鋼閘門在干濕交替、長浸水下、雨霧天氣、日光照射以及高速水流等惡劣條件下運行,極易發(fā)生腐蝕。鋼材的腐蝕不斷地削弱結(jié)構(gòu)降低承載能力,嚴(yán)重的將使鋼結(jié)構(gòu)失去工作能力,發(fā)生事故。為延長鋼結(jié)構(gòu)的使用年限,保證結(jié)構(gòu)完整和安全運行,必須及時妥善地予以保護。
一、腐蝕原理
鋼鐵的腐蝕分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕兩類。鋼鐵與氧氣或非電解質(zhì)溶液發(fā)生作用而產(chǎn)生的腐蝕稱為化學(xué)腐蝕。鋼鐵在各種水中或其他電解質(zhì)溶液中的腐蝕稱為電化學(xué)腐蝕。鋼閘門在水中的腐蝕都屬于電化學(xué)腐蝕。
鋼閘門在水中的腐蝕實質(zhì)在于鋼材在電解質(zhì)溶液中存在著許多個腐蝕電池。由于鋼材在冶煉過程中不可避免地含有一些金屬雜質(zhì)和非金屬導(dǎo)電雜質(zhì)(如FeC和石墨等),鋼材在電解質(zhì)溶液中,這些雜質(zhì)因電位較高而呈陰極,鋼鐵因電位較低而呈陽極,從而形成一種溶液電池。在陽極區(qū),鐵釋放出自由電子,正離子與極性水分子結(jié)合,以水化離子的形式溶于水中,其自由電子沿基體流向陰極區(qū)。
Fe----Fe +++2e
在陰極區(qū)發(fā)生可以在陰極上被還原的物質(zhì)奪取電子的過程。例如水中的溶解氧得到電子后成為氧離子,氧離子再與水作用生成氫氧離子。
O2+4e---2O-- O--+H2O---2OH-
氫氧離子與陽極溶解的鐵離子結(jié)合形成氫氧化鐵,即鐵銹。由此可見,在腐蝕電池中,陽極區(qū)鐵離子溶解的過程就是鋼鐵的腐蝕過程,而陰極區(qū)沒有腐蝕發(fā)生,因此鋼鐵的腐蝕不是均勻的腐蝕,而是潰瘍狀腐蝕。所以鋼鐵發(fā)生腐蝕必須具備三個條件:1、鋼鐵表面存在著電位差;2、陽極與陰極間有良好的電連接條件;3、陽極與陰極間有水膜連通。鋼閘門在使用時大部分處于水中,具備發(fā)生電化學(xué)腐蝕的條件。對于常處水上的部位或處于陰暗潮濕的環(huán)境中鋼結(jié)構(gòu),雖然沒有直接浸沒于水中,但在雨、雪、霧、霜、露、水汽的作用下,也能使結(jié)構(gòu)表面形成一薄層導(dǎo)電水膜,同樣具備發(fā)生電化學(xué)腐蝕的條件。
二、防腐蝕的方法措施
針對鋼鐵發(fā)生腐蝕的條件,防腐蝕就是如何防止這些條件的形成。常用的防腐蝕措施有兩種類型,一種是覆蓋層保護:在鋼鐵表面涂裝覆蓋層,借以把鋼鐵基體與氧氣或電解質(zhì)溶液分離開,使之不能形成電連接關(guān)系,達(dá)到防止產(chǎn)生化學(xué)腐蝕或電化學(xué)腐蝕的目的。另一種方式是陰極保護:設(shè)法供給適量的保護電能(低壓直流電),使鋼鐵表面積聚足夠的電子,成為一個整體陰極而得到保護。具體防腐蝕方法有:
1涂料保護
涂料是涂裝于物體表面結(jié)成具有保護、裝飾和特種功能的薄膜材料。它是各種油漆和涂料的統(tǒng)稱。涂料保護層可以把鋼鐵和電解質(zhì)溶液或空氣隔離開,從而阻止腐蝕的發(fā)生和發(fā)展。這種方法可以達(dá)到6-10年的保護期效。
