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摘要：針對水工鋼結構水閘門的嚴重腐蝕環境，分析了影響其腐蝕的主要因素，比較分析了鋼結構水閘門常用的幾種腐蝕防護方法，由于電弧葉涂復合涂層具有30年以上的長效防腐壽命和涂層結合強度高、免維護等特點，因而成為鋼結構水閘門防腐蝕的優選技術方案。

文中還列舉了國內外鋼結構水閘門熱噴涂防腐的應用實例及相關標準，對加強鋼結構長效防腐的立法和推廣應用提出了自己的看法。

▍ 引言

鋼結構水閘門是水電站、水庫、水閘、船閘等水工建筑物中控制水位的重要構件，它要長期浸沒水下，在啟閉時頻繁的干濕交替，受到高速水流的沖刷，特別是水線部分受到水、日光及水生物的作用，還受到水浪、泥沙、冰凌和其它漂浮物的沖蝕，鋼材很容易腐蝕，顯著降低了鋼閘門的承載能力，嚴重影響水利工程的安全。

有的采用涂料保護，一般使用3~5年就失效，工效低，維護費用高。如沿海的某座擋潮閘門，因受到海水的嚴重腐蝕，使整個閘門體失去穩定而破壞，導致無法繼續運行。

又如云南陸良響水壩弧形閘門1958年運行后，采用涂料防腐，開始5年左右涂刷一次，以后防腐周期愈來愈短，兩年一到銹蝕嚴重，有的已部分更換。葛洲壩電廠一期工程1981年投產運行，金屬結構為油漆防腐蝕，三年后一期工程的閘門及攔污柵普遍發生銹蝕。

腐蝕不僅影響結構的安全運行，還要消耗大量的人力、物力、財力來進行防腐蝕工作，據一些水閘工程統計，每年用于閘門防腐的經費約占全年維修費用的一半，同時還要調動大量的勞動力來除銹、油漆或噴涂等。因此，為了有效地控制鋼鐵的腐蝕，延長鋼閘門的使用壽命，確保水利水電工程的完整和安全，鋼閘門的長效防腐問題已引起人們的廣泛關注。

▍ 鋼結構水閘門的腐蝕環境及影響腐蝕的因素

鋼結構水閘門的腐蝕環境

水利水電工程中的鋼結構水閘門及鋼結構，有的長期浸于各種水質(海水、淡水、工業廢水等)中；有的由于水位變化或閘門啟閉常處于干濕交替的環境：有的還會受到高速水流的沖擊和泥沙、漂浮物、冰凌的磨擦；位于水面或水上部分還受到水蒸發的潮濕氣氛和飛濺的水霧作用；處于大氣中工作的結構還受到日光、空氣的作用。因為水工閘門的工作環境惡劣，影響因素眾多，我們有必要對腐蝕因素做一下分析。

腐蝕的因素

⑴氣候因素：鋼結構水閘門水上部位易受日曬雨淋、潮濕氣氛等的作用而發生腐蝕。

⑵鋼結構表面狀態：粗糙、機械損傷、空穴、焊接缺陷、縫隙等對腐蝕影響很大。

⑶應力和變形：應力和變形越大，腐蝕越甚。

⑷水質：淡水含鹽量較低，閘門的腐蝕視其化學成分及污染情況有所差異；海水含鹽量高，導電性好，海水中含大量氯離子，對鋼鐵的腐蝕性大，鋼閘門在海水中比在淡水中腐蝕嚴重。

⑸水流速度：鋼閘門受到水流及水中夾帶的泥沙等磨粒對金屬表面高速沖擊，產生沖蝕磨損；同時，水體的流動使極化作用加強，比較容易將腐蝕產物從結構表面隨水流沖走，使腐蝕加快，所以經常開閘泄水的閘門比長期關閉的閘門腐蝕嚴重。

⑹雜散電流：焊接作業或外加電流陰極保護均可能產生雜散電流，電流雜散的結果，常在雜散結構的陽極區發生不同程度的腐蝕，雜散電流越大，腐蝕越嚴重。這種腐蝕后果非常嚴重但還未引起足夠重視。

⑺水生物：鋼結構水閘門上常見的生物腐蝕多為點狀腐蝕坑，有時成片狀連接，坑深可達2.5mm。

⑻電偶腐蝕：鋼結構水閘門整體與相關不同材質零部件在潮濕環境和介質中形成異金屬連接，而發生嚴重的電偶腐蝕。

鋼結構水閘門常用防腐方案

鋼結構水閘門常用防腐方法中，工程上用得最多的是覆蓋層防腐和電化學保護。鋼結構水閘門常用的覆蓋層防腐方法主要有涂料防腐和噴涂防腐。　

　
注：電化學保護在其它行業應用很廣，但在水工金屬結構上應用很少，這是因為：淡水中電解質少，犧牲陽極作用不明顯；水工金屬結構受條件限制，用外加電流保護在管理上有困難，無推廣條件。

