浅谈水利水电工程中钢结构的腐蚀

浅谈水利水电工程中钢结构的腐蚀

黄赤峰

湖北水总水利水电建设股份有限公司 湖北 武汉 430030

摘要：国家可持续发展，水资源管理建设，金属结构广泛用于水利工程和水电工程，但在钢结构的使用中也会遇到生锈的问题。大坝安全隐患大，人口稳定得不到保障，正在对水源保护区最常见、最危险的金属结构锈蚀进行深入分析调查，以减少危机的发生。文章揭示了研究和解决水电工程钢结构腐蚀问题的必要性和重要性，并对各种因素进行了分析和解释。介绍了钢结构的腐蚀机理，并就如何有效提高钢结构的耐蚀性以及如何涂敷防腐涂料提出了一些有趣的想法。明确规定了具体的工作流程和工作方法，可作为今后工作和研究的基础。

关键词：水利水电；钢结构；腐蚀；有效措施

引言:水电工程中有许多钢结构和设备，如钢闸门、挡板、液压钢管、汽轮机和起动器，在不同的环境和工作条件下长期暴露在不同的腐蚀形式下，这会导致结构损坏和性能下降。情节严重的，可能危及安全生产。钢在环境中的腐蚀是均匀的，当厚度减小1mm时，钢的强度降低5%～10%。室内环境，如起重机、电梯、起重机等；在静水中，如进口快速服务门、检修门、应急检修门、闸门尾水等；在移动的水中，如压力钢管、障碍物等；在高速砂磨机上，如排水阀、填料阀、涡轮阀等。

1钢结构在水利水电中的应用概述

水电设施是水库和排水灌溉系统的重要公共设施，对国家和人民都有很大的好处。因此，做好日常安全保卫工作是水电供应的重要工作。有效保证设备的质量安全和运行稳定，将钢结构作为最重要、最易损坏的部位，其质量要求更为严格。为避免损坏钢结构，保证优质，为水电正常运行奠定了坚实的基础。由于其运行和使用条件的特殊性，存在大量的钢构件，如泄洪钢闸、拦河钢栅栏、汽轮机等。由于水流泛滥、水流模糊、空气与生物介质接触等因素，设备运行效率会降低甚至丧失。

2钢结构的腐蚀常见形态

2.1均匀腐蚀系

这种腐蚀只发生在钢结构的外表面，不会穿透中心区域。当结构表面的一部分因表面涂层失效而被腐蚀，相应构件的体积在一定程度上减少，但不会导致因腐蚀而危害较小的整个构件丧失工作能力时，为了防止这种腐蚀，可以将元件的尺寸增加到一个合理的范围内，以抵抗腐蚀损坏。

2.2局部腐蚀系

2.2.1缝隙腐蚀

这种腐蚀是金属和其他材料之间形成的裂纹中的腐蚀，许多金属构件用螺栓连接在一起。通过铆接或焊接接头，当电解质溶液进入裂纹时，由于结构缺陷，在接触面或焊接接头上形成裂纹，槽内金属形成的通道和槽两侧金属形成的通道引起金属的电化学反应和腐蚀现象。随着腐蚀的加深，裂纹中的溶液浓度、酸碱度值和金属的整体结构也越来越不同。当裂缝达到一定程度时，会形成影响结构承载力的裂缝，导致结构失稳。

2.2.2细菌腐蚀

环境中有许多细菌，它们的生物活性对金属有重要影响。由于与金属发生化学反应，如硫化物或硫酸盐的形成而引起的金属腐蚀，新陈代谢产生的能量影响电极的反应过程，使金属所处的环境恶化，导致其表面局部腐蚀。

3影响钢结构大气腐蚀的环境因素

钢结构的防腐环境主要是大气腐蚀，建筑环境具有腐蚀性，是防腐设计的主要因素。

（1）大气污染源：大气的关键成分没有变化，但海洋中的盐分含有硫化物、氮化物、碳化物和污染物，对金属腐蚀有深远的影响。

（2）相对湿度：水在金属表面增厚形成的水膜，空气中的氧气通过防水膜渗入金属，是大气体腐蚀的主要条件。当相对湿度达到临界点时，水在金属表面形成水膜，促进电化学过程的发展。锈蚀程度迅速增加，这个临界点高度依赖于表面的形状和金属的吸湿性。

