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| 入海河口水闸工程钢闸门分区腐蚀防护 |
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摘 要：入海河口水闸工程钢闸门，部分长期浸于海水中，部分处于干湿交替的潮汐环境中，部分处于淤积的的泥沙中，部分长期受到大气紫外线暴晒及海洋性空气环境的侵蚀，经受环境日益恶劣和四季气候变化大等各种恶劣工况的考验，采取钢闸门分区腐蚀防护方案能达到长效经济的工程措施目的。
关键词：入海河口 水闸工程 钢闸门 腐蚀防护
入海河口一般都建有水闸工程，其主要功能是挡潮蓄淡、泄洪、排涝等。这些水闸中，绝大多数采用钢闸门。工程运行过程中，受风浪、潮汐、海洋性空气环境、生态环境等因素影响，水工钢闸门的腐蚀问题日益突出。如何采取有效的防腐蚀措施，延长金属结构的使用寿命，就显得特别重要与迫切。
一．海水对钢闸门的腐蚀危害
海水是含盐浓度相当高的电解质溶液，在天然腐蚀剂中是腐蚀性最强的介质之一，钢闸门受到海水强烈的电化学腐蚀，其腐蚀原因，除碳钢本身不耐海水腐蚀外，介质方面的有：
1.海水是导电性很强的电解质溶液，海水导电性是淡水的200倍。
2.海水含有大量氯化物，对大多数金属具有很强的腐蚀活性，对钝化金属易产生点蚀。
3.海水充气良好，风浪搅拌作用使氧气饱和，加速氧去极化腐蚀。
4.海生物存在，海藻、牡砺、藤壶附着，它们的生命活动加大腐蚀，造成局部腐蚀加重。
5.海洋环境污染，人们的经济活动不断向近海拓展，使近海污染日益加剧。据全国海洋环境监测：我国近海污染范围不断扩大、氮、磷、石油和有机物污染明显增加，其中渤海沿岸217个排污口，接纳了我国沿海污水排放入海量的32%和陆海污染物入海总量的47%。 20世纪90年代初，我国每年直接排入近海的工业和生活污水80亿吨，使海域污染范围扩大，污染程度加剧，同时也加剧了金属结构物的腐蚀。
总之，海水是具有高含盐量和导电性，较高氧含量，高生物活性，具有一定流速的强腐蚀性电解质，加上环境污染日趋严重，这些因素都加速了钢闸门的腐蚀。
二．钢闸门各部位腐蚀的差异性
入海河口水闸工程钢闸门各部位处在不同的海洋环境中，腐蚀程度也不尽相同。
1．大气区：指海面飞溅区以上的大气区，其特点是空气湿度大，含盐分多，金属表面有细小盐粒子沉降，海盐粒子吸收空气中的水分后很容易在金属表面形成液膜，锈蚀程度比陆上空气严重的多。太阳照射会促进金属表面的光敏腐蚀反应及真菌类生物的活性，这又助长了腐蚀性水分和尘埃的吸附，增加腐蚀性。
降雨量也影响金属在海洋大气的腐蚀速度，频繁的降雨会冲刷掉金属表面（迎风面）沉积的盐分和吸附的尘埃，使腐蚀减轻。一般背风面的腐蚀比迎风面严重。
温度升高使海洋大气腐蚀加剧，因此同一地区的季节变化会影响腐蚀速度。不同海域由于温度及其他环境因素的差异，海洋大气的腐蚀性差异较大，一般热带腐蚀性最强，温带次之，两极区最弱。碳钢和铸铁在海洋大气中主要表现为均匀腐蚀，其腐蚀速度在0.05 mm/a左右，低于飞溅区、潮差区和全浸区。由于表面液膜中氯化物盐粒存在，一般不能建立钝态，但随暴露时间延长，由于腐蚀产物膜的保护作用，腐蚀速度会随时间而降低。
2．飞溅区：指平均高潮线以上海洋飞溅所能湿润的位置。金属表面连续不断地被海水湿润，海水又与空气充分接触，含氧量充分，含盐量很高，加上海浪的冲击作用，腐蚀在这个部位最为严重。海水冲击会在飞溅区造成磨损---腐蚀联合作用的破坏，并不断地破坏腐蚀产物和保护涂层，增加了飞溅区的腐蚀。
3．潮差区：指平均高潮位与平均低潮位之间的区段，金属表面与含氧充分的海水周期性地接触，与飞溅区相比，潮差区的氧扩散没有飞溅区那样快，也无强烈的海水冲击，潮差区受到冰块及污物的冲刷磨损。温度接近表层海水温度。它有海生物栖居，而飞溅区没有。在潮差区海生物会栖居在金属表面上，加速局部腐蚀。潮差区的腐蚀通常是平均高潮位和平均低潮位最为严重，这是氧浓差电池的作用，使腐蚀加速。
