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【摘 要】 随着社会的发展，水利工程也不断发展起来。在水利水电工程中，闸门是其重要组成部分，有助于水利工程调节水量、截留洪水以及各种泥沙等。闸门主要是各种金属结构，由于其长期处于水下或者是暴露在空气中，被各种环境介质所包围，受环境介质的化学或电化学作用，金属普遍产生腐蚀，更换维修的成本很高，对国民经济造成的损失是巨大的。本文首先分析了闸门金属结构腐蚀的原因，接着论述了水利闸门金属结构防腐处理方法。
【关键词】 水利闸门；金属结构；防腐处理
一、前言
在水利水电工程中，水利闸门金属结构极易被锈蚀。主要是因为它们在不同的环境下运行工作，经过相当长的一段时间以后，这些钢结构一定会发生不同程度的腐蚀，结果导致钢设备的工作性能减弱，进而导致闸门金属结构腐蚀情况严重，甚至是影响到整个水利工程的安全性。因此，水利闸门金属结构的防腐处理具有重要意义。
二、金属结构腐蚀的原因
1、化学腐蚀
化学腐蚀是根据化学的多相反应机理，金属表面的原子直接与反应物的分子相互作用。如钢铁与干燥的气体反应，或在高温中氧化以及在酒精、汽油等非电解质溶液中发生的腐蚀都属于化学腐蚀。
2、电化学腐蚀
电化学腐蚀机理是：在电解质溶液中，金属表面各个部分的电位不同，构成腐蚀电池，在这种电池中，电位负的部分称为阳极，电位较正的部分称为阴极。阳极上的金属溶解成为金属离子进入溶液，放出的电子流到阴极消耗掉，整个过程伴随着电流的产生。水利闸门所用钢铁的成分除铁之外，还含有石墨、渗碳体（Fe3C）以及其它金属和杂质，它们大多数腐蚀电位比铁高，这样形成的腐蚀电池的阳极为铁，而阴极为杂质。由于铁与杂质紧密接触，遇到含有酸、碱、盐的水溶液、海水或者潮湿的大气构成的电解质溶液，就刚好符合形成原电池的三个条件：还原性强的阳极，氧化性的负极；两极用导线连接或者直接接触构成闭合回路；两极之间填充电解液。经过大量的实例分析，水利闸门的腐蚀主要以电化学腐蚀为主。此外，外界环境因素，如水温、pH值、水质污染、水阻率、流速、闸门在水中的不同位置、生物附着情况及闸门表面防腐涂层状况等，也对闸门的腐蚀产生很大影响。
三、水利闸门金属结构防腐处理方法
1、喷涂锌（铝）保护
喷锌（铝）是利用氧——乙炔焰作为热源，通过相应的施工工艺和专用设备将锌（铝）丝熔融后用压缩空气将熔化的金属锌（铝）吹成雾状，均匀地喷涂到经过合格预处理的金属表面上，形成一层薄而致密的锌（铝）涂层，该涂层对金属具有如下双重保护作用：①锌（铝）涂层能够将钢铁与水和空气隔开，从而达到防腐的目的；②锌（铝）被喷在正极性较强的金属表面上，由于锌（铝）的电极电位比较低，在有电解质存在时，锌（铝）涂层成为阳极而失去电子，产生电流优先被腐蚀，金属基体变为阴极，受到锌（铝）层保护从而达到金属结构防腐的目的。喷涂锌（铝）保护防腐时间可长达20年，是一种有效的防腐方法。此外，在锌线或者铝线中加入一定量的稀土，可以使锌和铝的物理性能得到进一步改善，防腐效果将更佳。
传统观点认为喷涂锌（铝）保护费用高，建设单位难以接受，不利于推广。但是从实际应用情况来看，喷涂锌（铝）保护法耐水性好，耐腐蚀性强，使用寿命长，不用每年进行定期维修，节约了大量的人力和物力，还减少了维修、停运和拆装时间，从经济效益和社会效益上看都是十分显著的[3]。热喷涂金属防腐措施，在葛洲坝电站得到了普遍应用，保护面积超过20万m2，该防腐措施不仅节约了日常维护工作量，还提高了金属结构的完好率和使用率，产生了经济效益和社会效益。
2、涂料保护法
