水电水利工程金属结构设备
防腐蚀技术规程
条 文 说 明
1 范 围
本标准规定了水电水利工程金属结构设备表面预处理、涂料保护、热喷涂金属保护、阴极保护防腐蚀标准及相关技术要求。
本标准适用于水电水利工程金属结构设备的防腐蚀设计、施工、验收和管理。
2 规范性引用文件
下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。
GB/T 4948 铝—锌一铟系合金牺牲阳极
GB/T 4950 锌一铝一镉合金牺牲阳极
GB/T 7387 船用参比电极技术条件
GB 8923 涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级
GB/T 9286色漆和清漆漆膜的划格试验
GB 11375 金属和其他无机覆盖层热喷涂操作安全
GB/T 13288 涂装前钢材表面粗糙度等级的评定（比较样块法）
GB/T 17731 镁合金牺牲阳极
GB/T 17848 牺牲阳极电化学性能试验方法
GB/T 17850 涂覆涂料前钢材表面处理喷射清理用非金属磨料的技术要求
GB/T 18838 涂覆涂料前钢材表面处理喷射清理用金属磨料的技术要求
3 术语和定义
下列术语适用于本标准。
3.0.1
表面预处理 surface preparation
为提高涂层与基体间结合力及防腐蚀效果，在涂装之前用
机械方法或化学方法处理基体表面，以达到符合涂装要求的措
施。
3.0.2
涂料保护 coating protection
在物体表面能形成具有保护、装饰或特殊功能（如绝缘、防腐、标志等）的固态涂膜的方法。
3.0.3
热喷涂金属保护 thermal spraying metal
利用热源将金属材料熔化、半熔化或软化，并以一定速度喷射到基体表面形成涂层的方法。
3.0.4
阴极保护 cathodic protection
通过阴极极化控制金属电化学腐蚀的技术。阴极保护有牺牲阳极法和强制电流法。
3.0.5
磨料 blast—cleaning abrasive
用于喷射处理基体表面的固体材料。
3.0.6
喷射除锈 compressed air blast cleaning
在压缩空气的驱动下，利用高速磨料流的冲击作用，净化和粗化基体表面的工艺过程。
3.0.7
手工工具除锈 handtool cleaning
利用手工工具除去基体表面锈层的工艺过程。
3.0.8
动力工具除锈powertool cleaning
利用动力（风动或电动）工具除去基体表面锈层的工艺过程。
3.0.9
附着力adhesion
漆膜与被涂面之间（通过物理和化学作用）结合的坚固程度。
3.0.10
火焰喷涂flame spraying
利用可燃气体与助燃气体混合后燃烧的火焰为热源的热喷涂方法。
3.0.11
电弧喷涂 arc spraying; electric spraying
利用两根形成涂层材料的消耗性电极丝之间产生的电弧为热源，加入熔化消耗性电极丝，并被压缩气体将其雾化喷射到基体上，形成涂层的热喷涂方法。
3.0.12
热喷涂涂层封孔剂coat sealer
用以渗入和封闭热喷涂金属涂层孔隙的材料。
3.0.13
最小局部厚度 minimlun and partial thickness
在一个工件主要表面上所测得的各局部厚度中的最小值。
3.0.14
结合强度 bonding force
热喷涂金属涂层和基体之间结合的坚固程度。
3.0.15
强制电流 impressed current
又称外加电流，通过外部电源施加阴极保护电流。
3.0.16
牺牲阳极 sacrificial anode
通过自身腐蚀的增加而提供阴极保护电流的金属或合金。
3.0.17
参比电极reference ejectrode
在同样的测量条件下自身电位稳定的，用以测量其他电极电
位的电极。
3.0.18
最大保护电位 maximum protection potential
