南水北調(diào)淄博段水工閘門的腐蝕與保護(hù)

鞠志勇，王 猛，王 榕

（南水北調(diào)東線山東干線有限責(zé)任公司，山東 濟(jì)南250109）

淄博管理處工程上起濟(jì)東明渠段章鄒邊界，下至入小清河分洪道涵閘，全長50.947 km，現(xiàn)澆混凝土全斷面襯砌，沿線與渠道交叉的建筑物有水閘12 座，倒虹吸25 座，跨渠橋梁75 座，其中倒虹涵閘5 座，節(jié)制閘4 座，泄水閘2 座，分水閘1 座。

淄博渠道管理處轄區(qū)共有工作閘門31 臺(tái)（平板鋼閘門），檢修閘門7 臺(tái)（疊梁式），攔污柵11 臺(tái)（倒虹進(jìn)口設(shè)置），已經(jīng)運(yùn)行6 年，閘門及啟閉機(jī)陸續(xù)出現(xiàn)一些問題，尤其是部分閘門及門槽銹蝕較重，個(gè)別閘門存在漏水現(xiàn)象，急需解決。

1 現(xiàn)有防腐措施

1.1 防腐措施概況

現(xiàn)有閘門防腐蝕措施為表面噴砂去銹達(dá)到Sa2.5 級(jí)，閘門表面及埋件等外漏部分噴鋅，厚度為倒虹160 μm，節(jié)制閘120 μm，中間漆為一道H53-1 厚漿型環(huán)氧云鐵防銹漆，漆膜干膜厚度70 μm，面漆為兩道銀灰色J43-1 氯化橡膠，漆膜干膜厚度80 μm。

1.2 措施原理及優(yōu)點(diǎn)

通過在閘門表面用鋅進(jìn)行熱噴涂，使鋅對(duì)鋼閘門基體產(chǎn)生陰極保護(hù)作用，然后用厚漿型環(huán)氧云鐵防銹漆做中間漆。云母氧化鐵因呈鱗片狀，噴涂后會(huì)在漆膜中層疊堆積排列，致密的排列堆積使水、氧氣和其他離子難以滲入，進(jìn)而減緩了鋅的腐蝕，且其化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，耐候性好，表面較粗糙有利于面漆結(jié)。氯化橡膠面漆耐候、耐干濕交替，防銹性能良好，在長期暴曬下漆膜穩(wěn)定。

1.3 缺點(diǎn)

部分閘門出現(xiàn)涂層間剝離現(xiàn)象；沒有充分考慮閘門實(shí)際運(yùn)行環(huán)境與中間漆和面漆的配合關(guān)系，對(duì)倒虹涵閘、節(jié)制閘及檢修閘門采用相同設(shè)計(jì)，造成部分閘門腐蝕較重，防腐壽命低于設(shè)計(jì)壽命；部分埋件實(shí)際防腐處理沒有達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

2 腐蝕原因分析

2.1 大氣環(huán)境

淄博渠道管理處穿越鄒平、高青兩縣，鄒平縣為重工業(yè)區(qū)，有大量燃煤電廠、電解鋁廠、鋼鐵廠等企業(yè)，空氣污染嚴(yán)重，特別是燃煤產(chǎn)生大量的二氧化硫、硫化氫等酸性污染物。閘門因其特殊的運(yùn)行環(huán)境，其表面潮濕，大氣中的酸性物質(zhì)附著在閘門表面及附近的水中，形成了硫酸或硝酸溶液，在表面產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕作用造成閘門腐蝕。引黃入清溝倒虹涵閘地處重工業(yè)城鎮(zhèn)魏橋，入分洪道倒虹涵地處重工業(yè)較少的高青縣，相同防腐設(shè)計(jì)、儲(chǔ)存方法的檢修閘門，引黃入清溝倒虹涵閘的腐蝕程度就明顯大于入分洪道倒虹涵的腐蝕程度，說明大氣環(huán)境影響閘門的腐蝕。

2.2 溫度變化

物體由于溫度改變而有脹縮現(xiàn)象，閘門鋼材與鍍鋅層、防腐涂料層熱膨脹系數(shù)不同，因此在溫度變化時(shí)鋼閘門與各防腐涂層、各防腐涂層之間，會(huì)出現(xiàn)層與層間的不均勻形變，久而久之防腐層會(huì)產(chǎn)生疲勞失效進(jìn)而破裂直至產(chǎn)生剝落，造成鋼材失去防腐層后發(fā)生腐蝕。如淄博渠道管理處入分洪道涵閘檢修閘門，此閘門絕大部分時(shí)間被軌道鋼橫擔(dān)在門槽之上暴露在陽光下，久而久之防腐層出現(xiàn)漸層式剝落，漏出噴鋅層及閘門鋼材，進(jìn)而閘門被腐蝕。

