浅析海水环境下钢闸门的腐蚀因素和防腐蚀措施

周军

摘要：海水环境下的钢闸门由于受到水压、水流冲击和各种外部因素的影响，容易发生电化学腐蚀，在腐蚀进程中发生化学反应同时产生微电流。在海水环境中的钢闸门，一般采用涂料和金属热喷涂进行防腐。牺牲阳极加上涂层的保护闸门是目前应用较广，前景较好的措施之一，值得推广和应用。

1 海水环境下钢闸门的发展现状

钢闸门在控制各种水工建筑物中发挥着重要的作用，由于工作环境是水下，受到高速水流的冲击作用，有时还受到水、阳光、水生物或者某些漂浮物的影响，极易被腐蚀并降低钢闸门的承受能力，从而降低安全性能。一般工程上使用涂料保护，只有3到5年的有效期，而且工作效率低，维护费用高。海水环境下的钢闸门，受到海水中各种物质的作用，使闸门腐蚀失效。

本文的研究就是海水环境下钢闸门的腐蚀因素和防腐蚀措施，钢闸门的腐蚀不仅影响结构的安全性，而且会消耗大量的时间和精力用于防腐。据统计，每年防止闸门腐蚀的费用一般都有全部维修经费的50%，同时除锈、喷涂等工作难度大，需要的人员要求高。所以如何防止钢闸门腐蚀失效，对于确保钢闸门的安全运行有重要意义。

2.海水环境下钢闸门产生腐蚀的因素

（1）钢表面状态的影响：钢件表面存在各种各样的缺陷，这些表面缺陷会加快腐蚀。

（2）应力和变形的影响：海底的压力较大，容易发生形变，应力和变形越大腐蚀越快。

（3）化学环境的影响：海水盐份高，导电性好，充斥了大量的c卜，对钢铁的腐蚀性大。

（4）水流速度的影响：水流冲击钢闸门容易发生物理磨损，同时加强了极化作用，也会加快腐蚀。

（5）杂散电流的影响：加工过程或阴极保护，可能会聚集杂散电流，在杂散结构的阳极容易发生腐蚀，杂散电流越大腐蚀越严重。

（6）海洋生物的影响：海洋中的生物尸体化学状况各异，容易使钢闸门上发生点腐蚀。

3.海水环境下钢闸门的腐蚀原因分析

3.1涂层材料方面

海水环境中宜选用A1、AI Mg合金或zn_A1合金，由于海水中C1、cr的去极化作用，会破坏A1203的完整性并产生铝离子，所以在海水环境中的钢闸门宜选用喷铝保护。喷锌层通过牺牲阳极来保护钢件，但腐蚀较快、工作年限较短而，因而很少使用。

在海水环境中选用的涂料如果没有足够的结合力，会发生有害的化学反应。如氯化橡胶漆涂层的结合能力差，只能涂在钢铁表面，但如果涂在A1、zn等有色金属上会产生化学反应。笔者把氯化橡胶漆涂在zn层上放人海水中，很快就出现鼓泡，而涂在钢铁表面未出现化学反应现象。在海水环境中钢闸门底漆不宜使用铝粉氯化橡胶防锈漆和铁红氯化橡胶漆。当海水从钢表面渗入Zn层，A1、Fe203与Zn之间的存在电位差，锌涂层会加速腐蚀，锌的腐蚀产物会进一步的破坏保护层，不但没有起防腐作用，还加快了钢件的腐蚀。

阴阳两极的不利的面积比也容易产生腐蚀，由于涂层具有渗透性，作为正极的zn层与海水的接触面积小，而未喷锌的基体铁作为阴极，其外露接触面积较大。由于海水容易导电，阳极电流密度集中，锌铁之间会发生电偶腐蚀。此时如果涂层配套不当，zn与A1、zn与Fe203之间发生化学反应，将提高zn的腐蚀率。zn腐蚀后会产生不溶氯化锌和硫酸锌，这些沉淀物的堆积会使涂层起泡、开裂并且脱落。

3.2施工安装方面

喷涂前基体表面应干燥无污染，喷砂后工件表面的清洁度应达到国标“Sa3”级。粗糙度在Rz40～88之间）。待喷涂时间最好不超过4小时，因为停留时间过长会使破坏基体表面。施工过程一般不允许使用河砂，因为河砂中含有大量的污垢，这些污垢容易与空气中的水结成泥块，被钢材表面吸附后很难清理，严重影响钢件与涂层的结合力。

喷涂工作温度应在5℃以下，基体金属温度应低于气温，相对湿度应在85%以下，否则钢件表面容易生锈。对于在现场施工的旧闸门，由于湿度大，涂漆时会包容将水分，造成表面起泡。通常钢件表面处理质量和环境因素是提高防腐有效期的关键。海水环境下的钢闸门，作为充斥着大量的盐分，盐粒容易吸潮产生腐蚀。施工现场不干净也会使漆膜有突起，影响防腐效果。

4.海水环境下钢闸门防腐措旋的选用

牺牲阳极+涂层的保护闸门，是海水环境下最经济有效的防护措施。涂层用于隔离腐蚀介质，如果涂层破损，局部腐蚀的速度会加快。牺牲阳极的作用是牺牲活泼金属，发出的阴极电流流向钢体吸引铁离子隔离水分，即消除了两极的电位差。有阴极的保护，海底涂层防腐周期可延长2～3倍。

但是在还有阳极块的情况下，涂层任然会有腐蚀现象。究其原因，一是阳极质量差，产生的腐蚀产物不能及时剥离，阳极日益变小，降低防腐效果。二是阳极设置太少，新防腐层所需保护电量小，保护电位一般能达到要求；但涂层破损以后，需要的保护电量要更多，而阳极的消耗使发电量减少，供需不平衡致使保护电位未达标，保护效果变差。应该尽量避免由于检测而导致的没有及时增补牺牲阳极块造成的腐蚀现象。

5.海水环境下钢闸门的实例应用

在天津某临海地区，安装了一个海河闸，一共有16扇上下闸门，由于河水流入海中的冲击力较大、水质变化较频繁，使闸门很容易受到腐蚀。1988年，为了改善这种状况，对上闸门进行喷砂除锈后喷锌+涂料防腐，涂料选用氯化橡胶铝粉漆和氯化橡胶面漆。总厚度约200 p m。1989年，检查发现上闸门涂层出现若干气泡和龟裂，伴随不同程度的脱落，有的甚至露出黄褐色铁锈。海底部分的闸门底部，因为通气不良和焊缝缺陷，腐蚀更加严重。在潮差区，漆膜表面的绿色光泽变暗。据观察计算，按这样的腐蚀速度，闸门涂层会在三年内全部脱落。1990年和1992，开始分别对下闸门和上闸门改用牺牲阳极+涂层联合保护。

6.结束语

根据不同的腐蚀状况，对构件进行修正可改善腐蚀构件的安全状况。牺牲阳极+涂层的防腐方法通过实验检测和实例验证，是目前为止在海水环境中较有效的防腐措施，具有较高的研究意义。

参考文献

[1].杨士斌，马颖，张松涛，刘晓佳，周晓翠.海河口水工钢闸门防腐蚀浅析[J].海河水利，2009，（06）：15 17

[2].康福贵，杨士斌，王永军，沈长顺，黄辉.北方地区沿海水工钢闸门防腐应用技术研究[J].海河水利，2009，（02）：29 31'～66 Machine chm中国机械