涂料防腐法是在水利闸门防腐处理中运用比较广泛，主要是由于其施工比较简便，而且投资不大，从而使用范围很广。随着技术的发展，广泛的生产使用了多种高效优质涂料，加之其简便的施工工艺，使得涂料防腐法应用更加广泛。一般来讲，涂料保护法保护期能够有十年之久。
3、阴极保护法
阴极保护的原理是给金属补充大量的电子，使被保护金属整体处于电子过剩的状态，使金属表面各点达到同一负电位，金属原子不容易失去电子而变成离子溶入溶液。有两种办法可以实现这一目的，即牺牲阳极阴极保护法和外加电流阴极保护法。
（1）牺牲阳极阴极保护。将电位更负的金属与被保护金属连接，并处于同一电解质中，使该金属上的电子转移到被保护金属上去，使整个被保护金属处于一个负的相同电位下，同时金属变成离子而牺牲。该方法在其他行业中应用广泛。
（2）外加电流阴极保护。利用外加直流电，负极接在被保护金属上成为阴极，正极接辅助阳极。由于水工金属结构受条件限制，用该方法在管理上尚有困难，在此不作详细探讨。
4、涂层—牺牲阳极联合保护
在工程应用中，有时采用单一的保护方法防腐效果可能不太理想，需要采用联合保护方法。将牺牲阳极保护阴极法与喷涂锌（铝）保护法联合使用，防腐效果将得到进一步提高。在金属结构表面再增加涂层的作用如下：①因为电能只消耗在裸露的金属表面上，减少阳极的消耗，延长阳极块的使用寿命；②锌（铝）涂层表面的电阻增大，将大大改善电流遮蔽现象，使保护电位分布更加均匀，从而使金属结构各个角落的保护效果得到进一步提高；③即使锌（铝）涂层出现损坏，破损处也不会出现腐蚀、生锈、体积膨胀等问题，不会把涂层鼓掉，因而涂层——牺牲阳极联合保护法大大延长了涂层的寿命。
四、水利闸门金属结构防腐处理质量控制
1、表面处理控制
金属结构在进行喷（抛）射的清理除锈之前，应清除焊渣、飞溅、毛刺等附着物，并用砂轮对锐利的切割边缘进行处理。闸门除锈时，喷砂工应穿戴防护用具。作业时，喷嘴到基体金属表面的距离宜保持在100～300mm，喷射方向与基体金属表面法线的夹角以15～20°为宜，处理后应清除表面上的粉尘、碎屑和和磨料。
2、涂料涂装，保护质量控制
闸门涂漆前，防腐班必须将基体表面污物、灰尘等清除干净，并充分考虑环境对涂层质量的影响，确定无碍后，才能涂漆。涂装的方法应根据涂料的物理性能、施工条件和被涂的结构的形状进行选择，焊缝和边角部位宜采用刷涂方法进行第一道施工，其余部位应选用高压无气喷涂或空气喷涂。涂装作业应在清洁的环境中进行，避免未干的涂层被灰尘、沙粒污染。涂装的过程中，应进行湿膜外观检查，不得有漏涂、流挂等缺陷，涂层系统各层间的涂覆间隔时间应按涂料制造厂的规定执行，如超过其最长间隔时间，则应将前一涂层打毛后再进行涂装，以保证涂层间的结合力。涂膜在固化前应避免雨淋，曝晒、践踏等。吊装运输及安装过程中应尽量避免对涂层造成损伤，如有损伤应及时进行补涂。涂膜固化后应进行外观检验。表面应均匀一致，无流挂、皱纹、鼓泡、针孔、裂纹等缺陷。
3、施工环境控制
施工环境的好坏直接影响施工质量，防腐施工环境主要如下：工作环境的空气相对湿度低于85%或基体金属表面温度不低于露点以上3℃的条件下方可进行；表面的处理和涂装的间隔时间应尽可能缩短，潮湿或工业大气等环境条件下，应在2小时内喷涂完毕；晴天或湿度不大的条件下，最长不应超过8小时。
五、结术语
综上所述，在水利工程建设过程中，我们必须要重视水利闸门金属结构的防腐处理，它关系到整个水利工程的安全性能以及使用寿命。在施工中，要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，从而进一步保证水利工程的质量。
参考文献：
[1]杨志勇.水利闸门金属结构防腐处理分析[J].黑龙江科技信息，2013（1）：235.
