水工金属结构腐蚀检测方法

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1、水工金属结构腐蚀检测方法一 、 前 言材 料 在 环 境 作 用 (包 括 化 学 、 电 化 学 和 物 理 因 数 的 综 合 作 用 )下发 生 的 损 坏 和 性 能 下 降 ,就 是 腐 蚀 。 就 金 属 结 构 而 言 ,腐 蚀 不 仅 仅 是 锈蚀 ,还 有 多 种 形 态 的 局 部 腐 蚀 ,如 坑 蚀 、 缝 隙 腐 蚀 、 水 线 腐 蚀 、 冲 (磨 )蚀、 气 蚀 、 生 物 腐 蚀 及 应 力 腐 蚀 等 。 腐 蚀 发 生 的 初 始 阶 段 不 容 易 引 起 人 们的 注 意 ,加 上 有 锈 层 的 掩 盖 ,但 随 着 运 行 年 限 的 增 长 ,局

2、部 腐 蚀 容 易 诱发 突 发 性 事 故 ,危 害 性 很 大 ,应 引 起 我 们 运 行 管 理 部 门 及 检 测 部 门 的 注 意 ,作好 日 常 维 护 及 安 全 检 测 工 作 。二 、 检 测 的 内 容根 据 SL10194 水 工 钢 闸 门 和 启 闭 机 安 全 检 测 技 术 规 程 第 4.3.2 条 的 规 定 ,腐 蚀 检 测 内 容 有 :1 腐 蚀 部 位 及 分 布 情 况 。2 严 重 腐 蚀 面 积 占 闸 门 和 启 闭 机 或 构 件 表 面 积 的 百 分 比 。3 遭 受 腐 蚀 损 坏 构 件 的 蚀 余 截 面 尺 寸 。4 蚀 坑

3、(或 蚀 孔 )的 深 度 、 大 小 、 发 生 部 位 、 蚀 坑 (或 蚀 孔 )密 度。三 、 腐 蚀 类 型 与 分 布金 属 的 腐 蚀 从 形 态 上 分 ,主 要 有 全 面 腐 蚀 和 局 部 腐 蚀 两 大 类 。1 全 面 腐 蚀 。全 面 腐 蚀 是 一 种 常 见 的 腐 蚀 形 态 ,它 的 腐 蚀 特 征 是 指 在 金 属 的 整 个暴 露 表 面 或 一 个 大 面 积 上 普 遍 地 发 生 化 学 或 电 化 学 反 应 ,可 以 是 均 匀的 ,也 可 以 是 不 均 匀 的 。 由 于 水 工 金 属 结 构 常 处 于 水 下 或 潮 湿 的 环 境

4、 ,发生 大 面 积 腐 蚀 的 部 位 较 多 ,以 水 下 部 分 和 容 易 积 水 的 主 梁 、 小 横 梁 等 最为 常 见 ,一 些 处 在 门 槽 内 的 边 梁 也 容 易 发 生 全 面 腐 蚀 。2 局 部 腐 蚀 。局 部 腐 蚀 是 指 金 属 表 面 上 各 部 分 的 腐 蚀 速 度 存 在 明 显 差 异 ,特 别是 指 金 属 表 面 的 大 部 分 腐 蚀 速 度 很 小 ,而 在 有 限 的 小 的 表 面 区 域 内 ,腐 蚀 速 度 却 很 高 。 下 面 就 检 测 中 常 见 的 几 种 典 型 的 局 部 腐 蚀 类 型 及 发 生部 位 分 布

5、 介 绍 如 下 :(1)坑 蚀 。 坑 蚀 是 最 常 见 的 一 种 局 部 腐 蚀 类 型 ,普 遍 发 生 在 各 个 部位 。 主 要 与 材 料 的 成 分 不 均 匀 、 表 面 状 态 及 水 中 介 质 成 分 (主 要 是 氯离 子 )有 关 。 其 特 征 是 在 一 定 的 区 域 范 围 内 蚀 孔 不 断 地 向 纵 深 处 发 展 ,若连 续 发 展 能 导 致 钢 板 穿 孔 。(2)缝 隙 腐 蚀 。 在 水 工 金 属 结 构 中 ,最 常 见 的 缝 隙 腐 蚀 发 生 在 金 属铆 接 、 螺 栓 、 水 封 、 法 兰 盘 连 接 等 部 位 。 当