阴极保护条件下，所允许的绝对值最大的负电位值。
3.0.19
IR降 IR drop
电流在流过介质时电阻所造成的压降。
3.0.20
杂散电流 stray current
规定或设计回路以外的电流。
3.0.21
辅助阳极impressed current anode
与强制电流电源正极连接的，仅限于以提供电流为目的的电
极。
3.0.22
接水电阻 water connection resistance
阴极保护系统中阳极在水中的界面电阻。
3.0.23
自然电位 natural potential
无外部电流影响时金属在介质中的腐蚀电位。
3.0.24
工作电位working potential
有保护电流流出时，牺牲阳极的电位。
3.0.25
驱动电压 driving voltage
牺牲阳极的工作电位与结构物被极化后的电位之间的差值。
3.0.26
实际电容量 practical current capability
实际测得的阳极消耗单位质量所产生的电量。
4 一 般 规 定
4. 0.1 水电水利工程金属结构设备（包括钢闸门、拦污栅、启闭机、压力钢管和清污机等），应采取防腐蚀措施。
4. 0.2水电水利金属结构设备防腐蚀设计应在工程结构设计时同时提出。防腐蚀措施选择应从整体结构的使用寿命、维修难易程度、所处腐蚀环境、投资金额等因素综合考虑。防腐蚀措施应合理、先进、经济。
4.0.3水电水利工程金属结构设备大多处于大气区、水位变动区和水下区环境中。大气区和水位变动区宜采用涂料保护或热喷涂金属保护。水下区可采用涂料保护、热喷涂金属保护、阴极保护与涂层（涂料涂层或热喷涂金属层）联合保护。处于海水和污染介质中的金属结构设备宜采用阴极保护与涂层（涂料涂层或热喷涂金属层）联合保护。
4.0.4金属结构设备的结构形式应尽量简洁，应避免设计产生的腐蚀因素。
4.0.5 防腐蚀施工应由具有相应防腐蚀工程施工资质的承包商完成。操作人员应经过培训并持有上岗证书。
4.0.6防腐蚀工程所用材料、设备应具有产品质量合格证书或质量检验报告，可进行质量复检。
4.0.7 防腐蚀工程施工应加强过程控制，在交付使用前应进行质量验收，质量合格后方可投入使用。
4.0.8用于质量检验、检测的设备、器具应按周期进行计量检定，使用时应在规定的检定有效期内。
4.0.9 防腐蚀工程在竣工验收时应提交下列技术资料：设计文件及设计变更文件，材料及设备的出厂证明及有关检验、检测报告，施工记录、事故记录、检测与检查记录等口。
4.0.10 防腐蚀设计、施工、验收和维护管理除应符合本标准外，还应符合现行的有关国家标准或行业规范的要求。
5 表 面 预 处 理
5.1 一般 要 求
5.1.1 金属结构设备在涂料涂装和热喷涂金属前应进行表面预处理。表面预处理的质量要求应在设计文件中明确规定。
5.1.2 表面预处理主要包括脱脂净化和除锈。除锈分为喷射除锈、手工工具除锈和动力工具除锈。
5.1.3 除锈质量检验包括表面清洁度和表面粗糙度两项指标。
5.2 表面预处理方法
5.2.1 脱脂净化
金属结构设备在进行除锈之前，应仔细地清除焊渣、飞溅等附着物，并按下列方法之一清洗表面可见的油脂及其他污物。
1 溶剂法。采用汽油等溶剂擦洗表面，溶剂和抹布要经常更换。
2碱性清洗剂法。用氢氧化钠、磷酸钠、碳酸钠和钠的硅酸盐等溶液擦洗或喷射清洗，清洗后用洁净淡水充分冲洗。
3乳液清洗法。采用混有强乳化液和湿润剂的有机溶液配制而成的乳化清洗液清洗，清洗后用洁净淡水冲洗。
5.2.2喷射除锈
喷射除锈适用于金属结构设备的涂料保护、热喷涂金属保护的表面预处理。
1 要求。
1)喷射除锈后的表面清洁度等级应不低于GB 8923中规
定的Sa2 级，采用热喷涂铝及铝合金保护时，表面
清洁度等级应达到Sa3级。
2)喷射除锈后的表面粗糙度值应根据涂层系统选择，一般不大于涂层总厚度的三分之一，宜在40μm～lOOμm范围内。不同涂层系统的表面粗糙度值可按表5.2.2选择。
表5.2.2不同涂层系统的表面粗糙度值要求 μm