4．全浸区：指平均低潮线以下的位置，主要因素是温度和含氧量，浅海区海水氧处于饱和态，温度高，海水流速大，腐蚀比深海区大，海生物会粘附在金属材料上，因其氧的溶解量少，而且含氧量相对比较稳定，腐蚀程度比较轻，腐蚀也比较均匀。全浸区钢铁的腐蚀速度在0.07～0.18mm/a左右。
5．海泥区：海泥由海底沉积物构成，含盐度高，电阻率低，是良好电解质，比陆地土壤对金属的腐蚀性要强，由于氧浓度十分低，所以海泥区的腐蚀速度比全浸区要低。属于土壤腐蚀。由于其上有海水复盖，腐蚀程度相对较轻。海泥中的硫酸盐还原菌(SRB)大量繁殖对钢铁的腐蚀要比无菌大十多倍，甚至还要高出海水2～3倍，要引起注意。
三．钢闸门分区腐蚀防护方案
针对水闸工程钢闸门各部位在不同的海洋环境中，腐蚀程度的不同特点，在满足腐蚀防护要求的前提下，为节约防腐工程投资，宜采用分区腐蚀防护方案。
1．全浸区采用防腐绝缘涂层和阴极联合保护，会得到良好保护效果
采用防腐绝缘涂层覆盖全浸区钢闸门阻止铁离子的分离，起隔离腐蚀介质的作用。但屏蔽涂层破损处要继续腐蚀，且由于形成裸铁点是小面积阳极，会使腐蚀电流密度大大增加，比如涂层中有1%露铁，那么腐蚀电流会有99%集中在露铁点上，造成露铁点腐蚀速度加快，以致于发生穿孔腐蚀。如采取配套阴极联合保护，将能有效的解决这个问题。
阴极保护是指采用外加电流法或牺牲阳极法，从外部向被保护体提供电子，大量电子跑到露铁点吸引铁离子不下水，消除露铁点阴、阳极之间的电位差，没有了电位差也就消除了腐蚀电流，也就不会发生腐蚀。涂层越完整无损，露铁点越少，消耗电流越少，阴极保护越经济。另一方面阴极保护对延长涂层寿命起到了积极作用，因为露铁处生锈，锈的体积膨胀会使涂层剥离，而阴极保护使铁不生锈，那么涂层附着力不被破坏也就延长了涂层寿命，两者是相辅相成的，防腐绝缘涂层和阴极联合保护，是在技术上先进，经济上合理的防护措施。
2．大气区、飞溅区、潮差区采用厚膜防腐涂层保护，能降低投资，有效延长保护年限
厚膜防腐涂料多以双组份环氧涂料为首选，此类涂料的特点是：附着力强、环氧基能与界面金属原子反应形成牢固化学键结合；优异耐介质腐蚀性，坚硬柔韧致密性、隔离性防渗透性强；良好物理力学和电绝缘性能。
厚膜防腐涂层通过形成一定厚度的保护层，主要起隔离氧、水分、盐雾、灰尘、微生物等与金属结构的接触，阻止、延缓这些因素对钢闸门的侵蚀和破坏发生和发展，从而起到保护作用。
四．延长钢闸门腐蚀防护寿命应关注的几个问题
若要达到良好的防腐效果，切实延长钢闸门腐蚀防护寿命，在具体的防腐工程施工中，对以下技术和质量问题应给予关注。
1．底材表面处理
实际经验表明，大部分的涂层缺陷都是来自于不良的表面处理，任何涂料在处理不良的表面上都无法发挥其最佳性能，高等级的表面处理，将会延长涂料的寿命。高性能涂料要求金属表面处理必须达到Sa2.5级，才能保证涂料与金属表面有良好的接触，有效地发挥保护作用。所以，除锈质量的好坏直接影响到腐蚀防护质量。在常用的除锈方法中，喷砂除锈能达到较好的表面处理效果。
2．底漆
环氧富锌涂料，它是通过阴极保护的持续性和锌腐蚀产物沉积形成稳定覆盖膜来保护的，因此锌粉的含量、纯度、颗粒度及分布，涂膜中锌粉的分布状况、成膜物固化状况等都会影响富锌涂膜的耐久性，决定因素是锌粉有足够添加量保持彼此相接触。
2．中间漆
环氧云铁或环氧玻璃鳞片涂料，起屏蔽型防腐，该类涂料能形成致密的抗渗透性涂膜，有效阻止水气和氧气等腐蚀介质与钢铁表面的接触，防止腐蚀发生。涂膜中的云铁或玻璃鳞片呈层状水平排列形成隔离层，使水气穿过涂膜的路途大大延长，屏蔽效果特别显著。
3．面漆
环氧煤沥青涂料适合水下及淤泥中使用，紫外线会使涂膜龟裂，不能用在大气区和潮差带，因此，面漆要选择耐候性能好的涂料。
