牺牲阳极阴极保护技术在钢闸门防腐中的应用

徐 啸， 王 磊

（1.江苏省武定门闸管理所，南京，210013；2.江苏省秦淮新河闸管理所，南京，210046）

一、问题的提出

钢结构在水利工程中被广泛应用，其中，有大量的钢结构长年处于水下，如各种钢闸门、拦污栅、引水压力钢管和水轮机等，长期接触侵蚀性介质（海水、淡水），遭受这些介质的电化学腐蚀作用，有时还受到高速水流或风浪的冲击，漂浮物和泥沙、冰凌的磨耗以及水中微生物和污染物的作用，极易发生腐蚀。各种形式的腐蚀破坏使得结构的有效断面减小，严重时局部穿孔，结构的安全度逐渐下降，严重影响结构物的正常、安全运行。以下从几个实例出发,介绍牺牲阳极阴极保护技术在钢闸门防腐中的应用。

二、应用实例

1.秦淮新河节制闸

该工程于1980年6月建成，共12孔。2001年年底起对节制闸进行除险加固改造，上扉门为混凝土门，下扉门为钢闸门。钢闸门宽6.1 m，高5.4 m，采取喷锌加涂料保护，喷锌层厚度为160 μm,涂料为环氧云铁防锈漆 50 μm+氯化橡胶铝粉漆 90 μm。 为了延长钢闸门防腐蚀年限，减少维修，对水下钢闸门进行长效保护，利于环境保护，秦淮新河闸管理所请有关科研单位设计实施了镁合金牺牲阳极阴极保护技术，对长年处于水下的部位采取了牺牲阳极阴极保护措施，设计保护使用寿命不小于15年。

（1）保护范围

下扉门门顶高程为5.2 m，闸底板高程为0.0m。内河侧正常蓄水位为6.5 m。保护范围为钢闸门内河侧和长江侧长年处于水下的部位，包括导轨板和底止水板。

（2）保护面积

每扇钢闸门内河侧保护面积约33 m2，长江侧约 132 m2，合 计165 m2，12扇钢闸门总保护面积1980m2。

（3）保护标准

牺牲阳极保护系统运行后测量钢闸门的保护电位，95%以上测点的保护电位满足以下要求：保护电位负于-850mV(相对于饱和硫酸铜参比电极)；不锈钢轨道板周围保护电位比自然电位偏负200mV。

（4）测量结果

钢闸门牺牲阳极保护系统实施10天后，对其钢闸门的保护电位从北向南分两排进行测量，每排测点分为水面、水中、泥面三个位置，测量结果见表1。

根据现场测量的结果可知，钢闸门测点保护电位处于-863 mV～-1251 mV（相对于饱和硫酸铜参比电极），所有测点电位均负于-850mV的设计保护电位，满足设计及规范的要求。由测量结果可知，钢闸门水下各处均得到充分有效的防腐蚀保护。

表1 江苏省秦淮新河节制闸钢闸门阴极保护电位测量结果

2.武定门节制闸

该闸建成于1960年9月，位于南京市武定门外秦淮河下游，距三汊河口12.6 km，为秦淮河流域的主要控制工程之一。节制闸共6孔，闸门为上、下扉平面钢闸门，上扉门宽8.5m，高4.15m，下扉门宽8.06 m，高8.0m。导轨板材质为不锈钢复合板。同样为了延长钢闸门防腐蚀年限，减少维修，对水下钢闸门进行长效保护，对长年处于水下的部位采取了牺牲阳极阴极保护措施，设计保护使用寿命不小于15年。

（1）保护范围

下扉门门顶高程8.305m，闸底板高程0.3m。内河侧正常蓄水位为6.5m，闸下设计水位11.37 m。保护范围为钢闸门内河侧和长江侧长年处于水下的部位，包括导轨板和底止水板。

（2）保护面积

每扇钢闸门内河侧保护面积约65 m2，长江侧约 260m2，合计 325 m2，6扇钢闸门总保护面积1950m2。

（3）保护标准

牺牲阳极保护系统运行后钢闸门保护电位的保护标准同前。

（4）测量结果

牺牲阳极阴极保护系统安装运行后，采取抽测的方法，从南向北分两排测量，每排测点有水面、水中、泥面三个位置。钢闸门阴极保护电位测量结果见表2。

根据现场测量的结果可知，钢闸门测点保护电位处于-923 mV～-1320mV（相对于饱和硫酸铜参比电极），所有测点电位均负于-850mV的设计保护电位，满足设计及规范的要求。由测量结果可知，钢闸门水下各处均得到了充分有效的防腐蚀保护。

三、应用分析

近年，由于钢闸门具有强度高、结构形式多样等优点，在水闸上得到广泛应用。江苏省大部分水闸的闸门已采用钢闸门替代了老式的混凝土闸门或铸铁闸门，率先完成了闸门的升级改造。虽然钢闸门具有坚固耐用等优点，但其水下部分仍需采取防腐蚀措施，尤其是处于沿海的挡潮闸，其所处腐蚀环境十分苛刻，更需要采取有效的防腐蚀措施。而牺牲阳极阴极保护技术相对传统的防腐蚀技术虽一次性实施投资稍高，但从长期防腐蚀所需的总费用来看还是十分经济高效的，并且该技术对环境无污染，尤其是无需后期维护管理，大大减轻了水闸管理人员的维护工作。

表2 南京市武定门节制闸钢闸门阴极保护电位测量结果

目前，牺牲阳极阴极保护技术已在江苏省内的淮河入海水道海口枢纽海口闸16扇钢闸门、镇江谏壁节制闸15扇钢闸门、盐城市射阳河闸35扇钢闸门、秦淮新河节制闸12扇钢闸门等10余座水闸100多扇钢闸门上实施应用。已应用的水闸钢闸门防腐蚀效果可靠稳定，闸门水下受到保护的部位无任何腐蚀现象，得到水利系统相关专家的肯定以及水闸管理人员和技术人员的好评。若江苏省内的水闸在进行大修改造时充分开展应用该项技术，不仅可为水闸管理单位节约大量的岁修经费，而且也使水闸安全的运行得到有力的保障，可见牺牲阳极阴极保护技术在钢闸门防腐蚀应用前景非常广阔。

四、结 语

我国江河湖泊众多，水利工程和水工建筑物钢结构构件非常之多，防腐蚀工作面广量大。针对钢结构水闸门的严重腐蚀环境，各种防腐方法各有优缺点。目前，金属结构防腐绝缘层与阴极保护的联合使用是比较经济、合理的防蚀措施。防腐层在生产、运输与施工中很难做到不受到任何损坏。不可能完全将被保护结构与腐蚀环境、介质完全隔离。用于防腐绝缘层的各种涂料都不同程度地具备吸水和透气性。要维持有效的防腐，就有必要同时采取阴极保护。牺牲阳极阴极保护技术相对传统的涂料防护具有防腐年限长、经济实用等优点，并且对环境无污染，应大力推广该技术在水利工程上的应用。

[1]黄永昌.电化学保护技术及其应用[M].上海：上海交通大学出版社,2000.

[2]胡士信.阴极保护工程手册[M].北京:化学工业出版社,2005.