2南通市水利勘测设计研究院有限公司 南通市 226006
摘要：随着我国国民经济的飞速发展，国家对水利基础建设的投入也不断加大，水工建筑物的设计标准和规模也越来越高。钢结构在涵闸工程中大量运用，随之而来钢结构的腐蚀问题也越来越突出，钢结构腐蚀给人类带来的损失是很大的。基于此，我们要加大对水工钢结构防腐蚀技术措施的探究力度，进一步提高水工钢结构的耐腐蚀性。
关键词：水工钢结构；防腐蚀技术；措施
1水工钢结构腐蚀的原理
腐蚀主要标示物质与外部周围环境内的某些物质发生化学反应，进而对于物质表面进行破坏。腐蚀的形式主要有两种，分别是化学腐蚀与电化学腐蚀，其中化学腐蚀主要表示金属与其他物质在接触过程中，所出现的氧化还原反应，所消耗掉得物质；电化学腐蚀主要标示金属在含在杂质的情况下与电解质溶液之间所发生的化学反应。水工钢结构在实际应用过程中所出现的腐蚀问题基本上都是电化学腐蚀。
2水工钢结构腐蚀的影响因素
2.1外部环境因素
水工钢结构一般情况下所处的环境都具有较大的含水量，部分水工钢结构甚至直接在水下工作，在这种外部环境之下水工钢结构就会非常容易发生电化学腐蚀情况。与此同时，暴露在空气内的水工钢结构会与空气内的物质发生化学反应。
2.2水质因素
水溶液内都会含有不同浓度的介质，尤其是在海水内，海水内所具有的氯离子含量较高，对于水工钢结构所造成的影响十分严重。与此同时，水工钢结构如果出现腐蚀情况，属于连续性腐蚀，水溶液在流动过程中，水工钢结构腐蚀速度将会显著提高。
2.3钢结构自身因素
钢结构是有多种物质所形成，并不是仅仅含有铁一种物质，尤其是在合金钢内，还含有合金元素，进而钢结构在实际应用过程中自身就会出现不同程度的腐蚀情况。钢结构出现腐蚀情况受到自身较多因素的影响，例如粗糙度、裂纹等等。
3水工钢结构防腐蚀措施
3.1使用耐候钢
耐候钢是一种抗腐蚀能力明显优于传统钢的一种特殊钢，其内部组成成分中一般含有磷、铜、镍、铬、钛等金属元素，形成了所谓的“不锈钢”。这种做法实际上是改变了钢的内部结果，所加入的那些物质能够使金属表面形成一种保护层，从而提高了钢结构的耐腐蚀性。
3.2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。
3.3防护层法
这种防腐蚀方法是通过在金属表面覆盖一种保护层，从而使金属制品与周围腐蚀介质隔离，在一定程度上起到防腐蚀的效果。主要做法有以下三种：①在钢结构的表面涂上机油、凡士林和油漆等物质，或者是在钢结构的表面覆盖上搪瓷和塑料等一些耐腐蚀的非金属材料，这种做法操作起来比较简单，因而其能够起到的防腐蚀效果也比较有限，对于一些大型和重型的钢结构往往不适用。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆②采用电镀、热镀、喷镀等方法，在钢结构的表面镀上一层不易相对来说更加不易被腐蚀的其他金属材料，比如锌、锡、铬、镍等，这些金属能够被空气氧化而形成一层致密的氧化物薄膜，附着在钢结构的表面，从而在一定程度上阻止水和氧气等与钢结构接触发生化学反应。③采用一些化学方法在钢结构表面人为地生成一层化学性质比较稳定的氧化膜保护层，如在机器的零件、钢结构建筑物部件等钢制件表面所形成的黑色四氧化三铁薄膜。
3.4钢结构的防腐除锈