[2]黄歆.水电站金属结构设备的腐蚀检测与维护[J].科协论坛，2012（8）：39～40.
[3]滕文.钢结构防腐方法及工艺[J].安徽水利水电职业技术学院学报，2010，（03）.
【关键词】 水利闸门；金属结构；防腐处理
一、前言
在水利水电工程中，水利闸门金属结构极易被锈蚀。主要是因为它们在不同的环境下运行工作，经过相当长的一段时间以后，这些钢结构一定会发生不同程度的腐蚀，结果导致钢设备的工作性能减弱，进而导致闸门金属结构腐蚀情况严重，甚至是影响到整个水利工程的安全性。因此，水利闸门金属结构的防腐处理具有重要意义。
二、金属结构腐蚀的原因
1、化学腐蚀
化学腐蚀是根据化学的多相反应机理，金属表面的原子直接与反应物的分子相互作用。如钢铁与干燥的气体反应，或在高温中氧化以及在酒精、汽油等非电解质溶液中发生的腐蚀都属于化学腐蚀。
2、电化学腐蚀
电化学腐蚀机理是：在电解质溶液中，金属表面各个部分的电位不同，构成腐蚀电池，在这种电池中，电位负的部分称为阳极，电位较正的部分称为阴极。阳极上的金属溶解成为金属离子进入溶液，放出的电子流到阴极消耗掉，整个过程伴随着电流的产生。水利闸门所用钢铁的成分除铁之外，还含有石墨、渗碳体（Fe3C）以及其它金属和杂质，它们大多数腐蚀电位比铁高，这样形成的腐蚀电池的阳极为铁，而阴极为杂质。由于铁与杂质紧密接触，遇到含有酸、碱、盐的水溶液、海水或者潮湿的大气构成的电解质溶液，就刚好符合形成原电池的三个条件：还原性强的阳极，氧化性的负极；两极用导线连接或者直接接触构成闭合回路；两极之间填充电解液。经过大量的实例分析，水利闸门的腐蚀主要以电化学腐蚀为主。此外，外界环境因素，如水温、pH值、水质污染、水阻率、流速、闸门在水中的不同位置、生物附着情况及闸门表面防腐涂层状况等，也对闸门的腐蚀产生很大影响。
三、水利闸门金属结构防腐处理方法
1、喷涂锌（铝）保护
喷锌（铝）是利用氧——乙炔焰作为热源，通过相应的施工工艺和专用设备将锌（铝）丝熔融后用压缩空气将熔化的金属锌（铝）吹成雾状，均匀地喷涂到经过合格预处理的金属表面上，形成一层薄而致密的锌（铝）涂层，该涂层对金属具有如下双重保护作用：①锌（铝）涂层能够将钢铁与水和空气隔开，从而达到防腐的目的；②锌（铝）被喷在正极性较强的金属表面上，由于锌（铝）的电极电位比较低，在有电解质存在时，锌（铝）涂层成为阳极而失去电子，产生电流优先被腐蚀，金属基体变为阴极，受到锌（铝）层保护从而达到金属结构防腐的目的。喷涂锌（铝）保护防腐时间可长达20年，是一种有效的防腐方法。此外，在锌线或者铝线中加入一定量的稀土，可以使锌和铝的物理性能得到进一步改善，防腐效果将更佳。
传统观点认为喷涂锌（铝）保护费用高，建设单位难以接受，不利于推广。但是从实际应用情况来看，喷涂锌（铝）保护法耐水性好，耐腐蚀性强，使用寿命长，不用每年进行定期维修，节约了大量的人力和物力，还减少了维修、停运和拆装时间，从经济效益和社会效益上看都是十分显著的[3]。热喷涂金属防腐措施，在葛洲坝电站得到了普遍应用，保护面积超过20万m2，该防腐措施不仅节约了日常维护工作量，还提高了金属结构的完好率和使用率，产生了经济效益和社会效益。
2、涂料保护法
涂料防腐法是在水利闸门防腐处理中运用比较广泛，主要是由于其施工比较简便，而且投资不大，从而使用范围很广。随着技术的发展，广泛的生产使用了多种高效优质涂料，加之其简便的施工工艺，使得涂料防腐法应用更加广泛。一般来讲，涂料保护法保护期能够有十年之久。
3、阴极保护法
