水下或地下金属结构的腐蚀是一种电化学反应。在海水中裸露钢材的腐蚀速度约0.18mm/a,局部腐蚀(点蚀和坑蚀)更为严重,通常采用的防腐措施有以下几种:
1、涂敷油漆
涂敷油漆是目前最常用的防腐措施,其 作用是隔离腐蚀介质,涂层必须做到致密无孔和完整无损,以免水和空气中的氧分子渗入涂层内。然而,当涂膜较薄时,难以达到上述要求,特别是当闸门结构复杂,边楞、焊缝、死角较多时,突起部位膜层较薄,最易受损。涂层一旦出现缺损,露出的钢铁表面形成小阳极,大面积涂层成为大阴极,小阳极与大阴极的不利面积比加速了钢铁的局部腐蚀。频繁的维修不但影响结构的正常运行,增加维修费用,而且每次喷砂都造成金属结构的损坏,缩短使用年限。因此,单凭涂层防腐效果较差,问题较多。
2、喷锌
喷锌是目前水工闸门常采用的一种防腐措施。在喷锌质量及大气环境中的防腐效果较好。对水下闸门,防腐效果不够理想,主要存在下列问题: t喷锌是一种牺牲阳极保护方法, 因为锌层多孔;所以表面需要用涂层封闭,一旦涂层有针孔或破损,锌层将受到腐蚀,生成白色疏松的体积约为原有锌层10倍的腐蚀产物,漆膜的附着力降低。大量脱落,使得更多的锌层被腐蚀。如此恶性循环,锌层迅速被腐蚀,失去牺牲阳极的保护作用,钢铁表面随之生锈。 o喷锌对钢铁表面处理要求较高, 根据国标GB9793~9794—88, 达到Sa3级(即白级,是表面处理的最高级),基体表面粗糙度 要求达到40~80@m, 且应干燥、无灰尘、油污、氧化皮及无锈迹,以保证锌层与钢铁表面有较强的附着力。 @为了保证锌层的附着力, 对喷锌环境也有严格要求:空气湿度不得大于85%,基体金属表面温度至少比大气露点高3C。 @基体表面喷砂处理后应尽快喷锌, 对喷砂后的停留时间,国标要求:晴天或不太 潮湿的天气不得超过12h; 雨天、空气潮湿或有盐雾时不得超过2h。 在施工现场若难以达到(2)~(4)的要求,势必影响喷锌的防腐效果。 @喷锌的成本费用较高。 @有的钢闸门用喷锌作底层, 喷铝作面层,大气中的氧可使铝钝化,从而延长保护年限。但在含有酸、碱或盐的环境中,特别是水中含有氯离子时,铝的钝化膜易产生孔蚀,造成锌—铝、锌—铁的双金属电偶腐蚀,防腐效果不理想。
3、外加电流的阴极保护
利用外加电流使被保护金属成为阴极,从而起到防腐作用。这一方法需要直流电源和导线,平时需要有人维护,不便管理,在水工闸门中较少采用。
涂层—牺牲阳极联合保护原理
在被保护的金属结构上焊接(或用螺钉固定)一种电位较低的材料,如镁、铝或锌合金等,使金属结构成为阴极,在水下或地下,两种金属之间的电位差产生一定强度的电流(不需另接直流电源),金属结构作为阴极而得到保护,镁、铝或锌合金作为阳极被逐渐腐蚀消耗,所以称此种方法为“牺牲阳极”保护方法。与此同时,在金属结构表面再涂敷一层涂料,构成“涂层—牺牲阳极联合保护”,其优点是: (1)减少阳极的消耗, 延长阳极块的使用寿命,从而降低了防腐的年使用费用。 (2)增大涂层表面的电阻, 大大改善电流遮蔽现象,使保护电位分布均匀,闸门各个角落都处于良好的保护状态。 u大延长涂层的寿命, 因为涂层破损处不腐蚀、不生锈、体积不膨胀,不致出现涂层被鼓掉的现象。
综上所述,涂层起隔离腐蚀介质的作用,牺牲阳极起保护金属不受腐蚀的作用,“联合保护”把两者结合起来,防腐效果更好,也更经济。