克孜尔水库导流泄洪排砂涵洞检修闸门防腐喷锌工程的施工技术

[摘要]钢闸门防腐处理是工程中经常碰到的技术问题，目前常用喷锌防护措施，通过闸门的防腐喷锌施工技术介绍闸门防腐施工的有关原理。

[关键词]闸门 防腐 喷锌

中图分类号：TV5 文献标识码：A 文章编号：1671－7597(2008)0920096－01

一、工程概况

克孜尔水库导流泄洪涵洞闸门事故检修闸门自投入运行15年来，长期在潮湿的环境中运行，表面出现锈蚀白色斑点，起泡，金属面呈粉末状脱落，用手敲动，便有块状锈斑脱落。

二、腐蚀原因分析及处理方案

（一）腐蚀原理

由于空气中存在氧气和二氧化碳，当水膜中溶有二氧化碳后就可起电解质溶液的作用，因钢铁中含有炭，于是构成了铁为负极、炭为正极、水膜为电解质溶液的很多微小原电池。从而发生化学腐蚀。

（二）处理方案的选择

因电弧喷涂金属涂层外加封闭层的防腐方法具有涂层与钢铁基体结合强度高、防腐年限长、经济实用等优点，本工程采用火焰喷涂外加保护的防腐方法。

（三）金属材料的选择

因锌镀层的抗拉强度和硬度较高、与钢结构表面的附着力较强，能比较可靠地隔绝水与氧气的侵入，能经受高速水流、泥砂、冰凌及其他漂浮物的冲磨，不易发生开裂、翘皮和脱落。其施工工艺不会导致结构变形,不会影响结构的灵活运用。所以本工程设计中采用喷锌防腐措施。

（四）喷锌防腐处理原理

锌丝在高温火焰中熔化后，用压缩空气将熔化后的锌吹成雾微粒，高速喷射到经过除锈的构件表面。雾状微粒在喷射过程中受空气冷却，处于半熔融状态，堆积到构件表后面，立即变形收缩，紧紧地嵌附在经过除锈、比较粗糙的钢铁表面，形成镀层。

锌喷镀在钢闸门表面后，二者能良好的接触，介质水把它们连通形成腐蚀电池，电位较低的阳极锌受到腐蚀，电位较高的阴极钢闸门以锌熔解产生的保护电流来制止钢闸门的腐蚀，起到牺牲阳极保护阴极的作用。锌镀层的另一个作用是象涂料一样覆盖在钢闸门表面，将钢闸门与水、空气隔离开来。故锌镀层对钢闸门有双重的保护作用。

三、工程施工

（一）施工流程

本工程的施工流程是：表面处理→喷 锌→氧化处理→涂料封闭

（二）表面处理

表面处理主要控制表面清洁度和表面粗糙度两个指标，清洁度等级越高，涂层保护效果越好。合适的粗糙度使涂层与基底很好咬合，从而具有较理想的结合力。本工程采用喷砂除锈的施工方法。

1．表面处理原理

喷砂除锈的原理是压缩空气驱动砂粒通过专用喷嘴以较高的速度喷射到结构表面，依靠高速砂粒的冲击和摩擦达到除锈和清理表面的目的。要求处理后的表面干燥清洁、露出钢铁灰白色光泽，并具有一定的粗糙度，有利于涂层或金属镀层与结构基体的良好结合。

2．表面处理质量控制

（1）砂粒质量要求。喷砂除锈用的砂，要求颗粒坚硬、有楞角、干燥、无泥土及其他杂质。本工程选用石英砂，先将砂粒晒干，为防止堵塞砂阀和喷嘴，提高除锈效率，砂粒使用前经严格过筛，除去大颗粒和杂质。

（2）喷砂除锈质量要求。本工程采用三级喷砂除锈标准，将氧化皮、铁锈、油污、旧漆等污物除去，并保持一定粗糙度。喷砂后的钢铁表面，显示出灰白色金属光泽，没有残留锈斑和氧化皮，没有油污、焊渣和毛刺。喷砂完成后，用干净压缩空气将结构表面吹净。

