水电站金属结构设备内部腐蚀的防护与检测

曹邦建

（青海省三江水电开发股份有限公司，青海 西宁 810000）

由于水电站金属结构设备内部长期处于腐蚀环境下，其中包括：水下腐蚀磨损、水面干湿交替腐蚀、气蚀以及大气腐蚀等，导致水电站金属结构设备的使用寿命减短[1]。针对水电站金属结构设备内部腐蚀进行相应的防护与检测是提高金属结构设备综合性能的重要手段，长期以来一直成为相关部门的重点研究对象。在我国，针对水电站金属结构设备内部腐蚀的防护与检测研究中普遍停留在理论阶层，在实际应用过程中往往无法取得预期的效果。因此，本文在此基础上，进行水电站金属结构设备内部腐蚀的防护与检测，致力于通过对水电站金属结构设备内部记进行周期性检测和防腐蚀保护，最大限度上避免各种介质的腐独对水电站金属结构设备综合性能的影响。

1 水电站金属结构设备内部腐蚀的防护

在水电站金属结构设备内部腐蚀的防护中，本文结合水电站金属结构设备的物理属性，共分为三步实现对水电站金属结构设备内部腐蚀的防护。水电站金属结构设备内部腐蚀的防护框架图，如图1所示。

图1 水电站金属结构设备内部腐蚀的防护框架图

结合图1所示，具体防护内容，如下文所述。

1.1 金属结构设备涂膜

考虑到涂层的抗冲耐蚀性能十分突出，本文通过金属结构设备涂膜的方式，保护金属结构设备内部的金属面[2]。在众多涂料中，本文建议采用有效覆盖率高达96%以上的环氧金刚砂涂层进行涂膜。在此基础上，将涂膜厚度控制在环氧富锌涂料或无机富锌涂料二道10µm 、环氧云铁涂料一道50µm ～10µm、改性耐磨环氧涂料二道10µm，配套的涂料名称包括：底涂环氧带锈防锈涂料十中涂环氧云铁涂十环氧云铁涂料+ 面涂丙烯酸聚胺酯耐候涂料。采用839 长效厚浆型防污漆作为水电站金属结构设备内部的封闭面漆，避免水生生物中对水电站金属结构设备内部的腐蚀。与此同时，必须对涂装封闭涂料前对锌层外观进行仔细检查，防止粗糙度过高导致金属结构设备涂膜失效的现象。

1.2 金属结构设备等效防护

针对金属结构设备进行等效防护也是提高水电站金属结构设备内部腐蚀防护质量的有效手段，通过水溶性的成分到达金属表面使表面钝化，进而与酸性物质反应使其失去腐蚀能力。采用氧化锌、氢氧化铝、氢氧化钡等两性化合物，利用水溶性成分或与成膜剂的反应生成物在水中溶解变为防腐成分等，很容易地实现中和酸性或碱性的有害物质而起防腐作用[3]。这些碱性物质吸附在水电站金属结构设备内部表面使其表面保持碱性，在碱性环境下水电站金属结构设备内部不易生锈，进而对水电站金属结构设备内部进行等效防护。在实际进行金属结构设备等效防护过程中，需要注意的是由于金属结构设备与水的接触处于不同环境中，因此，必须针对不同部位采取不同的防护措施，提高金属结构设备等效防护效果。

1.3 控制除锈质量

在影响水电站金属结构设备内部腐蚀的防护效果因子中，除锈质量是其中的关键参数[4]。在手工除锈的过程中，必须充分考虑金属腐蚀原理，并结合水电站金属结构设备内部腐蚀的具体情况，控制除锈质量能够达到ST3 级，避免由于除锈质量过低而导致水电站金属结构设备内部腐蚀防护效果差的问题。

2 水电站金属结构设备内部腐蚀的检测

在对水电站金属结构设备内部腐蚀进行防护的基础上，下文将开展对水电站金属结构设备内部腐蚀的检测研究。本文提出的水电站金属结构设备内部腐蚀检测的具体流程，如图2所示。

