吕延昌 廉伟 赵涛

摘  要：随着闸门防腐现场喷锌技术的推广，黄河引黄闸闸门的防腐、延寿也正运用该项技术;该项技术在室内极易实现，相关操作数据较为完善，但现场喷锌技术在实施操作中仍存在问题，笔者通过多年工程施工经验积累，在本文中提出了相关实施措施及注意事项，以利于该技术在提升复杂黄河水沙环境下闸门的防腐水平，成为黄河涵闸闸门延寿的关键。

关键词：闸门防腐  现场喷锌  措施  應用

中图分类号：TU73                             文献标识码：A                    文章编号：1674-098X（2021）02（a）-0067-04

Application of zinc spraying technology in anti-corrosion of Yellow River diversion gate

LV Yanchang  LIAN Wei  ZHAO Tao

（Shenxian Yellow River Bureau， Xinxian， Shandong Province， 252400 China）

Abstract： With the popularization of zinc spraying technology on site for gate anti-corrosion， this technology is also being used in the anti-corrosion and life extension of the Yellow River diversion sluice gate. The technology is easy to realize indoors， and the relevant operation data are relatively perfect. However， there are still problems in the implementation of zinc spraying technology on site. Through years of engineering construction experience， the author puts forward relevant implementation measures and precautions in this paper It is beneficial for the technology to improve the anti-corrosion level of the gate under the complex water and sediment environment of the Yellow River， and becomes the key to prolong the service life of the Yellow River culvert gate

Key Words： Gate anticorrosion; zinc spraying on site; measures; application

黄河下游山东段引黄涵闸中，闸门大多为钢闸门;其所处的环境比较恶劣，既不同于普通水闸环境，又区别于水库、大坝类水闸环境;闸门在每年的引水、泄洪等运用下，受黄河水、泥沙侵蚀严重，锈蚀情况较为普遍，导致其承载力大打折扣，严重影响到闸门的使用寿命，威胁到涵闸运行安全。

1  概述

1.1 山东黄河涵闸概况

山东黄河管辖范围内共有各类水闸117座。防洪水闸54座：大中型分泄洪闸12座，设计分洪流量19080m3/s;其他小型防洪水闸42座，设计排水流量1043.3m3/s。引黄水闸63座，设计引水流量2423m3/s，包括12座中型水闸，51座小型水闸。

水闸建设年代主要为20世纪50年代3座，60年代12座，70年代28座，80年代44座，90年代22座，2000年以后8座;主要建设期集中在20世纪70～90年代，截止到2019年12月份，超年限运行20年的76座，超30年的30座，超40年的8座。

1.2 山东黄河河段水质变化

综上所述，如表1，黄河水质污染治理虽初有成效，但水质仍未达标。涵闸闸门受水质影响，腐蚀略有减轻，可依然面临锈蚀威胁，尤其是下游支流水质较差。

1.3 钢闸门寿命分析

按照《水利水电工程金属结构报废标准》（SL226-1998）中规定闸门的折旧年限，大型闸门30年，中小型闸门20年;钢材每年表面的腐蚀在大气中为0.10mm，在河水中为0.15mm，在海水中为0.30mm的数据计算[2]，山东黄河现运行的涵闸中超20年运行的占到64.96%，因此采取有效防腐措施减缓钢闸门表面腐蚀速度，延长使用寿命，保证工程安全运行，势在必行。

2  常见防腐措施优缺点分析及山东黄河涵闸闸门防腐现状

2.1 钢闸门腐蚀形式

钢闸门腐蚀主要有两种形式：一是在干燥空气中的化学腐蚀，常见的铁锈就是这类腐蚀产物。二是电化学腐蚀，通常在水和氧气的条件下发生，一般水电站腐蚀属于这一类型。

2.2 闸门常见防腐措施优缺点分析

钢闸门常见防腐措施常见有三种，即涂料防腐、金属防腐和外加电流阴极保护与涂料联合防腐[3]。

涂料防腐优点是防腐手段简便、附着力强，涂层坚韧，不易龟裂。缺点是受黄河泥沙因素影响，涂料面划伤严重，耐用性差。

金属防腐优点一是起涂料防腐的物理隔绝作用;二是若镀层有缺损，具有牺牲阳极的阴极保护作用;该方法防腐效果显著，成为多数新建涵闸闸门除锈措施最常用的一种。缺点是需专业施工人员作业。