施工要點:(1)基層處理:金屬表面的銹皮焊渣、毛刺等用鋼絲刷、砂布、砂輪等刮擦干凈,油污可用汽油、苯類清洗干凈,也可以采用酸洗方法除銹,或者采用噴砂方法處理金屬基層表面,使處理后的基體表面粗糙度達(dá)到40-70um,并使表面保持干燥。(2)施工時環(huán)境溫度不低于10℃,相對濕度不宜大于60%,當(dāng)有大風(fēng)或雨霧天氣時不可施工。涂裝底漆應(yīng)在鋼材表面清理干凈后盡快進行,在潮濕的環(huán)境中應(yīng)在4小時內(nèi)涂裝完畢,晴天和較好的天氣下也不宜超過12小時。涂料涂刷要均勻周到,不可遺漏,在每層漆膜涂裝前應(yīng)對上一層涂層外觀進行檢查,如有漏涂、流墜、皺皮等缺陷要及時處理,完畢后再進行下一層施工。(3)質(zhì)量檢測:用測厚儀檢測漆膜厚度,測定距離在1.0米左右,85%以上的測點應(yīng)符合要求,漆膜最小厚度應(yīng)大于設(shè)計值的85%。用針孔檢測儀檢測漆膜針孔,檢測區(qū)域中針孔生成率小于20%方為合格。用劃格法對漆膜附著力進行檢測。
2噴鋅保護
噴鋅保護是通過一套專用設(shè)備將鋅絲熔融噴射到鋼結(jié)構(gòu)表面上,成為鍍鋅層。這個鍍鋅層對鋼鐵具有雙重的保護作用,一方面能像涂料一樣起到覆蓋保護作用,將鋼鐵基體與水和空氣隔離開;另一方面,當(dāng)鍍鋅層有空隙或局部鍍鋅層遭到破壞而水與鋼鐵接觸時,鍍鋅層與鋼鐵基體之間就會形成腐蝕電池。在這個電池里,鍍鋅層成為陽極,鋼鐵基體成為陰極,這樣就以鍍鋅層的溶解產(chǎn)生保護電流來阻止鋼鐵的腐蝕,從而發(fā)揮犧牲陽極類型的陰極保護作用。在陽極區(qū)鋅溶解于水中,釋放出的電子沿鋼鐵基體流向陰極區(qū),即鋼鐵與水接觸處,在陰極區(qū)僅發(fā)生氧氣及其他物質(zhì)奪取電子的過程,而無腐蝕發(fā)生。隨著鍍鋅層的不斷消耗而保護了鋼鐵基體。這種保護措施保護周期較長,噴鋅0.2-0.3毫米的鋅保護層可使鋼鐵在20-30年內(nèi)不發(fā)生嚴(yán)重腐蝕。而且鋅保護層與鋼鐵之間有良好的附著力,結(jié)合牢固,具有一定的抗沖擊抗磨損的能力,是一種比較好的保護措施。
施工要點:(1)基層處理:同涂料保護基層處理。(2)施工條件同涂料保護施工條件相同。鋼材表面處理后應(yīng)在2小時內(nèi)進行噴涂,天氣較好時最長不超過8小時。噴涂應(yīng)力求均勻,采用二次噴完,垂直交叉覆蓋。(3)質(zhì)量檢查:金屬噴涂表面應(yīng)均勻無雜物、起皮、鼓泡、孔洞、凹凸不平、粗顆粒、掉塊及裂紋等缺陷,遇有少量夾雜可用小刀剔刮;如缺陷面積較大,應(yīng)鏟除重噴。采用磁性測厚儀測定噴涂厚度,使之符合規(guī)范要求。
3外加電流陰極保護與涂料聯(lián)合保護
外加電流陰極保護是在鋼鐵上外加一直流電源,使鋼鐵結(jié)構(gòu)成為陰極,并合理布置一些輔助陽極,與電解質(zhì)溶液構(gòu)成電解池。電源陰極供給電子,并在鋼鐵表面積聚到足夠數(shù)量,使鋼鐵表面電位降低到一定程度,使腐蝕停止。外加電流陰極保護是一個治本的方法,只要陽極布置合理得當(dāng),結(jié)構(gòu)表面電位調(diào)節(jié)到合適的范圍就能高效的保護鋼鐵結(jié)構(gòu)。裸露的鋼鐵結(jié)構(gòu)實施外加電流陰極保護需要消耗較多的電能,可以同時在結(jié)構(gòu)表面涂裝涂料進行聯(lián)合防腐,效果更好,并且節(jié)省大量的電能。外加電流的作用在于根本上制止了結(jié)構(gòu)的腐蝕,表層涂料就不會被疏松的鐵銹頂起而破壞,從而大大提高了涂料的壽命;涂料覆蓋了裸露的鋼材表面,從而將保護電流降低到很小的程度,二者相輔相成可以起到更好的保護效果。
鋼閘門在使用過程中由于使用條件的不同,會發(fā)生不同形式不同程度的腐蝕,相應(yīng)地應(yīng)采取不同的防腐措施進行保護,以達(dá)到延長使用壽命和安全運行的目的。同時還要考慮技術(shù)可行性與經(jīng)濟合理性的有效結(jié)合,做的既經(jīng)濟合理又安全有效,充分發(fā)揮結(jié)構(gòu)的使用效能。