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热喷涂防腐蚀施工工艺的制定
作者:AsiaGaming 发布时间:2020-07-25 20:18

  热喷涂防腐蚀施工工艺的制定_建筑/土木_工程科技_专业资料。热喷涂防腐蚀施工工艺的制定 一、热喷涂防腐蚀施工工艺 1、涂层设计 2、涂层材料选择 在许多腐蚀环境下喷涂阳极性金属涂层可以对钢铁基体给予比 传统涂料有更长的保护寿命。合理的涂层设计可以获得最经济而有

  热喷涂防腐蚀施工工艺的制定 一、热喷涂防腐蚀施工工艺 1、涂层设计 2、涂层材料选择 在许多腐蚀环境下喷涂阳极性金属涂层可以对钢铁基体给予比 传统涂料有更长的保护寿命。合理的涂层设计可以获得最经济而有效 的防护效果。合理的涂层设计来源于对预进行保护构件的工作环境、 影响因素和设计寿命的仔细分析研究的结果。当然,经济因素也是最 重要的考虑内容之一。对于某一具体的工程构件可选择的防腐蚀方案 可能有许多种,因此,要求没计者能够对各种方法的优点与局限性有 一个广泛的了解。环境保护、施工期限以及日后维修方法都是需要列 入考虑的内容。 目前,对大型钢铁结构所施加的热喷涂防腐蚀涂层多为锌、铝 或者它们的合金。那么究竟哪一种材料更合适呢?首先,要明确所要 保护的构件工作在什么样的条件之下,如果是在大气条件中,它属于 哪一种大气条件?是乡村大气、工业大气,还是海洋大气。如果是在 工业条件下应用,还要考虑构件的工作温度、pH 值变化、接触化学 晶的腐蚀性。下面是几种涂层的主要应用范围: (1)铝涂层。主要应用范围是: ①用在工业大气环境中,特别是在有较高的 SO:或其他污染物的环 境下对构件、管道或设备的防护; ②在较高的工作温度(可高于 590℃)的环境中,例如,燃油锅炉炉膛 内的迎火面; ③用于土壤中或地面的管线防护; ④可用于海洋大气中的钢铁构件、海洋采油平台、海港以及船上构件 防护; ⑤有泥砂冲蚀的环境中的构件、管道或设备防护。 (2)锌涂层。锌比铝有更好的阴极保护作用,有更优异的电化学保护 效果,就工艺性而言,热喷涂锌比热喷涂铝更容易。锌涂层的适用范 围是: ①pH 值范围 6~12; ②使用温度不超过 60℃的淡水中; ③桥梁、输电铁塔、电视塔、地下管线; ④可与外加电流方法结合联合使用阴极保护。 (3)锌铝合金。与纯锌涂层相比,锌铝合金涂层具有同样优异的电化 学保护作用,可以用到锌涂层的地方都可以使用锌铝合金涂层。由于 锌铝合金涂层的力学性能和耐腐蚀性能优于纯锌涂层,所以在同样使 用环境下,使用的涂层厚度可以略低于纯锌涂层。在海洋环境下或在 含氯化物溶液条件下,锌铝合金涂层的耐腐蚀性与铝涂层相近。它使 用的 pH 值范围为 5~12,并且在干燥的大气中使用温度可高达 200℃。 (4)铝镁合金。与纯铝涂层相比,铝镁合金的电化学保护效果优于纯 铝涂层。铝镁合金涂层不推荐用到较高温度的抗氧化防护。它的主要 应用是保护在海洋环境下的钢结构设施,典型应用是海上石油钻井平 台。 (5)稀土铝合金。稀土铝合金涂层的用途与纯铝涂层类似,但其耐蚀 性优于后者,所以在相同的使用条件下,町以使用较薄的涂层。 (6)锌铝伪合金及复合涂层。锌铝伪合金及复合涂层与锌涂层具有一 样优良电化学保护作用,它还兼具有铝涂层——样的良好力学性能和 耐蚀性能,并且町以在各种大气环境下以及海洋、淡水环境下工作的 构件或设备起保护作用。 以上介绍的是在大气、海洋、土壤等缓慢腐蚀环境下常用的涂 层,在石油、化工、食品等行业可能还会遇到与较强腐蚀性的介质接 触,此时就需要使用不锈钢、锡、镍铬合金以及陶瓷或塑料涂层。