6、这 种 具 有 缝 隙 的 结 构 暴 露 在易 发 生 腐 蚀 的 介 质 中 时 ,在 缝 隙 的 局 部 范 围 内 常 常 会 发 生 严 重 的 腐 蚀 。当 然 ,常 见 的 螺 栓 锈 秃 的 情 况 还 与 电 偶 腐 蚀 等 因 素 有 关 。(3)水 线 腐 蚀 。 当 金 属 结 构 (闸 门 )处 于 半 浸 没 状 态 时 ,在 水 线 稍 下的 部 位 ,由 于 溶 氧 量 丰 富 (空 气 中 的 氧 能 迅 速 溶 入 补 充 ),会 优 先 受 到 腐蚀 而 形 成 一 条 锈 蚀 线 ,叫 水 线 腐 蚀 。(4)焊 缝 腐 蚀 。 水 工 金 属 结 构

7、存 在 大 量 的 焊 缝 ,在 焊 接 过 程 中 会 在焊 缝 局 部 产 生 很 大 的 内 应 力 及 各 种 (微 观 )组 织 缺 陷 ,两 种 因 素 的 综 合作 用 ,会 加 速 焊 缝 部 位 的 腐 蚀 。 如 果 没 有 涂 层 保 护 或 者 保 护 效 果 不 好 ,水工 闸 门 的 焊 缝 会 优 先 腐 蚀 。 1997 年 在 多 架 山 电 站 渠 首 检 查 闸 门 时 ,发 生 典 型 的 焊 缝 腐 蚀 ,在 大 部 分 喷 漆 层 基 本 完 好 的 情 况 下 ,沿 焊 缝 部 位发 生 了 锈 蚀 ,不 得 不 全 部 重 新 处 理 。(5)冲

8、 蚀 (磨 蚀 )。 由 于 高 速 水 流 或 含 泥 沙 颗 粒 、 气 泡 的 高 速 流 体 直接 不 断 冲 击 下 ,金 属 表 面 造 成 的 磨 蚀 又 特 别 称 为 冲 击 磨 蚀 。 它 是 由 高 速流 体 的 机 械 破 坏 与 电 化 学 腐 蚀 两 种 作 用 对 金 属 共 同 破 坏 的 结 果 。 在 一 些高 水 头 、 含 沙 量 大 的 电 站 工 作 门 底 缘 及 压 力 钢 管 弯 管 段 经 常 会 出 现 这 种现 象 。 另 外 ,常 见 的 局 部 腐 蚀 类 型 还 有 生 物 腐 蚀 、 电 偶 腐 蚀 、 应 力 腐 蚀 等。四 、

9、 检 测 方 法腐 蚀 检 测 主 要 是 测 量 金 属 结 构 的 蚀 余 厚 度 ,并 以 其 为 依 据 进 行 闸门 的 强 度 、 钢 度 复 合 计 算 。 下 面 就 几 种 常 用 的 测 量 方 法 作 一 简 单 的 介 绍。1 超 声 波 测 厚 法 。利 用 超 声 波 测 厚 仪 测 量 钢 板 蚀 余 厚 度 ,是 最 常 用 和 最 精 确 的 一 种 无损 检 测 方 法 ,精 确 度 可 达 0.1e。 但 检 测 时 要 求 测 表 面 平 整 光 洁 ,这 样才 能 与 超 声 波 探 头 很 好 地 偶 合 。 也 可 用 于 较 大 的 蚀 坑 蚀

10、余 厚 度 的 测 量 ,但要 用 砂 轮 机 打 磨 ,直 到 蚀 坑 底 部 出 现 平 面 。 超 声 波 测 厚 仪 的 另 外 一 个 优点 是 能 直 接 测 量 出 无 缝 钢 管 的 壁 厚 ,如 测 量 启 闭 机 的 中 间 轴 锈 蚀 情 况 等。应 当 注 意 的 是 ,用 超 声 波 测 厚 仪 测 量 蚀 余 厚 度 时 ,如 果 在 探 头 放 置面 上 有 涂 层 存 在 的 话 ,应 当 用 测 出 的 蚀 余 厚 度 减 去 2 倍 的 涂 层 厚 度 值 ,为最 终 的 蚀 余 厚 度 (涂 层 的 厚 度 用 涂 层 测 厚 仪 量 出 )。 其 原 因

11、 是 ,超 声 波(纵 波 )在 涂 层 中 的 声 速 (环 氧 类 和 聚 脂 类 涂 24003000m/s)是 其 在 钢板 中 声 速 (约 5900m/s)的 一 半 ,反 应 在 超 声 测 厚 仪 上 的 厚 度 值 则 相 当 于钢 的 两 倍 。 对 于 喷 锌 、 铝 的 复 合 涂 层 ,由 于 超 声 波 在 锌 、 铝 中 的 声 速 与钢 近 似 ,但 由 于 其 上 复 合 有 较 厚 的 有 机 涂 层 ,样 板 试 验 结 果 证 明 ,同 样需 减 去 近 两 倍 的 涂 层 厚 度 。 另 外 ,使 用 超 声 波 测 厚 仪 时 ,声 波 传 到 钢