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涂层系统 |
常规防腐涂料 |
厚浆型重防腐涂料 |
热喷涂金属 |
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粗糙度Rz |
40～70 |
60～100
|
60～100
|
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注：Rz是指在取样长度内，最大轮廓峰高和最大轮廓谷深之和的高度。
|
2磨料的选择。
1)喷射除锈所用的磨料应洁净、干燥。应根据基体表面的原始锈蚀程度、除锈方法和涂装所要求的表面粗糙度选择磨料种类和粒度。
2)金属磨料应符合GB/T18838的规定。
3)非金属磨料应符合GB/T 17850的规定。
5.2.3手工和动力工具除锈
手工和动力工具除锈适用于小型或预期使用寿命较短的金属结构设备，以及涂层缺陷的局部修补和无法进行喷射除锈的场合，表面清洁度等级应达到GB 8923中规定的St3级。
5.3 喷射除锈施工
5.3.1 喷射除锈方法包括干式和湿式压缩空气喷射除锈。
5.3.2 喷射除锈所用的压缩空气应经过冷却装置及油水分离器
处理。油水分离器应定期清理。
5. 3.3 喷射方向与基体金属表面法线夹角以15°～30°为宜，喷嘴到基体表面的距离宜保持在100mm～300mm范围内。喷嘴孔
径因磨损增大25%时宜更换。
5.3.4除锈后，应用吸尘器或干燥、无油的压缩空气清除浮尘和碎屑，清理后的表面应避免再次污染。
5. 3.5涂装前已喷射除锈的表面应保持干燥，若出现返锈应重新处理达到表面清洁度要求。
5.3.6喷射除锈应在空气相对湿度低于8596、基体表面温度至少高于露点3℃的环境条件下作业（涂料制造商另有规定除外），否则应采取有效措施，如室内作业或对表面进行加热等，以满足对工作环境的要求，在不能满足以上条件情况下应停止作业。露点计算方法参见附录A。
5.4质量检验
5.4.1 表面预处理后应对表面清洁度和表面粗糙度进行检查，检查应作记录。
5.4.2表面清洁度和表面粗糙度的检验，均应在适度照明条件下进行。
5.4.3评定表面清洁度等级时，被检表面应与GB 8923中相应的标准样板或照片进行目视比较评定。表面清洁度等级要求见附录B。
5.4.4评定表面粗糙度时，可按照GB/T 13288用标准样块目视
比较，以与基体表面外观最接近的样块所示的粗糙度作为评定结果，标准比较样块的粗糙度值见附录Co或用表面粗糙度仪直接测定粗糙度值，在40mm的长度范围内测量5点，取其算术平均值为此评定点的表面粗糙度值。
6 涂 料 保 护
6.1 一 般 要 求
6.1.1 涂料保护涂层系统的设计应根据金属结构设备的用途、使用年限、所处环境条件和经济等因素综合考虑。
6.1.2涂层系统的设计应包括涂料品种选择、涂层配套、涂层厚度、涂装前表面预处理和涂装工艺等。
6.1.3涂层系统设计使用寿命应根据保护对象的使用年限、价值和维修难易程度确定。一般分为短期5年以下、中期5年～10年和长期10年～20年。
6.1.4应选用经过工程实践证明性能优良的涂料，也可选用经过试验比对或论证确认性能满足设计要求的新型涂料。
6.2 涂 层 配 套 及 选 择
6.2.1 涂层配套
涂层之间（底层、中间层、面层）应具有良好的匹配性和层间附着力。后道涂层对前道涂层应无咬底现象，各道涂层之间应有相同或相近的热膨胀系数。涂层之间的复涂适应性参见附录D中的表D.1。
6.2.2涂层系统的选择
l 处于大气区的金属结构设备应根据耐久年限要求选择耐光老化、耐盐雾侵蚀、耐酸雨、耐湿热老化性能好的涂层系统。可参照附录E中表E.1～表E.2选用。
2 处于水位变动区的金属结构设备应根据耐久年限要求选择耐盐雾侵蚀、耐光老化、耐水冲刷、耐湿热老化和耐干湿交替性能好的涂层系统。可参照附录F中的表F.l选用。
