发电站金属结构设备的腐蚀检测及其维护

摘 要：由于水力发电站金属结构面临的环境是非常复杂多样的，这就导致金属结构会受到不同类型的腐蚀。本文就针对水力发电站金属结构进行研究，分析不同类型的腐蚀以及检测的方法，提供相应的维护方法。水力发电站金属结构包含许多部分，其中闸门、压力管道等部分是腐蚀较为严重的部分，需引起重视，进行相应安全检查时要注重相应腐蚀的检查，使用适当的检测方法，在水力发电站进行日常维护检查的同时，需要采取适当的防护措施，这样才能延长发电站金属结构的使用寿命。

关键词：水力发电站;金属结构;腐蚀检测

0 引言

水力发电站金属结构长期浸泡在水面下，或者面临干湿交替的环境，受到日照、水质、浮游生物、大气侵蚀等因素的影响，金属结构设备在这些物理化学因素的共同作用下，容易被腐蚀，有可能引发突发事故，存在很大的安全隐患。发电站大坝安全工作是一个既涉及防洪又涉及安全生产的问题。根据相关工作规定的要求，对发电站压力管道、闸门等设备进行安全检查，而腐蚀情况的检查是安全检查中最为重要的一个部分。正因如此，对水力发电站金属设备进行相应的腐蚀检测具有重大意义，其能够提高发电站工作的安全性。本文就针对水力发电站金属结构进行研究，分析不同类型的腐蚀以及检测的方法，提供相应的维护方法。

1 金属结构设备腐蚀类型

水力发电站金属结构在腐蚀后，增加了设备的应力，导致结构刚度和强度降低，其承载力也相应的有所下降，阻碍了发电站正常运行，甚至还可能引发事故。因此对发电站的金属设备进行相应的腐蚀检测具有重大的意义，能够提高发电站工作的安全性。腐蚀就是由于金属材料受到周遭环境中物理化学等因素的影响，而导致自身的损伤和性能退化。就金属结构来说，腐蚀不仅是表现为生锈，还可以表现为多种形式的局部腐蚀。由于发电设备所处的环境较为特殊，腐蚀初期往往难以发现，但随着运行周期的增加，再加之设备的表面有锈层覆盖，局部腐蚀可能会导致突发事故，存在很大安全隐患。金属腐蚀有两种主要形态：全面腐蚀和局部腐蚀。

1.1 全面腐蚀

比较常见的腐蚀就是全面腐蚀，其腐蚀特征在设备的整个暴露表面或大面积金属表面的所发生的化学或电化学反应、变现为均匀的或不均匀的大面积腐蚀。由于金属结构一直处于水湿环境中，很多部位都容易出现大面积的腐蚀，如钢闸门的主梁和压力钢管的内部是比较容易发生全面腐蚀的部位。

1.2 局部腐蚀

生物腐蚀主要是由海洋生物的腐蚀引起的，一般在沿海地区的潮汐闸较容易发生生物腐蚀，但是在相对清洁的淡水流域也可以看到生物腐蚀。高速流体的机械击穿和电化学腐蚀两者的影响所形成的腐蚀就是冲蚀。在压力管道和发电站工作门的底部边缘经常出现这样的腐蚀现象，一般在落差较大和水质含沙量大的地区容易出现冲蚀。缝隙腐蚀主要存在于金属铆钉、螺栓连接等多种结构的缝隙中，设备部件的连接部分容易发生缝隙腐蚀。焊缝腐蚀 由于发电站的钢结构中存在大量的焊缝，在焊接过程中焊道部位存在较大的内应力和各种（微）组织缺陷，两种元素的综合作用加速了焊道部位的腐蚀。如果没有进行相应的保护措施，焊缝极易被腐蚀，存在一定的安全隐患。坑蚀主要与材料成分的表面状态、不均匀性和水介质成分等因素密切有关。其特点是在一定范围内，腐蚀孔不断深度发展，严重时甚至会导致钢板穿孔。