12、板底 面 即 形 成 回 波 ,所 以 与 钢 板 背 面 的 涂 层 没 有 关 系 ,在 测 量 蚀 余 厚 度 时不 用 考 虑 钢 板 背 面 涂 层 的 情 况 。2 锈 蚀 深 度 测 量 法 。该 种 方 法 是 直 接 量 出 锈 坑 的 深 度 ,也 就 是 用 数 据 直 接 反 应 出 锈 蚀 量 ,其特 点 是 较 为 直 观 ,容 易 求 出 年 腐 蚀 速 度 。 测 量 仪 器 常 用 焊 缝 检 验 尺 ,可 以 量 出 蚀 坑 的 深 度 ,精 确 度 为 0.05e。3 腐 蚀 曲 线 法 。为 了 更 形 象 地 描 述 钢 板 表 面 的 腐 蚀 类 型

13、 及 其 状 态 ,也 可 做 出 钢 板表 面 的 腐 蚀 曲 线 。 此 种 方 法 一 般 作 为 辅 助 手 段 配 合 前 两 种 方 法 使 用 ,特 别 是 钢 板 表 面 的 腐 蚀 类 型 较 为 单 一 时 ,采 用 此 法 较 有 代 表 性 。 某 一 钢板 表 面 腐 蚀 曲 线 ,可 以 直 观 地 看 出 是 典 型 的 坑 蚀 ,坑 蚀 深 度 3e 左 右 。另 外 ,使 用 照 片 也 是 描 述 腐 蚀 类 型 、 状 态 和 程 度 的 最 直 观 和 最 常 用 手 段 。五 、 数 据 处 理1 列 表 法 。将 所 检 测 到 的 腐 蚀 数 据

14、用 列 表 法 给 出 ,并 分 别 求 出 蚀 余 厚 度 平 均 值、 平 均 腐 蚀 率 、 腐 蚀 速 率 的 平 均 值 和 最 大 值 。 对 于 蚀 余 厚 度 小 于 6e或 发 生 锈 蚀 的 构 件 ,达 到 SL26698 水 利 水 电 工 程 金 属 结 构 报 废 标 准 规 定 需 更 换 的 可 在 表 中 直 接 标 出 。 列 表 法 最 大 的 优 点 是 直 观 、 信 息 量大 ,能 直 接 提 供 强 度 和 钢 度 复 核 计 算 需 要 的 数 据 ,能 从 表 中 看 到 全 面 的腐 蚀 情 况 。2 对 比 图 法 。为 了 直 观 地 描

15、 述 钢 结 构 的 腐 蚀 状 况 ,可 用 对 比 图 法 对 比 给 出 钢 板 的原 始 厚 度 和 蚀 余 厚 度 (平 均 ),能 直 接 看 出 钢 板 的 腐 蚀 速 度 。 此 方 法 一 般作 为 列 表 法 的 补 充 手 段 配 合 应 用 。3 直 方 图 法 。通 过 对 检 测 数 据 的 统 计 表 ,可 以 做 出 各 闸 门 锈 蚀 量 的 频 数 分 布 直 方图 及 主 要 构 件 总 体 腐 蚀 量 频 数 分 布 直 方 图 。 对 表 进 行 分 析 ,可 以 得 出闸 门 的 主 要 腐 蚀 情 况 、 各 构 件 的 腐 蚀 程 度 、 最 大

16、 腐 蚀 速 度 等 。 腐 蚀 量 在 1.00e 处 频 数 最 大 ,说 明 普 遍 腐 蚀 程 度 在 1.00e 左 右 。 腐 蚀 量 大 于 4.5e的 数 据 也 较 集 中 。 此 为 构 件 小 横 梁 严 重 锈 蚀 的 反 映 。 总 之 ,几 种 测 量方 法 和 数 据 处 理 方 法 都 各 有 长 处 ,可 以 单 独 使 用 ,也 可 互 相 配 合 使 用 ,应 根 据 金 属 结 构 件 腐 蚀 的 具 体 情 况 加 以 选 择 应 用 。六 、 结 语无 论 是 进 行 金 属 结 构 的 安 全 检 测 还 是 常 规 维 护 ,都 应 对 其 腐 蚀 情况 进 行 科 学 的 检 测 。 通 过 对 腐 蚀 类 型 分 析 和 腐 蚀 数 据 处 理 ,找 出 其 主要 腐 蚀 原 因 和 腐 蚀 部 位 ,并 采 用 相 应 正 确 的 防 护 方 法 加 以 保 护 ,延 长金 属 结 构 的 使 用 寿 命 。