浅析富春江船闸金属结构防腐

梁健

摘要：金属结构的防腐形式是多种多样的，随着稀土和纳米材料的运用，涂装材料向着环境友好型方向发展是必然的趋势，尽快把工人从高污染的手工涂装作业环境中解放出来是当务之急。富春江船闸改扩建工程是振兴钱塘江上游黄金水道的控制性工程，金属结构闸阀门、埋件外露面及抓梁需在水工环境中运行几十年，制作中急需对防腐进行深入的研究，该文介绍了运用规范，根据设计要求结合试验来指导防腐，以及具体采取的对策技术，以此促进环境友好型的发展。

关键词：船闸 金属结构 防腐 施工

中图分类号：TG174 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）08（c）-0102-02

1 工程简介

1.1 建设地址

富春江枢纽位于浙江省桐庐县富春江镇境内的钱塘江中游七里泷峡谷出口处，距下游杭州市约110 km，距离上游新安江水库大坝约68 km。该次改造扩建的富春江船闸位于富春江枢纽大坝右岸。

1.2 工程规模和主要建设内容

船闸改扩建工程是在原有老船闸（作为上游引航道）下紧接新建一座Ⅳ级标准船闸（兼顾1000 t级船舶的过闸要求），船闸尺度为300 m×23 m×4.5 m（闸室长×宽×门槛水深），船闸总长364 m。建设上下游引航道，上游引航道长569 m，宽50 m；下游引航道长1047 m，宽90 m。船闸上下闸首为人字门，输水为反弧门，检修有下叠梁门、输水廊道阀门和上游的下沉门，为实时调节下游引航道水位条件，配做3扇节制闸闸门。

1.3 闸阀门和启闭机表

表1中均需防腐处理，重点是闸阀门。

2.防腐设计要求[1]

富春江船闸改扩建工程新加工制作钢闸阀门24扇，最大的下人字门单扇重290多吨，面积相当于一个篮球场大小，其他如配套门轨埋件外露面也需防腐涂装，设计防腐设计使用寿命20年，采用热喷涂铝和涂料的组合方式进行防腐。具体如下：热喷铝厚度为160 μm；封闭底漆为环氧类封闭漆，干膜厚80 μm（底漆与喷铝的结合面的结合力不小于5 MPa）；中间漆为环氧云铁，干膜厚80 μm；面漆为丙烯酸聚氨脂涂料，干膜厚80 μm。

3.涂装试验——拉拔试验

环氧富锌底漆厚度80 μm，所指的是在普通钢板经过表面处理后的底漆厚度，而如何在热喷铝钢板表面做到底漆80 μm，需要通过试验来进行探寻。

试验一：在金属表面喷铝，然后立即封闭（封闭涂料厚20 μm左右），干后（表干0.5 h，实干16 h）实施一道底漆（约等于60 μm），在固结后进行拉拔试验，结果为12 MP。

试验二：在金属表面喷铝，然后立即封闭（封闭涂料厚20 μm左右），干后（表干0.5 h，实干16h）实施二道细密底漆（总厚60～80 μm），在固结后进行拉拔试验，结果为8 MP。

根据试验结果，该工程优选试验一方案。

4 涂装防腐原理浅析[2]

（1）喷铝：采用热喷铝的方法就是在裸金属表面利用电热熔铝丝，再加压缩空气，喷裹上一层炽热的铝浆膜，虽然铝的标准电极电位较低，钝化倾向很大，即表面形成致密相對稳定的氧化铝，钝化后电极电位高，在钝化膜破坏的情况之下，铝就成为保护电极，因此能较好发挥阴极电化学保护作用。然而虽然热喷铝具有上述保护金属表面防腐的优点，但是，受到工艺的局限，喷铝膜的表面还是存在不少的显微镜观察下的贯通针孔，通过针孔，金属就可以和空气接触，带来氧化腐蚀，在很短的时间形成多的腐蚀薄层，并扩散开来，采取的办法就是刷一道封闭漆，满足要求的封闭漆必须是比较稀释的，这样才能进入针孔，挤出空气并予以封闭。

（2）环氧底漆：它的作用就是隔离，阻挡水汽和空气进入，相当于贴膜。

（3）中间漆：主要成份为树脂、云母和氧化铁，在面漆遭到破坏的情况下，中间漆就会接触到空气中的紫外线和水分子，这时云母和铁充当阴极，牺牲自己，消耗阻挡紫外线和水分子进一步前进，发生生成物为粉末的粉化反应。同时，树脂也参加进来，和粉末中的金属进行络合反应，生成分子结构复杂的络合物，消耗阻挡有紫外线和水分子等有害物质前进。

（4）面漆：主要作用是防紫外线、阻挡酸雨侵蚀、同时具有一定的光泽度，美观度较好。常用的面漆有三类A脂肪族聚氨酯面漆，性能方面耐候性抗氧化性佳、防紫外性能佳，多运用于露天设备设施防腐。典型应用为大型露天闸阀门、检修门表面防腐。

B环氧树脂面漆，性能方面耐酸耐碱，防紫外能力弱，多运用于室内设施设备防腐，典型应用为大型油罐、液压油箱内部防腐。C环氧沥青面漆，最大的优点是防水，多用于潮湿的地下设施设备内部防腐，典型应用为地埋天然气管道、酸碱液地埋储罐顶棚内部防腐。

