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摘要：水电站金属结构物及埋件是水电站设备的重要组成部分。大型水电站都有上万吨金属结构件，由于它们露裸在水中或暴露在大气环境下，长期受到各种介质的腐独，将造成金属物强度降低和影响设施的正常使用。因此，必须对这些金属结构物及理件进行周期性检修和防腐蚀保护。
关键词：水电站；金属结构；腐蚀检测；防腐；
前言
水电站金属结构和辅助设备的运行维护规程研究能够把已经建好的水电站管理好，使其充分发挥作用，提高利用率和保证安全经济运行。本文就水电站金属结构设备的腐蚀检测方法和如何防腐作了探讨。
1 金属结构设备腐蚀类型及检测
水电站金属结构设备受到腐蚀后，会引致设备应力提高，容易引起结构强度和刚度降低，使其承载力明显不足，影响设备正常的使用，严重的还会导致事故发生，因此，科学的对金属结构设备进行腐蚀检测显得尤为重要。
1.1金属结构的腐蚀从形态上通常分为全面腐蚀和局部腐蚀
1.1.1全面腐蚀是金属表面大面积的发生化学或电化学反应导致其表面形态发生变化的现象，它是由于金属结构常年处于水下或潮湿的环境中而引起的金属表面形态的变化。金属的化学腐蚀是因为金属与外部介质直接接触发生化学反应而引起的腐蚀。电化学腐蚀则是金属与电解质溶液发生腐蚀，由于金属表面不光滑或是含有杂质而导致在局部构成了很多大小不一的原电池，电位较低于铁失去电子造成钢铁腐蚀。特别是对于电导率较高和酸碱较强的水体中，这类腐蚀很容易发生，这也是电站金属结构设备的主要腐蚀方式。
1.1.2局部腐蚀是由于金属结构不同部位腐蚀的速率不同而导致的化学现象，典型的局部腐蚀包括坑蚀、缝隙腐蚀、生物腐蚀、水线腐蚀、焊缝腐蚀、冲蚀、电偶腐蚀、气蚀等。
1.2金属结构设备往往同时在复杂的环境下工作，因此，经常是多种腐蚀方式共存，因此，必须进行综合性的防腐，那么，检测腐蚀的主要存在方式显得尤为重要。根据SL 101-94《水工钢闸门和启闭机安全检测技术规程》第4.3.2条规定，一般金属结构腐蚀检测内容包括腐蚀部位及分布、腐蚀面积百分比、腐蚀结构的蚀余截面尺寸、蚀坑部位及尺寸。目前，最常用的水工金属结构腐蚀检测方法有超声波测厚、锈蚀深度测量法、腐蚀曲线法、橡皮泥法、割取试件法和照片法。
1.3超声波测厚法是测量钢板蚀余厚度的一种无损检测方法，可用于较大蚀坑的蚀余厚度的测量，超声波测厚的优点是能直接测量无缝钢管的壁厚，测量精度可达0.01mm。用超声波测厚仪测量蚀余厚度时，如果探头处放置面上涂有涂层则测出的蚀余厚度减去2倍的涂层厚度。
1.4锈蚀深度测量法是直接量出锈坑的深度，其特点是比较直观，能够测出腐蚀速率，精度为0.05mm。
1.5腐蚀曲线法能描述钢板表面腐蚀类型及状态，它一般作为辅助手段配合其他手段共同使用，能够直观地测出典型的蚀坑。
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1.6橡皮泥法、割取试件法和照片法是描述腐蚀类型、状态和程度的最直观和常用的几种方法。
2.水工金属结构的防腐处理
水下金属结构物的防腐蚀维修周期与水流含沙量大小、受磨损程度、受气蚀作用的强弱、运行过流时间的长短等因素有关。一般情况下，水下金属结构物每隔8～10 a需要进行一次全面的检修和防腐蚀。闸门槽结构也要结合闸孔检修，同时进行维修和防腐蚀保护，其中检修门门槽金属埋设件的防腐蚀保护须在水下进行，施工难度大，其适时的防腐蚀工作十分重要。否则，闸门槽的金属埋设件一旦被腐蚀损坏将难以修复。水下腐蚀磨损环境下的金属结构物防腐蚀方法通常采用：有（无）机涂料防腐蚀；热喷涂金属层防腐蚀；热喷涂金属层加有机涂料封闭的复合保护层防腐蚀；无机物填料涂层防腐蚀等。
