水工钢闸门腐蚀状况检测工程实例

3.4　水工钢闸门腐蚀状况检测工程实例

【工程实例】某水利水电工程闸门腐蚀状况检测。

某水利水电工程的金属结构已使用9年。根据国内外水利枢纽闸门泄洪运行实践及2004年该水电厂第二轮大坝安全定期检查要求，2004年对该水电厂水工金属结构进行了安全检测与复核。下面主要介绍该工程中闸门腐蚀状况检测的情况与结果。

该工程主要采用HS510数字式超声波探测仪测量闸门的面板和梁腹板的厚度，用游标卡尺测量梁翼缘的厚度。对7扇闸门的腐蚀量全部作了测量，其结果作为应力校核的依据。

根据《水工钢闸门和启闭机安全检测技术规程》(SL101—94)的要求，对闸门各构件腐蚀较重和腐蚀较轻的部位均进行了厚度检测。对腐蚀严重的部位检测的点适量增加，然后对检测数据进行处理，得出各构件平均腐蚀量和蚀余厚度。

3.4.1　外观腐蚀状况检查

3.4.1.1　表孔工作弧门腐蚀状况

表孔工作弧门保护较好，闸门表面均已喷锌，但五扇闸门下部易积水处的钢板、止水压板、连接螺栓等仍有轻微的锈蚀情况。总体来说闸门锈蚀程度较轻，锈蚀量很小。其中，1^#表孔工作弧门平均锈蚀量为0～0.2mm;2^#表孔工作弧门平均锈蚀量为0.1～0.5mm;3^#表孔工作弧门平均锈蚀量为0～0.2mm;4^#表孔工作弧门平均锈蚀量为0～0.1mm;5^#表孔工作弧门平均锈蚀量为0～0.1mm(见图3-2至图3-7)。

图3-2　表孔工作门止水压板锈蚀情况

图3-3　表孔工作门螺栓锈蚀情况

图3-4　表孔工作门定向轮锈蚀情况

图3-5　表孔工作门板格锈蚀情况

图3-6　表孔工作门吊点锈蚀情况

图3-7　表孔工作门底梁锈蚀情况

3.4.1.2　中孔工作弧门腐蚀状况

中孔工作弧门保护较好，闸门表面均已喷锌，由于弧门止水效果不好，水大量从弧门顶部及两侧流到弧门下游面，致使弧门下游面的面板、隔板、主梁、次梁、支腿等部位浸于水中，其表面已滋生青苔、水草等生物，弧门下部板格内还积有大量的淤泥及杂物，这些都会加快弧门的腐蚀速度。弧门止水压板、吊点、支铰处螺栓及其座板等已产生锈蚀。但总体来说闸门锈蚀程度较轻，各部位厚度基本无变化(见图3-8至图3-11)。

