北运河闸门最优防腐方案的探讨.doc

北运河闸门最优防腐方案的探讨 闸门是水利工程的重要组成部分, 对水利工程的防洪和水资源管理起着重要作用。闸门锈蚀是影响闸门寿命的最重要的因素之一, 因此提高闸门的防腐蚀质量, 延长其使用寿命对水利工程有着重大意义。 北运河自源头起, 由北向南依次有北关闸、榆林庄闸和杨洼闸座大闸。由于河流被严重污染, 长期运行中闸门结构被严重腐蚀而降低承载能力, 威胁闸门的安全运行。多年来虽然对座闸的闸门进行了多次喷涂防腐处理, 但效果都很不理想, 锈蚀依然严重。因此, 我们认为喷涂防腐这种工艺不适应北运河目前的水质状况, 在将这些闸都拆除重建之际, 应该对闸门的防腐提出更高的要求。因此,有必要提出一种闸门的最优防腐方案在北运河各闸重建中应用。? 1 闸门防腐方案的经济技术分析 ? 在闸门防腐设计时, 合理的防腐方案要考虑闸门使用环境、运行工况及维修管理等多种因素。有时最有效的措施, 往往需付较高的成本, 这就需要通过经济技术比较论证选定合理的方案。 ? 1.1 不同防腐工艺的比较 ? 闸门防腐工艺目前主要有喷涂防腐、金属热喷涂和阴极保护法以及闸门结构本身使用抗腐蚀材料。 ? 1.1.1 喷涂防腐 喷漆防腐施工简单, 工艺流程如图1。其中前3个工序为表面预处理。涂料保护系统, 即防腐蚀涂层系统中基体金属应附着良好的底漆和具有耐腐、耐水性的面漆组成,中间层宜选用能增加与底、面漆之间的结合且具有一定耐腐蚀性能的涂料。 ? 闸门的表面预处理、涂膜厚度、涂料的组成及涂装的工艺条件等因素对涂膜寿命的影响统计分析结果见表1。 由表1可见闸门的表面预处理是喷漆防腐的关键因素。喷漆防腐的费用较低, 为70元/m2左右但喷漆施工时易受闸门构件的尺寸和几何形状的限制, 即存在不能进行喷漆的死角, 只能靠刷漆或滚漆作为喷漆的辅助手段, 这不仅费工费时、加大劳动强度, 而且涂层厚度不均匀。北运河上的3座大型闸门运行证明该工艺对常年浸泡在污水中的防腐效果不理想。喷漆防腐一般维修周期为3一4a, 频繁的维修既造成浪费而且经常对闸门进行喷砂处理, 必然使闸门受力构件断面减小, 整体强度降低。因此喷漆防腐不应成为新建闸的选择方案。 ? 1.1.2 金属热喷涂 ? 金属热喷涂是将锌、铝等金属在钢材表面形成镀层。该保护系统应包括金属喷涂层和涂料封闭层。金属热喷涂和涂料的复合保护系统还应在涂料封闭后, 涂覆面漆。其工艺流程见图2。该工艺比喷漆防腐工艺复杂, 主要多了一道喷涂金属材料的工序。金属涂层提供了稳定的、免于腐蚀的基底, 提高了涂料层的寿命涂料层使金属层免于在腐蚀性环境受到腐蚀, 发挥了最佳协同效应, 此外该系统本身还含电化学保护, 防腐寿命可达12—15a, 费用为120一150元/m2, 大约为喷漆防腐的2倍。但受闸门构件的尺寸和几何形状的限制, 该工艺也存在不能防护死角的问题, 产生的后果也将同喷漆防腐一样。因此金属热喷涂不应是新建闸的最佳防腐选择方案。 1.1.3 阴极保护 ? 阴极保护法是利用电化学的原理, 将闸门作为腐蚀电池的阴极而不受腐蚀。阴极保护有2种作法。 ? (1)牺牲阳极保护法。在闸门表面上, 安装离子化倾向比钢材更大的金属材料, 如铝、锌、镁等作为牺牲阳极。它们被直接焊在闸门的表面上。离子化倾向大的金属作为腐蚀电池的阳极被腐蚀, 而钢闸门作为阴极则得到电子的保护免于腐蚀。该方法由于阳极不断失去电子而被消耗, 因此应首先考虑阳极的使用年限, 并决定其形状和尺寸。此外还应考虑牺牲阳极的表面积与闸门的表面积的适当比例, 一般前者为后者表面积的1%一5%, 分散布置于闸门的表面。 ? (2)外加电流阴极保护法。把交流电降压、整流成直流电, 用铅银合金、磁性氧化铁、高硅铸铁等作阳极, 辅助阳极的引线沿闸墩的侧壁向上与电源的正极相接。一般在底板上布置阳极的方法较好, 它能使闸门上电流分布均匀,能最大限度地发挥涂层的防腐蚀效果。同时洪水期阳极不会遭到破坏。当水的电阻率在2000Ω·m以下时, 宜采用牺牲阳极法保护闸门水的电阻率在2000Ω·m以上时, 用外加电流阴极保护法有效。阴极保护法适用于常年在水中的钢构件。对于暴露在大气中的钢构件, 阴极保护法的效果就不如喷漆防腐和金属喷涂的方法。北运河的闸门启闭频繁, 它是在干湿交替、日光照晒、水流冲击情况下运行, 因州泪极保护法也不是新建闸的最佳防腐选择方案。 ? 1.2 不同材料的闸门防腐比较 ? 目前闸门使用的材料主要有普通钢板、球墨铸铁、混凝土、不锈钢和复合钢板。闸门材料的选择, 首先要满足力学性能、防腐性能等方面设计要求, 其次要考虑制造、运输和安装的难易程度及价格。最终通过性价比来选择最适宜的材料。下面以8m×5m的平面钢板闸门为例, 对不同材料进行分析比较。 ? (1)普通钢板(7.8kg/cm3)。普通钢板间