基于水利水电工程金属结构腐蚀分析

李景

摘 要：近年来，水利水电工程项目数量呈现出逐年递增态势，规模也不断扩大，但是，由于水利水电工程的主体结构大多由于金属结构组成，金属结构长期受到水的浸泡和侵蚀，极易腐蚀，而造成刚度韧性大幅降低，而埋下重大安全隐患。本文将针对水利水电工程金属结构的腐蚀检测以及防腐蚀措施展开论述。

关键词：水利水电工程；金属结构；腐蚀；分析

水利水电工程金属结构腐蚀的影响因素较多，从宏观上进行划分，可以分为物理因素及化学因素两种。为了有效解决金属结构的腐蚀问题，水利水电工程的专业技术人员结合金属结构发生腐蚀现象的特点，积极采取科学的防控措施，旨在提升金属结构防腐蚀能力，提高水利水电工程的安全性。

一、导致构件腐蚀的主要因素

（一）水分子的侵蚀作用

由于水利水电工程的特殊性，大部分金属结构都处在水面以下，金属构件长期受到水的浸泡，加之水的流动性较大，导致金属构件表面覆盖大量的水膜，水膜与金属材料极易发生化学反应，而随着反应速度的增加，加剧了金属构件的腐蚀速度。这些依附在金属构件表面的水分子借助于表面缝隙渗透到金属结构当中，长期堆积就会严重破坏金属的内部结构。另外，外界氧元素的进入，也加快了化学反应速度，因此，水分子的侵蚀作用是造成金属构件腐蚀的最为常见的原因[1]。

（二）大气污染物的腐蝕作用

大气当中含有二氧化硫、氨气、氮气等化学物质，当这些物质金属结构表面接触后，会发生化学反应，进而使金属结构出现腐蚀现象。虽然大气污染物对金属结构造成的腐蚀程度并不大，几率并不高，但是作为其中一项影响因素，也应该引起工程技术人员的重视。

（三）气候温度的腐蚀作用

当金属结构所处的地区温度较高，空气湿度较大，金属构件表面就会形成大量的水分堆积，而金属表面附着的污染物借助于高温水分子的侵蚀，与金属构件发生化学反应，而产生腐蚀现象，这种高温水分子实际上充当了催化剂的角色，因为在常温下，这些水分子并不会对金属构件表面造成严重的影响，只是它们的介入，才使得化学反应速度加快，使金属表面形成电解池，加快了腐蚀速度。

（四）自然风的腐蚀作用

自然风当中含有大量的腐蚀性物质，借着风势，这些物质附着在金属构件表面，然后与水结合，与金属表面发生化学作用，而出现腐蚀。由于各地的气候条件不同，有些区域风速较快，风沙较大，风中的沙尘与金属表面接触也会出现不同程度的腐蚀。

（五）水流速度的腐蚀作用

水利水电工程类型较多，最为常见的是水库、大坝、水电站等，尤其是大坝放水时，水流速度极快，由于金属构件表面的氧气扩散层较薄，随着水流速度的增加，金属表面的溶氧量也相应增加，这就会加速腐蚀过程中阴极去极反应，提升电化学腐蚀速度。据调查统计表明，金属构件在流速较快的水中，腐蚀程度较为严重，甚至表面的蚀坑深度都能够达到4mm以上，严重影响了金属结构的安全性能。

（六）微生物的腐蚀作用

水体当中含有大量的微生物及水生物，比如苔藓、铁细菌、寄生虫等，这些生物本身会产生大量的排泄物与分泌物，附着在金属构件表面，由于长期得不到清理，这些物质越积越多，使金属构件表面出现腐蚀。另外，在微生物的附着区域，长期处于缺氧状态，这就为微生物提供了厌氧生存与繁殖的空间，加之微生物生命也会发生电极反应，使金属表面的腐蚀速度大幅提升。

二、金属结构的腐蚀检测

当水利水电工程的金属结构出现腐蚀现象时，金属结构自身的承载能力也大幅降低，导致构件的截面面积缩小，局部应力增加，逐渐失去对工程整体结构的支撑作用，而酿成严重的安全事故。因此，防腐治腐的前提，必须对金属结构的腐蚀程度、部位及腐蚀范围进行全面检测，以确定腐蚀的影响因素，对金属结构腐蚀进行定性分析。