外加电流阴极防腐优点是该方法常与涂料防腐联合使用，用于保护面积较大，结构数量较多而集中，表面形状比较简单而又常浸水中的重要结构。缺点是受条件限制，对于水位经常变动的钢闸门，实施较困难。

2.3 山东黄河涵闸闸门防腐现状

根据黄委《水利工程维修养护定额标准（试点）》，山东省局《工程管理文件汇编》中有关规范，山东段涵闸闸门目前闸门防腐措施包含金属涂层表面封闭涂层的修复和表面涂膜[4]。在日常养护中，防腐涂层多为传统打磨门体，然后喷涂油漆的方式。该方法存在除锈不彻底和增加保养次数、保养时存在闸门杆件笨重拆卸安装困难及存在安全隐患等诸多因素，保养劳动强度大，费时费力，累计计算耗资费用大。

在进入2010年后，山东黄河涵闸除险加固、改建工程中闸门大多进行镀锌技术处理，闸门镀锌由专业闸门制作厂商在工厂内完成，运输及吊装途中镀锌层遭到破坏，需返厂喷锌，不仅影响涵闸运行，还增加费用。所以，现场喷锌是减缓钢闸门表面腐蚀速度，延长使用寿命，保证工程安全运行的有效措施。

3  现场喷锌技术实施措施及注意事项

3.1 腐蚀和喷锌防腐机理分析

闸门发生腐蚀是受外部介质的化学作用或电化学作用造成的。钢闸门所接触的水是导电的，腐蚀基本属于电化学腐蚀。

喷镀锌是锌丝在高温火焰中融化，用压缩空气将融化了的锌吹成雾微粒，高速喷射到经过除锈的构件表面。雾状微粒在喷射过程中受空气冷却，处于半熔融状态，堆积到构件表面，立即变形收缩，紧紧地嵌附在经过除锈、比较粗糙的钢铁表面，形成镀层[4]。

锌喷镀在钢闸门表面，两者有良好的接触，介质水把它们连通形成腐蚀电池，电位较低的阳极锌受到腐蚀，电位较高的阴极钢闸门以锌熔解产生的保护电流来制止钢闸门的腐蚀，起到牺牲阳极保护阴极的作用。锌镀层的另一个作用是像涂料一样覆盖在钢闸门表面，将钢闸门与水、空气隔离开来。故锌镀层对钢闸门有双重的保护作用。

3.2 措施及注意事项

按照施工工艺流程，现场喷锌时要注意气象与环境，工序控制与时间控制、工法质量与技巧操作、作业安全与生产防护的四个同步。

3.2.1 气象与环境

气象条件：现场喷锌施工的重要参考条件之一，现场喷锌闸门表面温度高于露点3℃以上，相对湿度不大于80%;环境湿度喷砂为5℃±3℃为宜，喷漆则在>10℃以上为宜。

作业环境：喷砂、喷锌、喷漆场地工区要划分隔离开，避免相互影响;在现场喷锌作业前，安设工区挡板，喷砂严禁非操作人员进入，保护磨料洁净;并布设防尘扩散网及空气检测设备。

3.2.2 工序控制与质量控制

工序控制：喷砂除锈结束后，应在2h内进行喷锌作业;如条件不允许，可在满足气象条件下放宽至喷砂结束6h内;喷锌结束后，立即进行涂漆封闭，最佳时间选择表面存有余温时进行;其余涂层在前一涂层干透后进行，以免产生褶皱情况;一般通风条件良好情况下，涂层油漆干燥时间为8h;也可参照涂料说明书。

质量控制：喷砂除锈后，金属结构表面清洁度应达到Sa2.5，粗糙度应达到Ry60～80μm;用表面粗糙度仪直接测定，每2m2表面测一个评定点，取评定长度40mm，在此长度范围内连续测5点，取平均值为此评定点的表面粗糙度值。

喷锌后，进行外观质量目测检查，镀层表面应均匀无杂物、起皮、鼓泡、孔洞、凹凸不平、粗颗粒、掉块及裂纹等缺陷。镀层附着力用划网络格法检查，镀层厚度一般为120～250μm，用磁性测厚仪测定，测点合格率不得低于85%。

