盐水入侵影响下船闸金属结构腐蚀特征及防腐措施研究

作     者：张文豪 

作者单位：重庆交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：贺林林;吴林键

授予年度：2024年

学科分类：08[工学] 0824[工学-船舶与海洋工程] 

主      题：河口船闸 腐蚀速率 防腐措施 石墨烯 服役寿命 

摘      要：河口船闸是修筑在入海口附近的通航建筑物,受下游海水上溯带来的盐水入侵影响,加之由于船闸频繁灌泄水的运行过程,会在船闸内部形成混掺盐、淡水干湿交替的特殊服役环境,极大程度地加速了船闸金属结构腐蚀及防腐涂层劣化,严重影响了船闸的运营安全。已有与船闸金属结构及其防腐措施耐久性相关的研究多针对内河淡水服役环境,极少考虑由于盐水入侵带来的氯离子对船闸金属结构腐蚀及防腐涂层劣化的不利影响。河口船闸金属结构受盐水入侵影响下的腐蚀规律不甚明了,适于河口船闸特殊服役环境的金属结构防腐措施仍有待进一步探索。为此,本文通过模拟河口船闸受盐水入侵影响的服役环境,利用自制干湿循环系统开展金属结构钢试样腐蚀试验,考虑紫外线加速老化及氯盐溶液干湿交替的共同作用,探究了金属结构传统重防腐涂层体系、新型石墨烯锌粉涂层体系的防腐效果。主要研究内容和结论如下: (1)盐水入侵影响下船闸金属结构腐蚀特征。通过模拟船闸运行过程中闸室内部水位频繁变动的混掺盐、淡水干湿交替腐蚀环境,开展了盐水入侵影响下船闸金属结构试样腐蚀试验,明确了干湿制度、干湿频率、氯盐浓度、腐蚀时间对不同屈服强度金属结构钢试样腐蚀特征的影响,探明了钢试样失重率、锈蚀深度、锈蚀速率、极化曲线、开路电位等腐蚀指标的时变规律,揭示了船闸金属结构受盐水入侵影响的腐蚀特征。 (2)盐水入侵影响下船闸金属结构重防腐涂层体系防护效果。基于对我国水工金属结构防腐蚀相关规范的深度挖掘,对比了内河、海洋环境与河口船闸受盐水入侵影响特殊服役环境的差异性;通过优选规范中建议的各类传统重防腐涂层体系,开展紫外线加速老化及氯盐溶液干湿交替共同影响的重防腐涂层体系劣化试验,探明了传统重防腐涂层体系在盐水入侵环境下的防护效果。 (3)新型石墨烯锌粉涂层体系研发及其适应性探索。为进一步提升河口船闸金属结构在盐水入侵影响下的长期服役性能,以石墨烯、锌粉为基料,研制了新型石墨烯锌粉涂层体系。通过开展紫外线加速老化及氯盐溶液干湿交替的劣化试验,明确了石墨烯锌粉涂层体系失光率、附着力及其形貌、低频阻抗模量、开路电位等涂层性能指标的变化规律,探明了新型石墨烯锌粉涂层体系在河口船闸处受盐水入侵影响下的适应性。