李景
摘 要:近年來,水利水電工程項目數(shù)量呈現(xiàn)出逐年遞增態(tài)勢,規(guī)模也不斷擴大,但是,由于水利水電工程的主體結(jié)構(gòu)大多由于金屬結(jié)構(gòu)組成,金屬結(jié)構(gòu)長期受到水的浸泡和侵蝕,極易腐蝕,而造成剛度韌性大幅降低,而埋下重大安全隱患。本文將針對水利水電工程金屬結(jié)構(gòu)的腐蝕檢測以及防腐蝕措施展開論述。
關(guān)鍵詞:水利水電工程;金屬結(jié)構(gòu);腐蝕;分析
水利水電工程金屬結(jié)構(gòu)腐蝕的影響因素較多,從宏觀上進行劃分,可以分為物理因素及化學(xué)因素兩種。為了有效解決金屬結(jié)構(gòu)的腐蝕問題,水利水電工程的專業(yè)技術(shù)人員結(jié)合金屬結(jié)構(gòu)發(fā)生腐蝕現(xiàn)象的特點,積極采取科學(xué)的防控措施,旨在提升金屬結(jié)構(gòu)防腐蝕能力,提高水利水電工程的安全性。
一、導(dǎo)致構(gòu)件腐蝕的主要因素
(一)水分子的侵蝕作用
由于水利水電工程的特殊性,大部分金屬結(jié)構(gòu)都處在水面以下,金屬構(gòu)件長期受到水的浸泡,加之水的流動性較大,導(dǎo)致金屬構(gòu)件表面覆蓋大量的水膜,水膜與金屬材料極易發(fā)生化學(xué)反應(yīng),而隨著反應(yīng)速度的增加,加劇了金屬構(gòu)件的腐蝕速度。這些依附在金屬構(gòu)件表面的水分子借助于表面縫隙滲透到金屬結(jié)構(gòu)當(dāng)中,長期堆積就會嚴(yán)重破壞金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。另外,外界氧元素的進入,也加快了化學(xué)反應(yīng)速度,因此,水分子的侵蝕作用是造成金屬構(gòu)件腐蝕的最為常見的原因[1]。
(二)大氣污染物的腐蝕作用
大氣當(dāng)中含有二氧化硫、氨氣、氮氣等化學(xué)物質(zhì),當(dāng)這些物質(zhì)金屬結(jié)構(gòu)表面接觸后,會發(fā)生化學(xué)反應(yīng),進而使金屬結(jié)構(gòu)出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象。雖然大氣污染物對金屬結(jié)構(gòu)造成的腐蝕程度并不大,幾率并不高,但是作為其中一項影響因素,也應(yīng)該引起工程技術(shù)人員的重視。
(三)氣候溫度的腐蝕作用
當(dāng)金屬結(jié)構(gòu)所處的地區(qū)溫度較高,空氣濕度較大,金屬構(gòu)件表面就會形成大量的水分堆積,而金屬表面附著的污染物借助于高溫水分子的侵蝕,與金屬構(gòu)件發(fā)生化學(xué)反應(yīng),而產(chǎn)生腐蝕現(xiàn)象,這種高溫水分子實際上充當(dāng)了催化劑的角色,因為在常溫下,這些水分子并不會對金屬構(gòu)件表面造成嚴(yán)重的影響,只是它們的介入,才使得化學(xué)反應(yīng)速度加快,使金屬表面形成電解池,加快了腐蝕速度。
(四)自然風(fēng)的腐蝕作用
自然風(fēng)當(dāng)中含有大量的腐蝕性物質(zhì),借著風(fēng)勢,這些物質(zhì)附著在金屬構(gòu)件表面,然后與水結(jié)合,與金屬表面發(fā)生化學(xué)作用,而出現(xiàn)腐蝕。由于各地的氣候條件不同,有些區(qū)域風(fēng)速較快,風(fēng)沙較大,風(fēng)中的沙塵與金屬表面接觸也會出現(xiàn)不同程度的腐蝕。