（三）钢结构闸门喷锌质量控制

喷涂与除锈间隔时间尽可能缩短。要求涂层外观均匀，无起泡、粗颗粒、鼓起、裂缝、掉块等缺陷。厚度用测厚仪按规范要求测量。涂层的结合性能检查用切割试验法进行。

1．锌丝质量要求

为提高锌涂层对钢闸门牺牲阳极保护阴极的作用，延长涂层寿命，应尽量保证锌涂层有较高的纯度。本工程采用1号锌，锌丝粗细均匀，表面光洁，无油污、无腐蚀、无毛刺、无折痕。

2．施工质量控制

（1）空气：在喷涂过程中，压缩空气使用压力控制在4-6 kg·f/cm2。同时保证空气清洁干燥，气压稳定。

（2）乙炔：乙炔的使用压力控制在0.4-0.7 kg·f/cm2，气量控制在0.66m3/h。

（3）氧气：本工程氧气的使用压力为4-5kg·f/cm2，气量控制在1.8m3/h。

（4）喷角：喷角过小会使半熔融状态的雾状微粒以很快的速度堆积，部分空隙中的空气无法驱出或来不及驱出形成较多孔穴，同时还有部分金属微粒从结构表面回到喷雾中产生金属微粒的碰撞，削弱金属微粒对结构表面的冲击力，使镀层结构疏松，附着力降低，角度过大会产生滑冲和飞散现象，降低镀层对结构的附着力，本工程选用的喷角在20°～30°之间。这样既可以减少金属微粒的互撞，又可以避免金属微粒在结构表面上滑冲和飞散。

（5）喷距：距离过小，镀层受火焰的热化作用温度增高，镀层与结构表面在较大温差情况下收缩引起镀层翘皮和脱落，距离过大会引起镀层结构疏松，空隙增加，降低抗渗能力，本工程根据施工部位的不同，在12.5～16.5㎝之间选择不同的喷距。

（6）喷枪移动速度控制在300-400mm/s，锌丝走丝速度控制在2-2.2米/分钟，同时防止工件表面局部过热或喷镀层过厚。

4．金属涂层厚度检查

本工程在检查涂层厚度时用磁性测厚仪检查，实测涂层最小局部厚度为173.65μm，大于规范规定的最小局部厚度厚度（160μm）。

（四）氧化处理

在喷镀全部完工以后，趁镀膜处于“活性”状态，立即用1%的磷酸溶液均匀涂刷一遍，再通以10～90V以下电压氧化处理2小时，可得到磷酸盐化合物氧化膜，此膜使喷镀层极小的微孔得以密封，提高了喷锌层的质量，增强了耐磨耐腐蚀能力。

（五）涂料的选择及其施工技术要求

1．涂料的选择

因环氧煤沥青涂料具有良好的化学稳定性和抗渗性，不与介质及闸门本身发生化学反应；能防止水透过薄膜使底漆中某些杂质和部分可溶颜料溶解；能适应各种环境的物理、机械性能，具有较强的附着力；能避免水

生物对涂料保护层的破坏作用，具有优良的保护作用、较长的使用寿命、施工方便、配套性能好。所以本工程选用环氧煤沥青涂料进行封闭。

2．涂料施工技术要求

（1）涂刷施工采用先上后下，先左后右，先难后易的施工原则。

（2）喷锌层氧化后，彻底清除锈蚀产物、旧漆和各种污物，保证涂层附着牢固。

（3）每道间隔时间不少于4h，所用稀释剂、固化剂必须按规定比例调配。涂刷均匀，不得漏涂。刷第一道漆，宜少浓；刷第二道漆，宜少稀。

（4）涂刷完工后，养护48h后方可交付使用，养护期内切忌碰撞，踩踏，接触油污和一切破坏封闭层的现象发生。

四、结束语

本工程施工两年来，经检查各项指标正常，实践证明，喷锌加封闭的复合保护涂层，同现有其它防腐方法相比具有技术先进、防腐寿命长久、经济实用等优点，是水工金属结构防腐处理的优选方案。

参考文献：

[1]《水工港工钢结构物的腐蚀与防护》，水利部工程管理培训中心.

[2]《闸门及钢结构腐蚀防护与处理》，水电部工程管理培训中心.

[3]《水工钢闸门防腐蚀》，水利电力出版社.

[4]《新疆克孜尔水库导流泄洪排砂涵洞检修闸门防腐喷锌施工组织设计》.

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