2.3 含泥沙水流的速度和方向突然變化

倒虹涵閘因落差較大，密封嚴(yán)實(shí)，內(nèi)部極易形成真空，水流由明渠進(jìn)入倒虹后水流速度及流向突然改變產(chǎn)生氣蝕，氣蝕及水流中泥沙劇烈摩擦造成閘門表面防腐層產(chǎn)生疏松孔隙及脫落。因調(diào)水期閘門被水流淹沒，氧氣較少及水流不斷地磨蝕沖刷，造成表面銹跡不明顯，停水后水位下降部分渠道干渠，造成閘門表面金屬與氧氣接觸，銹跡顯現(xiàn)。青胥溝倒虹涵閘和青胥溝泄水閘相鄰而建，閘門為同一個(gè)廠家同一個(gè)批次制造，除倒虹涵閘鍍鋅層比泄水閘厚40 μm 外其他參數(shù)相同，因泄水閘處于常閉狀態(tài)水流平穩(wěn)，而倒虹涵閘處于常開狀態(tài)水流湍急，至今泄水閘防腐層近乎完好而倒虹閘銹跡斑斑腐蝕較重。

2.4 防腐設(shè)計(jì)不合理

原設(shè)計(jì)沒有充分考慮不同閘門的運(yùn)行環(huán)境，檢修閘門長期處于水面以上幾乎不接觸水面，節(jié)制閘處于水位變動(dòng)區(qū)，而倒虹涵閘閘門長期在水下運(yùn)行且要經(jīng)受強(qiáng)烈的氣蝕及泥沙摩擦，原設(shè)計(jì)除了倒虹涵閘鍍鋅層比其他閘厚40 μm 外其他參數(shù)完全相同這是不合適的，根據(jù)水工金屬結(jié)構(gòu)防腐蝕規(guī)范，水上設(shè)備、水位變動(dòng)區(qū)、水下結(jié)構(gòu)選用厚漿型環(huán)氧云鐵防銹漆做中間漆，氯化橡膠面漆做面漆，原則上沒有問題，但是原設(shè)計(jì)沒有充分考慮倒虹涵閘閘門長期在水下運(yùn)行且要經(jīng)受強(qiáng)烈的氣蝕及泥沙摩擦。

3 防腐減腐措施

3.1 合理調(diào)度

在調(diào)水運(yùn)行期設(shè)計(jì)允許的范圍內(nèi)盡量減少上下游的水位落差，使水流流速及流態(tài)盡量保持平穩(wěn)，減小水流速度和方向的突然變化，從而減少閘門表面的氣蝕及摩擦；盡可能使單個(gè)閘站所有閘門開度相同，以使單個(gè)閘站所有閘門腐蝕程度盡量相同，延長整體防腐壽命。

3.2 選用良好的儲(chǔ)存環(huán)境

對(duì)長期不入水使用的閘門做到經(jīng)常清掃，以減少腐蝕性灰塵對(duì)閘門的腐蝕；有條件的地方可以對(duì)長期不入水使用的閘門轉(zhuǎn)移至室內(nèi)存放或用篷布進(jìn)行遮蓋。

3.3 采用合理的防腐設(shè)計(jì)

根據(jù)閘門實(shí)際的運(yùn)行環(huán)境，采用合適其運(yùn)行環(huán)境的防腐設(shè)計(jì)，如淄博處青胥溝倒虹涵閘原防腐設(shè)計(jì)按照水位變動(dòng)區(qū)設(shè)計(jì)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況考慮其氣蝕與泥沙磨擦，可按照壓力管道內(nèi)壁、泄洪閘門設(shè)計(jì)。

3.4 及時(shí)進(jìn)行防腐處理

金屬腐蝕是一個(gè)發(fā)展的過程，當(dāng)閘門某點(diǎn)發(fā)生腐蝕的時(shí)候，腐蝕處鈍化膜消失漏出基體金屬，此處金屬比其他部位要活化，這樣此腐蝕部位與其他部位就形成了原電池，由于陰極面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于陽極面積，為了達(dá)到正負(fù)電荷平衡，所以腐蝕不斷向活化的陽極基體深處發(fā)展，而且越發(fā)展面積越大，速度越快。根據(jù)水利部頒布的水工金屬結(jié)構(gòu)防腐蝕規(guī)范，對(duì)金屬熱噴涂和涂料復(fù)合保護(hù)系統(tǒng)中關(guān)于熱噴涂損傷的修補(bǔ)方法，對(duì)淄博處所轄閘門均可采取人工或機(jī)械打磨至閘門基體然后噴環(huán)氧富鋅底漆，后噴環(huán)氧云鐵防銹漆，再噴氯化橡膠面漆的方法進(jìn)行修補(bǔ)。

4 結(jié) 語

閘門銹蝕除了造成外在形象不美觀外，長時(shí)間積累還會(huì)造成安全隱患，造成設(shè)備失效影響輸水安全。通過分析現(xiàn)有閘門防腐措施的優(yōu)缺點(diǎn)，分析不同位置閘門腐蝕情況不同的原因，提出更適合本區(qū)段不同位置閘門的防腐設(shè)計(jì)及減輕閘門腐蝕的措施，以期延長工程閘門防腐蝕壽命，同時(shí)也對(duì)南水北調(diào)淄博渠道管理處水工閘門管理取得的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行介紹，為相似工程完善安全文明生產(chǎn)、工程管理等方面提出參考意見。