关 于这些涂层的使用将在后面章节中给予介绍。 涂层厚度选择 由于锌或铝涂层在保护钢结构过程中都是作为阳极,依靠自身的消耗 来提供阴极保护,所以涂层的厚度至关重要。大量的现场暴露试验结 果表明:锌、铝或合金涂层的厚度与抗腐蚀时间成正比。为此,世界 许多国家都制定了相应的标准,在不同的使用环境和设计年限时建议 使用不同涂层厚度。例如,国际标准学会推荐的涂层厚度[1]在表一 中列出。 环境 盐水 淡水 城市地带 锌 非涂装 涂装 不推荐 100 200 100 100 50 表(一) 金 铝 非涂装 涂装 200 150 200 150 150 100 属 AL-Mg5 非涂装 涂装 250 200 150 100 150 100 Zn-AL15 非涂装 涂装 不推荐 100 150 100 100 50 工业地带 不推荐 100 200 100 200 100 150 200 大气海洋地带 150 100 200 100 250 200 150 100 干燥室内 50 50 100 100 100 400 50 50 3、复合涂层防护体系设计 3.1、金属涂层+封闭涂料 对很多热喷涂涂层来说,封闭是一项必要的后处理过程。尤其 是当涂层在其环境中面临腐蚀或氧化时,封闭是涂层设计必须要考虑 的一项内容。任何一种热喷涂方法得到的涂层都有孔隙存在。其中, 以火焰喷涂的涂层孔隙率最多。总体而言,涂层孔隙率范围相当大。 火焰喷涂层的孔隙率有时竟高达 15%以上,而高速氧—燃气喷涂 (HVOF)层则在 1%以下。表 2 是由不同热喷涂涂层的孔隙率。作为 热喷涂防腐蚀涂层,使用最多是电弧喷涂和火焰喷涂工艺,由表 2 中可以看到这两种涂层的孔隙率是比较高的,所以在某些环境下涂层 的封闭处理是很必要的。在实际应用中,虽然有时涂层中的孔隙是有 利的,然而,在更多的情况下,涂层的孔隙是不希望的。 3.2 表面准备 喷涂前工件表面的预处理是关系到喷涂操作成败的关键一环。 由于热喷涂涂层与钢铁基体主要以互相嵌镶的机械方式结合,所以热 喷涂涂层的结合强度直接取决于工件的表面准备状态。经预处理后的 工件表面应该无油、无锈及尤其他污物,并有足够粗糙度。 表面处理的第一步是除去工作油污、涂料、泥土等污物,任何 残留的污物都会削弱涂层与工件基体有效结合。对于一些仅做局部喷 涂的工件,不但要除净喷涂部位的污物,还要除掉邻近喷涂区域的污 物,以免在喷涂过程中污物溅射到喷涂区域,对喷涂表面造成污染。 如果,待喷涂的钢铁构件表面有较多和较厚的污染物(如,油脂,涂 料、泥土等),通常先采用机械方法,如铲、刮、钢丝刷或砂轮打磨 或结合化学清洗的方法进行预先处理。对于一些曾采用过涂料涂装的 旧的钢铁构件,如果要除去残留的涂料层可先用便宜的、不需回收的 一次性磨料进行喷砂处理。这一道工序是为关键的喷砂粗化所做的预 先准备。表面准备工序做好了,就可以提高喷砂工序的生产效率和节 约大量的成本,提高热喷涂涂层的结合强度。 粗化处理的日的是净化工件表面和增加工件表面粗糙度,因此, 使工件基体表面洁净,有尽可能大的表面积对于涂层与工件的有效结 合极为重要。为使工件获得满意的待喷涂表面。喷砂是经常采川的工 件表面粗化方法。在喷砂过程中,磨料在强大的压缩空气气流或离心 力的驱动下,以很高的速度喷射出,磨粒具有很大的撞击力及切削作 用。在无数磨粒的猛烈撞击下,钢铁基体表面上的污物被清除,暴露 出新鲜洁净的,并具有很好粗糙度的表面。