图3-8　中孔弧门吊点锈蚀情况

图3-9　中孔弧门液压杆螺纹锈蚀情况

图3-10　中孔弧门支铰锈蚀情况

图3-11　中孔弧门支腿翼缘锈蚀情况

3.4.1.3　表孔检修门腐蚀状况

总的来说表孔检修闸门保护较好，除了闸门面板、隔板有锈迹外，其余部分表面状况较好，无明显锈蚀现象。闸门平均锈蚀量为0.1～0.3mm(见图3-12)。

3.4.1.4　中孔检修门腐蚀状况

中孔检修闸门由于长期处于水中，闸门滚轮、定向轮、螺栓及局部翼缘已锈蚀，其他部位基本完好未锈。闸门平均锈蚀量只有0～0.2mm。(见图3-13至图3-16)。

图3-12　表孔检修门锈蚀情况

图3-13　中孔检修门滚轮锈蚀情况

图3-14　中孔检修门止水压板锈蚀情况

图3-15　中孔检修门定向轮锈蚀情况

图3-16　中孔检修门下游面锈蚀情况

3.4.2　金属结构腐蚀量测量

本实验中，曾对1^#、2^#、3^#、4^#、5^#表孔工作弧门腐蚀量进行了测量，由于篇幅关系，这里只摘录1^#和2^#表孔工作弧门腐蚀量测量表，其余省略。

3.4.2.1　1^#表孔工作弧门腐蚀量测量

1^#表孔工作弧门腐蚀量测量结果如表3-1所示。

表3-1　1^#表孔工作弧门腐蚀量测量表　单位:mm

续表

3.4.2.2 2　^#表孔工作弧门腐蚀量测量

2^#表孔工作弧门腐蚀量测量结果如表3-2所示。

表3-2　2^#表孔工作弧门腐蚀量测量表　单位:mm

续表

3.4.2.3　中孔工作门腐蚀量测量

中孔工作门腐蚀量测量结果如表3-3所示。

表3-3　中孔工作门腐蚀量测量表　单位:mm

续表

3.4.2.4　表孔检修门腐蚀量测量

表孔检修门腐蚀量测量结果如表3-4所示。

表3-4　表孔检修门腐蚀量测量表　单位:mm

续表

3.4.2.5　中孔检修门腐蚀量测量

中孔检修门腐蚀量测量结果如表3-5所示。

表3-5　中孔检修门腐蚀量测量表　单位:mm

续表

3.4.3　测量结果的可靠度分析

3.4.3.1　表孔工作弧门

1.支臂翼缘厚度测试结果的可靠度

测量结果的可靠度分析方法是:首先画出支臂翼缘厚度测试结果的直方图，然后计算其均值与方差，再利用χ²检验测试结果是否服从正态分布，最后确定其可靠度(或置信概率)为95%时支臂翼缘厚度的置信区间。

(1)画出支臂翼缘厚度测试结果的直方图

支臂翼缘厚度测试的直方图如图3-17所示。

(2)计算支臂翼缘厚度测试数据的均值与标准差

支臂翼缘厚度的均值与方差S²:

可见，μ== 15.9，σ= S^*= 0.14

(3)检验测试结果是否服从正态分布

假设H₀:x服从正态分布，x～N(15.9，0.14)。

图3-17　支臂翼缘厚度测试结果直方图

根据χ²分布检验，概率为

同理:P₂= 0.2171，P₃= 0.2812，P₄= 0.2171，P₅= 0.1056，P₆= 0.0305。

χ²值计算过程如表3-6所示。

表3-6　χ²值计算过程

因此，接受假设H₀，支臂翼缘厚度测量结果服从正态分布。

(4)确定其可靠度为95%时支臂翼缘厚度的置信区间

当置信概率为95%时，有

置信区间为

置信上限:x+μ_α/2= 15.9+ 1.96= 16.0

置信下限:－μ_α/2= 15.9－1.96= 15.8

因此，支臂翼缘厚度的可靠度为95%时的置信区间为(15.8，16.0)。

2.面板的可靠度

(1)面板厚度测试结果直方图

面板厚度测试结果直方图如图3-18所示。

图3-18　面板厚度测试结果直方图

(2)确定其可靠度为95%时面板厚度的置信区间

当置信概率为95%时，

置信区间为

是标准正态分布关于的上侧分位数，当概率为1－α= 95%时，= 1.96。

置信上限:

置信下限:

因此，支臂翼缘厚度的可靠度为95%的置信区间为(11.7，11.9)。

根据上述方法，亦可确定表孔工作弧门厚度测试结构的可靠度，其厚度为±0.1mm。

3.4.3.2　中孔工作弧门厚度测试结果的可靠度

根据上述方法，亦可确定中孔工作门厚度测试结果的可靠度，其厚度为±0.1mm。

3.4.3.3　表孔检修门和中孔检修门厚度测试结果的可靠度

根据上述方法，同样可确定表孔检修闸门和中孔检修闸门厚度测试结果的可靠度，其厚度为±0.1mm。

3.4.4　小结

从检查结果来看，各闸门均保护较好，基本无锈蚀现象。其中表孔工作弧门平均腐蚀量为0～0.3mm;中孔工作弧门钢板厚度无变化;表孔检修门平均腐蚀量为0.1～0.2mm;中孔检修门平均腐蚀量为0.1～0.2mm。此外，根据测试结果的可靠度分析，可靠度概率为95%，其厚度测试结果为x±0.1mm。因此，从材料腐蚀角度来看，几扇闸门不存在强度和稳定方面的安全问题。