(五)水流速度的腐蝕作用
水利水電工程類型較多,最為常見的是水庫、大壩、水電站等,尤其是大壩放水時,水流速度極快,由于金屬構(gòu)件表面的氧氣擴散層較薄,隨著水流速度的增加,金屬表面的溶氧量也相應(yīng)增加,這就會加速腐蝕過程中陰極去極反應(yīng),提升電化學(xué)腐蝕速度。據(jù)調(diào)查統(tǒng)計表明,金屬構(gòu)件在流速較快的水中,腐蝕程度較為嚴(yán)重,甚至表面的蝕坑深度都能夠達到4mm以上,嚴(yán)重影響了金屬結(jié)構(gòu)的安全性能。
(六)微生物的腐蝕作用
水體當(dāng)中含有大量的微生物及水生物,比如苔蘚、鐵細(xì)菌、寄生蟲等,這些生物本身會產(chǎn)生大量的排泄物與分泌物,附著在金屬構(gòu)件表面,由于長期得不到清理,這些物質(zhì)越積越多,使金屬構(gòu)件表面出現(xiàn)腐蝕。另外,在微生物的附著區(qū)域,長期處于缺氧狀態(tài),這就為微生物提供了厭氧生存與繁殖的空間,加之微生物生命也會發(fā)生電極反應(yīng),使金屬表面的腐蝕速度大幅提升。
二、金屬結(jié)構(gòu)的腐蝕檢測
當(dāng)水利水電工程的金屬結(jié)構(gòu)出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象時,金屬結(jié)構(gòu)自身的承載能力也大幅降低,導(dǎo)致構(gòu)件的截面面積縮小,局部應(yīng)力增加,逐漸失去對工程整體結(jié)構(gòu)的支撐作用,而釀成嚴(yán)重的安全事故。因此,防腐治腐的前提,必須對金屬結(jié)構(gòu)的腐蝕程度、部位及腐蝕范圍進行全面檢測,以確定腐蝕的影響因素,對金屬結(jié)構(gòu)腐蝕進行定性分析。
(一)檢測前的清理工作
水利水電工程的金屬結(jié)構(gòu)長期處在水下以及潮濕的環(huán)境當(dāng)中,水體或者泥漿當(dāng)中含有大量的污染物與腐蝕物,這些雜物附著在金屬構(gòu)件表面,如果不定期予以清理,勢必對金屬構(gòu)件造成腐蝕,時間越長,腐蝕度越高。因此,在檢測金屬構(gòu)件腐蝕之前,應(yīng)對金屬構(gòu)件表面進行清除雜物處理,通常情況下,采取水沖洗的方法,將依附在構(gòu)件表面的雜物沖洗干凈,然后利用刮刀或者專業(yè)的鋼絲刷刮除構(gòu)件表面的沉積物以及銹跡,接下來用干凈的軟質(zhì)布將構(gòu)件表面擦拭干凈,露出金屬原色,方可對其進行檢測[2]。
(二)腐蝕檢測指標(biāo)
金屬構(gòu)件腐蝕檢測的內(nèi)容主要包括安全評估與構(gòu)件應(yīng)力計算,為了得到精準(zhǔn)的檢測數(shù)據(jù),檢測前,需確定腐蝕檢測指標(biāo),結(jié)合水利水電工程的使用時間,對金屬構(gòu)件進行腐蝕檢測應(yīng)涵蓋銹蝕速率、銹蝕厚度,檢測腐蝕的具體部位及分布范圍,腐蝕截面尺寸,腐蝕面積占據(jù)構(gòu)件表面積的百分比以及腐蝕孔洞的大小、密度及深度。通過掌握這些指標(biāo)數(shù)據(jù),可以選擇科學(xué)合理高效的檢測方法進行檢測,這樣能夠提升檢測效率,使檢測結(jié)果更為準(zhǔn)確。
(三)常用的檢測方法
