設計造成的顯性電偶腐蝕

　　某一水利工程中的弧形閘門，閘門的中心線以下為不銹鋼復合板，以上為碳鋼，碳鋼表面采用噴鋅與涂料復合保護體系。投入使用兩年，每年的洪水期有一個月的時間，水位超過中縫，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的本應有15年以上防護壽命的保護層已經(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。如果設計人員更多一點考慮腐蝕與防護學的知識，此種錯誤是可以避免的。

　　邊棱部位難以施加保護措施

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

　　在水工鋼結構的設計中，把不銹鋼復合板用作閘門的面板時，則邊棱部位的碳鋼是電偶中的陽極，腐蝕速度高于碳鋼正常速度，極需防護；但現(xiàn)有的防護技術很難在如此窄小的部位實施，即使做了，質量很差，不能正常發(fā)揮作用，屬于防護薄弱區(qū)。況且，復合并非冶金結合，在加工過程中有可能使本來就復合不完全的縫隙進一步擴大，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。

　　埋件外露面軌道面部不銹鋼板焊接

　　近年來，有軌道面的埋件在外露表面會焊接一塊不銹鋼，如圖4所示。
 

　　從圖4中可以看出，整個埋件由碳鋼和不銹鋼復合組成，如果所用不銹鋼的寬度合理且在設計范圍之內。雖然不銹鋼和碳鋼之間能形成一定的電偶對，產生電偶腐蝕，但是其類型屬于典型的大陽極小陰極類型，從而導致碳鋼腐蝕相對變慢。

　　隨著冶金技術的進步和經(jīng)濟的發(fā)展，有的設計出現(xiàn)了埋件的整個外露面全用不銹鋼。

　　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，且此處無保護層，又處于大陰極小陽極狀態(tài)，其腐蝕的速度會很快。后果是外露面會過早的脫落，這種設計是錯誤的。

　　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；不銹鋼通過螺栓與閘門面板連接，在水中形成電回路，碳鋼為電偶腐蝕的陽極；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，鋅層的厚度應大些，可以不涂裝；水封壓板作為犧牲陽極使用，能夠保護水封膠皮下面的閘門面板。

　　水封螺栓使用不銹鋼材質時，它雖然也有電偶腐蝕，但處于小陰極大陽極狀態(tài)，不會促進螺栓周圍閘門面板的過度腐蝕；在更換水封時，不銹鋼的螺栓容易拆卸。這一做法不會引起更嚴重的后果，因此是可行的。

在水工金屬結構中的正確使用

　　全部材料都采取不銹鋼

　　在旅游景區(qū)，用量不大，且有經(jīng)濟實力，可嘗試全部使用不銹鋼；其中有下列幾點在選擇不銹鋼品種時必須注意：一是有較好的耐腐蝕性；二是該品種對焊接、對應力不敏感或通過熱處理可使其勻質；三是埋件（埋入面及外露面）也應為同一品種。

　　使用不銹鋼復合板

　　使用不銹鋼復合板比不銹鋼省錢；但選用原則是邊棱部位一定不能暴露在電介質中；邊棱應當用同種不銹鋼封閉，且碳鋼不得處于電介質中。這樣只有鋼管可以使用復合板。但千萬注意不得選用馬氏體的復合板。復合板用于閘門是不可取的。因邊棱無法封閉且碳鋼處于電介質中。

　　不銹鋼不得與碳鋼連接成顯性電偶

　　如圖3所示的結構形式是錯誤的。在水介質中，不銹鋼與碳鋼連接會構成電偶腐蝕。當必須連接時，如埋件外露面焊接軌道板，也只能采取圖4的形式，保證陽極面積大于陰極面積；而且基礎板（碳鋼）的厚度應加厚，建議加厚一倍。

結束語

　　文中所敘述的事例，是實際中經(jīng)常發(fā)生的事情，其損失也的確令人觸目驚心。究其原因，設計人員考慮更多的是結構的力學性能與功能，少了腐蝕與防護知識。因此建議，在重大工程的總體設計中應有專業(yè)的防腐蝕工程師參加（在先進國家的項目設計中，防腐專業(yè)工程師是必須審核的一道程序）。

　　在設計過程中，首先是選材，應依據(jù)實況試驗結果，不可僅依據(jù)實驗室數(shù)據(jù)；當然也要考慮到材料的來源、加工性能、價格。其次是結構形式，應選用耐腐蝕結構；材料連接時，其電位應盡量接近；若形成電偶腐蝕，也一定要做到大陽極小陰極。還要考慮到防腐蝕施工工藝性要求，即保證可接觸性。當然選用最先進、最可靠的防腐蝕技術是無須多言的。防腐蝕應從設計開始，但還是不夠的。它是個系統(tǒng)工程，應包括設計、制造、防腐施工、運輸、安裝、一直到運行管理，都應有各自相應的工作與責任。只有各個環(huán)節(jié)都做到位，才能保證工程的預期壽命，促使投資效益最大化的發(fā)揮。

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