設(shè)計(jì)造成的顯性電偶腐蝕

　　某一水利工程中的弧形閘門(mén)，閘門(mén)的中心線(xiàn)以下為不銹鋼復(fù)合板，以上為碳鋼，碳鋼表面采用噴鋅與涂料復(fù)合保護(hù)體系。投入使用兩年，每年的洪水期有一個(gè)月的時(shí)間，水位超過(guò)中縫，中縫處的腐蝕情況如圖2所示。
 

　　從圖2中可以清楚地看出，不銹鋼與碳鋼接觸處碳鋼側(cè)的本應(yīng)有15年以上防護(hù)壽命的保護(hù)層已經(jīng)失效，有明顯的銹跡，其寬度在50mm左右，符合淡水中電偶腐蝕的平均有效距離。這是顯性電偶腐蝕。如果設(shè)計(jì)人員更多一點(diǎn)考慮腐蝕與防護(hù)學(xué)的知識(shí)，此種錯(cuò)誤是可以避免的。

　　邊棱部位難以施加保護(hù)措施

　　不銹鋼復(fù)合板是不銹鋼與碳鋼經(jīng)爆炸擠壓而成的復(fù)合材料。一般不銹鋼的厚度為3~6mm,碳鋼的厚度為12~20mm，如圖3所示。
 

　　在水工鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，把不銹鋼復(fù)合板用作閘門(mén)的面板時(shí)，則邊棱部位的碳鋼是電偶中的陽(yáng)極，腐蝕速度高于碳鋼正常速度，極需防護(hù)；但現(xiàn)有的防護(hù)技術(shù)很難在如此窄小的部位實(shí)施，即使做了，質(zhì)量很差，不能正常發(fā)揮作用，屬于防護(hù)薄弱區(qū)。況且，復(fù)合并非冶金結(jié)合，在加工過(guò)程中有可能使本來(lái)就復(fù)合不完全的縫隙進(jìn)一步擴(kuò)大，那么，此處不僅有電偶腐蝕，還有縫隙腐蝕疊加上去，以致于邊棱處的碳鋼出現(xiàn)塊狀脫落；脫落現(xiàn)象已在工程中出現(xiàn)過(guò)。

　　埋件外露面軌道面部不銹鋼板焊接

　　近年來(lái)，有軌道面的埋件在外露表面會(huì)焊接一塊不銹鋼，如圖4所示。
 

　　從圖4中可以看出，整個(gè)埋件由碳鋼和不銹鋼復(fù)合組成，如果所用不銹鋼的寬度合理且在設(shè)計(jì)范圍之內(nèi)。雖然不銹鋼和碳鋼之間能形成一定的電偶對(duì)，產(chǎn)生電偶腐蝕，但是其類(lèi)型屬于典型的大陽(yáng)極小陰極類(lèi)型，從而導(dǎo)致碳鋼腐蝕相對(duì)變慢。

　　隨著冶金技術(shù)的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，有的設(shè)計(jì)出現(xiàn)了埋件的整個(gè)外露面全用不銹鋼。

　　這樣做，在埋入面與外露面的交界處，即不銹鋼與碳鋼的焊接處，不僅發(fā)生縫隙腐蝕和電偶腐蝕，且此處無(wú)保護(hù)層，又處于大陰極小陽(yáng)極狀態(tài)，其腐蝕的速度會(huì)很快。后果是外露面會(huì)過(guò)早的脫落，這種設(shè)計(jì)是錯(cuò)誤的。

　　不銹鋼用于水封壓板、水封螺栓

　　水封壓板使用不銹鋼材料也是不正確的；不銹鋼通過(guò)螺栓與閘門(mén)面板連接，在水中形成電回路，碳鋼為電偶腐蝕的陽(yáng)極；此處也有縫隙腐蝕（水封膠皮下面）。正確的做法：水封壓板使用鍍鋅鋼板，鋅層的厚度應(yīng)大些，可以不涂裝；水封壓板作為犧牲陽(yáng)極使用，能夠保護(hù)水封膠皮下面的閘門(mén)面板。

