梁健

摘要：金屬結構的防腐形式是多種多樣的，隨著稀土和納米材料的運用，涂裝材料向著環(huán)境友好型方向發(fā)展是必然的趨勢，盡快把工人從高污染的手工涂裝作業(yè)環(huán)境中解放出來是當務之急。富春江船閘改擴建工程是振興錢塘江上游黃金水道的控制性工程，金屬結構閘閥門、埋件外露面及抓梁需在水工環(huán)境中運行幾十年，制作中急需對防腐進行深入的研究，該文介紹了運用規(guī)范，根據(jù)設計要求結合試驗來指導防腐，以及具體采取的對策技術，以此促進環(huán)境友好型的發(fā)展。

關鍵詞：船閘 金屬結構 防腐 施工

中圖分類號：TG174 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）08（c）-0102-02

1 工程簡介

1.1 建設地址

富春江樞紐位于浙江省桐廬縣富春江鎮(zhèn)境內的錢塘江中游七里瀧峽谷出口處，距下游杭州市約110 km，距離上游新安江水庫大壩約68 km。該次改造擴建的富春江船閘位于富春江樞紐大壩右岸。

1.2 工程規(guī)模和主要建設內容

船閘改擴建工程是在原有老船閘（作為上游引航道）下緊接新建一座Ⅳ級標準船閘（兼顧1000 t級船舶的過閘要求），船閘尺度為300 m×23 m×4.5 m（閘室長×寬×門檻水深），船閘總長364 m。建設上下游引航道，上游引航道長569 m，寬50 m；下游引航道長1047 m，寬90 m。船閘上下閘首為人字門，輸水為反弧門，檢修有下疊梁門、輸水廊道閥門和上游的下沉門，為實時調節(jié)下游引航道水位條件，配做3扇節(jié)制閘閘門。

1.3 閘閥門和啟閉機表

表1中均需防腐處理，重點是閘閥門。

2.防腐設計要求[1]

富春江船閘改擴建工程新加工制作鋼閘閥門24扇，最大的下人字門單扇重290多噸，面積相當于一個籃球場大小，其他如配套門軌埋件外露面也需防腐涂裝，設計防腐設計使用壽命20年，采用熱噴涂鋁和涂料的組合方式進行防腐。具體如下：熱噴鋁厚度為160 μm；封閉底漆為環(huán)氧類封閉漆，干膜厚80 μm（底漆與噴鋁的結合面的結合力不小于5 MPa）；中間漆為環(huán)氧云鐵，干膜厚80 μm；面漆為丙烯酸聚氨脂涂料，干膜厚80 μm。

3.涂裝試驗——拉拔試驗

環(huán)氧富鋅底漆厚度80 μm，所指的是在普通鋼板經(jīng)過表面處理后的底漆厚度，而如何在熱噴鋁鋼板表面做到底漆80 μm，需要通過試驗來進行探尋。

試驗一：在金屬表面噴鋁，然后立即封閉（封閉涂料厚20 μm左右），干后（表干0.5 h，實干16 h）實施一道底漆（約等于60 μm），在固結后進行拉拔試驗，結果為12 MP。

試驗二：在金屬表面噴鋁，然后立即封閉（封閉涂料厚20 μm左右），干后（表干0.5 h，實干16h）實施二道細密底漆（總厚60～80 μm），在固結后進行拉拔試驗，結果為8 MP。

根據(jù)試驗結果，該工程優(yōu)選試驗一方案。

4 涂裝防腐原理淺析[2]

（1）噴鋁：采用熱噴鋁的方法就是在裸金屬表面利用電熱熔鋁絲，再加壓縮空氣，噴裹上一層熾熱的鋁漿膜，雖然鋁的標準電極電位較低，鈍化傾向很大，即表面形成致密相對穩(wěn)定的氧化鋁，鈍化后電極電位高，在鈍化膜破壞的情況之下，鋁就成為保護電極，因此能較好發(fā)揮陰極電化學保護作用。然而雖然熱噴鋁具有上述保護金屬表面防腐的優(yōu)點，但是，受到工藝的局限，噴鋁膜的表面還是存在不少的顯微鏡觀察下的貫通針孔，通過針孔，金屬就可以和空氣接觸，帶來氧化腐蝕，在很短的時間形成多的腐蝕薄層，并擴散開來，采取的辦法就是刷一道封閉漆，滿足要求的封閉漆必須是比較稀釋的，這樣才能進入針孔，擠出空氣并予以封閉。

