金属闸板锈蚀损害成因分析及防护措施

摘 要：经多年的探索实践，曹店灌区找到了防锈漆、塑料涂层加牺牲阳极的阴极保护和外加DC电流的阴极保护的金属闸板防护法，取得了金属闸板防护的理想效果，运行三十年的金属闸板仍保持最佳工况。

关键词：金属闸板；锈蚀损害成因；防护措施

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.12.192

1 曹店灌区及节制、泄水闸概况

曹店灌区位于山东省东营市腹地， 是国家级中型灌区，跨越东营、垦利两区，西连黄河右岸大坝，东接广南水库，北始 五、六干合排，南终广蒲沟，干渠为砼板全断面衬砌节水干渠，灌区东西49.525km，南北 10km。渠系配套水工建筑物100余座，其中引黄闸1座，节制闸6座，泄水闸1座，共计金属闸板23扇，单扇金属闸板3m×4m，重5t，全部电动远程控制。东营市地处滨海，土壤矿化度高，地下水咸，沼泽连片，雨过天晴，因蒸发量大，很快地表就呈现出茫茫的盐碱土，干渠供水结束，渠内存水不久就会变成矿化度很高的盐碱水，有的金属节制、泄水闸闸板，长期受这种矿化度高的水质浸泡，对金属闸板损害极大。

2 金属闸板锈蚀损害成因分析

2.1 金属闸板自身的先天不足

由于钢铁在冶炼过程中，内部参杂了许多非金属杂质，受现代冶炼技术的制约，这些非常微小的杂质，虽然量小，仍可在金属合金内部形成微小的电极，当金属闸板遇到地表水或湿润的空气时，因金属闸板的电位与其内所含非金属电位不同，形成了若干短路的原电池，金属闸板的电位较低是原电池的阳极，所含非金属及不活泼的金属电位较高是原电池的阴极。在阴极，水中溶解的氯离子或其它可在阴极上被还原的物质，吸收电子被还原，电子不断由阳极流向阴极，故形成原电池电流。金属闸板损害主要是制作成型的金属闸板的合金在盐碱水或充满盐碱湿润空气的电介质中发生了电化学反应造成的。

2.2 流动水流对金属闸板的损害影响

金属闸板由于水流及其所带泥沙等颗粒对节制、泄水闸金属闸板的磨损，导致金属闸板脱掉表面的防锈漆，以至于金属闸板裸露于电解质的包围之中。于此同时水体流动使极化率快速提高，较容易将腐蚀产物从节制、泄水闸金属闸板表面被水冲走从而加快金属闸板腐蚀程度。因而长期开启节制、泄水的闸比长期关闭不泄水的闸腐蚀严重的多。

2.3 自然因素对金属闸板的影响

由于风力的作用，干渠水面浪花的拍打，氧溶解量较大，氧离子化的效应加快，极易造成金属闸板局部的溶解。因地处滨海地区，冬、春两季6—8级的大风时常光顾，因此，金属闸板靠近水面邻近浪花处，钢锈要比其它部位要严重的多。夏季，在阴雨连绵的气象条件下，空气中弥漫着电解质一样的介质，金属闸板遭遇侵蚀锈迹斑斑，损毁更加严重。

3 金属闸板的防护措施

3.1 金属闸板防护方法

依据上述原因分析和金属闸板的具体情况，曹店灌区六座节制闸和泄水闸全部采用了防锈漆、塑料涂层防护，为防止因闸板涂层以外损伤造成了闸板锈蚀，上游五座节制和泄水采用了外加DC电流的阴极保护法，下游1座节制闸，采用了金属锌作为牺牲阳极的阴极保护法， 由于“对症下药”，取得了理想的防护效果。

3.1.1 在金属闸板表层涂刷防护涂料

在金属闸板表面涂覆油漆和塑料涂层。油漆是传统方法，但油漆在造漆和涂装过程中会造成环境污染，由日益渐出金属防护的趋势。塑料涂层是把有机树脂做成粉末涂料，在金属表面形成优良的防护涂层，在灌区节制、泄水闸金属闸板表面涂覆，得到广泛应用，效果良好。

3.1.2 外加DC电流的阴极保护法

三十年的探索实践，外加DC电流的阴极保护和用金属铝、锌、镁作为牺牲阳极的阴极保护，都要根据水的电阻率来判断。当水的电阻率在1900.?.cm以上时，用外加DC电流的阴极保护法保护金属闸板效果较好，该方法是把节制闸、泄水闸闸房内220VAC，变成110—180VDC电流，由磁性氧化铁，作阳极接与底板上保护金属闸板，阳极引线与DC电源的阳极连接， 实测这种连接法，闸板上的电流分布均匀，金属闸板保护效果最好，還最大限度地保护了金属闸板漆涂层或塑料防护层，确保金属闸板的外观效果。该法被应用于灌区上游的6座节制闸、泄水闸上。

3.1.3 用金属铝、锌、镁作为牺牲阳极的阴极保护法

当水的电阻率在1900?.cm以下时，用金属铝、锌、镁作牺牲阳极的阴极保护法效果最好。此法应用于灌区下游的1座节制闸上，多年来，我们一直把金属锌作为牺牲阳极，把它焊接到金属闸板的背部表面上，实测的结果：当水的电阻率是600.?.cm以下时，比钢铁活泼的铝、锌作为牺牲阳极效果是最好的，当水的电阻率600.?.cm—1900.?.cm时，金属镁作为牺牲阳极对金属闸板的保护效果更好。

3.2 金属闸板防护的机制保障

为确保上述金属闸板的防护到位，光有完美的防护技术手段是不够的，还必须有强有力的闸板防护制度、配备专业技术队伍及精良的专业检测仪器和精良的专业防护设备作保障 。

3.2.1 建立金属闸板防护专业队伍

灌区投入运行之初，就成立了灌区内金属闸板防护专业技术队伍，由该机构负责制定年度防护计划及防护预算和资金的使用，考察、鉴定防护设备及用品的质量，定期培训防护人员，不断更新既有知识，与时俱进 ，紧跟金属防护技术发展步伐，不断探索创新金属防护的新方法、新途境，始终保持金属闸板的最佳工作状态。

3.2.2 建立健全金属闸板的管护制度

闸房内必须保持一年365天清洁，金属闸板要定期体检：包括闸板的涂层，闸板表面的牺牲阳极，牺牲阴极的整流装置，测试其工作状态，确保半年一小修，一年一大修，周检周修，并确保上述工作落实到位，每项技术测试不走样。

3.2.3 不断更新检测仪器及防护设备

三十年来，金属闸板维护的仪器、设备更新了7次，每当有新检测仪器和设备上市，都会及时更新，始终让检测仪器和设备处于最佳工作状态，工欲善其事，必先利其器 。 这样才会收到事半工倍的效果。

4 结语

三十年来，曹店灌区在对节制闸、泄水闸金属闸板防护的不断实践中，探索出了金属闸板防护行之有效的方法：用防锈漆或塑料涂料加用金属铝、锌、镁作为牺牲阳极的阴极保护法和外加DC电流的阴极保护法及于之配套的运行机制的保障，确保了金属闸板三十年来的有效防护，使曹店灌区23扇节制闸、泄水闸全部的金属闸板始终处于最佳工作状态。

作者简介：石宗仁（1963-），男，本科，工程师，主要从事灌溉管理工作。