3 处于水下区的金属结构设备应选用具有耐水性和耐生物侵蚀性好的涂层系统。可参照附录F中的表F.2选用。
4有耐磨要求的金属结构设备如压力钢管、泄洪洞钢闸门等应选用耐磨性和耐水性良好的重防腐蚀涂层系统，可参照附录G中的表G.l选用。
5 对饮用水输水设备应选择对水质无害和耐水性好的涂层系统，可参照附录H中的表H.1选用。
6.3 涂装施工和质量控制
6.3.1 金属结构设备宜在表面预处理后及时涂装底涂层。
6.3.2涂装方法应根据涂料的物理性能、施工条件和被涂结构的形状进行选择，并按涂料说明书的要求进行，在刷涂、滚涂、喷涂都可行时宜优先采用喷涂。
6.3.3在工厂涂装和现场涂装都可行时，宜优先采用工厂涂装。
6.3.4相对湿度大于85%和被涂基体表面温度低于露点3℃时不得进行涂装。如涂料说明书另有规定，则应按规定要求施工。
6.3.5涂装作业应保证周围环境的清洁，避免未表干的涂层被灰尘等污染。
6.3.6涂装前应对待涂装的涂料进行外观质量检查，检查涂料表面有无结皮和不可逆的沉淀等。
6. 3.7涂装前应对基体的表面预处理质量进行检查，合格后方能进行涂装。
6.3.8 应对前道涂层进行外观检查，如发现漏涂、流挂、皱纹等涂层缺陷，应在后道涂层涂装前进行处理。
6.3.9涂装过程中宜用湿膜测厚仪及时测定湿膜厚度，以控制涂层的干膜厚度。
6.3.10涂装后的涂层应注意维护。在固化前应避免雨淋、曝晒、
践踏，受损的涂层应及时采用原涂层涂料修补。
6.3.11任何涂装部位、涂装方法和涂装要求的变更须报业主和
监理工程师批准并记录备案。
6.3.12涂装结束后应进行涂层的外观检查。涂层表面应均匀一
致，无流挂、皱纹、鼓泡、针孔、裂纹等缺陷。
6.4 质 量 检 验
6.4.1涂装前应进行以下检查：
1 产品说明书、产品批号、合格证和检验资料，涂料的物理性能指标，以及工艺参数，涂料的生产日期和储存期。
2涂料对基体表面预处理等级、涂装施工环境和涂装方法的要求等。
3 多组分涂料的混合配比及混合后涂料的适用时间的指导性说明，特种功能涂料的附加说明等。
6.4.2涂层固化干燥后用无损涂层测厚仪进行干膜厚度的测定。85%以上测点的厚度应达到设计要求，其最小厚度应不低于设计厚度的85%。对有最大干膜厚度要求的涂层，应满足相关要求。
6.4.3附着力的检查
对现场涂装的涂层附着力检查，应在涂层完全固化后进行。划格法和拉开法附着力检查为破损性检验，如在工件上进行，应选择非重要部位，检测后尽快修补。
l 划格法。
1)划格法不适用于涂层厚度250μm以上的涂层，也不适
用于有纹理的涂层。具体检测步骤见附录I。
2)采用宽25mm、黏着力(10±1)N/25mm（或商定）
的透明压敏胶粘带进行附着力检查。采样、刀具和试
板等的要求参见GB/T 9286。
3)结果检查应在照明良好的环境中进行，用正常的或校
正过的视力，或经有关双方商定，用放大倍数为2倍
或3倍的目视放大镜仔细检查试验涂层的切割区。在
观察过程中，转动样板或改变观察方向，以使试验面
的观察和照明不局限在一个方向。以类似方式检查胶
粘带也是有效的。
4)与附录I中的表I.l图示比较，将试验面进行分级。对
于一般性的用途前三级是有效的，评定通过／不通过时也可采用前三级。
5)如果试验结果不同，应报告每个试验结果。在多道涂
层的情况下，应报告脱落的部位（涂层之间或涂层与
基体表面之间）。
2拉开法。
1)拉开法是附着力的定量测试方法，适用于不同厚度的
涂层，具体操作步骤见附录J。
2)涂层与基体表面的附着力按双方约定执行。
6.4.4厚浆型涂料涂层应采用针孔检查仪进行针孔检查，如有针孔应打磨后修补。
7 热喷涂金属保护
7.1 一 般 要 求
7.1.1 热喷涂金属涂层使用寿命设计应考虑金属结构设备的使用年限和维修难易程度，分为长期10年～20年和超长期20年以上。
7.1.2热喷涂金属涂层表面应采用封孔剂进行封闭处理，封闭处理后宜采用涂料涂装。
7.1.3热喷涂的操作安全应满足GB 11375的要求。
7.2 热喷涂金属材料的选择与要求