基于金屬構(gòu)件在水中浸泡時間長短不一,應(yīng)用的金屬原料各不相同,受到外界自然環(huán)境因素的影響程度不同等原因,所采取的檢測方法也不盡相同。檢測人員通常采用的腐蝕檢測方法是:割取試件法、超聲波測厚儀直接檢測方以及橡皮泥檢測法。對構(gòu)件表面銹蝕孔洞的深度一般采用游標(biāo)卡尺或者焊縫檢驗尺進行測量,而現(xiàn)場的照片配合與腐蝕曲線法作為檢測構(gòu)件腐蝕的輔助方法。
三、水利水電工程金屬結(jié)構(gòu)防腐蝕措施
針對水利水電工程金屬結(jié)構(gòu)的腐蝕危害,采取科學(xué)的防腐蝕方法,對延長金屬設(shè)備與金屬構(gòu)件的使用壽命起到積極的促進作用。防腐蝕工作以防為主,以治為輔,防治結(jié)合,才能收到理想的防治效果。針對我國目前水利水電工程的實際情況,防腐蝕方法主要包括以下幾種:
(一)涂刷涂料法
這種方法操作起來較為簡單,主要是將密封性的涂料均勻涂抹在閘門以及金屬構(gòu)件表面,涂料通過化學(xué)作用在金屬構(gòu)件表面開成一層保護薄膜,保護膜將金屬構(gòu)件與外界空氣及水體中的污染物相互隔離,使外界污染物無法侵蝕金屬結(jié)構(gòu),進而達到防腐蝕的目的。因為這種方法投入費用低,在水利水電工程金屬構(gòu)件防腐蝕工作中,經(jīng)常被采用。但是,這種方法的保護周期相對較短,一般為3-5年左右,因此,工作人員必須定期進行檢查,發(fā)現(xiàn)保護膜失脫落或者失去保護作用,應(yīng)及時進行涂刷。
(二)金屬熱噴涂法
這種方法很好的應(yīng)用了化學(xué)金屬物的特性,比如鋁、鋅或者鋁鋅合金,它們的化學(xué)活動性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于金屬構(gòu)件,因此,將這些金屬元素噴涂在金屬構(gòu)件表面,將迅速形成一層均勻的保護膜,這層保護膜的活性較高,對金屬構(gòu)件起到雙重保護、雙重隔離的作用。當(dāng)這種金屬涂層受到外界因素干擾或者遭到破壞時,涂層與金屬表面能夠構(gòu)成腐蝕微電池,進而發(fā)揮陰極保護作用。這種方法見效快,保護周期長,一般情況下都能夠達到15年以上,因此,也受到業(yè)內(nèi)人士的普遍認(rèn)可,并被廣泛應(yīng)用于水利水電工程金屬結(jié)構(gòu)的防腐蝕工作當(dāng)中。
(三)電化學(xué)防腐蝕法
這種方法就是借助于電流的極化處理,對金屬結(jié)構(gòu)進行保護,根據(jù)極性不同,這種方法又可分為陽極保護與陰極保護兩種,而在實際防腐蝕工作當(dāng)中,常常使用陰極保護法,因為陰極保護法的保護效果更加明顯。
結(jié)束語
金屬結(jié)構(gòu)的防腐工作在水利水電工程項目當(dāng)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用,因此,工程技術(shù)人員應(yīng)予以高度重視,不斷創(chuàng)新防腐蝕方法,做到防治結(jié)合,科學(xué)統(tǒng)籌,精心規(guī)劃,確保水利水電工程安全、穩(wěn)定運營。
參考文獻
[1]張劉.水利水電工程金屬結(jié)構(gòu)腐蝕分析與研究[J].中國科技投資,2018(10):131.
[2]倪志冬.水利水電工程金屬結(jié)構(gòu)腐蝕分析與研究[J].數(shù)碼世界,2018(5):374-375.