　　水封螺栓使用不銹鋼材質(zhì)時(shí)，它雖然也有電偶腐蝕，但處于小陰極大陽(yáng)極狀態(tài)，不會(huì)促進(jìn)螺栓周?chē)l門(mén)面板的過(guò)度腐蝕；在更換水封時(shí)，不銹鋼的螺栓容易拆卸。這一做法不會(huì)引起更嚴(yán)重的后果，因此是可行的。

在水工金屬結(jié)構(gòu)中的正確使用

　　全部材料都采取不銹鋼

　　在旅游景區(qū)，用量不大，且有經(jīng)濟(jì)實(shí)力，可嘗試全部使用不銹鋼；其中有下列幾點(diǎn)在選擇不銹鋼品種時(shí)必須注意：一是有較好的耐腐蝕性；二是該品種對(duì)焊接、對(duì)應(yīng)力不敏感或通過(guò)熱處理可使其勻質(zhì)；三是埋件（埋入面及外露面）也應(yīng)為同一品種。

　　使用不銹鋼復(fù)合板

　　使用不銹鋼復(fù)合板比不銹鋼省錢(qián)；但選用原則是邊棱部位一定不能暴露在電介質(zhì)中；邊棱應(yīng)當(dāng)用同種不銹鋼封閉，且碳鋼不得處于電介質(zhì)中。這樣只有鋼管可以使用復(fù)合板。但千萬(wàn)注意不得選用馬氏體的復(fù)合板。復(fù)合板用于閘門(mén)是不可取的。因邊棱無(wú)法封閉且碳鋼處于電介質(zhì)中。

　　不銹鋼不得與碳鋼連接成顯性電偶

　　如圖3所示的結(jié)構(gòu)形式是錯(cuò)誤的。在水介質(zhì)中，不銹鋼與碳鋼連接會(huì)構(gòu)成電偶腐蝕。當(dāng)必須連接時(shí)，如埋件外露面焊接軌道板，也只能采取圖4的形式，保證陽(yáng)極面積大于陰極面積；而且基礎(chǔ)板（碳鋼）的厚度應(yīng)加厚，建議加厚一倍。

結(jié)束語(yǔ)

　　文中所敘述的事例，是實(shí)際中經(jīng)常發(fā)生的事情，其損失也的確令人觸目驚心。究其原因，設(shè)計(jì)人員考慮更多的是結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能與功能，少了腐蝕與防護(hù)知識(shí)。因此建議，在重大工程的總體設(shè)計(jì)中應(yīng)有專(zhuān)業(yè)的防腐蝕工程師參加（在先進(jìn)國(guó)家的項(xiàng)目設(shè)計(jì)中，防腐專(zhuān)業(yè)工程師是必須審核的一道程序）。

　　在設(shè)計(jì)過(guò)程中，首先是選材，應(yīng)依據(jù)實(shí)況試驗(yàn)結(jié)果，不可僅依據(jù)實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)；當(dāng)然也要考慮到材料的來(lái)源、加工性能、價(jià)格。其次是結(jié)構(gòu)形式，應(yīng)選用耐腐蝕結(jié)構(gòu)；材料連接時(shí)，其電位應(yīng)盡量接近；若形成電偶腐蝕，也一定要做到大陽(yáng)極小陰極。還要考慮到防腐蝕施工工藝性要求，即保證可接觸性。當(dāng)然選用最先進(jìn)、最可靠的防腐蝕技術(shù)是無(wú)須多言的。防腐蝕應(yīng)從設(shè)計(jì)開(kāi)始，但還是不夠的。它是個(gè)系統(tǒng)工程，應(yīng)包括設(shè)計(jì)、制造、防腐施工、運(yùn)輸、安裝、一直到運(yùn)行管理，都應(yīng)有各自相應(yīng)的工作與責(zé)任。只有各個(gè)環(huán)節(jié)都做到位，才能保證工程的預(yù)期壽命，促使投資效益最大化的發(fā)揮。

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