水电站金属结构防腐与耐久性研究

成果简介
我国建国后修建的大批水利水电工程金属结构已进入老龄期和折旧期，有的甚至超期服役。安全问题虽已受到重视但事故却仍然时有发生，而耐久性问题又容易被忽视并可能潜伏不安全隐患。因此，既有结构工程的耐久性研究已经成为国内外的热点研究领域，这对于进一步发挥既有结构的使用潜力，节约资金，保证国家财产和人民生命的安全具有重大意义。因此研究新型无污染防腐材料，提高水工金属结构的耐久性即为本项目的创新点所在。
本课题对以下内容进行了研究：
1．锈蚀对水电站水工金属结构耐久性影响的理论分析；锈蚀对材料强度影响的检测分析；锈蚀量统计分析；锈蚀量与结构可靠指标、结构剩余寿命的关系研究等。
2．水工金属结构的锈蚀机理；研制超细锌片和铝片与水性树脂混合涂复于金属基体上的微米级锌铝树脂涂层；
3．以锌铝树脂涂层为底漆外涂锌或铝耐蚀性能研究。
通过以上理论分析，研究新型无污染防腐材料——微米级锌铝树脂涂层。即将超细锌片和铝片与水性树脂混合涂复于金属基体上，获得长效适用于腐蚀环境的水工金属结构基体表面，使水工金属结构的寿命延长。同时，锌铝树脂涂复工艺在全过程中无污染无排放，是金属表面处理的历史上的一场革命，具有重大的社会效益。
性能指标
1、锌铝膜厚为3～6微米，外喷锌或铝60微米，在标准中性盐雾试验条件下，至少3000小时不生锈，是水工金属结构同等厚度锌层和有关涂料的5倍以上；
2、锌铝树脂涂层具有极好的附着性，锌、铝微粒及树脂涂层与钢构件有着极好的结合力，并且满足GB5270中附着强度的要求和水工金属结构的防腐要求；
3、锌铝树脂涂层在经过热处理、变形加工及其他处理后仍能保持良好的防护性；
4、锌铝膜最小经济寿命为8年，外喷锌或铝防腐寿命至少20年，而且有可能开发出海水防腐涂复、修复性涂复等新用途；
5、锌铝膜产品比国内外涂料同类产品的性能优越。
应用说明 该项目进行的是理论研究，暂时没有进入应用阶段。
效益分析
水工金属结构目前采用喷锌或喷铝等方法。喷锌层厚（120—250）微米，喷铝层厚（120—150）微米，综合造价约（100—200）元/平方米，经济寿命约10年；本项目开发的新产品、新技术和新工艺综合造价约（50—90）元/平方米，经济寿命约20年，具有良好的经济效益。并且，锌铝树脂涂复工艺在全过程中无污染无排放，是金属表面处理历史上的一场革命，具有重大的社会效益。
组织鉴定单位：吉林省教育厅
鉴定（验收）意见
1、课题组提供的鉴定技术文件规范、理论研究结论可信；该课题选题准确，具有理论意义和实际应用价值；研究思路与技术路线新颖，完成了各项既定的研究任务，符合鉴定条件。
2、该课题首先研究了水电站金属结构耐久性和腐蚀机理，及金属结构腐蚀对材料强度和耐久性的影响，然后进行了水电站金属结构防腐材料研究。
3、研究了锌铝树脂涂层长效防护原理及其耐蚀机理，分析了锌铝涂层防腐特性。
4、介绍了热喷涂工艺，设计了钢闸门热喷涂防腐工艺流程。
5、通过工程应用实例说明了通过热喷涂锌、铝对水电站金属结构进行防腐效果是很明显的，是一种较为有效的防腐措施。
综上，该课题研究内容在水利枢纽防腐中具有一定的应用价值和广阔的应用前景。