水工鋼結構水閘門由于腐蝕環境惡劣，在以上防腐方法中，采用電弧噴涂金屬涂層外加封閉層的防腐方法，由于具有涂層與鋼鐵基體結合強度高、防腐年限長(可達30年以上)、很少需要維護、經濟上省等諸多優點，是鋼閘門的防腐方案。近年來，電弧噴涂長效防腐技術正日漸成為國際上鋼結構件防腐的主流技術，在許多工程實踐中得到越來越多的應用。

▍ 國內外熱噴涂長效防腐技術在鋼結構水閘門上成功應用實例

法國典型實例

1922年巴黎附近的圣丹尼斯運河的船閘閘門上噴涂鋅保護層，1954年（32年）檢查發現涂層腐蝕而鋼基體仍完好。

1945年巴黎圣馬丁運河第一船閘采用噴鋅防腐，1952年其第二船閘也采用噴鋅外涂封閉漆防腐。

1949年大澳斯河的桑勃魯白克斯閘門噴涂鋁防腐，1969年(20年)檢查發現漆膜降解故重新涂覆底漆和兩層外漆；1972年(23年)檢查發現金屬涂層和漆膜保持良好。

1957年法國朗塞潮汐發電站的調水閘，采用噴鋅外涂2道封閉漆和1道面漆防腐。

1972年巴黎的圣馬丁運河的一座水閘門，采用噴鋅外涂封閉漆防腐。

英國典型實例

1952年對某造紙廠的三孔閘門噴鋅防腐再用涂料封閉，至1964年僅重涂油漆一次，于1977年也即保護25年后，鋅涂層表面仍舊完好。

林肯郡波士頓的威特姆河上的三座大型鋼船閘，采用電弧噴涂鋁防腐。

美國典型實例

1939年密西西比河第15大壩采用噴鋅防腐；

1952年在小帕克斯頓一造紙廠的一系列閘門，采用噴鋅外加涂料封閉；1962年檢查僅漆膜變薄金屬涂層完好，1977年（20年）又一次刷涂時發現金屬涂層仍保持完好。

1979年在貝德福德附近金盾的卡斯萊米爾河上的一座船閘，采用噴鋁外加封閉漆。諾福克縣韋爾斯海濱勝地的攔洪閘，采用電弧噴涂鋁防腐。

中國典型實例

1985年長江葛洲壩大型水閘門，采用噴涂鋅加涂料封閉防腐。1986年黃河龍羊峽大型水閘門，采用噴涂鋁加涂料封閉防腐。此外，江蘇三河閘管理處采用熱噴涂工藝對大型鋼閘門進行大面積噴鋅并加涂一層氯化橡膠鋁粉漆；山東德州地區水利局在大型鋼閘門上大面積噴鋁，加涂一層瀝青漆，均大大提高了鋼閘門的耐腐蝕性能，使用16年后檢查涂層完好，預計壽命可超過30年，比原油漆涂層壽命提高6～10倍。

熱噴涂特別是電弧噴涂技術在國外得到了大量應用，實踐表明，用電弧噴涂長效防腐技術對永久性大型鋼結構進行防腐蝕選擇。我國也正在逐步開始大量應用電弧噴涂長效防腐技術來防護大型水工鋼結構。

▍ 熱噴涂長效防腐在鋼閘門上應用的有關標準

①JYJ230-88 海港工程鋼結構防腐蝕技術規定熱噴涂是鋼結構件指定防腐方法之一。

②AWS C2.2-67(美國焊接協會標準) 認為在海水介質下應噴鋁防腐，淡水介質下噴鋅保護。

③ISO/DIS14713 (1996)鋼鐵結構防腐蝕—金屬涂層—指南：水環境、高濕和鹽霧腐蝕的鋼鐵結構采用噴鋅、鋁可以提供20年以上的保護。

④SL 105(中國水利部標準)水工金屬結構防腐蝕規范：閘門等水工金屬結構采用噴鋅噴鋁進行長效防腐。

在這此標準中，AWS和ISO是國際知名標準，得到長期應用和廣泛承認。我國在一些防腐蝕規范和標準中，還需要進一步加強對防腐蝕要求的等級，使我國更多的重要鋼結構工程能得到更長期和有效的保護。

▍ 結語

針對鋼結構水閘門的嚴重腐蝕環境，各種防腐方法各有優缺點，但總的來說，電弧噴涂鋁或鋅加封閉的復合保護涂層，同現有其它防腐方法比較，具有技術先進、涂層防腐壽命長久、30年內不需進行任何防腐維護、可現場施工、年均防腐費用最低、經濟合理等特點，是鋼結構水閘門等水工金屬結構防腐蝕的優選方案。

國內外應用熱噴涂鋁或鋅來對保護鋼結構水閘門已有較久的歷史，其成功應用經驗也充分證明了這一點。國內仍需要加強鋼結構長效防腐的立法，并繼續大力推廣電弧噴涂長效防腐技術。