阴极保护的原理是给金属补充大量的电子，使被保护金属整体处于电子过剩的状态，使金属表面各点达到同一负电位，金属原子不容易失去电子而变成离子溶入溶液。有两种办法可以实现这一目的，即牺牲阳极阴极保护法和外加电流阴极保护法。
（1）牺牲阳极阴极保护。将电位更负的金属与被保护金属连接，并处于同一电解质中，使该金属上的电子转移到被保护金属上去，使整个被保护金属处于一个负的相同电位下，同时金属变成离子而牺牲。该方法在其他行业中应用广泛。
（2）外加电流阴极保护。利用外加直流电，负极接在被保护金属上成为阴极，正极接辅助阳极。由于水工金属结构受条件限制，用该方法在管理上尚有困难，在此不作详细探讨。
4、涂层—牺牲阳极联合保护
在工程应用中，有时采用单一的保护方法防腐效果可能不太理想，需要采用联合保护方法。将牺牲阳极保护阴极法与喷涂锌（铝）保护法联合使用，防腐效果将得到进一步提高。在金属结构表面再增加涂层的作用如下：①因为电能只消耗在裸露的金属表面上，减少阳极的消耗，延长阳极块的使用寿命；②锌（铝）涂层表面的电阻增大，将大大改善电流遮蔽现象，使保护电位分布更加均匀，从而使金属结构各个角落的保护效果得到进一步提高；③即使锌（铝）涂层出现损坏，破损处也不会出现腐蚀、生锈、体积膨胀等问题，不会把涂层鼓掉，因而涂层——牺牲阳极联合保护法大大延长了涂层的寿命。
四、水利闸门金属结构防腐处理质量控制
1、表面处理控制
金属结构在进行喷（抛）射的清理除锈之前，应清除焊渣、飞溅、毛刺等附着物，并用砂轮对锐利的切割边缘进行处理。闸门除锈时，喷砂工应穿戴防护用具。作业时，喷嘴到基体金属表面的距离宜保持在100～300mm，喷射方向与基体金属表面法线的夹角以15～20°为宜，处理后应清除表面上的粉尘、碎屑和和磨料。
2、涂料涂装，保护质量控制
闸门涂漆前，防腐班必须将基体表面污物、灰尘等清除干净，并充分考虑环境对涂层质量的影响，确定无碍后，才能涂漆。涂装的方法应根据涂料的物理性能、施工条件和被涂的结构的形状进行选择，焊缝和边角部位宜采用刷涂方法进行第一道施工，其余部位应选用高压无气喷涂或空气喷涂。涂装作业应在清洁的环境中进行，避免未干的涂层被灰尘、沙粒污染。涂装的过程中，应进行湿膜外观检查，不得有漏涂、流挂等缺陷，涂层系统各层间的涂覆间隔时间应按涂料制造厂的规定执行，如超过其最长间隔时间，则应将前一涂层打毛后再进行涂装，以保证涂层间的结合力。涂膜在固化前应避免雨淋，曝晒、践踏等。吊装运输及安装过程中应尽量避免对涂层造成损伤，如有损伤应及时进行补涂。涂膜固化后应进行外观检验。表面应均匀一致，无流挂、皱纹、鼓泡、针孔、裂纹等缺陷。
3、施工环境控制
施工环境的好坏直接影响施工质量，防腐施工环境主要如下：工作环境的空气相对湿度低于85%或基体金属表面温度不低于露点以上3℃的条件下方可进行；表面的处理和涂装的间隔时间应尽可能缩短，潮湿或工业大气等环境条件下，应在2小时内喷涂完毕；晴天或湿度不大的条件下，最长不应超过8小时。
五、结术语
综上所述，在水利工程建设过程中，我们必须要重视水利闸门金属结构的防腐处理，它关系到整个水利工程的安全性能以及使用寿命。在施工中，要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，从而进一步保证水利工程的质量。
参考文献：
[1]杨志勇.水利闸门金属结构防腐处理分析[J].黑龙江科技信息，2013（1）：235.
[2]黄歆.水电站金属结构设备的腐蚀检测与维护[J].科协论坛，2012（8）：39～40.
[3]滕文.钢结构防腐方法及工艺[J].安徽水利水电职业技术学院学报，2010，（03）.