆
的辅助手段, 这不仅费工费时、加大劳动强度 , 而且涂层厚度不均匀。
北运河上的 3 座大型闸门运行证明该工艺对常年浸泡在污水中的防腐
效果 不理 想。喷漆 防 腐一 般维 修周 期为 3 一 4a, 频繁的 维修 既造 成浪 费
而且经常对闸门进行喷砂处理 , 必然使闸门受力构件断面减小, 整体强
度降低。因此喷漆防腐不应成为新建闸的选择方案。
金属 热喷 涂
金属热喷涂是将锌、铝等 金属在钢材表面形成镀层。该 保护系统应
包括金属喷涂层和涂料封闭层。金属热喷涂和涂料的复合保护系统还应
在涂料封闭后 , 涂覆面漆 。其 工艺流程见图 2。该工艺比喷漆防腐工艺
复杂 , 主要多了一道喷涂金属材料的工序。金属 涂层提供了稳定的、免
于腐蚀的基底 , 提高了涂料层的寿命涂料层使金属层免于在腐蚀性环
境受到腐蚀, 发挥了最佳协同效应, 此外该系统本身还含电化学保护,
防腐 寿命 可达 12 — 15a, 费用 为 120 一 150 元 /m2, 大约 为喷 漆防 腐的
2 倍。但受闸门构件的尺寸和几何形状的限制 , 该工艺也存在不能防护
死角的问题, 产生的后果也将同喷漆防腐一样 。因此金属热喷涂不应是
新建闸的最佳防腐选择方案。
阴极 保护
阴极保护法是利用电化学的原理, 将闸门作为腐蚀电池的阴极而不
受腐蚀。阴极保护有 2种作法。
牺牲阳极保护法。在闸 门表面上 , 安装离子化倾向比钢材更大的金属材料 , 如铝、锌、镁等作为牺牲阳极 。它们被直接焊在闸门的表面上。离子 化倾向大的金属作为腐蚀电池的阳极被腐蚀, 而钢闸门作为阴极则得到电子的保护免于腐蚀 。该方法由于阳极不断失去电子而被消耗 ,
因此应首先考虑阳极的使用年