一、水工機械腐蝕背景

水工機械上常見的金屬結(jié)構(gòu)長期在日光曝曬、陰暗潮濕、干濕交替、常浸水下、高速水流沖刷、水生物腐蝕、泥沙、冰凌及其它漂浮物的沖磨等惡劣環(huán)境下工作，極易發(fā)生銹蝕。因此，做好水工機械金屬結(jié)構(gòu)的防腐工作，無論從保證安全運用、延長使用壽命來說，還是從節(jié)約金屬材料來說，都有十分重大意義。金屬銹蝕有化學腐蝕和電化學腐蝕兩種?；瘜W腐蝕是在沒有電流產(chǎn)生的情況下發(fā)生的腐蝕；電化學腐蝕是金屬與電解質(zhì)溶液接觸時形成無數(shù)小的腐蝕電池而引起的腐蝕。水工機械金屬結(jié)構(gòu)的腐蝕大多屬于這類腐蝕，對結(jié)構(gòu)物的破壞十分嚴重，危害極大。這就是日常使用的干電池的放電原理，是靠電池內(nèi)部其中一種金屬被腐蝕的過程而實現(xiàn)的，這種腐蝕現(xiàn)象就叫電化學腐蝕。

一、引用標準

現(xiàn)行國家有關(guān)標準規(guī)范、強制性標準條文等；

《建筑防腐蝕工程施工及驗收規(guī)范》 （GB50212-2002）

《涂裝前鋼材表面腐蝕等級和除銹等級標準》 （GB8923-1988）

《涂裝作業(yè)安全規(guī)程、安全管理規(guī)則》 （GB6514-1995）

《防腐蝕涂料的質(zhì)量要求》 （GB6514-1991）

《涂料作業(yè)安全規(guī)程、油漆工藝安全及其通風凈化》 （DJ/T6931-1999）

《工業(yè)設備、管道防腐蝕工程施工及驗收規(guī)范》 （HGJ229-91）

《涂裝作業(yè)安全規(guī)程涂裝前處理工藝安全》 （GB7692-87）

《建筑施工場界噪聲限值》 （GB12523-90）

ISO9001質(zhì)量管理體系文件

ISO14001環(huán)境管理體系文件

GB/T28001職業(yè)健康和安全管理體系文件

一、設計依據(jù)

環(huán)境條件:大氣環(huán)境對建筑鋼結(jié)構(gòu)長期作用下的腐蝕性等級可按表 1 確定。

一、閘門防腐方案

腐蝕不僅影響結(jié)構(gòu)的安全運行，還要消耗大量的人力、物力、財力來進行防腐蝕工作，據(jù)一些水閘工程統(tǒng)計，每年用于閘門防腐的經(jīng)費約占全年維修費用的一半，同時還要調(diào)動大量的勞動力來除銹、油漆或噴涂等。因此，為了有效地控制鋼鐵的腐蝕，延長鋼閘門的使用壽命，確保水利水電工程的完整和安全，鋼閘門的長效防腐問題已引起人們的廣泛關(guān)注。

水利水電工程中的鋼結(jié)構(gòu)水閘門及鋼結(jié)構(gòu)，有的長期浸于各種水質(zhì)（海水、淡水、工業(yè)廢水等）中；有的由于水位變化或閘門啟閉常處于干濕交替的環(huán)境：有的還會受到高速水流的沖擊和泥沙、漂浮物、冰凌的磨擦；位于水面或水上部分還受到水蒸發(fā)的潮濕氣氛和飛濺的水霧作用；處于大氣中工作的結(jié)構(gòu)還受到日光、空氣的作用。因為水工閘門的工作環(huán)境惡劣，影響因素眾多，我們有必要對腐蝕因素做一下分析。

閘門的工作環(huán)境惡劣，影響因素眾多，其閘門腐蝕的因素有：

1）氣候因素：閘門水上部位易受日曬雨淋、潮濕氣氛等的作用而發(fā)生腐蝕；

2）鋼結(jié)構(gòu)表面狀態(tài)：粗糙、機械損傷、空穴、焊接缺陷、縫隙等對腐蝕影響很大；

3）應力和變形：應力和變形越大，腐蝕越甚。

4）水質(zhì)：淡水含鹽量較低，閘門的腐蝕視其化學成分及污染情況有所差異；海水含鹽量高，導電性好，海水中含有大量氯離子，對鋼鐵的腐蝕性大，閘門在海水中腐蝕嚴重。

5）水流速度：閘門受到水流及水中夾帶的泥沙等磨粒對金屬表面高速沖擊，產(chǎn)生沖蝕磨損；同時，水體的流動使極化作用加強，比較容易將腐蝕產(chǎn)物從結(jié)構(gòu)表面隨水流沖走，使腐蝕加快，所以經(jīng)常開閘泄水的閘門比長期關(guān)閉的閘門腐蝕嚴重。