工件经喷砂处理后,表面 的氧化物、残留污染物被彻底除去,表面呈凸凹状态,表面积增加几 倍,为后续的热喷涂提供了良好的沉积表面。热喷涂时,涂层沉积在 工件基休表面后的瞬间会发生收缩,如果工件基体表面有足够的粗糙 度就可有效地阻止热喷涂层与工件基体间的界面滑移,提高涂层的结 合可靠性。 喷砂处理还可以提高工件基体的表面活性度。喷砂表面的活性 度是指喷砂表面的洁净度、表面结晶粒子的塑忭变形度以及表面晶格 的缺陷程度的综合效应。基体的表面活性度会直接影响热喷涂涂层与 工件基体的结合力。此外,喷砂造成的钢铁基体表面晶体的塑性变形 和所产生压应力对提高涂层的结合以及减少钢铁构什发生应力腐蚀 的危险都有益处。这种清理方法不但能达到热喷涂对表面质量最严格 的要求,而 a 清理效率高,被公认为,是热喷涂前的一种标准表面处 理方法。 3.3、喷砂处理设备 喷砂是目前最为常用的—种除锈方式。喷砂除锈同时也能达到 表面粗化、表面活化的 目的,具有一种方式多种用途的特点。喷砂是应用最广泛的热喷涂表 面预处理方法。按照加速磨料的动力形式不同,喷砂设备分为使用压 缩空气为动力的喷嘴喷砂设备和利用机械离心力的轮式离心喷砂设 备两种。 喷嘴喷砂是利用压缩空气流将硬质磨料高速喷射到工件基体表 面,通过磨料对表面的机械冲刷作用而使表面毛化、活化、强化和净 化。按照磨料的喷射的原理不同,喷嘴喷砂又被分为射吸式、压人式 和射吸加速式三种。其中前两种是常规技术已得到广泛应用,后一种 是最近才开发成功的新型喷砂技术。 喷砂机是喷砂处理时必不可少的设备。在以下的篇幅中分别对 喷砂机的 4 种形式加以介绍。 3.4、压力式喷砂机 压力式(又称压入式)喷砂是利用压缩空气的压力和磨料的自 重,将密闭压力罐内的磨料压入喷砂管。砂粒群在喷砂管中与压缩气 掺混形成悬浮状态砂气混合流,在流经缩径喷砂嘴时,高压势能转变 为动能,悬浮流被加速后高速喷出。压力式喷砂形成的磨料射流速度 快、喷射量大。因而,压力式喷砂具有很高的生产效率。 压力式喷砂机适用于需要高生产速度的大工件,它的生产效率 很高,是目前国内最普遍使用的一种喷砂装置。压力式喷砂机利用一 种“喷砂罐”的发生器。它主要由封闭的磨料贮存罐,送砂管道和喷砂 嘴所组成。喷砂罐与压缩空气管路连接,充以压力,磨料通过送砂管 和喷嘴高速喷射到工件。喷砂罐的容量有限,不能连续作业,当罐内 磨料用尽后,需关闭压缩空气供应,及时地补充磨料。这种喷砂机的 典型结构如图所示。 压力式喷砂时,由于磨料颗粒在喷砂软管中加速时间长,若配 用莎具珂文丘里型喷嘴,磨料颗粒可获得高达 200m/s 以上的出口 速度,具有很大的动能,因此,可以达到相 二、热喷涂设备及喷涂工艺 2.1 火焰喷涂 2.1.1 火焰喷涂装置 用于热喷涂防腐蚀施工的火焰喷涂装置主要是线材火焰喷涂 枪。这类装置使用氧气和乙炔为燃料,依靠燃烧的火焰熔化金属丝。 国产的线材火焰喷涂枪有多种型号,常用的是 SQP—1 型与 zQP—1 型。线材火焰喷涂枪分高速枪和中速枪两种:喷涂材料熔点在 750C 以上的选用巾速枪,熔点在 750~C 以下的选用高速枪。对于喷涂锌 或铝涂层的大面积防腐蚀施工来说,应该使用高速枪。线材火焰喷涂 枪必须使用瓶装乙炔。表 8-1 是 SQP-1 型线材火焰喷涂枪与 ZQP—1 型线材火焰喷涂枪的一些性能及技术数据。 2.1.2 喷涂工艺 现以 SQP,l 型线材火焰喷涂装置为例,介绍采川火焰喷涂进 行防腐蚀施上的 I:艺过程。图 8-1 是 SQP—l 型线材火焰喷涂装罟 的外部形状及组成。 火焰喷涂装置与空压机、氧气瓶、乙炔瓶以及其他辅助装置的 连接,如图 8—2 所示。 