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三峽工程:表面技術(shù)在機(jī)電和金屬結(jié)構(gòu)中應(yīng)用展望

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2008-04-23  來源:中國混凝土網(wǎng)  作者:中國防腐學(xué)會(huì)
核心提示:三峽工程:表面技術(shù)在機(jī)電和金屬結(jié)構(gòu)中應(yīng)用展望
  三峽工程是“千年:大計(jì)、國運(yùn)所系”的跨世紀(jì)工程。工程的質(zhì)量、壽命、運(yùn)行可靠性和檢修維護(hù)費(fèi)用,取決于多學(xué)科技術(shù)的發(fā)展水平。對表面工程技術(shù)在三峽工程機(jī)電設(shè)備和金屬結(jié)構(gòu)工程上的應(yīng)用進(jìn)行了全面的討論和分析,對三峽工程機(jī)電設(shè)備、金屬結(jié)構(gòu)表面預(yù)處理、表面涂覆技術(shù)和產(chǎn)品提出了技術(shù)要求。

  三峽工程應(yīng)用表面技術(shù)的對象 三峽水利樞紐由擋水和泄水建筑物、發(fā)電建筑物和通航建筑物組成,大壩軸線全長2309.47m。泄水建筑物位于河床中部,設(shè)有表孔、深孔和導(dǎo)流底孔;電站廠房位于泄水建筑物左、右兩側(cè),為壩后式廠房,共裝設(shè)26臺(tái)700MW水輪發(fā)電機(jī)組。通航建筑物布置在樞紐左岸,包括雙線連續(xù)五級(jí)永久船閘、單線垂直升船機(jī)和施工期通航的臨時(shí)船閘。 水輪發(fā)電機(jī)組和其它機(jī)電設(shè)備 三峽電站水輪發(fā)電機(jī)組及輔助機(jī)電設(shè)備總重量約達(dá)26萬t。埋設(shè)在混凝土中的設(shè)備部件、常年受含沙水流沖刷的水輪機(jī)過流部件和常年暴露在空氣中的機(jī)電設(shè)備表面都需要應(yīng)用表面工程的基礎(chǔ)理論,提出優(yōu)質(zhì)、高效、低耗的表面工藝技術(shù),在設(shè)備和零部件的表面進(jìn)行嚴(yán)格的處理以保證設(shè)備可靠運(yùn)行。 水工閘門和金屬結(jié)構(gòu) 三峽工程的水工閘門埋設(shè)件、閘門本體、輸水鋼管及啟閉機(jī)等金屬結(jié)構(gòu)總量約26萬t。其中大壩及電站合計(jì)共有30種不同規(guī)格的閘門539扇,永久船閘有各類人字門、充泄水閥門等共89扇,兩者共約7.3萬t。其中工作環(huán)境最惡劣的是導(dǎo)流底孔和泄洪深孔的弧形工作門,最高工作水頭達(dá)85m,流速達(dá)35m/s,并有局部開啟的要求。 對外交通工程 三峽工區(qū)對外交通工程的金屬結(jié)構(gòu)表面防護(hù),包括橋梁表面涂覆、裝卸重件碼頭上的起重設(shè)備和金屬結(jié)構(gòu)的表面處理以及集裝箱碼頭鋼管樁和粉煤灰鋼罐內(nèi)表面的防腐等。 

