一、闸门防腐方案
腐蚀不仅影响结构的安全运行,还要消耗大量的人力、物力、财力来进行防腐蚀工作,据一些水闸工程统计,每年用于闸门防腐的经费约占全年维修费用的一半,同时还要调动大量的劳动力来除锈、油漆或喷涂等。因此,为了有效地控制钢铁的腐蚀,延长钢闸门的使用寿命,确保水利水电工程的完整和安全,钢闸门的长效防腐问题已引起人们的广泛关注。
水利水电工程中的钢结构水闸门及钢结构,有的长期浸于各种水质(海水、淡水、工业废水等)中;有的由于水位变化或闸门启闭常处于干湿交替的环境:有的还会受到高速水流的冲击和泥沙、漂浮物、冰凌的磨擦;位于水面或水上部分还受到水蒸发的潮湿气氛和飞溅的水雾作用;处于大气中工作的结构还受到日光、空气的作用。因为水工闸门的工作环境恶劣,影响因素众多,我们有必要对腐蚀因素做一下分析。
闸门的工作环境恶劣,影响因素众多,其闸门腐蚀的因素有:
1)气候因素:闸门水上部位易受日晒雨淋、潮湿气氛等的作用而发生腐蚀;
2)钢结构表面状态:粗糙、机械损伤、空穴、焊接缺陷、缝隙等对腐蚀影响很大;
3)应力和变形:应力和变形越大,腐蚀越甚。
4)水质:淡水含盐量较低,闸门的腐蚀视其化学成分及污染情况有所差异;海水含盐量高,导电性好,海水中含有大量氯离子,对钢铁的腐蚀性大,闸门在海水中腐蚀严重。
5)水流速度:闸门受到水流及水中夹带的泥沙等磨粒对金属表面高速冲击,产生冲蚀磨损;同时,水体的流动使极化作用加强,比较容易将腐蚀产物从结构表面随水流冲走,使腐蚀加快,所以经常开闸泄水的闸门比长期关闭的闸门腐蚀严重。
表1:钢制闸门采用热喷锌+油漆防腐方案
热喷锌工艺是一种闸门防腐施工技术,通过将高温熔化的锌雾化成颗粒喷射到闸门表面上,形成锌铁合金层,以达到防腐防锈的效果。具体来说,热喷锌工艺包括表面处理(如喷砂除锈打糙)、热喷涂(使用火焰线材喷枪喷锌,涂层厚度约为160μm)、后处理(刷涂和喷涂油漆相结合,底漆和面漆的厚度有特定要求)等步骤
。这一工艺不仅提高了闸门的耐腐蚀性能,还能延长其使用寿命。
表2:钢制闸门采用冷喷锌防腐方案
冷喷锌替代热喷锌的优势主要体现在以下几个方面:首先,冷喷锌施工更为简便高效,可以采用刷涂、滚涂或喷涂等多种方式,操作简单灵活,而热喷锌工艺相对复杂
。其次,冷喷锌在环保方面表现更优,产生的污染物较少,对环境和人体的影响小,符合国家环保发展政策
。再者,冷喷锌的能耗较低,无需像热喷锌那样消耗大量能源来维持高温环境
。此外,冷喷锌涂层的耐久性较好,维护周期长,可降低长期维护成本
。最后,冷喷锌涂层出现局部损坏时,修补较为容易,可直接在受损部位进行涂覆,而热喷锌的修补往往需要复杂的预处理过程
。
表3:钢制闸门采用石墨烯油漆防腐方案
石墨烯涂料应用于闸门具有显著优势:其高比表面积和导电导热性提升防腐性能,增强基材附着力,降低涂层厚度同时提高耐磨性。石墨烯的力学性能改善了涂膜的耐冲击性和柔韧性,适应环境变化,减少裂纹。环保无毒,提高闸门工作效率,降低维护成本,是环保和性能兼备的理想选择。