水利水电工程金属结构腐蚀研究

2023-01-11胡国伟

山西水利 2022年6期

关键词：防腐蚀金属结构涂料

胡国伟

（贵州省水利水电勘测设计研究院有限公司，贵州贵阳 550002）

在水利水电工程中，金属结构的防腐蚀问题至关重要。金属结构因其独有的物理、化学特性很容易发生腐蚀，金属腐蚀的产物降低了金属结构强度，破坏了金属结构完整性，对水利水电工程的整体质量带来重大影响。

1 水工金属结构腐蚀常见类型

1.1 化学和物理腐蚀

化学腐蚀是最为常见的金属腐蚀方式，主要是指金属结构表面在接触到水、氧气、酸等物质后所产生的化学反应。在一定条件下，金属结构表面上的原子同非电解质中的氧化剂直接产生反应，导致金属结构腐蚀。通常水利水电工程的金属结构材料以铁金属最为常见，铁金属结构同汽油或是其他非电解质溶液发生反应后，便会出现腐蚀。除化学腐蚀外物理腐蚀也较为常见，金属物理腐蚀是指金属结构遭受物理溶解，对金属结构具有较高的破坏性[1]。

1.2 电化学腐蚀

不同于化学腐蚀，电化学腐蚀是指电解质溶液同金属结构的表面接触后所产生的一种电池腐蚀的现象（电解），这种腐蚀是一种电溶解现象。而在阴极金属溶解后，便会在阳极发生放电沉积反应，阴极结构造成消耗，继而造成严重的腐蚀现象。水利水电工程中常见的电化学腐蚀，包括水污染、温度、PH 值等[2]。

1.3 大气腐蚀

1.3.1 温度对金属结构腐蚀的影响

空气温度是影响水工金属结构腐蚀的重要因素，正常温度下空气不会对金属材料造成影响。导致金属结构发生腐蚀的原因，是金属对空气中水分的吸收。温度变化会对金属吸收水分的多少带来直接影响，因此，空气温度会间接影响到金属的腐蚀程度。另外，金属腐蚀性元素的沉积程度，往往也会受到空气温度的影响。实践表明，在空气温度较低的环境下，空气中的湿度会明显增加，这时金属结构的表面会附着水分子，这些水分子很容易在金属材料的表面形成电解池，继而导致金属结构发生腐蚀现象。

1.3.2 风对金属结构腐蚀的影响

风对水利水电工程金属结构的影响来自多个方面。首先，自然环境下风力的大小会对金属结构表面的水膜形成带来直接影响，并且会影响到金属结构上腐蚀性物质的留存情况。其次，自然环境中的风很容易夹杂污染性、腐蚀性物质，并将这些物质带到金属结构的表面，很容易导致腐蚀现象的发生。另外，区域内的风携带大量的沙尘，与金属结构水膜作用后，导致金属结构的表面发生腐蚀。

1.3.3 紫外线对金属结构腐蚀的影响

紫外线对金属结构腐蚀的影响也是不可忽略的因素。在水利水电工程开展过程中，工作人员往往需要在金属结构上涂抹一定量的防护材料。但随着紫外线长时间的照射，会导致金属表面的防护材料发生改变，导致防护材料的性能下降，间接造成金属结构腐蚀加快[3]。

2 水工金属结构防腐及质量控制

2.1 金属结构的防腐蚀方法

水利水电工程中金属结构防腐方法的实施，可以最大限度延长金属结构的使用寿命。在应对金属结构腐蚀问题时，应坚持防重于治，防治结合的原则，提高水利水电工程中金属结构的防腐蚀性能。

2.1.1 金属热喷防腐蚀

在金属喷料过程中，将铝、锌等化学活性较强的金属涂料喷涂于闸门的表面，形成有效的涂层覆盖，实现对金属结构的保护。这种保护具有双重保护作用，第一层保护是金属结构同腐蚀介质实现了有效的物理隔离，起到覆盖保护的作用，第二层保护是铝、锌等化学活性较强的金属涂料，能够形成阴极保护的作用，通过双层保护，可以显著提高防腐蚀效果。此种保护方法的保护周期较长，一般可达到15 年左右，效果好的可达到25 年左右。

2.1.2 涂料防腐蚀

涂料防腐蚀是最为常用的金属防腐蚀方法，是将涂料涂抹在金属结构上从而形成一层保护膜，将金属结构同外界的腐蚀性因素隔离。此种方法在各类工程的施工中应用广泛，此种防腐蚀方法操作简单，且成本较低。涂料防腐蚀方法的缺点是保护时间较短，通常保护时间在3～4 年左右，质量好涂料可达6～9 年，但鲜有超过10 年的。所以应用涂料防腐蚀，往往需要对防腐蚀作用进行检查，若存在不足要及时更换。

2.1.3 电化学防腐蚀

电化学防腐蚀是指对工程中所涉及的金属材料进行极化处理，以此来起到防腐蚀的作用。此种防腐蚀方法可具体分为阴极保护、阳极保护两种类型，其中，在保护水闸的过程中多见阴极保护方法。当然，具体电化学防腐蚀方法的应用，还是要结合水利水电工程的实际情况进行。

2.2 金属结构的质量控制措施

质量控制措施是保证水利水电工程防腐蚀工艺质量的重要手段。在进行防腐蚀质量控制时，需要从金属结构的施工阶段着眼，开展相关的细化处理措施，以提高防腐蚀工艺的严谨性与科学性。

首先在进行金属结构设计时，应结合工程需要进行防腐蚀设计，并确保设计本身能够满足后续防腐蚀处理工作的开展[4]。

其次在金属结构设计时，应对工艺流程进行设计，并对施工质量进行监督。其中，防腐蚀施工单位也应参与金属结构设计，以便提前制定防腐蚀处理方案。另外，在防腐蚀技术应用的过程中，应充分结合工程情况以及工程技术情况，选择符合实际情况的防腐蚀技术、防腐蚀配套体系以及防腐蚀材料。建议施工单位重点考虑应用金属热喷防腐蚀技术，这种技术作用时间长，且防腐蚀效果好。