在掌握了各层涂料的基本原理之后，在生活和工作中可以根据各类金属结构的使用环境等实际情况来完成配漆的初步设计，再通过对涂料生产厂家的咨询，比对成本和器材工具优劣，形成一套比较完善的涂装方案。富春江船闸金结在完成喷铝后立即用环氧涂料封闭，底漆为灰环氧底漆，中间漆为灰云铁环氧厚浆中间漆，面漆为丙烯酸聚氨酯面漆。面漆防腐包含有二道面漆，在厂里安排一道，现场焊接安装完成，防腐处理完毕焊接部位之后整个构件再漆一道面漆，从而进一步提高整体防腐的效果，增加美观光泽度。

5 涂装前准备[3]

（1）钢材表面预处理。由于体积庞大运输的原因，下人字门在制作时是分为九节而上人字门是分为五节来制作的，先在水平胎架上横卧分节制作完成，验收毕进行涂装后发运工地现场，在现场闸室内侧，门槽外位置将门竖起直立起来一节一节进行拼对到位，施焊然后防腐作业，为了确保现场施焊的质量，就必须先将分节处坡口位置采用粘胶薄膜进行黏贴，这样做既可以保护坡口焊接作业前不至于快速腐蚀，也使得现场焊接坡口时减少气孔和其他有毒害气体的产生夹裹。

（2）封闭钢材表面防腐处理，在本工程的人字门、检修门、升卧门和下沉门的门叶都为开放结构，唯独反弧门的支臂和弧板上面有不少圆桶形的封闭结构，需要防腐和制作有机结合来进行，即将封闭结构的内部先进行防腐工作，再才能进行封闭焊接，如果在制作过程中忽略内部防腐，对于这种长期水下工况的构件，后果将是恶劣的。

（3）隐蔽钢材表面防腐处理，本工程的人字门AB拉架，为人字门上端将横向力传导于钢筋混凝土的构件，属大型钢结构埋件，安装方法是在现场与一期埋件定位焊接后浇筑于二期混凝土内，AB拉架防腐采用钢材表面处理后，需要刷涂掺有苛性钠的水泥砂浆隔离空气和水分。

（4）钢材表面除锈采取喷（沙）射除锈法，喷射除锈时，如果施工现場环境湿度大于80%或钢材表面温度低于空气露点温度3℃时，禁止所有涂装作业施工。

（5）喷射除锈的等级应达到Sa2.5级，粗糙度应控制在30～70μm，即钢材表面应无可见的油污、污垢、氧化皮、铁锈、涂层和附着物，任何残留的痕迹应仅是点状或条纹状的轻微色斑。喷射除锈清理合格后的钢材应在尽可能短的时间内喷铝，并应在最短时间（<4 h）内将封闭底漆涂装完毕。涂料开桶应进行搅拌，同时检查涂料外观质量。对颜色比重较大的涂料如环氧富锌底漆宜在开桶前1～2 d将桶倒置，以便开桶时易搅拌。本工程使用的双组分涂料，要将漆与配套固化剂一一对应，严禁出现单一组份的情况，配好调匀后的油漆需先熟化15～20 min再使用。如需要可加入适量的专用稀释剂调整到规定的“施工粘度”。

6 常规涂装施工[1，3-4]

（1）涂装施工的要求，先对边角等难以接近部位进行预喷铝和涂装，然后再大面积喷铝和涂装，走枪速度尽量快以免流挂；对于漏喷漏涂的部位要就行补喷涂。

环境温度宜为10～30℃。环氧类涂料在10℃以下固化缓慢，在5℃以下无法固化。因此室温在5℃以下严禁施工。

（2）涂装施工方法：根据具体情况采取刷涂、辊涂施工、空气喷涂、高压无气喷涂。

（3）目测检查有无脱皮、漏涂、流挂、皱皮、针孔、透底、返锈、气泡等缺陷。等漆膜干燥后用磁性干膜仪测量漆膜厚度。如果漆膜厚度不足，补涂一道以达到相应厚度。

7 劳保安全技术[4]

（1）由于涂装作业系高噪音高粉尘污染行业，对涂装人员，需按规定持证上岗作业，佩戴防毒作业面具和防噪音耳塞，且防毒面具滤芯必须及时更换；严禁为了躲避检查投诉而深夜施工作业；为健康和长远考虑一线作业人员需采取经常定期轮岗休息制度。

（2）施工现场通风设施必须齐全有效，通风滤芯毯需有专人负责定期清理。严禁堆放易燃、易爆和有毒挥发物品。

（3）施工现场及材料仓库，需通风并备有相应的消防器材，并应经常检查。消防道路畅通。

8 国内一些大型工程涂装举例

国内一些大型工程涂装举例见表2。

9 结语

金属结构的防腐形式是多种多样的，比如卷扬式启闭机的齿轮减速箱外壳采用喷钢丸除锈的方法，噪音大，效果较好，随着稀土和纳米材料的运用，涂装材料向着环境友好型方向发展是必然的趋势，但就目前来看，尽快把工人从高污染的手工涂装作业环境中解放出来是当务之急，在富春江船闸等大型闸阀门、大跨度钢箱梁等防腐涂装施工中引入智能机器人，并逐步降低使用成本，打造非标构件的涂装中心，实现程序数字化控制运作，升级完善相应的规范，应该会在不远的将来得以实现，防腐质量上也将会有质的飞跃。

参考文献

[1] 刘海斌.水利闸门金属结构防腐处理[J].农村科技，2010（9）：107.

[2] 董克勤.水利枢纽金属结构如何做好防腐蚀工作分析[J].广东水利水电. 2009（9）：68-70.

[3] 邓雪松，姜永健.铜场水库金属结构布置和设计[J].科技信息，2011（25）：279-280.

[4] 翟维.新疆台兰河一级水电站工程金属结构设计[J].科技信息，2013（15）：421.