（3）温度：改变环境温度会影响金属区域的水气浓度、水膜中各种腐蚀性气体和盐类的浓度、水膜的强度等。当白天温度高、相对湿度高、夜间和早晨温度下降时，大气湿度会导致金属表面出现露水。

（4）雨水：雨水增加了大气的相对湿度，增加了金属表面的浇水时间。当雨水在金属环境中破坏对锈蚀产品的保护时，与酸雨相比，我国的酸雨更加严重，导致腐蚀加剧。

（5）日照时间：阳光对高分子材料和服装的磨损有显着影响。太阳紫外线辐射会刺激活性聚合物的老化过程，并且对于冶金材料，表面存在杂质，太阳温度的升高会导致生锈。

（6）除尘：空气中的粉尘被吸附，落在金属结构上，粉尘本身不引起腐蚀，但会吸收有害物质并溶解在液膜中，促进腐蚀过程；因此，灰尘不生锈，不吸附，而是在金属结构的零件之间产生裂缝，易于修复，水分凝结导致表面腐蚀。

（7）风向和速度：在污染环境中，空气影响污染物的扩散，空气速度影响表面膜的湿度和干燥度的变化，在沙地，强风会导致金属表面腐蚀。

4钢结构的防腐措施

考虑到钢结构应用广泛，在各种大气条件下也广泛应用腐蚀，以有效解决腐蚀问题，减少经济损失，提高施工安全性，应采取一系列防腐措施。

4.1选用耐蚀性强的基材

选择耐蚀基体可以降低耐蚀钢及其它合金构件的腐蚀程度。它是一种耐大气腐蚀的钢材料，与低碳钢或低合金钢中的Cu-Cr-Ni钢相似。在大气环境的作用下，其表面会自动形成一层高密度的防腐膜，以抵抗外界环境的腐蚀。无需涂覆耐用钢板即可直接使用，可选用开敞式钢结构作为基材。

4.2长效防腐方法

长期防腐的方法是在钢表面涂上热浸镀锌热铝复合涂层，钢结构的耐蚀性从20年提高到30年以上。经热镀锌处理后的钢在6000℃高温下浸入锌液中，钢表面镀锌层可增强钢的耐蚀性。它广泛应用于室外钢结构中，可保持有效的耐蚀性约10年，质量稳定。为了更好地抵抗严重的大气腐蚀，降低紧急修复的强度，防腐方法是最常用、最有效的措施。热固性铝（锌）复合涂层是首次在钢结构表面喷涂除锈剂。为了使金属在金属表面发光，需要将其打毛，然后用火焰或热源形成电弧，喷射材料的加热过程，达到塑性状态和熔化，然后在压缩空气中形成材料的喷射颗粒，在基底表面喷涂并沉积，形成防腐涂层。

4.3涂层防腐方法

防腐涂层的方法是在钢结构表面喷涂防腐涂层或其他防腐涂层，其腐蚀寿命不超过5-10年，但由于其成本低，由于其使用方便，且工作场所无严格要求，因此经常采用该方法。尽管其耐腐蚀性不比腐蚀工艺强，但在室外使用时，维护费用较高，有效的除锈和选择高质量的涂层是提高防腐方法有效性的关键。钢结构表面应进行喷丸处理，彻底除锈，使表面金属化，采用优质涂层在钢表面形成有效的防腐涂层。

4.4阴极保护防腐

阴极防腐方法主要适用于水下或地下钢结构，包括与电流结合，既有阳极自牺牲形式，也有电流腐蚀防护措施。主要应用于露天钢结构，牺牲阳极的防腐措施，避免腐蚀钢结构，利用比钢电位更低的金属和合金，形成牺牲阳极，达到防腐效果。

结语

水利水电工程中钢结构的腐蚀对钢结构的质量和安全有着重要的影响。水利水电发展对安全稳定的威胁也在一定程度上阻碍了国民经济的发展。为提高钢结构的使用寿命，保证钢结构的耐蚀性，必须采取适当有效的除锈和涂装方法。根据实际应用情况，选择各种防腐加固措施，加强钢结构的防腐处理，以确保钢结构的稳定性和安全性。

参考文献

[1]梁荣,王华明,袁婷.水利水电施工中防渗处理施工技术[J].工程建设与设计,2021(24):153-155.DOI:10.13616/j.cnki.gcjsysj.2021.12.248.

[2]吕宁阳.浅谈水利水电工程混凝土施工常见问题与管理措施[J].人民黄河,2021,43(S2):257-258.