水電站金屬結構設備內部腐蝕的防護與檢測

曹邦建

（青海省三江水電開發股份有限公司，青海 西寧 810000）

由于水電站金屬結構設備內部長期處于腐蝕環境下，其中包括：水下腐蝕磨損、水面干濕交替腐蝕、氣蝕以及大氣腐蝕等，導致水電站金屬結構設備的使用壽命減短[1]。針對水電站金屬結構設備內部腐蝕進行相應的防護與檢測是提高金屬結構設備綜合性能的重要手段，長期以來一直成為相關部門的重點研究對象。在我國，針對水電站金屬結構設備內部腐蝕的防護與檢測研究中普遍停留在理論階層，在實際應用過程中往往無法取得預期的效果。因此，本文在此基礎上，進行水電站金屬結構設備內部腐蝕的防護與檢測，致力于通過對水電站金屬結構設備內部記進行周期性檢測和防腐蝕保護，最大限度上避免各種介質的腐獨對水電站金屬結構設備綜合性能的影響。

1 水電站金屬結構設備內部腐蝕的防護

在水電站金屬結構設備內部腐蝕的防護中，本文結合水電站金屬結構設備的物理屬性，共分為三步實現對水電站金屬結構設備內部腐蝕的防護。水電站金屬結構設備內部腐蝕的防護框架圖，如圖1所示。

圖1 水電站金屬結構設備內部腐蝕的防護框架圖

結合圖1所示，具體防護內容，如下文所述。

1.1 金屬結構設備涂膜

考慮到涂層的抗沖耐蝕性能十分突出，本文通過金屬結構設備涂膜的方式，保護金屬結構設備內部的金屬面[2]。在眾多涂料中，本文建議采用有效覆蓋率高達96%以上的環氧金剛砂涂層進行涂膜。在此基礎上，將涂膜厚度控制在環氧富鋅涂料或無機富鋅涂料二道10μm 、環氧云鐵涂料一道50μm ～10μm、改性耐磨環氧涂料二道10μm，配套的涂料名稱包括：底涂環氧帶銹防銹涂料十中涂環氧云鐵涂十環氧云鐵涂料+ 面涂丙烯酸聚胺酯耐候涂料。采用839 長效厚漿型防污漆作為水電站金屬結構設備內部的封閉面漆，避免水生生物中對水電站金屬結構設備內部的腐蝕。與此同時，必須對涂裝封閉涂料前對鋅層外觀進行仔細檢查，防止粗糙度過高導致金屬結構設備涂膜失效的現象。

1.2 金屬結構設備等效防護

針對金屬結構設備進行等效防護也是提高水電站金屬結構設備內部腐蝕防護質量的有效手段，通過水溶性的成分到達金屬表面使表面鈍化，進而與酸性物質反應使其失去腐蝕能力。采用氧化鋅、氫氧化鋁、氫氧化鋇等兩性化合物，利用水溶性成分或與成膜劑的反應生成物在水中溶解變為防腐成分等，很容易地實現中和酸性或堿性的有害物質而起防腐作用[3]。這些堿性物質吸附在水電站金屬結構設備內部表面使其表面保持堿性，在堿性環境下水電站金屬結構設備內部不易生銹，進而對水電站金屬結構設備內部進行等效防護。在實際進行金屬結構設備等效防護過程中，需要注意的是由于金屬結構設備與水的接觸處于不同環境中，因此，必須針對不同部位采取不同的防護措施，提高金屬結構設備等效防護效果。

1.3 控制除銹質量

在影響水電站金屬結構設備內部腐蝕的防護效果因子中，除銹質量是其中的關鍵參數[4]。在手工除銹的過程中，必須充分考慮金屬腐蝕原理，并結合水電站金屬結構設備內部腐蝕的具體情況，控制除銹質量能夠達到ST3 級，避免由于除銹質量過低而導致水電站金屬結構設備內部腐蝕防護效果差的問題。

2 水電站金屬結構設備內部腐蝕的檢測

在對水電站金屬結構設備內部腐蝕進行防護的基礎上，下文將開展對水電站金屬結構設備內部腐蝕的檢測研究。本文提出的水電站金屬結構設備內部腐蝕檢測的具體流程，如圖2所示。