涂漆外观质量目测检查，涂层外观做到表面光滑无皱、颜色一致、无流挂起泡、漏涂等缺陷。采用针孔检测仪检测，抽查总面积的10%左右，发现针孔数小于检查总数的20%，并用砂纸或砂轮机打磨补涂。涂膜厚度一般按闸门设计要求执行，用磁性干膜测厚仪测定，测点合格率必须达到85%以上。涂膜附着力用划网格法检查，具体操作按规范（GB14173-2008-T）执行[6]。

3.2.3 工法质保与技巧操作

喷砂前清洗闸门表面污物，保持表面清洁。喷嘴到闸门除锈表面距离以200mm±100为宜，喷砂前对非喷砂部位应遮蔽保护。喷射方向与门体除锈表面法线夹角以15°～30°为宜。

喷砂除锈后进行下一道工序前，如遇下雨或其他造成除锈表面潮湿的，要待环境达到施工条件后，用干燥的压缩空气吹干表面水分后施工，如须重新喷砂，不可降低磨料要求，以免降低粗糙度。

喷砂时喷嘴不要长时间停留在某处，喷砂作业应避免零星作业，但也不能一次喷射面积过大，要考虑热喷涂工序与表面预处理工序间的时间间隔要求。对喷枪无法喷射的部位要采取手工或动力工具除锈。

喷锌喷镀距离为150～200mm，喷距过小，镀层温度增高，冷却收缩易引起翘皮和脱落;喷距过大，影响锌粒喷射动能，引起镀层结构疏松，孔隙增加，降低附着力。喷射角度（喷束中心线与工作面垂线夹角）控制在25°左右，这样既可减少锌粒互相碰撞，又可防止其滑冲与飞散，从而得到紧密、牢固的镀层。

涂漆喷射角度应垂直，距离以200mm±50mm为宜，距离增大，漆雾喷射力量减少，易飞散，影响漆膜附着力;距离减小，易使漆液集中，形成桔皮流挂。

一般喷锌、喷防锈漆、喷面漆均分两遍完成，喷锌第一遍完成总量的70%～80%，第二遍完成20%～30%，喷漆两遍各完成总量的一半。每遍喷涂应有一定重叠量，两遍喷涂喷束应垂直交叉覆盖。为保证闸门边角位置的喷涂质量，在每層喷涂之前应先将这些位置喷涂两遍，然后对闸门全面喷涂。

3.2.4 作业安全与生产防护

现场喷锌作业的作业安全与防护是施工安全的重要环节，应注重做到以下几个方面：（1）施工现场划清工作区与安全区，设立醒目警示牌，禁止闲人及无防护装具人员进入;（2）作业前，检查容器、接头、软管、空压机、喷砂机等是否达到作业标准，严禁带病器具作业;（3）作业时，注意喷砂软管静电处理，防止静电冲击;（4）注意作业前防雨挡水处置，防止雨水和灰尘进入容器;（5）作业及辅助人员必须佩戴空气分配器头盔面罩、过滤式防尘口罩和防护服、手套及耳塞，并保持头盔玻璃面罩能见度达到良好;（6）现场喷锌作业时，配备真空吸尘器及抹布，以便收集灰尘保护环境，并在作业区洒水降尘。

4  结语

引黄济青、引黄济津和南水北调等工程的实施与应用，实现时空大范围的水量调度，促进国家各行各业的生产发展，提升国民生活满意度。各类水利工程的维护是实现这些美好境况的有力保障，采用先进作业技术是保护水利工程安全、延长其寿命的有力保障，因而闸门防腐技术与时俱进是实际应用所需。

参考文献

[1] 王丽伟.黄河流域省界水环境质量状况及水污染特点[J].水资源保护，2001（4）：58-59，63-74.

[2] 张洪祥.水利水电工程景观设计规划——评《水闸加固与生态景观设计》[J].人民黄河，2020，42（11）：171.

[3] 付景国，王超，朱燕.钢闸门防腐蚀措施[J].中国新技术新产品，2018（14）：91.

[4] 《广州市水利工程维修养护定额标准（2017版）》通过评审[J].珠江现代建设，2018（5）：40.

[5] 王慧颖.喷锌技术在弧型钢闸门防腐中的应用[J].农业与技术，2017.10（31-5）：107-108.

[6] 杨永超.闸门制造工艺流程[J].城市地理，2016（20）：125-126.

[7] 赵言凯.基于inventor平台的钢闸门三维设计及优化[D].济南：山东大学，2019.

[8] 秦龙飞.水利工程三维模型参数化研究及应用[D].郑州：华北水利水电大学，2020.