7. 2.1 热喷涂金属材料可选用：锌、铝、锌合金、铝合金等。
7.2.2 乡村大气和淡水中的金属结构设备宜选用热喷涂锌、铝、锌合金、铝合金，海洋大气、工业大气和海水，以及污染的淡水中宜选用热喷涂铝、锌合金（锌铝合金）和铝合金。
7.2.3热喷涂金属材料应满足以下要求：
锌线材中锌的含量应大于或等于99,99%；
铝线材中铝的含量应大于或等于99.50%；
锌铝合金线材中锌的含量一般在84%～86%之间，铝为14%
～l6%；
除另有规定外合金中的金属含量允许偏差为规定值的±1%。
热喷涂线材表面应光滑，无腐蚀产物、毛刺、开裂、缩孔、
搭接、鳞片、颈缩等缺陷，不应有影响热喷涂材料性能或热喷涂涂层性能的异物。
7.3封闭处理及涂装涂料的选择
7.3.1 选择封闭处理的封孔剂和涂装涂料时应注意与金属涂层
之间的相容性。
7.3.2热喷涂金属涂层表面采用环氧类涂料涂装时可选用环氧
锌铬黄或环氧磷酸锌作为封孔剂，采用聚氨酯类涂料涂装时可选用聚氨酯锌铬黄或聚氨酯磷酸锌作为封孔剂。也可选用经稀释的环氧类、聚氨酯类清漆或涂料作为封孔剂。封孔齐f』宜黏度小、易于渗透，干膜厚度不宜大于30μm。
7.3.3 热喷涂金属涂层表面的涂装涂料应根据金属结构设备所处的环境，参照本标准6.2选择中间层和面层涂料。涂料涂层的厚度宜为60μm～180μm，有耐磨要求时应根据冲磨环境确定涂料涂层厚度。
7.4 热喷涂金属涂层最小局部厚度推荐
在乡村大气、海洋大气（工业大气）、淡水、海水环境中热喷涂锌、铝涂层的最小局部厚度推荐值见表7.4，热喷涂锌合金、铝合金涂层的最小局部厚度可参照表7.4选择。
表7.4热喷涂金属涂层最小局部厚度推荐值
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所处环境
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首次维修寿命
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涂层类型
|
最小局部厚度μm |
|
乡村大气
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超长期(20年以上)
|
热喷涂锌 |
160 |
|
热喷涂锚 |
160 |
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长期（10年～20年）
|
热喷涂锌 |
120 |
|
热喷涂铝 |
120 |
|
海洋大气
（工业大气） |
超长期(20年以上)
|
热喷涂锌 |
200 |
|
热喷涂铝 |
160 |
|
长期（10年～20年）
|
热喷涂锌 |
160 |
|
热喷涂锚 |
120 |
|
淡水
|
超长期(20年以上)
|
热喷涂锌 |
200 |
|
热喷涂铝 |
160 |
表7.4（续）
|
所处环境
|
首次维修寿命
|
涂层类型
|
最小局部厚度
μm |
|
淡水
|
长期（10年～20年）
|
热喷涂锌 |
160 |
|
热喷涂铝 |
120 |
|
海水
|
超长期（加年以上）
|
热喷涂锌 |
300 |
|
热喷涂铝 |
200 |
|
长期（10年～20年）
|
热喷涂锌 |
200 |
|
热喷涂铝 |
160 |
7.5 热喷涂的施工要求
7.5.1 热喷涂工作环境温度应高于5℃或基体表面温度至少高于露点3℃。
7.5.2基体表面预处理后应尽快进行热喷涂作业，一般环境下最长不应超过8h，潮湿和盐雾环境下最长不应超过2h。
7. 5.3热喷涂涂层厚度应均匀，两层或两层以上涂层应采用相互垂直、交叉的方法施工覆盖，单层厚度不宜超过100μm。
7.5.4热喷涂锌及锌合金可采用火焰喷涂或电弧喷涂，热喷涂铝及铝合金宜采用电弧喷涂。
7.5.5热喷涂金属后应及时用封孔剂进行封闭处理。
7.5.6涂料涂装的施工要求按本标准6.3执行。