[科普中国]-水工金属结构维修

简介

水工金属结构维修是指对水电站水工系统金属结构进行日常维护、损坏部件的修复、防腐处理等工作。目的在于保证设备安全可靠运行及延长其使用寿命2。水工系统金属结构包括拦污栖、工作闸门(包括事故闸门)、检修闸门、启闭机、清污机以及闸门槽、门框等。

日常维护包括定期对设备进行清扫、检查、防腐处理、润滑油脂补充、变质油脂更换、易损部件及设备的更换处理等3。

当补充设备内的润滑油脂时，应注意要与原油脂的技术性能相同，不得随意掺混以防变质而影响设备的运行，如果发现润滑油脂已经变质则应当彻底更换。启闭机用的吊杆或钢丝绳应进行防腐处理，对钢丝绳表面应涂油，钢丝绳应无断股，在中国按能源部行业标准DL409-91《电业安全工作规程(电力线路部分)》的要求，如发现有断股应进行更换。一般弧形闸门启吊钢丝绳浸泡在水中，其在水位变化段的范围极易发生锈蚀、断股等问题，所以需要进行定期检查。

损坏部件的修复对金属结构部件的损坏件修复时，需参照原来的设计进行，如果认为原设计有缺陷，是造成设备损坏的原因，应当作出修改设计方案，经审批后才能进行实施。对于易磨易损部件应当参照原设计备有备件，以便在维修中发现损坏时能及时更换2。

防腐处理由于金属结构布置在户外、水下，特别是处于水面变化范围内的部分，工作条件差，锈蚀较普遍。金属结构产生锈蚀的原因，主要是结构本身的电化学性能不均匀、日光照射影响、高速水流冲刷、风浪冲击以及水中飘浮杂物、泥沙及冰凌对构件表面的磨损等的综合作用，从而损坏构件的原有防腐层。此时结构表面由于电位不均匀，形成许多腐蚀原电池，电位相对较负的为局部阳极，电位相对较正的为局部阴极，阳极区铁离子溶解于电介质，放出电子经基体跑向阴极区，在阴极表面被电介质中的溶解气或其他的极化物所夺取，生成氢氧离子，氢氧离子再与阳极溶解的铁离子结合，即生成铁的氢氧化合物(即铁锈)，因此为化学腐蚀范畴1。

针对引起腐蚀的原因，防护上可以采取的措施有涂料防腐、金属喷镀防护层以及外加电流阴极保护与涂料的联合防腐等。

(1)涂料防腐。首先应彻底清除金属表面的铁锈，使徐料能与母材充分牢固地结合以提高防腐效果。由于各地区金属结构所接触的水质以及其它影响条件不完全一样，所以应按具体条件采用与其相适应的涂料，从而提高其使用周期。如果在构件除锈以后，先作一次磷化处理，再刷徐料，将可以增强徐料对母材的附着力而延长涂料使用寿命。

(2)金属喷镀保护层。喷镀保护层可以起隔水作用，并起牺牲阳极的阴极保护作用。金属喷镀材料可以是锌或铝，一般多采用锌，因为金属锌与钢铁有良好的电连接，当处在同一电介质中，由于锌的电化学活动性比铁要活泼，溶解于水(即牺牲)的电子向附近基体移动，距锌一定距离处，电子聚集到一定程度，构件钢铁即成为整体阴极而得到保护，锌则是阳极而消耗。在锌喷镀后的外层仍可采用涂料而达到进一步增强其保护的作用。

(3)外加电流阴极保护。根据化学腐蚀原理，采取外加直流电源，正极通入专设的辅助阳极，负极连接金属构件，即形成阴极保护系统，通过调节保护电流。可以使构件上的许多腐蚀原电池的腐蚀电流抵消，使构件成为一个整体阴极而得到完全保护，达到防上腐蚀目的。采用外加电流阴极保护与涂料联合保护，可以使涂料不易受破坏，并可使电流保护降到较低值，达到经济与长效的目的。