  三峽工程應(yīng)用表面技術(shù)的試驗(yàn)與實(shí)踐 三峽機(jī)電設(shè)備和金屬結(jié)構(gòu)表面的工作環(huán)境 三峽機(jī)電設(shè)備和金屬結(jié)構(gòu)表面,根據(jù)其功能要求,分別暴露在在室內(nèi)外大氣和潮濕大氣中,干濕交替環(huán)境。在靜水工況、動(dòng)水工況、高速含沙水流中和與混凝土結(jié)合的環(huán)境下工作運(yùn)行。 (1)暴露在大氣中工作的有:大壩頂部門式起重機(jī)及軌道、自動(dòng)抓梁、廠房頂敞開式高壓電氣設(shè)備、高壓出線塔、主廠房大門、電站尾水門式起重機(jī)及軌道以及部分閘門的局部外露部分。還有永久船閘、臨時(shí)船閘和垂直升船機(jī)的橋機(jī)、大梁及清污機(jī)等。這些暴露在大氣中的結(jié)構(gòu)和裝備表面,常年經(jīng)受日曬雨淋、風(fēng)雪冰霜的襲擊。 (2)在室內(nèi)大氣中工作的設(shè)備主要有:水輪發(fā)電機(jī)組、變壓器的外露表面、主付廠房內(nèi)各種橋機(jī)、大梁、軌道、廠內(nèi)高壓設(shè)備、大電流母線設(shè)備和其他機(jī)組輔助設(shè)備如水泵、空壓機(jī)、制冷機(jī)表面,電站廠房屋架、船閘人字門啟閉機(jī)及其附屬設(shè)備、中低壓配電盤、動(dòng)力盤、保護(hù)盤柜表面等。 (3)在潮濕大氣中工作的結(jié)構(gòu)和設(shè)備如:電站廠房進(jìn)水口豎式液壓啟閉機(jī)、長期存放于門庫中的檢修門及埋件、閘門吊桿、尾水排水閥、水輪機(jī)頂蓋排水泵等。這些設(shè)備常年處在潮濕的空氣中,易銹蝕和腐蝕。 (4)在干濕交替環(huán)境中工作的結(jié)構(gòu)極易發(fā)生表面破壞如:船閘人字門、所有閘門的門槽埋件、船閘浮式系船柱、泄水表孔閘門和檢修門等。有的干濕交替頻繁,有的交替頻度不大,對結(jié)構(gòu)表面影響也有所不同。 (5)在靜水狀況下工作的裝備有:船閘人字門、檢修閘門和疊梁門,電站進(jìn)水口檢修門,泄洪壩段深孔和表孔檢修門等。他們都是在閘門前后平壓后才開啟或下落的。 (6)動(dòng)水工況下工作的電站進(jìn)水口工作閘門、壓力鋼管、攔污柵事故檢修門、水輪機(jī)過流部件包括渦殼、導(dǎo)水機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)輪、基礎(chǔ)環(huán)和尾水管里肘等。 (7)在特別惡劣的環(huán)境中工作的排沙孔工作閘門及事故檢修門、底孔工作門、深孔工作門、船閘輸泄水廊道閥門、鋼襯護(hù)以及水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪都是在高流速的含沙水流中工作和運(yùn)轉(zhuǎn)的,泥沙磨蝕的破壞作用,對其材料和表面的處理都有特殊要求。 (8)一些與混凝土面結(jié)合的鋼結(jié)構(gòu),如壓力鋼管外壁,所有閘門和啟閉機(jī)構(gòu)以及鋼結(jié)構(gòu)的埋件、水輪機(jī)鋼里襯、蝸殼、座環(huán)以及發(fā)電機(jī)埋件、設(shè)備基礎(chǔ)埋件等。   

  三峽工程設(shè)備和鋼結(jié)構(gòu)的表面技術(shù)應(yīng)用試驗(yàn) 為了使表面科學(xué)與工程相結(jié)合,為了結(jié)合三峽工程的空氣環(huán)境、水環(huán)境和工作環(huán)境特點(diǎn),通過試驗(yàn)研究提出有效的工程措施,達(dá)到改善材料的表面性能、有效延長使用壽命、節(jié)約資源、提高生產(chǎn)力和減少環(huán)境污染的目的。 為此,中國長江三峽工程開發(fā)總公司委托武漢材料保護(hù)研究所進(jìn)行了不同涂覆材料和多種表面技術(shù)復(fù)合處理的實(shí)驗(yàn)。 (1)大氣暴露實(shí)驗(yàn) 從1995年1月開始,在三峽壩區(qū)、宜昌市區(qū)和秭歸縣城,對30多個(gè)國內(nèi)外廠家的120多種防腐體系的試件作掛片試驗(yàn),其中有機(jī)涂裝體系42種,熱噴涂金屬體系7種?,F(xiàn)在試驗(yàn)仍在進(jìn)行中。 (2)水環(huán)境暴露實(shí)驗(yàn)分別對全暴露在水環(huán)境中(全浸)和干濕交替的環(huán)境進(jìn)行了試驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)安排在三峽壩址下游40km處的葛洲壩水利樞紐進(jìn)行,全浸試件浸沒在葛洲壩二號(hào)船閘上閘首的人字門上,干濕交替試件裝設(shè)在葛洲壩二號(hào)船閘下閘首的人字門上。試驗(yàn)涂裝材料有,有機(jī)涂裝體系35種,熱噴涂金屬體系7種,電化學(xué)保護(hù)1種。 (3)室內(nèi)加速腐蝕實(shí)驗(yàn)分別對13個(gè)廠家的34種防腐體系,即4種水溶性無機(jī)富鋅類、3種醇溶性無機(jī)富鋅類、4種環(huán)氧富鋅類、13種富鋅底漆/中間漆/面漆、5種金屬噴涂層、8種金屬噴涂層/封閉底漆進(jìn)行試驗(yàn),分別應(yīng)用常規(guī)試樣和劃叉破壞性試樣在中性鹽霧條件下進(jìn)行加速腐蝕試驗(yàn)、在5%鹽水溶液中浸漬試驗(yàn)、紫外線加速腐蝕老化氣候試驗(yàn)、在自來水和鹽水中的電化學(xué)對比試驗(yàn)、涂層電氣學(xué)保護(hù)性能試驗(yàn)以及涂層與基體(或其他涂層)界面粘結(jié)力試驗(yàn)。 