实践中有些因施工质量问题出现钢结构返锈现象，主要是钢材除锈不彻底或带秀刷漆造成的。我们知道，涂层的防护作用程度和防护时间长短取决于涂层质量，而涂层质量受到表面处理（防锈质量）、涂层厚度（涂装道数）、涂料品种、施工质量等因素的影响，钢材只有经过表面彻底清理去除铁锈、轧屑和油类等污染物，底层涂料才能永久地附着于钢材上并对它起有效的保护作用。
由于各国制定钢材表面除锈等级时，基本上都是采用美国和瑞典的除锈标准作为蓝本，因此各国的除锈等级大体上是对应采用的，我国与瑞典完全一致。除锈等级的确定是涂装设计的主要内容。由于钢材表面处理是影响涂层质量的主要因素，所以合理的正确地确定除锈等级对保证涂层质量具有非常重要的作用。确定的除锈等级过高，会造成人力和费用的浪费，过低会降低涂层质量，起不到应有的防护作用，反而是更大的浪费。单纯从除锈等级标准看，Sa3级标准质量最高，但它需要施工条件和费用也最高。据有关文献报道：达到Sa3级的除锈质量，只能在相对湿度不大于55％的条件下才能实现。瑞典除锈标准说明书指出：钢材除锈质量达到Sa3级时，表面清洁度为100％，达到Sa2.5级则为95％。按工时消耗计算，若以Sa2级为100％，Sa2.5级则为130%和Sa3级为200%。因此，不能盲目要求过高的标准，而要根据需要来确定除锈等级。
设计首先要考虑与底漆相适应的除锈等级，我国规范规定了各种底漆或防锈漆要求最低的除锈等级为表4所列。设计上一般规定干膜总厚度应为100μm～150μm。涂层厚度应适当，过厚虽然可以增加防护能力，但附着力和机械性能有所降低，且费用过高；过薄易产生肉眼看不见的针孔和其他缺陷，起不到隔离环境的作用。涂层厚度用磁性测厚仪测定。有防火要求的钢结构，钢结构表面可仅涂两遍防锈底漆，再涂两遍保护性面漆，干膜总厚度应在75μm～100μm，然后在其表面涂装防火涂料或防火板包裹，起防火作用，也可保护底漆。电化学保护电化学防护腐蚀的方法也被称作阴极保护法，这种防护方法并不是要阻止或者消除钢结构中发生的电化学反应，而是要将需要保护的钢结构作为腐蚀电化学反应中电池的阴极，从而避免钢结构受到影响其结构和效能的腐蚀作用。目前常用的做法主要有以下两种：一种是被称作牺牲阳极保护法的电化学防护方法，该方法是将一些化学活性比较靠前的一些金属（比如锌或者锌的合金）连接在需要保护的钢结构金属上，一旦电化学腐蚀的化学反应发生，这些活泼性比较高的金属将首先被当做电池的负极发生氧化反应，从而避免了钢结构在化学反应中被腐蚀，这种方法目前通常应用于保护水中的钢桩和海轮的外壳等。另一种是外加电流的保护法，该方法是将被保护的钢结构和电源的负极连接，并且另外选一种能够导电的惰性材料来连接电源正极。通电后，在需要保护的钢结构表面就会聚集大量的负电荷，这样就避免了钢结构本身失去电子，同样也达到了避免钢结构因电化学反应而被腐蚀的目的。
结语
综上所述，当下我国的水工钢结构防腐蚀工作已经取得了较大的进展，我们有理由相信，随着科学技术的不断发展，新型、安全、经济、长效、适用的防腐蚀措施会不断涌现，必将为水工金属结构防腐工作提供更加有力的武器，推动水工金属结构防腐水平上一个新台阶。
参考文献：
[1]杨国芹.水工金属结构防腐蚀质量控制的程序、方法与措施[J].河北企业,2013.
[2]尤文雄,赖翼峰.复杂环境下水工钢结构建筑物防腐蚀研究与应用[J].水利建设与管理,2007.
论文作者:1谢德正,2王涛
论文发表刊物:《防护工程》2017年第15期
论文发表时间:2017/10/20
标签：钢结构论文; 水工论文; 电化学论文; 除锈论文; 表面论文; 涂层论文; 阴极论文; 《防护工程》2017年第15期论文;