有时在实际施工时,许多施工企业会将下图中的一些辅助装置,如, 气体流量计,空气流量计、空气干燥器等省略。 按照要求连接好所有必需的装置后,就要做喷涂前的准备工作, 然后进行喷涂操作。以下介绍的是使用 SQP—1 型线材火焰喷涂装 置的具体操作步骤。 (1)准备工作。金属丝成卷地放在金属丝架上。拉出一个头,并校直 —段,以锉刀修整丝的尖端,锉掉棱角和毛头。然后,打开喷枪压盖, 从后导管将金属丝塞进,经过后导管及喷嘴,伸出空气帽外约 lOmm。 合上压紧,并旋紧制紧钮。此时喷枪的准备]:作已基本完成。 开动空压机,空运行几分钟后,放掉油水分离器和存气筒底部 的油水残液,使空气压力保持在 0.6MPa。按照乙炔发生器的指定 方法,准情好乙炔和氧气,将喷枪上的阀杆顺转 180°,调整乙炔和 氧气的压力分别为 0.05 一 0.06MPa 和 0.4MPa,然后将阀杆 回到 0°。 (2)校枪和喷射。在喷涂以前,喷枪应试运转一次。当开启总阀时, 空气涡轮应该没有任何阻碍地飞转起来,“调节部分”也应能随意调节 快慢。单阀扳动时也应感到轻重适中。经过这样的试运转以后,就可 进行喷涂了。 (3)点火前的准备。参见图 x 1,将支撑(序号 1)顺转,使一对送丝 滚轮(序号 2)分开。所用线材(例如,锌丝、铝丝等)从后导管(序号 3)塞入,通过喷嘴伸出 6—8mm。逆转支撑重螺钉,使一对送丝滚 轮(序号 2)夹紧线)点火。将阀杆手柄(序号 4)顺时针旋转 90°(此时,感觉到—个钢 珠落入凹槽),用打火枪或其他火种在喷枪前面点火,点着后立即将 阀杆手柄(序号 4)旋到 180°位置,见图 8-3,这时,就在喷枪前出 现火花(有些材料,如铝、锌等不会出现明显火花)。 三、热喷涂防腐蚀技术的应用领域 3.1 抗大气腐蚀 3.1.1 钢铁材料在大气中的腐蚀 (1)腐蚀特点。对在大气条件卜工作的钢结构件进行防护是热喷涂防 腐蚀技术最典型、最普遍的应用。金属材料或构筑物在大气条件下发 生化学或电化学反应引起材料的破损称为大气腐蚀。大气腐蚀是常见 的一种腐蚀现象。在大气环境下的钢结构受阳光、风沙、雨雪、霜露 及一年凹季的温度和湿度变化作用,尤其是大气中的氧和水分是造成 户外钢结构腐蚀的主要因素。全世界在大气十使用的钢材数量一般超 过其生产总量的 60%。例如,钢梁、钢轨、各种机械设备、车辆等 都是在大气环境下使用。据统计,由于大气腐蚀所造成金属损火量约 占总的腐蚀量的 50%I~gY_,因此/解和研究大气腐蚀的机理、影 响因素及防止方法是非常必要的。 钢铁材料在大气中的腐蚀过程,首先是铁的氧化过程。铁是一 种热力学性质不太稳定的金属,它的标准电极电势为一 0.440V(Fe=Fe2+十 2e)。铁在不同介质中的稳定性一般用腐蚀 电势来衡量。例如,在 3%NaCl 溶液中铁的腐蚀电势为一 o,46V。 铁在大多数弱酸性、中性和碱性介质中腐蚀时,形成的是不溶性腐蚀 产物,通常称为铁锈。铁锈的组成由于腐蚀条件不同是不一样的,一 般可川下面通式表示: mFe2O3+nFeO+pH2O 在大气腐蚀过程中,所形成的铁锈符合这一通式。但往往由于 腐蚀条件和生成时间有所差异,形成铁锈的程度也不同。例如,时间 越久,氧就越易进入铁锈内部,其 Fe20:含量就越高。由于铁锈的 组织疏松多孔,其保护性能很差。在大气腐蚀的条件不同时,锈层的 成分和结构往往是很复杂的。一般认为,锈层对于锈层下基休铁的离 子化将起到强氧化剂的作用。 