2.1有（无）机涂层
以葛洲坝水电站为例。葛洲坝枢纽的水下钢结构在20世纪80年代制造安装和投运初期时采用了红丹防锈漆涂层加氯化橡胶铝粉漆涂层进行防腐蚀，其防腐蚀性能并不理想，以后不再采用。工程建设后期，对处于静水中或小流速环境下的闸门采用了热喷涂锌层覆盖加有机涂料封闭的方法，10多年的运行检查显示，复合保护涂层的底层基本完好，防腐蚀抗蚀效果比较理想。大坝泄水检修门曾采用玻璃钢层防腐蚀，但是门体棱边的玻璃钢层容易产生暴裂和破损。部分弧形工作闸门、检修门及拦污栅采用过无机富锌类涂料层防腐蚀，但运行1～2 a后就出现了较多的锈斑。随后，枢纽闸门的防腐蚀改用无机富锌类涂料做底涂层，采用抗磨蚀性好的环氧类涂料做面涂层，耐蚀性及防腐蚀效果比较好。
2.2热喷涂金属层
金属结构物经过热喷锌层覆盖后，其耐腐蚀性得到提高，但锌层的抗磨蚀性差，采用抗磨蚀性好的环氧类涂料做面涂层封闭后，其综合防腐蚀性能明显提高。喷锌层的耐腐蚀性效果在于锌层必须与金属基体以及锌层与涂料封闭层牢固结合。因此，金属结构物热喷锌层覆盖前的预处理采用喷射钢砂或刚玉砂、石英砂除锈，除锈程度和表面粗糙度应达到Sa 2.5～3.0级，对表面预处理与热喷锌层、涂料层封闭的工序间隔时间以及环境温度、湿度、热喷涂工艺、喷涂层厚度等都应进行严格控制。
2.3环氧金刚砂涂层
处在高速水流区的金属结构物表面采用环氧金刚砂涂层保护，其抗磨蚀性能较突出，运行8～10 a后，涂层有效覆盖率仍在95%以上。环氧金刚砂涂层防腐蚀的成本适中，比较适合在弧形闸门迎水面、水轮机叶片、座环、导叶等处使用。
2.4热喷碳化钨层
热喷碳化钨层加改性环氧液渗透保护的防腐蚀方法主要适用于水轮机叶片或叶片缘，也可用于其他高速水流区的金属结构物表面，其特点是耐磨性极好、抗气蚀性强，但是造价较高。
2.5热喷金属层与有（无）机涂层防腐蚀比较
环氧金刚砂涂层、热喷碳化钨层以及高效防腐蚀性涂层的施工成本都较高，环氧类涂料层防腐蚀的成本相对较低，一般用于检修周期较短、使用年限要求不高的拦污栅等。拦污栅检修周期通常为10 a左右，检修时需要做门形矫正、断栅条的检修、滑块等支撑件更换以及栅体的防腐蚀。因此，金属结构物采用有（无）机涂料层，其8～10 a的有效保护期能够满足防腐蚀要求。
结束语
金属结构的防腐蚀除了被动的进行防腐外，还可以从金属结构的设计上着手，做到源头控制腐蚀的发生。如设计时尽量避免易腐蚀的结构形式，采用最先进的涂装工艺及最佳的防腐材料及相应配套体系。同时，要严格执行防腐标准，提高施工队伍素质，全面实行过程监控，运行管理部门应加强日常管理与维护，防微杜渐，及时清理金属结构上的堆积物，切实提高全过程的防腐水平。在对电站金属结构的安全检测和常规维护中，必须要对其腐蚀情况进行科学检测，为金属结构设备的安全平稳运行提供安全保障。根据不同部位不同的腐蚀状况，确定最佳的防腐方法，尽量延长电站金属结构设备的使用寿命。
参考文献
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[2]宋胜武，向柏宇，杨静熙，等.锦屏一级水电站复杂地质条件下坝肩高陡边坡稳定性分析及其加固设计岩石力学与工程学报，2010.
论文作者:刘玉良
论文发表刊物:《基层建设》2017年第30期
论文发表时间:2018/1/18
标签：金属结构论文; 防腐蚀论文; 涂层论文; 水电站论文; 涂料论文; 金属论文; 设备论文; 《基层建设》2017年第30期论文;