摘要：伴随着我国经济建设的发展，我国水利工程也在逐渐扩大建筑规模。水工钢结构在我国社会建设中的应用越来越广泛，但在其应用过程中仍存在一些问题。因此，分析了水工钢结构腐蚀的原理和影响因素，并提出了常用水工钢结构的防腐蚀方案及其选用原则。
关键词：水工；钢结构；防腐技术
引言
水工钢结构主要包括各种闸门、阀门及各类闸门的启闭机械、拦污栅及清污机械、压力钢管、升船机等。水工钢结构经常浸没在水中，受气候变化、日光照射、干湿交替、高速水流冲击或水生物等的侵蚀，易产生腐蚀，从而降低钢结构的承载能力，严重威胁到水利工程的安全。防腐质量也是影响水工钢结构设计寿命的重要因素，因此，制定水工钢结构的防腐措施，是延长其使用寿命，保证其正常运转的重要任务。
1水工钢构腐蚀的基本原理
1.1腐蚀的定义
物质通过与外部介质接触后发生化学作用，进而对其本身产生破坏的现象。
1.2电化学腐蚀形式
金属钢结构和接触的介质发生了电化学反应，失去或得到电子，形成了电流，产生2Fe+O2→2FeO化学反应。其中水工钢闸门大多数情况下发生的就是电化学形式的腐蚀。
电化学腐蚀的定义为：不同种类的金属在电解质当中时，金属表面的某些部位会产生电极电位差异，形成电位差，产生阳极反应以及阴极反应，在此过程中会有电子的移动，形成腐蚀过程，使得阳极腐蚀而阴极得到保护。在这过程中，钢构表面有电位差、阴阳极见有接触、阴阳极处于联通的介质当中，三个条件是产生电化学腐蚀的3个要素。
2我国水工钢结构腐蚀的相关原因
造成水工钢结构工程腐蚀的原因有很多，但是其中不变的是腐蚀的过程中会发生一定的化学反应，腐蚀也可以被看做为一种化学反应过程，其中我们将其归结为有两大类：一种是化学腐蚀，另一种是电化学腐蚀。
2.1化学腐蚀
水工金属之所以发生腐蚀，是因为金属在长期接触水之后，在加上空气的作用下，往往会出现一些化学反应，而这种化学反应则是多种分子之间的相互作用，在分子相互的作用中，会分解出大量的有机物，如果在高温的状态下，这些有机物会大量滋生，会对水工金属造成一定程度的危害，并发生一定程度的化学作用，这种便是我们常见的化学腐蚀，这种腐蚀原因是水工钢结构腐蚀中最常见的，也是最主要的腐蚀原因。
2.2电化学腐蚀
电化学腐蚀是在一种叫电解质溶液的环境下，金属其自身每个部位的电极都有所不同，而就是由于电极的不同，这种电解质溶液会对金属的不同部位造成不同程度的腐蚀，而在电极中又分为金属电极的阳极和阴极，也就对应着电极的负极和正极。当负极上的金属慢慢溶解到电解质溶液中时，金属电极中发出的金属电子流会消耗溶液中大量的电解质，而这种电解质一旦被消耗完毕后，这种溶液的原有的属性就会消失并不复存在，最终影响金属的材质和质量。经过许多实证的研究和分析，在我国水工钢结构中的腐蚀还有个主要的腐蚀原因就是电化学腐蚀。
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3水工钢结构防腐蚀措施分析
3.1表面预处理
钢结构在涂装前应先将钢材表面的锈蚀、油渍和污物清除干净，并做好干燥处理。喷射清理后，金属表面的清洁度等级不应低于GB8923中规定的Sa2.5级；表面粗糙度Rz应依据涂层类别确定，通常为40～150μm。
3.2涂料保护法
涂料保护法是我国现阶段使用最多的一种防腐蚀防护措施和方法，因为这种方法具有见效快，投入成本低，而且技术要求较低，易于操作等优点，但是用这种方法对涂料的质地要求较高，它要将涂料涂在金属的表面，使得金属与外界的介质隔离开来，达到良好的防腐蚀效果，因此这就需要在涂料方面要使得所使用的涂料具有一定的耐高温，耐腐蚀的特性，并且还可以防水，耐候性较高，这才可以保护金属免受外界腐蚀。
3.3外加电流法
外加电流法是把要保护的钢结构作为阴极，另外用不溶性电极作为辅助阳极，两者都放在电解质溶液里，接上外加直流电源。通电后，大量电子被强制流向被保护的钢结构，使钢结构表面产生负电荷（电子）的积累，只要外加足够强的电压，金属腐蚀而产生的原电池电流就不能被输送，因而防止了钢结构的腐蚀。该方法管理复杂，需要外部电源持续的电源供给，维护费用高，但防腐周期长。
3.4阴极保护技术
阴极保护技术包括外加电流和牺牲阳极两种方法，其原理是通过外加电流或牺牲阳极的溶解使被保护的金属电位降至腐蚀电位以下，从而避免腐蚀。外加电流阴极保护受运行和水位的影响较大，且维护管理复杂；牺牲阳极阴极保护在各种水环境下都可应用，施工、维护方便，应用较广。常用的牺牲阳极材料有锌基、铝基和镁基合金。该方法在海水防腐中应用广泛，比如在沿海挡潮闸钢闸门、海上采油平台水下钢管结构等中的应用。此外，牺牲阳极阴极保护应与涂料保护联合使用。
3.5金属热喷涂法
金属热喷涂方法对技术要求较高，而且应用范围较为狭窄，较为封闭，在我国使用仅仅局限在一些具有电解质溶液的水利工程项目中，它是在金属工程结构在表面覆盖一层涂料之后，待这层涂料干了之后再上边再涂上一层金属外壳来保护这层涂料，在我国用这种涂料仅限于铝和铝镁合金等金属，通过这层技术结构的覆盖，可以保证溶液中的电解质不被金属所吸收，保护电极被腐蚀，这种保护措施使得电解质溶液有着非常巨大的双重保护作用。
3.6添加合金元素
在钢材中加人适量的Cr、Ni等合金元素可提高金属的抗腐蚀能力。实践证明，钢在大气、水等弱介质中，耐蚀性随钢材中Cr含量的增加而增强，当其含量达到一定比例时，钢的耐蚀性会发生突变，即从易生锈到不易生锈。而Ni元素可改变Cr的组织性能，从而提高钢材的耐腐蚀性能。
结语
水工钢结构水下部分腐蚀是普遍存在的问题，采用何种防腐措施或方法进行处理，要依据钢结构各个部分所处的环境，本着节约等效的原则，对其采用相应的防腐措施或采取多种保护措施的联合，进一步开拓防腐蚀的途径和提高防腐蚀的效果。
参考文献
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作者简介：李淳，职称：学生，陕西省西安市人，单位：华北水利水电大学，专业：水利水电工程。
论文作者:李淳
论文发表刊物:《知识-力量》2019年11月51期
论文发表时间:2019/11/12
标签：水工论文; 钢结构论文; 金属论文; 电解质论文; 电化学论文; 阴极论文; 阳极论文; 《知识-力量》2019年11月51期论文;