2 发电站金属结构设备的腐蚀检测

水力发电站金属结构面临的环境非常复杂，所以极少受到单一的腐蚀，一般都是受到多种腐蚀。因此，必须全面的腐蚀检测工作。而金属结构腐蚀检验内容主要包括有包腐蚀面积比例、腐蚀分布的部位、蚀坑部及尺寸、腐蚀结构残余截面尺寸。目前最常用的金属腐蚀监测方法有锈深测量法、超声波法、橡皮泥法、腐蚀曲线法、切削试验法和照相法。锈蚀深度测量法直接测量锈孔深度，其特点比较直观，且能测量腐蚀速率，精度为0.05mm。超声波测厚法是一种无损测量钢板腐蚀厚度的方法，可用于大型腐蚀坑的腐蚀厚度测量，超声波测厚的优点是可以直接测量无缝钢管壁厚，测量精度可达0.01mm。当在探针表面测量刻蚀厚度时，涂层厚度是测量值的两倍。腐蚀曲线法可以表现出钢板表面腐蚀的具体形态用来分辨不同类型的腐蚀。这通常用作其他方法的辅助手段，可用于直观地检测典型的腐蚀坑。照相和橡皮擦是解释腐蚀类型、状态和程度的简单方法。

3 发电站金属结构的防腐处理与维护

水力发电站金属设备是保障水利水电工作正常运行的重要物质基础，而防腐工作是关系到发电站设备寿命一项重要工作，对发电站金属设备进行防腐工作能够让发电站寿命、运行可靠性提高。防腐以预防为主，维护相結合。下面介绍几种常用的防腐处理方法。

①涂层保护方法是在金属结构表面涂上一层保护膜，从而避免金属受到外界其他因素的影响，进而避免腐蚀发生。该方法施工简单，成本低，但是相应其保护周期较短，通常只能维持5到10年。金属热喷涂法使用比金属结构部件电位更高的金属，作为镀层来保护金属部件，而本来的基底金属就成为了作为微电池阴极，其防腐的原理有两种：一种是起涂层的作用，金属基体与外界环境隔绝;另一种是由涂层金属和基体金属组成的微电池系统，当涂层受损时，保护基体金属不受腐蚀。因此，金属的热喷涂防护方法防腐效果明显、周期长，通常在水下和干湿交替的恶劣环境中使用15年以上;

②电化学方法包含有下列两种，牺牲阳极保护阴极法将低电位金属连接到受保护的金属结构上，在相同的环境中，从配置原电池系统，将低电位下丢失的电子移动到受导体保护的金属结构上，以保护金属结构。该方法施工管理较为方便，成本低廉，保护期较短，大约在10年左右。外加电流法采用另外的高电位金属结构作为阳极，将受保护的金属与之连接，并与电源连接形成电路作为阳极保护阴极。该方法施工管理较为不便，后期的维护费用高，但是保护年限更长;

③金属结构设备采用不锈钢材料也是一种很好的防护方法，例如使用玻璃钢材料。将玻璃钢材料作为外包材料包裹原有的金属部件，避免原有金属受到外界环境的影响，能有效应对防止工业污染或海水的侵蚀。但是这种技术的工艺要求高，玻璃钢与金属结构不易粘合，技术不到位的情况下，两者容易脱离;

④金属结构的防腐也可以从源头做起，在金属结构的设计阶段就可以考虑金属的防腐工作。尽量避免使用较为容易腐蚀的结构形式，选择更为防腐的材料，采用合理的方式进行组合。同时，执行严格的养护标准，提高施工队伍素质，加强对水电金属设备的监控，日常对其进行检查，循序渐进，在适当的时间安排金属结构上的镀层，确保整个过程的防腐水平。

在水力发电站金属结构安全检修中，必须科学检查腐蚀情况，水力发电站金属结构的安全检查，进行相应的安全检查时要注重相应腐蚀的检查，使用适当的检测方法。腐蚀类型分析和腐蚀数据处理揭示了腐蚀和腐蚀的主要原因，再进行相应的维护保养工作。

4 结束语

水力发电站大坝安全工作是一个既涉及防洪又涉及安全生产的问题，在平时安全检查时要注重相应腐蚀的检查，使用适当的检测方法，在水力发电站进行日常维护检查的同时，需要采取适当的防护措施，这样才能延长发电站金属结构的使用寿命。

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作者简介：

葛叔军（1970- ），男，本科，工程师，主要从事电力生产等工作。