在潮湿大气腐蚀条件下,由于表面存在较厚的水膜,在大气中 水膜总是含有溶解的盐或酸,所以这类腐蚀的特点与金属全浸于电解 质溶液中的电化学腐蚀相类似。但是,由于电解液层薄,随着电解液 膜的减薄而有所变化。 在潮湿大气腐蚀中,由于水膜较薄,空气中的氧通过水膜比较 容易,一般这类腐蚀属于氧去极化腐蚀。尽管有时在工业大气中,水 膜呈酸性,可能产生氢去极化腐蚀,但由于氧极易到达阴极,所以氧 的去极化作用仍然是主要的。例如,纯铁在浓度为 0.5mol/L 的 硫酸溶液的薄膜下,氧去极化作用比氢去极化作用大 100 倍。而当 铁全浸在同样浓度的硫酸溶液中时,氢去极化作用却比氧去极化作用 大许多倍。 钢铁材料在城市污染的大气所形成的酸性水膜时,这些金属的 腐蚀主要是氧去极化腐蚀。在薄的液膜条件下,大气腐蚀的阳极过程 受到较大阻滞,因为氧更容易到达金属表 面,生成氧化膜或氧的吸附膜,使阳极处于钝态。阳极钝化及金属离 子化过程困难是造成阳极极化的主要原因。当液膜增厚,相当于湿的 大气腐蚀时,氧到达金属表面有一个扩散过程,因此腐蚀过程受氧扩 散过程控制。因此,潮的大气腐蚀主要受阳极过程控制,而湿大气腐 蚀主要受阴极过程控制。 (2)影响因素。大气中的相对湿度对金属的腐蚀速率有很大影响,经 验证明,在一定的湿度下,大气的相对湿度如能保持在 60%以下, 铁在大气中的腐蚀是很轻微的,但当湿度增加到某一数值时,大气腐 蚀速度即开始突然加快,这一湿度就称为临界湿度。金属在临界湿度 下,腐蚀是非常轻微的,这个临界湿度对于钢、铜、镍和锌来说,一 般在 50%~70%之间。当湿度超过临界值时,由于水膜的形成,使 原来无水膜条件下的金属发生的化学腐蚀机理转化为电化学腐蚀机 理,从而,使腐蚀速度加快。 落在金属表面上灰尘具有毛细管凝聚作用,特别容易结露水。 这就构成了进行电化学腐蚀条件,使金属容易受腐蚀。大气中灰尘的 含量和种类在不同地区差别很大。一般城市大气中含尘埃 2mg/ m3,但在工业区的大气中可达 1000mg/m3。据估计,在某些工 业区域一平方千米内每月可有约 40t 的灰尘降落。工业区大气中常 有碳、碳化物、金属氧化物、H2S04、NaCl 及其他盐类的微粒。在 海洋区的大气中,则含有 NaCl 微粒。由于多数尘埃本身具有腐蚀性, 如铵盐颗粒能溶入金属表面的水膜,提高电寻或酸度而促进了腐蚀速 度。有些尘埃本身虽尤腐蚀作用,但能吸附腐蚀物质,如碳粒能吸附 SOz 和水气生成腐蚀性的酸性溶液。尘埃沉积在金属表面形成缝隙 而凝聚水分,形成氧浓差而导致发生缝隙腐蚀。这些尘埃微粒能够吸 潮,有的可溶于水膜生成电解质溶液。因此,丁业区的金属结构遭受 大气腐蚀要比乡村严重得多。 在工业区大气中的 C()c、SO,、H2S、NOg 和 C1:等气体的 含量较高,在这些气体中,特别有害的是 S02,它可被氧化为 S03, 然后与水发生化学反应形成 H2SO4。因此,不少工业区降雨呈酸性, 称为酸雨现象。目前,出现酸雨的地区范围逐渐扩大,酸性范围不断 增加,造成树木、农作物枯萎,海洋、湖泊生物死亡,金属构件遭受 严重腐蚀。 3.1.2 大气腐蚀的分类 从全球范围来看,大气的主要成分几乎是不变的,只有其中的 水分含量将随地域、季节、时间等条什而变化。主要参与大气腐蚀过 程的是氧和水蒸气,其次是二氧化碳。因此,可根据金属表面的潮湿 程度的不同,把大气腐蚀分为三类。 (1)干大气腐蚀。干大气腐蚀是在金属表面不存在液膜层时的腐蚀。 其特点是在金属表面形成不可见的保护忭氧化膜(1—10nm)和某些 金属失泽现象。如铜、银等在被硫化物污染的串气中所形成的一层膜。 (2)潮大气腐蚀。