水上部分为防止紫外线对环氧的粉化，可用脂肪族聚氨酯面漆、丙烯酸聚氨脂面漆，氯化橡胶厚膜型面漆，丙烯酸聚硅氧烷涂料、含氟树脂涂料等。
4．涂层厚度
对海洋环境涂膜厚度应根据不同部位涂覆不同厚度，如潮差区飞溅区涂膜要厚至几个毫米，大气区、全浸区、海泥区在几百微米至1毫米左左才能保证其长寿命。
5．阴极保护
阴极保护有两种方式：外加电流法和牺牲阳极法，目前多用牺牲阳极法，适用海水介质阳极材料有锌阳极和铝阳极两种。
比较铝、锌两种阳极材料，铝阳极从工作电位、发生电容量都比锌阳极优越，电化学性能好，且铝阳极比重是锌阳极比重的1/3重量轻，阳极成本相应便宜，推荐海水中用铝阳极。但不能在淡水中做牺牲阳极。锌阳极适宜用在海水、咸水中，淡水中适宜用镁阳极。
6．热喷涂锌、铝及其合金加涂料封闭
喷涂锌铝要求表面处理及施工环境条件十分苛刻，水闸工程现场施工很难保证环境要求，因此，对已建工程进行喷涂锌铝涂层很难达到满意的防腐效果。但对新建、除险加固水闸工程的钢闸门，可以在金属结构制造厂内进行热喷涂锌、铝及其合金加涂料封闭，经验收合格后运到现场安装，其腐蚀防护效果较佳。
五．结语
入海河口水闸工程钢闸门腐蚀防护，应针对不同腐蚀部位，按腐蚀强度不同，采取不同腐蚀防护方法，以实现经济和耐用的目标。如大气区、潮差带用厚膜耐候涂料防腐，通过增加漆膜厚度抵抗水、气的浸入；全浸区采用涂料加牺牲阳极联合保护或只用电化学保护都会达到良好的保护效果。
我国独特的海洋气候环境，使我们面对许多水闸工程钢闸门腐蚀问题，依然有许多机理有待于研究和探讨，腐蚀防护也是比较复杂的工程技术措施，其技术经济性的解决，有很大的潜在市场。因此，需要在实践中不断的加以研究分析、总结和创新、完善，以便更好的延长金属结构的使用寿命，发挥工程社会效益。 |
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江苏新大高空工程有限公司是中国工业防腐蚀协会的会员单位，是经江苏省建筑工程管理局审定的专业承包企业，具备国家防腐保温资质贰级、高空作业叁级、建筑防水叁级、安全生产许可证、壹级高空防腐施工资质、一级高处悬挂作业资格的专业化公司。公司组建于90年代初，1999年8月由原来的国有企业改制为股分有限公司，经过十多年的艰苦创业，现已发展成为领导班子过硬、技术力量雄厚，具有较强的经济实力和高素质的施工与管理队伍。 企业信誉和科技含量均在国内同行业中处 于领先地位，并率先通过了国际质量体系认证。
公司注册资本1066万，目前下辖十二个工程处，从业人数380人。具备各类专业技术职称的60人，其中高级工程师1人，工程师、经济师、会计师共28人，项目经理11人，拥有大中型机械设备168台（件），年施工产值近8000万元。公司现有6个驻外办事处：华能南京电厂办事处、扬州第二发电厂办事处、 福建雪津啤酒办事处、 广船国际办事处、仪征化纤办事处、唐山办事处。施工网点遍及全国各地二十多个省、市、区，涉及石油、化工、冶金、电力、能源、航天、建材、国防、交通、煤炭、医药、轻纺、食品、港口等十多个行业，承揽了大量的入海河口水闸工程钢闸门分区腐蚀防护等工程，公司自组建以来，坚持走技术革新之路，依靠丰富的施工经验、先进的施工技术和科学的网络化管理手段，先后承接了系统内各类高空防腐检修、防水堵漏、化学锚固、烟囱新建、环保脱硫等工程近万项，其中有高大难度工程和国家重点工程，都以工程质量好、安全率高，赢得了广大用户的一致好评。
公司将坚持以人为本，全面构建和谐发展的新环境，建立现代企业制度，规范运作，坚持走科技兴企、质量兴企之路，遵循“质量第一、业主至上、信守合同、优质服务”宗旨，“团结协作、严谨求实、优质高效、开拓创新”的企业精神，精心打造精品工程，向新老客户提供最优质满意的服务。
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