  上述各項(xiàng)現(xiàn)場掛片試驗(yàn)的初步成果,已在機(jī)電設(shè)備和金屬結(jié)構(gòu)招標(biāo)文件的技術(shù)規(guī)范中得到應(yīng)用,供貨廠商將根據(jù)合同的要求進(jìn)行表面涂覆和表面改性處理。   三峽工程應(yīng)用表面技術(shù)的實(shí)踐 三峽工程自1994年12月正式宣布開工以來,表面技術(shù)在橋涵、碼頭、施工變電所和儲(chǔ)運(yùn)設(shè)備等方面得到比較廣泛的應(yīng)用。 上述鋼管拱的涂裝壽命要求達(dá)到20年。 機(jī)電設(shè)備、金屬結(jié)構(gòu)表面技術(shù)應(yīng)用展望 迄今為止,三峽工程機(jī)電設(shè)備和金屬結(jié)構(gòu)的招標(biāo)工作還在進(jìn)行中。已完成招標(biāo)的項(xiàng)目有左岸電站14臺(tái)700MW水輪發(fā)電機(jī)組,合同金額7.4億美元。二期工程廠(房)壩(溢洪壩段和永久船閘閘門及金屬結(jié)構(gòu))采用國內(nèi)公開招標(biāo),合同金額10.7億元?,F(xiàn)在在正進(jìn)行500kV高壓電氣設(shè)備(15臺(tái)840MVA變壓器和全封閉組合電器)國際招標(biāo),電站主廠房1200t橋式起重機(jī)國內(nèi)招標(biāo)、500kV電抗器,20kV大電流封閉線的招標(biāo)。還有大壩頂部和電站尾水平臺(tái)的門式起重機(jī)等還未招標(biāo)。這些機(jī)電設(shè)備和金屬結(jié)構(gòu)是2003年發(fā)電、通航的關(guān)鍵設(shè)備,這些設(shè)備和構(gòu)件的表面處理,影響到設(shè)備的壽命、大壩整體建筑藝術(shù)處理甚至設(shè)備的安全, 可靠運(yùn)行。 

  表面工程技術(shù)在三峽工程的應(yīng)用,一直受到國家有關(guān)部門、單位的重視,通過上述的討論,我們可以看到表面技術(shù)與三峽工程成功建設(shè)、運(yùn)行可靠和市省維護(hù)費(fèi)用息息相關(guān)。 (1)三峽工程在中國國家科技攻關(guān)項(xiàng)目,如“六五”、“七五”、“八五”和“九五”攻關(guān)項(xiàng)目的安排,在三峽工程重新論證和投計(jì)審查中,始終是一項(xiàng)研究和討論的重要課題之一。從材料表面加工工藝選擇、涂覆材料及噴涂工藝研究以及表面電化保護(hù)等在“九五”三峽工程重大裝備研制項(xiàng)目中占有重要地位。在三峽工程開工后,為有效的使用有關(guān)表面處理材料和適應(yīng)三峽壩區(qū)的環(huán)境,迸行了多廠商多種材料的涂裝掛片試驗(yàn),以便有針對性的選擇合適的涂裝材料和工藝,以使表面材料應(yīng)用達(dá)到壽命長、裝飾美的效果。 (2)如前所述,所有機(jī)械設(shè)備、金屬結(jié)構(gòu)、水工閘門都在不同程度上離不開表面技術(shù),他們運(yùn)行的可靠性、經(jīng)濟(jì)性都在不同程度上仰仗表面技術(shù)的應(yīng)用,這牽涉到多專業(yè)、多學(xué)科的應(yīng)用,不但是簡單的現(xiàn)場的涂裝技術(shù),還有許多是在設(shè)計(jì)中要求應(yīng)用的在工廠實(shí)施的技術(shù)、工芝,從目前的應(yīng)用范圍看,它是一項(xiàng)在工程中無所不在、應(yīng)用廣泛的技術(shù)。

  歡迎國內(nèi)外表面工程學(xué)界積極參與三峽工程表面技術(shù)應(yīng)用研究。 (3)隨著國內(nèi)外表面技術(shù)的研究和發(fā)展,將使三峽工程通過表面技術(shù)的應(yīng)用廣泛受益。采用長效且與壞境相宜的表面涂裝材料和工藝,對延長設(shè)備的使用壽命,延長維護(hù)性涂裝的周期,有著重要的經(jīng)濟(jì)效益。與整個(gè)建筑和周邊環(huán)境協(xié)調(diào)的裝飾涂裝,將會(huì)給人們美的享受。針對三峽工程具體的環(huán)境、目標(biāo)進(jìn)行研究和開發(fā)的成果和產(chǎn)品,將會(huì)給三峽工程帶來更大的經(jīng)濟(jì)效益。 (4)對三峽工程表面技術(shù)應(yīng)用的跟綜研究將水電工程或類似工程的應(yīng)用提供有價(jià)值的參考。三峽工程表面技術(shù)應(yīng)用廣泛,應(yīng)用材料品種之多,應(yīng)用對象工作壞境的千差萬別,按照目前技術(shù)和工藝水平應(yīng)用的表面工程技術(shù)能否獲得預(yù)期效果,還有待長期跟綜研究和改迸。毋容置疑,隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,表面工程技術(shù)作為現(xiàn)代科學(xué)的一門新興的綜合學(xué)科,必將得到迅速的發(fā)展,三峽工程必將從中獲益。
 
 
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