潮大气腐蚀是指金属在相对湿度小于 100%的大气 中,表面存在肉眼看不见的薄的液膜层(10nm~1/um)发生的腐 蚀。例如,铁即使没受雨淋也会生锈。 (3)湿大气腐蚀。湿大气腐蚀指金属在相对湿度大于 100%大气中, 如水分以雨、雾、水等形式直接溅落在金属表面上,表面存在肉眼可 见的水膜(1t~m~lmm)发十的腐蚀。 大气腐蚀速度与金属表面水膜厚度的关系,如图 9—1 所示。 由图可见,腐蚀速度与水膜厚度的规律大致可划分四个区域。 区域 I。金属表面只有约几个水分子厚(1~10nm)水膜,还没 有形成连续的电解质 四、钢结构热喷涂防护技术应用实例 4.1 美国亚利桑那州 MORMONFLAT 水库闸门 热喷涂防腐蚀应用的最成功例子是美国亚利桑那州盐河上的 Mormon Flal 水库”。位于美国亚利桑那州菲尼克斯市附近的盐河水 利枢纽上程有近一百年的历史,是集发电、灌溉为一体大型水利枢纽 工程。它的灌溉区域有 3.38 万平方千米。在这个水利枢纽系统中 有一个大水库,名为,MormonFlat 水库。该水库位于菲尼克斯市 东北方向 82km。水库 69m 高的钢筋混凝土大坝建于 1926 年。 1937 年水库安装了两个 15mXl5m 的溢洪道闸门。这两个水闸门是 铆钉连接结构,被垂直安装在溢洪道门室上。在最初的 30 年中,闸 门的暴露条件变化很大,随着水库水位的变化,闸门有时泡在水中, 有时暴露在烈日下。当枯水期到来时,可以定期地对这两个水闸门涂 刷涂料进行防腐蚀。 1970 年,MormonFlat 水库修建了梯级电站,新装了两台发 电机组,并增加了回抽能力,使水库成为抽水蓄能电站。白天,水轮 机组发电;夜里,水库再回抽蓄水。只有水库的水位尽可能地保持一 个高位置,电站才有最大的发电能力。此时,每天水库的水位在距闸 门顶部 3m 线附近涨落,涨落幅度大约 o.6m,通常闸门的大部分 是完全浸在水中。即使在以往的枯水期,闸门也不再处于十燥状态。 这就意味着不允许再像以前一样方便地对闸门进行定期的检查和维 修了。从经济利益考虑,必须采取有效防腐蚀措施,保证尽町能长的 不维护周期成为水库管理者思考的主要问题。他们比较了各种防腐蚀 体系,分析了施工成本和维修可能造成的电力损失,权衡利弊。由于 他们曾在水库的其他构件上使用过热喷涂锌涂层,这些涂层不经任何 封闭处理已保护钢铁基体多年,他们认为,热喷涂锌涂层应该是首选 的防腐蚀方法之一。经过反复论证,最后决定采用热喷涂钎涂层的长 效防腐蚀技术方案。他们初步预计涂层的厚度至少应为 o.1mm。 考虑到水面上经常有漂浮物的碰撞会损坏闸门卜门起的铆钉及焊缝 区域的锌涂层,为了充分发挥锌涂层的阴极保护作用,使得涂层在某 区域出现局部破损的情况下,对这些破损区仍有保护作用,他们决定 在锌涂层表面不涂刷任何涂料。不加任何封闭处理的锌涂层具布很好 的刚极保护效果,由于锌的腐蚀产物可自行封闭孔隙,所以锌涂层在 淡水和空气十消耗速度很低。不封闭的锌涂层不会在烈日暴晒下老 化、失效,长时间暴露在空气中也不会有任何损坏。为保证 30 一 40 年的使用寿命,考虑到闸门服役期间锌涂层将会部分消耗,最后水库 管理者和有关专家研究决定再提高喷涂锌涂层的厚度,将锌涂层厚度 控制在 0.175 一 0.25mm 之间。 闸门的主体和附属部件的喷涂都是在工厂的车间内完成。构件 经仔细喷砂处理后,喷涂厂一层锌涂层。喷涂施工后,对喷涂层做厚 度测量,确保闸门的每一部分都有 0.175—0.25mm 厚度的锌涂 层覆盖。 1992 年 3 月这两个闸门已使用 22 年,它们状况如何?