摘要：水工钢闸门在运行工程中因长期接触各种侵蚀性介质，以及受生物机械等因素的影响，腐蚀严重，使用寿命缩短。几十年来，人们通过各种工艺方法，由原来的油漆工艺，到现在普遍采用的喷锌工艺，来逐步提高钢闸门耐腐性，使防腐年限大大提高。鉴于我县为沿海地区，为全面提升钢闸门的防腐性能，成功将喷塑技术应用在水工钢闸门防腐中，经多年运行，达到了预期效果。
关键词：喷塑 防腐 应用
钢结构闸门是水闸、船闸等水工建筑物中控制水位的重要构件，它一部分长期泡在水中，另一部分长期暴露在大气中，特别是水位波动区，干湿交替，极易锈蚀。几十年来，人们通过各种工艺方法，由原来的油漆工艺，到现在普遍采用的喷锌工艺，来逐步提高钢闸门耐腐性使防腐年限大大提高。
据了解，一些沿海挡潮闸采用过阴极防腐技术，此项技术表现为闸门主体结构必须长期浸泡在水中。与空气隔绝，否则，效果极差；一些挡潮闸采用过聚氨脂弹性脂防腐，此项技术存在涂层厚，附着力差等弊端，一些挡潮闸采用涂料保护，使用后2～3年就失效。当然，更多的沿海挡潮闸采用喷锌工艺，以达到长效防腐目的。
而如东县小洋口闸是一座挡潮闸兼排涝功能的中型闸，始建于1955年，该闸共9孔，1孔为平面直升钢闸闸门，其余8孔为弧形钢闸门，上世纪60年代初期，该闸进行了大规模的除锈防腐处理，即通过人工除锈，采用红丹底漆，沥青为面漆，涂层厚度大于500µm，这种工艺的特点是操作简单，用工量大，表面容易脱落，保养期不足一年。到了70年代，该闸防腐技术有所提高，引进了新技术，并进行了喷涂试验，试验单位是当时的上海钢铁研究所。试验项目包括喷铝、喷铜、喷锌，通过试验，喷铝的部位经海水浸泡三个月后，表面全部氧化，重见锈斑锈点；喷铜部位在海水中一天涂层部位有锈水溢出。唯有喷锌的部位经过一个汛期的观察，涂层表面不见锈斑锈点，试验单位最终通过方案筛选，确定采用喷锌工艺对所有闸门进行防腐处理，并在喷锌后的闸门表面加涂一道普通防锈漆，以便更好的保护覆盖。到了80年代后期，市场出现了环氧型底漆，氯化橡胶面漆涂料。前者被广泛用在本县内河节制闸和沿海小型涵闸的钢质闸门上。后者被作为喷锌后涂面漆使用在小洋口闸的钢质闸门上，取代了过去的普通防锈漆。通过观察，氯化橡胶面漆的有效期仅有2年左右的时间，然而，此项工艺一直延用至今，闸门防腐的长效性没有得到根本改观。
2003年小洋口闸外迁，新建了一座中型挡潮闸，7孔，其中1孔为三角门，6孔为平面直升钢闸门，仍担负着挡潮兼排涝任务，随着工农业生产的迅猛发展，钢闸门所处的环境越来越恶劣，令人十分担忧。下游面临的是潮涨潮落的海水，含盐量高，导电性好，海水中含有大量的氯离子，对钢闸门的腐蚀及大，上游直接面对的是国家中心渔港，近万亩的土地用于化工行业开发，由于基础设施及配套设施未完全到位，加之个别工厂偷排、漏排，使得大量废水直接或间接排入上游河道，水质也随之发生改变，一些化工企业污水排放超标，污染河道，对水利设施安全造成不小的影响。特别是我闸，地处如东沿海经济开区化工园区，上游几百家化工企业高度集中，造成水体发红，水质恶臭，污水严重。由于废污水具有氮氧化物、二氧化硫和酸具有腐蚀作用，尤其对钢闸门的侵蚀极其严重。根据2010年环保部门的化验报告，闸门底层水质PH值达5.05，含盐量达3000mg/1，属于强酸碱性污水，2011年检测报告显示底层水质PH值均在4～5之间，含盐量在3550mg/1。而近几年来由于雨水量偏少，内河水位持续偏低，随着温度的回升，这种酸、碱性物质的腐蚀还会逐渐加剧，将会比往年要严重。2008年，我闸进行了喷锌防腐，在防腐的过程中，我们发现，钢闸门上游接触面的锈蚀程度，呈现自上而下逐渐严重的现象，这与过去闸门的锈蚀现象正好相反（过去由于水质污染较轻，对闸门的锈蚀是由底向上逐渐加重），形成了显明对比。2012年又进行了防腐喷锌，在运行不足10年的情况下进行了两次防腐喷锌，可想而知酸性水质对闸门的腐蚀速度是如此之快。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
这样一来，闸门一面要防碱，一面要防酸，而且要达到长效防腐，如何破解这一难题，已成当务之急。针对出现的问题，我们采用喷锌、喷塑、加氯化橡胶面漆防护的防腐工艺流程进行试验。