表1：鋼制閘門采用熱噴鋅+油漆防腐方案

熱噴鋅工藝是一種閘門防腐施工技術(shù)，通過將高溫熔化的鋅霧化成顆粒噴射到閘門表面上，形成鋅鐵合金層，以達到防腐防銹的效果。具體來說，熱噴鋅工藝包括表面處理（如噴砂除銹打糙）、熱噴涂（使用火焰線材噴槍噴鋅，涂層厚度約為160μm）、后處理（刷涂和噴涂油漆相結(jié)合，底漆和面漆的厚度有特定要求）等步驟 。這一工藝不僅提高了閘門的耐腐蝕性能，還能延長其使用壽命。

表2：鋼制閘門采用冷噴鋅防腐方案

冷噴鋅替代熱噴鋅的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下幾個方面：首先，冷噴鋅施工更為簡便高效，可以采用刷涂、滾涂或噴涂等多種方式，操作簡單靈活，而熱噴鋅工藝相對復雜 。其次，冷噴鋅在環(huán)保方面表現(xiàn)更優(yōu)，產(chǎn)生的污染物較少，對環(huán)境和人體的影響小，符合國家環(huán)保發(fā)展政策 。再者，冷噴鋅的能耗較低，無需像熱噴鋅那樣消耗大量能源來維持高溫環(huán)境 。此外，冷噴鋅涂層的耐久性較好，維護周期長，可降低長期維護成本 。最后，冷噴鋅涂層出現(xiàn)局部損壞時，修補較為容易，可直接在受損部位進行涂覆，而熱噴鋅的修補往往需要復雜的預處理過程 。

表3：鋼制閘門采用石墨烯油漆防腐方案

石墨烯涂料應用于閘門具有顯著優(yōu)勢：其高比表面積和導電導熱性提升防腐性能，增強基材附著力，降低涂層厚度同時提高耐磨性。石墨烯的力學性能改善了涂膜的耐沖擊性和柔韌性，適應環(huán)境變化，減少裂紋。環(huán)保無毒，提高閘門工作效率，降低維護成本，是環(huán)保和性能兼?zhèn)涞睦硐脒x擇。

一、啟閉機防腐新建方案

啟閉機在水工機械中已被廣泛應用，它的工作效率高、性能可靠、運行安全，不過，啟閉機主要控制水工機械中水位的重要構(gòu)件，長期浸沒水下，在啟閉時頻繁的干濕交替，受到高速水流的沖刷，特別是水線部分受到水、日光及水生物的作用，還受到水浪、泥沙、冰凌和其他漂浮物的沖蝕，鋼材很容易腐蝕，若出現(xiàn)腐蝕問題處理不當或不及時，則故障率會大大提高，可靠性、安全性自然會降低，甚至會引發(fā)水工機械運行事故。

表1：啟閉機采用石墨烯油漆防腐方案

一、攔污柵防腐新建方案

攔污柵一般設在引水隧洞或壓力和抽水管道進口，用于攔阻水流挾帶的雜木、雜草等污物，保證水工機械設備安全運行的結(jié)構(gòu)。攔污柵由邊框、橫隔板、柵條構(gòu)成，支撐在混泥土墩墻上，一般用鋼材制造。由于攔污柵長期處于潮濕的環(huán)境中，受到水流、空氣以及泥沙等物質(zhì)的作用極易發(fā)生腐蝕。

攔污柵腐蝕的主要因素：

1）氣候因素：閘門水上部位易受日曬雨淋、潮濕氣氛等的作用而發(fā)生腐蝕；

2）金屬結(jié)構(gòu)表面狀態(tài)：粗糙、機械損傷、空穴、焊接缺陷、縫隙等對腐蝕影響很大；

3）應力和變形：應力和變形越大，腐蝕越甚。

4）水質(zhì)：淡水含鹽量較低，閘門的腐蝕視其化學成分及污染情況有所差異；海水含鹽量高，導電性好，海水中含有大量氯離子，對鋼鐵的腐蝕性大，閘門在海水中腐蝕嚴重。

表1：攔污柵翻新/新建油漆防腐方案

一、卷揚機防腐新建方案

卷揚機，用卷筒纏繞鋼絲繩或鏈條提升或牽引重物的輕小型起重設備，又稱絞車。卷揚機可以垂直提升、水平或傾斜拽引重物。主要運用于建筑、水利工程、林業(yè)、礦山、碼頭等的物料升降或平拖。

表1：卷揚機采用石墨烯油漆防腐方案