（一）检测前的清理工作

水利水电工程的金属结构长期处在水下以及潮湿的环境当中，水体或者泥浆当中含有大量的污染物与腐蚀物，这些杂物附着在金属构件表面，如果不定期予以清理，势必对金属构件造成腐蚀，时间越长，腐蚀度越高。因此，在检测金属构件腐蚀之前，应对金属构件表面进行清除杂物处理，通常情况下，采取水冲洗的方法，将依附在构件表面的杂物冲洗干净，然后利用刮刀或者专业的钢丝刷刮除构件表面的沉积物以及锈迹，接下来用干净的软质布将构件表面擦拭干净，露出金属原色，方可对其进行检测[2]。

（二）腐蚀检测指标

金属构件腐蚀检测的内容主要包括安全评估与构件应力计算，为了得到精准的检测数据，检测前，需确定腐蚀检测指标，结合水利水电工程的使用时间，对金属构件进行腐蚀检测应涵盖锈蚀速率、锈蚀厚度，检测腐蚀的具体部位及分布范围，腐蚀截面尺寸，腐蚀面积占据构件表面积的百分比以及腐蚀孔洞的大小、密度及深度。通过掌握这些指标数据，可以选择科学合理高效的检测方法进行检测，这样能够提升检测效率，使检测结果更为准确。

（三）常用的检测方法

基于金属构件在水中浸泡时间长短不一，应用的金属原料各不相同，受到外界自然环境因素的影响程度不同等原因，所采取的检测方法也不尽相同。检测人员通常采用的腐蚀检测方法是：割取试件法、超声波测厚仪直接检测方以及橡皮泥检测法。对构件表面锈蚀孔洞的深度一般采用游标卡尺或者焊缝检验尺进行测量，而现场的照片配合与腐蚀曲线法作为检测构件腐蚀的辅助方法。

三、水利水电工程金属结构防腐蚀措施

针对水利水电工程金属结构的腐蚀危害，采取科学的防腐蚀方法，对延长金属设备与金属构件的使用寿命起到积极的促进作用。防腐蚀工作以防为主，以治为辅，防治结合，才能收到理想的防治效果。针对我国目前水利水电工程的实际情况，防腐蚀方法主要包括以下几种：

（一）涂刷涂料法

这种方法操作起来较为简单，主要是将密封性的涂料均匀涂抹在闸门以及金属构件表面，涂料通过化学作用在金属构件表面开成一层保护薄膜，保护膜将金属构件与外界空气及水体中的污染物相互隔离，使外界污染物无法侵蚀金属结构，进而达到防腐蚀的目的。因为这种方法投入费用低，在水利水电工程金属构件防腐蚀工作中，经常被采用。但是，这种方法的保护周期相对较短，一般为3-5年左右，因此，工作人员必须定期进行检查，发现保护膜失脱落或者失去保护作用，应及时进行涂刷。

（二）金属热喷涂法

这种方法很好的应用了化学金属物的特性，比如铝、锌或者铝锌合金，它们的化学活动性远远高于金属构件，因此，将这些金属元素喷涂在金属构件表面，将迅速形成一层均匀的保护膜，这层保护膜的活性较高，对金属构件起到双重保护、双重隔离的作用。当这种金属涂层受到外界因素干扰或者遭到破坏时，涂层与金属表面能够构成腐蚀微电池，进而发挥阴极保护作用。这种方法见效快，保护周期长，一般情况下都能够达到15年以上，因此，也受到业内人士的普遍认可，并被广泛应用于水利水电工程金属结构的防腐蚀工作当中。

（三）电化学防腐蚀法

这种方法就是借助于电流的极化处理，对金属结构进行保护，根据极性不同，这种方法又可分为阳极保护与阴极保护两种，而在实际防腐蚀工作当中，常常使用阴极保护法，因为阴极保护法的保护效果更加明显。

结束语

金属结构的防腐工作在水利水电工程项目当中发挥着至关重要的作用，因此，工程技术人员应予以高度重视，不断创新防腐蚀方法，做到防治结合，科学统筹，精心规划，确保水利水电工程安全、稳定运营。

参考文献

[1]张刘.水利水电工程金属结构腐蚀分析与研究[J].中国科技投资，2018（10）：131.

[2]倪志冬.水利水电工程金属结构腐蚀分析与研究[J].数码世界，2018（5）：374-375.