钢结构防腐技术的相关探讨
发布时间：2017-08-15 13:21:00 点击：
钢铁材料，即使在中性大气环境下由于水和氧的存在都不同程度地发生着腐蚀，在海洋潮湿环境，含有腐蚀性介质（如CO2、SO2等）、灰尘等污染物的工业大气环境，均加速腐蚀。据统计大气环境下腐蚀损失的金属占损失的50%以上，而且随着环境污染的日益加剧，因腐蚀造成的损失会越发严重。
当前，在交通建设领域，使用大、中型钢结构件的趋势迅猛，如钢结构桥梁、桥梁拉杆、护栏、龙门架等在高速公路和一级公路建中被广泛采用。由于钢结构件投资大、不易维护等特点，为了使钢结构件获取得很好的防护，因此，寻找一种长效、经济的防护技术就显得尤为重要。
一、钢结构腐蚀的类型
1.大气腐蚀
钢结构的大气腐蚀主要是由空气中的水和氧气等的化学和电化学作用引起的。大气中水汽形成金属表层的电解液层，而空气中的氧溶于其中作为阴极去极剂，二者与钢构件形成了一个基本的腐蚀原电池。当大气腐蚀在钢构件表面形成锈层后，腐蚀产物会影响大气腐蚀的电极反应。
2.局部腐蚀
局部腐蚀是钢结构最常见的破坏形态，主要包括电偶腐蚀、缝隙腐蚀。电偶腐蚀主要发生在钢结构不同金属组合或者连接处，其中电位较负的金属腐蚀速度较大，而电位较正的金属受到保护，两种金属构成了腐蚀原电池。缝隙腐蚀主要在钢结构不同结构件之间、钢构件与非金属之间存在的表面缝隙处，当缝隙宽度窄到可以使得液体在缝内停滞时发生，钢结构的缝隙腐蚀最敏感的缝宽为0.025mm－0.1mm。钢结构最常见的缝隙腐蚀形式有铆接、衬垫和颗粒沉积等，由于这些连接中的缝隙在工程中是不可避免的，所以钢结构的缝隙腐蚀也是不可完全避免的，它的发生会导致钢结构整体强度降低，减少吻合程度。
3.应力腐蚀
即在某一特定的介质中，钢结构不受到应力作用时腐蚀甚微，但是受到拉伸应力后，经过一段时间构件会发生突然断裂。由于这种应力腐蚀断裂事先没有明显的征兆，所以往往造成灾难性后果，如桥梁坍塌、管道泄漏、建筑物倒塌等，带来巨大的经济和人员伤亡。
二、防腐蚀的电化学作用
防腐蚀的电化学作用是指在防腐涂料中添加一些特殊的物质，这样在水分和氧气通过防腐涂料时会发生反应而形成防腐蚀离子，使钢铁等金属的表面钝化，从而阻止金属离子的溶出，达到防腐蚀的目的，即所谓的阴极保护作用。漆膜的电极电位较金属底材低，在腐蚀电池中它作为阳极而“牺牲”，从而使金属底材（阴极）得到保护。这种特殊物质中最常见的就是铬酸盐。
三、钢结构常用的防腐蚀方法
1.热镀锌防腐
热镀锌防腐是将除锈后的钢材浸入600℃高温融化的锌液中，使钢材表面附着锌层。实践表明，锌层厚度对5mm以下薄板不得小于65μm，对厚板不小于86μm，从而起到防腐蚀的目的。在一般大气环境下提供10年左右的防腐保护，质量稳定，因而被大量应用于受大气腐蚀较严重且不易维修的室外钢结构中，例如：输电塔，通讯塔等。热镀锌发展至今已是跨入第四个世纪，现今，热镀锌仍是钢材防腐中最普遍，最有效的工艺措施。然而，热镀锌防腐工艺受镀槽容积所限，不能对较大尺寸结构进行防腐施工，只能在固定的工厂施工，是不造成大量的往返运输费用；热镀锌镀层碰伤后自身也无法恢复，因此热镀锌一般适用于小钢构件和轻型钢构件的防腐。
2.热喷涂防腐
2.1火焰喷涂
火焰喷涂是采用可燃性气体的燃烧作为热源，将金属丝材或粉末熔融，雾化，吹喷于基体表面的方法，在欧洲及北美钢桥梁早期热喷涂防腐为氧，乙炔火焰喷涂，取得很好的防腐效果.我国于1965年曾在南京长江大桥钢板纵梁上盖板采用火焰喷锌加耐磨漆方式进行防腐，13年后检查效果良好，但火焰喷涂生产效率低，严重制约钢桥的加工工期，因此仅对钢桥长期积水，阴暗面和主要受力构件进行喷涂防腐.若对整个大桥采用氧，乙炔火焰喷涂防腐可能会出现防腐施工效率与工期矛盾，喷涂层长久附着有效与涂层结合力的矛盾等，因此国内没有大面积采用火焰喷涂进行钢桥防腐的例子。
2.2电弧喷涂
电弧喷涂防腐原理是利用电弧喷涂设备，对两根带电的金属丝进行加热、熔融、雾化、喷涂形成防腐涂层，外加有机封闭涂层的长效防腐复合涂层，该涂层的显著特点是：（1）具有较长久的耐腐蚀寿命，其防腐寿命可达到50年以上，同时该防腐涂层在30年使用期内无须其它任何防腐维护，30年以后的维护，仅须在电弧喷涂层上刷封闭涂料，无须重新喷涂，实现一次防腐，涂层经久有效。（2）电弧喷涂层与金属基体具有优良的涂层结合力，金属喷涂层以机械镶嵌和微冶金与基体金属相结合，在轻微的弯曲，冲击或碰撞下也能确保防腐涂层不脱落，不起皮，结合牢固，防腐长久有效，这一点是其它任何表面防腐涂层无法达到的。（3）电弧喷涂锌，铝涂层防腐原理为阴极保护，在腐蚀环境下，即使防腐涂层局部破损，仍具有牺牲自己保护钢铁基体之效果。
3.采用具有抗腐蚀能力的耐候钢
耐候钢是在低碳钢或低合金钢中添加各种合金元素制成的一种耐大气腐蚀的钢材。在大气作用下，表面自动形成一种致密的防腐薄膜，起到抗腐蚀的作用。其抗腐蚀力高出一般钢材的2倍~4倍。这种钢材不用涂装就可以使用，很适用于露天的结构，是极好的结构用钢材。在日本首次用于桥梁后，迄今应用越来越多。在国内，因价格昂贵，应用的并不是很多。因此今后降低耐候钢的成本，研究有抗腐蚀力的焊缝金属和焊接工艺是一大任务。
四、结束语
上述防腐技术是钢结构目前主要的防腐方法。实际上，为了防止钢结构锈蚀，除必须采取防锈措施外，尚应在构造上尽量避免出现难于检查、清刷和油漆之处，以及能积留湿气和大量灰尘的死角或凹槽。闭口截面构件应沿全长和端部焊接封闭。同时，加强防腐工程存在的问题以及原因的分析研究，保证防腐工程质量，对于钢结构的应用和维护具有重要的意义。
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