圖2 水電站金屬結構設備內部腐蝕檢測的流程圖

結合圖2所示，針對圖中3個關鍵環節進行重點闡述。

2.1 蝕余厚度超聲波檢測

本文采用超聲波測厚儀測量水電站金屬結構設備內部蝕余厚度的方式，采集水電站金屬結構設備內部腐蝕數據。將超聲波測厚儀設置為“開啟”狀態，在水電站金屬結構設備內部有涂層存在的情況下，可設水電站金屬結構設備內部的蝕余厚度為m，則其計算公式，如公式（1）所示。

在公式（1）中，n指的是原水電站金屬結構設備內部的蝕余厚度；k指的是涂層厚度值。通過公式（1）得到水電站金屬結構設備內部精準的蝕余厚度數值，為分析處理檢測數據提供數據支持。

2.2 分析處理檢測數據

將采集到的水電站金屬結構設備內部的蝕余厚度檢測數據導入數據處理軟件進行數據分析，查找腐蝕具體情況[5]。檢測數據通過探傷技術中的DAC分析曲線對腐蝕定性做出定量的判斷，其定量判斷原理可以用工程應用方程式來表達，如公式（2）所示。

在公式（2）中，L 指的是腐蝕定性水平數值；ε指的是被測超聲波的輻射率；T 指的是超聲波輻射相應的數值水平；h指的是水電站金屬結構設備內部在背景溫度下的對應數值水平。通過公式（2）可以得出水電站金屬結構設備內部的腐蝕定性水平數值，從而判斷水電站金屬結構設備內部的腐蝕情況。L值的準確程度能夠直接影響水電站金屬結構設備內部腐蝕情況的檢測精度，因此，必須通過探傷技術利用超聲波在金屬中折射角的正切值來獲得。對于“小面積腐蝕或無腐蝕”的水電站金屬結構設備內部的腐蝕檢測，可直接采用局部探傷法對其進行腐蝕檢測。

2.3 腐蝕檢測評級

根據計算得出的水電站金屬結構設備內部腐蝕情況，建立水電站金屬結構設備內部腐蝕檢測數據庫。金屬結構設備內部腐蝕檢測數據庫可針對水電站金屬結構設備內部的腐蝕情況，進行腐蝕檢測評級，分為：一般腐蝕、嚴重腐蝕以及危急腐蝕[6]。水電站金屬結構設備內部一般腐蝕的評級方法為：L數值低于20，屬于小面積腐蝕或無腐蝕，不足以影響水電站金屬結構設備內部的性能參數。本文針對一般腐蝕的處理要求為：首先對腐蝕情況記錄在案，再通過密切關注其發展趨勢，有針對性的安排檢修，最后將缺陷扼殺在搖籃里，防止腐蝕進一步擴大造成的安全隱患。嚴重腐蝕的評級方法為：L數值的范圍在20～60之間，水電站金屬結構設備內部腐蝕面積較大。針對嚴重腐蝕的處理要求為：必須盡快安排處理，在必要時可以降低負荷電流，進一步確認腐蝕性質，在此基礎上，立即采取相應解決措施。危急腐蝕的評級方法為：L數值超過60，水電站金屬結構設備內部腐蝕范圍超過規定范圍內最高允許數值。針對危急腐蝕的處理要求為：必須立即安排處理，在有必要的情況下，可以結合其他檢測手段，以最快的速度對水電站金屬結構設備內部的腐蝕進行處理，最大程度上避免出現安全事故。通過長期的檢測，按照水電站金屬結構設備內部的腐蝕情況建立檢測數據庫，為不同階段、不同腐蝕程度的檢測提供歷史參考。針對水電站金屬結構設備內部腐蝕檢測數據庫處理軟件進行數據分析后，可生成完整的水電站金屬結構設備內部腐蝕檢測報告，完成對水電站金屬結構設備內部腐蝕的檢測。

3 結束語

考慮到水電站金屬結構設備內部腐蝕的防護與檢測愈發的受到重視，水電站金屬結構設備內部腐蝕的防護與檢測的研究經歷了從起步到快速發展的階段。因此，本文提出的水電站金屬結構設備內部腐蝕的防護與檢測是十分必要的，且具有現實意義，能夠為水電站金屬結構設備內部腐蝕的防護與檢測提供理論支持。但本文唯一不足之處在于，沒有對提出的水電站金屬結構設備內部腐蝕的防護與檢測方法在實際應用中的可行性進行深入分析，相信這一點，可以作為水電站金屬結構設備內部腐蝕的防護與檢測領域日后的研究內容之一。