图2 水电站金属结构设备内部腐蚀检测的流程图

结合图2所示，针对图中3个关键环节进行重点阐述。

2.1 蚀余厚度超声波检测

本文采用超声波测厚仪测量水电站金属结构设备内部蚀余厚度的方式，采集水电站金属结构设备内部腐蚀数据。将超声波测厚仪设置为“开启”状态，在水电站金属结构设备内部有涂层存在的情况下，可设水电站金属结构设备内部的蚀余厚度为m，则其计算公式，如公式（1）所示。

在公式（1）中，n指的是原水电站金属结构设备内部的蚀余厚度；k指的是涂层厚度值。通过公式（1）得到水电站金属结构设备内部精准的蚀余厚度数值，为分析处理检测数据提供数据支持。

2.2 分析处理检测数据

将采集到的水电站金属结构设备内部的蚀余厚度检测数据导入数据处理软件进行数据分析，查找腐蚀具体情况[5]。检测数据通过探伤技术中的DAC分析曲线对腐蚀定性做出定量的判断，其定量判断原理可以用工程应用方程式来表达，如公式（2）所示。

在公式（2）中，L 指的是腐蚀定性水平数值；ε指的是被测超声波的辐射率；T 指的是超声波辐射相应的数值水平；h指的是水电站金属结构设备内部在背景温度下的对应数值水平。通过公式（2）可以得出水电站金属结构设备内部的腐蚀定性水平数值，从而判断水电站金属结构设备内部的腐蚀情况。L值的准确程度能够直接影响水电站金属结构设备内部腐蚀情况的检测精度，因此，必须通过探伤技术利用超声波在金属中折射角的正切值来获得。对于“小面积腐蚀或无腐蚀”的水电站金属结构设备内部的腐蚀检测，可直接采用局部探伤法对其进行腐蚀检测。

2.3 腐蚀检测评级

根据计算得出的水电站金属结构设备内部腐蚀情况，建立水电站金属结构设备内部腐蚀检测数据库。金属结构设备内部腐蚀检测数据库可针对水电站金属结构设备内部的腐蚀情况，进行腐蚀检测评级，分为：一般腐蚀、严重腐蚀以及危急腐蚀[6]。水电站金属结构设备内部一般腐蚀的评级方法为：L数值低于20，属于小面积腐蚀或无腐蚀，不足以影响水电站金属结构设备内部的性能参数。本文针对一般腐蚀的处理要求为：首先对腐蚀情况记录在案，再通过密切关注其发展趋势，有针对性的安排检修，最后将缺陷扼杀在摇篮里，防止腐蚀进一步扩大造成的安全隐患。严重腐蚀的评级方法为：L数值的范围在20～60之间，水电站金属结构设备内部腐蚀面积较大。针对严重腐蚀的处理要求为：必须尽快安排处理，在必要时可以降低负荷电流，进一步确认腐蚀性质，在此基础上，立即采取相应解决措施。危急腐蚀的评级方法为：L数值超过60，水电站金属结构设备内部腐蚀范围超过规定范围内最高允许数值。针对危急腐蚀的处理要求为：必须立即安排处理，在有必要的情况下，可以结合其他检测手段，以最快的速度对水电站金属结构设备内部的腐蚀进行处理，最大程度上避免出现安全事故。通过长期的检测，按照水电站金属结构设备内部的腐蚀情况建立检测数据库，为不同阶段、不同腐蚀程度的检测提供历史参考。针对水电站金属结构设备内部腐蚀检测数据库处理软件进行数据分析后，可生成完整的水电站金属结构设备内部腐蚀检测报告，完成对水电站金属结构设备内部腐蚀的检测。

3 结束语

考虑到水电站金属结构设备内部腐蚀的防护与检测愈发的受到重视，水电站金属结构设备内部腐蚀的防护与检测的研究经历了从起步到快速发展的阶段。因此，本文提出的水电站金属结构设备内部腐蚀的防护与检测是十分必要的，且具有现实意义，能够为水电站金属结构设备内部腐蚀的防护与检测提供理论支持。但本文唯一不足之处在于，没有对提出的水电站金属结构设备内部腐蚀的防护与检测方法在实际应用中的可行性进行深入分析，相信这一点，可以作为水电站金属结构设备内部腐蚀的防护与检测领域日后的研究内容之一。