（2）環(huán)氧底漆：它的作用就是隔離，阻擋水汽和空氣進入，相當于貼膜。

（3）中間漆：主要成份為樹脂、云母和氧化鐵，在面漆遭到破壞的情況下，中間漆就會接觸到空氣中的紫外線和水分子，這時云母和鐵充當陰極，犧牲自己，消耗阻擋紫外線和水分子進一步前進，發(fā)生生成物為粉末的粉化反應。同時，樹脂也參加進來，和粉末中的金屬進行絡合反應，生成分子結構復雜的絡合物，消耗阻擋有紫外線和水分子等有害物質前進。

（4）面漆：主要作用是防紫外線、阻擋酸雨侵蝕、同時具有一定的光澤度，美觀度較好。常用的面漆有三類A脂肪族聚氨酯面漆，性能方面耐候性抗氧化性佳、防紫外性能佳，多運用于露天設備設施防腐。典型應用為大型露天閘閥門、檢修門表面防腐。

B環(huán)氧樹脂面漆，性能方面耐酸耐堿，防紫外能力弱，多運用于室內設施設備防腐，典型應用為大型油罐、液壓油箱內部防腐。C環(huán)氧瀝青面漆，最大的優(yōu)點是防水，多用于潮濕的地下設施設備內部防腐，典型應用為地埋天然氣管道、酸堿液地埋儲罐頂棚內部防腐。

在掌握了各層涂料的基本原理之后，在生活和工作中可以根據(jù)各類金屬結構的使用環(huán)境等實際情況來完成配漆的初步設計，再通過對涂料生產廠家的咨詢，比對成本和器材工具優(yōu)劣，形成一套比較完善的涂裝方案。富春江船閘金結在完成噴鋁后立即用環(huán)氧涂料封閉，底漆為灰環(huán)氧底漆，中間漆為灰云鐵環(huán)氧厚漿中間漆，面漆為丙烯酸聚氨酯面漆。面漆防腐包含有二道面漆，在廠里安排一道，現(xiàn)場焊接安裝完成，防腐處理完畢焊接部位之后整個構件再漆一道面漆，從而進一步提高整體防腐的效果，增加美觀光澤度。

5 涂裝前準備[3]

（1）鋼材表面預處理。由于體積龐大運輸?shù)脑颍氯俗珠T在制作時是分為九節(jié)而上人字門是分為五節(jié)來制作的，先在水平胎架上橫臥分節(jié)制作完成，驗收畢進行涂裝后發(fā)運工地現(xiàn)場，在現(xiàn)場閘室內側，門槽外位置將門豎起直立起來一節(jié)一節(jié)進行拼對到位，施焊然后防腐作業(yè)，為了確?，F(xiàn)場施焊的質量，就必須先將分節(jié)處坡口位置采用粘膠薄膜進行黏貼，這樣做既可以保護坡口焊接作業(yè)前不至于快速腐蝕，也使得現(xiàn)場焊接坡口時減少氣孔和其他有毒害氣體的產生夾裹。

（2）封閉鋼材表面防腐處理，在本工程的人字門、檢修門、升臥門和下沉門的門葉都為開放結構，唯獨反弧門的支臂和弧板上面有不少圓桶形的封閉結構，需要防腐和制作有機結合來進行，即將封閉結構的內部先進行防腐工作，再才能進行封閉焊接，如果在制作過程中忽略內部防腐，對于這種長期水下工況的構件，后果將是惡劣的。

（3）隱蔽鋼材表面防腐處理，本工程的人字門AB拉架，為人字門上端將橫向力傳導于鋼筋混凝土的構件，屬大型鋼結構埋件，安裝方法是在現(xiàn)場與一期埋件定位焊接后澆筑于二期混凝土內，AB拉架防腐采用鋼材表面處理后，需要刷涂摻有苛性鈉的水泥砂漿隔離空氣和水分。