根据资料，酸性水质对钢闸门的化学分析，钢板在酸性水质中，如果酸水呈较强酸性时，在酸性较强的溶液中，会发生电化腐蚀时放出氢气，这种反应叫做析氢腐蚀。在钢铁制品中一般都含有碳，水溶液有二氧化碳后就变成一种电解质溶液，使水中的H+增多。是就构成无数个以铁为负极、碳为正极、酸性水膜为电解质溶液的微小原电池。这些原电池里发生的氧化还原反应，这样就形成无数的微小原电池。最后氢气在碳的表面放出，铁被腐蚀，所以叫析氢腐蚀。（这一过程一般表现为闸门长期浸泡在水中）。
如果表层水膜呈弱酸性或中性时，能溶解较多氧气，此时O2得电子而析出OH—，这种电化学腐蚀称为吸氧腐蚀，是造成钢铁腐蚀的主要原因。（这一过程一般表现为闸门处在水位与空气交替位置）。如果水中无酸性物质，也就不存在析氢腐蚀。而析氢腐蚀在水中对锌、铝而言更显得活跃。吸氧腐蚀的条件是表层水面呈弱酸性或中性时的电化学反应，也就是我们常见的钢闸门在水面锈蚀比其它地方较严重的原因之一。
通过以上分析，洋口外闸钢闸门不仅存在水面的吸氧腐蚀，还存在严重的析氢腐蚀。所谓酸性水是污水中含有各种成份的酸性物质和其它具有腐蚀性成份的水，如硫酸、盐酸、硝酸等。它们对锌、铝、铁都有很强的腐蚀作用，而塑料具有很好的抗老化和耐腐蚀性的作用。与喷锌相结合，能起到防腐、防老化的双重作用。
它的关键技术是采用喷锌、喷塑与涂料相结合，防老化封闭的创新点。来彻底阻断酸性水质、析氧、析氢对闸门钢板的腐蚀，从而达到钢闸门防腐目的。在选材上，我们将选择多种塑料材料进行试验比较，其中最为接近使用要求的材料为聚氯乙烯（PVC和CPVC）材料。
针对以上两种钢板在酸性水质中锈蚀原因，我们研究解决的方法是：喷锌、喷塑、涂料复盖三步骤。具体方法如下：
工作步骤：用4#石因砂喷砂除锈至Sa2级，采用火焰枪喷射钢板表面至一定温度，使钢板毛孔中含有的酸性物质蒸发去除，然后进行第二次喷砂至Sa2.5级。喷砂时间应选用在睛天、空气湿度相对较低的情况下施工。喷好的钢板面应用0.3Mpa以下的压缩空气进行喷射，清除表面灰尘及其它杂质。
经过喷砂处理的钢板，用电弧喷涂方式进行喷锌，喷锌厚度控制在50um左右，分三层喷涂而成，现场技术要求：压缩空气0.6Mpa，电弧电压22V，工作直流电流90-100A，喷嘴至工件面垂直喷涂距离20－25cm。根据需要，部分钢板未作喷锌处理。（未喷锌与已经喷锌采用同样喷塑试验后的比较）
塑粉的干燥度，直接影响喷塑质量，所以在喷涂前进行以下处理：对塑粉进行烘干，使其干燥，直接用手插入感觉无潮气，无聚块即可。若用烘干箱烘干，温度控制在50～60Cº，烘干时间视潮湿度和数量而定，将烘干过的塑粉统一放置在专用储备箱内。
将已喷锌的工件进行喷塑试验：液化气加温工件，预热温度140-150Cº（远红外温度测量仪测试）。将选好的塑粉加入静电喷涂设备的塑粉容器内，要求喷涂静电压调节（50-60KV），喷枪嘴至工件垂直距离掌握在20-25cm，粉末喷涂厚度60-100um，热固后涂层厚度约为50-90um。经显微镜检测，工件表面已完全封闭了原喷锌层面所有微孔。冷却后，通过对喷塑面进行二次烘烤试验，未出现层间裂缝、挂淋、剥落现象。直感附着力较强。根据ASTMD3359－B附着力测试标准测试。完全符合标准要求。
试验过程中，部分钢板表面未喷锌，我们尝试性地进行了直接喷塑；同时，在一块钢板上采用不同种类、不同颜色的塑粉材料进行了喷涂。在喷镀后，观看镀层表面，没有光泽的说明塑料粉末没有充分的液化，用手抹，直感觉表面粗糙，甚至有粉末脱落。说明预热温度不够，温度低于130Cº。当表面温度加热到140Cº时塑料粉末溶化，封闭了所有微孔，表面有光泽，手感光滑。
对构件喷塑后需进行表面封闭处理，原因是若（PVC）受长时间阳光曝晒，阳光中的紫外线和氧会使（PVC）发生光合氧化分解，引起变色，物理性能下降，化学稳定性能降低，经封闭处理后的表面抗阳光直接曝晒，有利于提高化学稳定性能，而延长构件的使用寿命。
因为我们喷塑技术用于大面积的钢闸门防腐蚀尚属初次尝试，而且是现场喷镀，复杂的结构对工艺要求较高，故我们在闸门局部水位变化区进行试验摸索。目前，试验效果稳定，没有发现有锈蚀现象。
论文作者:孙光华,张桂霞,戴建国
论文发表刊物:《基层建设》2016年12期
论文发表时间:2016/10/27
标签：闸门论文; 酸性论文; 表面论文; 水质论文; 钢板论文; 喷塑论文; 锈蚀论文; 《基层建设》2016年12期论文;