水库的 管理者决定对其进行仔细地检查。当时水库的水位已低于以往最低水 位线m,可以很好地检查闸门水位线附近 干湿交替区域的锌涂层状况。检查发现,在闸门表面没有任何锈迹, 锌涂层表面状况良好,无白锈(锌的腐蚀产物),无明显的锌涂层不均 匀腐蚀现象;虽然铆钉头、焊接等突起部位经水面漂浮物的刮碰,表 面锌涂层已破损,钢铁基体暴露出来,但是钢铁基体没有任何可见的 腐蚀迹象。检查人员使用涂层测厚仪器检测了多处涂层厚度。测量结 果显示,除极少数区域的涂层厚度约 0.1mm 外,大部分区域的厚 度值均在 0.15~o.275mm 范围,与 22 年前原始喷涂的厚度相 比,似乎没有明显的或大的锌涂层厚度变化。考虑到当初喷涂时没有 精确地记录下测量点的位置,很难和后期数据进行定点比较,所以不 能认为经过 22 年的时间的锌涂层没有任何消耗,但是可以肯定地说, 锌涂层的年腐蚀消耗量很少。有关专家分析了检查结果认为,经过 20 年的使用,闸门表面锌涂层仍处于一个非常好的状态,锌涂层的 消耗为 10%一 20%。按照过去 20 年锌涂层消耗量计算,剩下的锌 涂层还可以为水闸门提供至少 100 年的无维护使用期。 专家们分析 MormonFlat 水库闸门热喷涂成功的原因时说,在 MormonFlat 水库闸门的绝大部位都有足够的锌涂层覆盖,即使有 某些很小的区域没有喷涂到或在使用中铆钉、焊缝的局部锌涂层破 损,对于这些小的阴极区来说,锌涂层整体都是一个巨大的阳极,其 腐蚀行为相当于锌的自身腐蚀,不会构成铁—锌的腐蚀电偶,所以锌 涂层消耗速度不大。如果,在已喷涂的钢铁构件上或附近还有较大面 积的裸露或涂装的钢铁基体,锌涂层就容易与铁基体构成腐蚀电偶, 一旦锌涂层在很小的地方消耗掉,腐蚀电偶中的阴极/阳极关系就会 恶化,锌涂层的消耗就会加速。 MormonFlat 水库的管理者和热喷涂的施工企业对闸门的喷涂 成功总结出几点经验,其主要内容如下。 (1)彻底清除构件表面原有的各种覆盖涂层和一切污物,一定避免有 氯离子污染。 (2)高质量的喷砂,由于锌涂层与钢铁基体仅仅是机械结合,具有一 定粗糙度的喷砂处理的墓体表面对锌涂层的结合强度极为重要。 (3)喷砂处理后应尽快在构件基体表面覆盖锌涂层,如果是气候潮湿, 先在构件的表面喷上一层薄薄的锌涂层,予以保护,然后再对整个表 面喷涂到要求的涂层厚度。 (4)对于大的、规则表面应尽可能采用机械化的喷涂装置,即使使用 最简单的直线行走机构,也能很大程度地降低 I:人的劳动强度、提 高生产效率和涂层质量。 (5)应记录下一些特定区域的涂层厚度,并做好标记,以利于今后能 够容易找到这些原始测量点,跟踪使用中涂层的变化情况。 (6)如果在构件表面要留下一些未喷涂的裸露或涂装的钢铁基体,那 么,喷涂区至少应大于未喷涂区 1000~10 000 倍以上。 4.1.2 三峡工程金属结构件的热喷涂防护 1994 年 12 月开始建设的二峡工程是当今世界最大的水利枢 纽工程,是治理和开发长江的关键性骨干千程。三峡工程水库正常蓄 水 175m,总库容 393 亿立方米。水库全长 600km,水库面 积]084kin。它具有防洪、发电、航运等综合效益。 三峡工程大坝全长 2309.47m,其中钢结构的溢洪闸门、电 厂 进 水 门 闸 门 、 船 闸 人 字 门 和 输 泄 水 闸 门 占 坝 线m),所以二峡工程大坝可以被看作是一座“钢

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