（4）鋼材表面除銹采取噴（沙）射除銹法，噴射除銹時，如果施工現(xiàn)場環(huán)境濕度大于80%或鋼材表面溫度低于空氣露點溫度3℃時，禁止所有涂裝作業(yè)施工。

（5）噴射除銹的等級應達到Sa2.5級，粗糙度應控制在30～70μm，即鋼材表面應無可見的油污、污垢、氧化皮、鐵銹、涂層和附著物，任何殘留的痕跡應僅是點狀或條紋狀的輕微色斑。噴射除銹清理合格后的鋼材應在盡可能短的時間內噴鋁，并應在最短時間（<4 h）內將封閉底漆涂裝完畢。涂料開桶應進行攪拌，同時檢查涂料外觀質量。對顏色比重較大的涂料如環(huán)氧富鋅底漆宜在開桶前1～2 d將桶倒置，以便開桶時易攪拌。本工程使用的雙組分涂料，要將漆與配套固化劑一一對應，嚴禁出現(xiàn)單一組份的情況，配好調勻后的油漆需先熟化15～20 min再使用。如需要可加入適量的專用稀釋劑調整到規(guī)定的“施工粘度”。

6 常規(guī)涂裝施工[1，3-4]

（1）涂裝施工的要求，先對邊角等難以接近部位進行預噴鋁和涂裝，然后再大面積噴鋁和涂裝，走槍速度盡量快以免流掛；對于漏噴漏涂的部位要就行補噴涂。

環(huán)境溫度宜為10～30℃。環(huán)氧類涂料在10℃以下固化緩慢，在5℃以下無法固化。因此室溫在5℃以下嚴禁施工。

（2）涂裝施工方法：根據(jù)具體情況采取刷涂、輥涂施工、空氣噴涂、高壓無氣噴涂。

（3）目測檢查有無脫皮、漏涂、流掛、皺皮、針孔、透底、返銹、氣泡等缺陷。等漆膜干燥后用磁性干膜儀測量漆膜厚度。如果漆膜厚度不足，補涂一道以達到相應厚度。

7 勞保安全技術[4]

（1）由于涂裝作業(yè)系高噪音高粉塵污染行業(yè)，對涂裝人員，需按規(guī)定持證上崗作業(yè)，佩戴防毒作業(yè)面具和防噪音耳塞，且防毒面具濾芯必須及時更換；嚴禁為了躲避檢查投訴而深夜施工作業(yè)；為健康和長遠考慮一線作業(yè)人員需采取經(jīng)常定期輪崗休息制度。

（2）施工現(xiàn)場通風設施必須齊全有效，通風濾芯毯需有專人負責定期清理。嚴禁堆放易燃、易爆和有毒揮發(fā)物品。

（3）施工現(xiàn)場及材料倉庫，需通風并備有相應的消防器材，并應經(jīng)常檢查。消防道路暢通。

8 國內一些大型工程涂裝舉例

國內一些大型工程涂裝舉例見表2。

9 結語

金屬結構的防腐形式是多種多樣的，比如卷揚式啟閉機的齒輪減速箱外殼采用噴鋼丸除銹的方法，噪音大，效果較好，隨著稀土和納米材料的運用，涂裝材料向著環(huán)境友好型方向發(fā)展是必然的趨勢，但就目前來看，盡快把工人從高污染的手工涂裝作業(yè)環(huán)境中解放出來是當務之急，在富春江船閘等大型閘閥門、大跨度鋼箱梁等防腐涂裝施工中引入智能機器人，并逐步降低使用成本，打造非標構件的涂裝中心，實現(xiàn)程序數(shù)字化控制運作，升級完善相應的規(guī)范，應該會在不遠的將來得以實現(xiàn)，防腐質量上也將會有質的飛躍。

參考文獻

[1] 劉海斌.水利閘門金屬結構防腐處理[J].農村科技，2010（9）：107.

[2] 董克勤.水利樞紐金屬結構如何做好防腐蝕工作分析[J].廣東水利水電. 2009（9）：68-70.

[3] 鄧雪松，姜永健.銅場水庫金屬結構布置和設計[J].科技信息，2011（25）：279-280.

[4] 翟維.新疆臺蘭河一級水電站工程金屬結構設計[J].科技信息，2013（15）：421.