简要分析一下钢结构常见的防腐方法

简要分析一下钢结构常见的方法

大型钢结构如、 避雷针铁塔、海上 灯塔、大型水库闸、供水塔、海上采油设施、罐车、球罐、贮槽、油箱、碳化塔、换热器、烟囱、 集装箱、舰船船体、海上平台钢结构等，都是长期处于海洋大气、工业大气腐蚀环境下。若要长期使用，而不进行大面积维修，涂层防护是为前较佳，使用寿命可达20-30年，维修费用少，可获得明显的经济效益。大气环境下的钢结构受阳光、风沙、雨雪、霜露及一年四季的温度和湿度变化作用，其中大气中的氧和水分是造成户外钢铁结构腐蚀的重要因素，引起工业气体含有SO2、CO2、NO2、CI2、H2S及NH3等，这些成份虽然含量很小，但对钢铁的腐蚀危害都是不可忽视的，其中SO2影响较大，CI2可使金属表面钝化膜遭到破坏。这些气体溶于水中呈酸性，形成酸雨，腐蚀金属设施。海洋大气的特点是含有大量的盐，主要是NaCI，盐颗粒沉降在金属表面上，由于它具有吸潮性及增大表面液膜的导电作用同时CI-本身又具有的侵蚀性，因而加重了金属表面的腐蚀。钢结构离海岸越近腐蚀也越严重，其腐蚀速度比内陆大气中高出许多倍。

（一）钢结构常用的   方法

1、

（1）耐候钢：改变金属结构的组成，在钢材治炼过程中增加铜、铬和镍等合金元素，使金属表面形成保护层，以提高   性。

（2）阴极保护法：在钢结构表面附加较活泼的金属，防止钢材腐蚀，常用于水下或地下结构。

（3）热浸锌：将除锈后的钢件浸入600℃高温融化的锌液中，使钢件表面附着锌层，从而起到   的作用。这种方法的优点是年限长，工业化程度高，质量稳定，大量用于受大气腐蚀严重且不易维修的室外钢结构。

（4）热喷铝（锌）复合涂层：这是一种与热浸锌   效果相当的   方法。具体做法是，先对钢件表面进行喷砂除锈处理，使其表面露出金属光泽并打毛。然后用乙炔氧焰将不断送出的铝（锌）丝融化，并用压缩空气吹附到钢件表面，以形成蜂窝状的铝（锌）喷涂层（厚度约80~100μm）。较后用环氧树脂漆或丁苯橡 胶漆等填充毛细孔，以形成复合涂层。这种工艺的优点是对构件尺寸适应性强，构件的形状、尺寸几乎不受限制，大到诸如葛洲坝的船闸就是采用这种方法施工。该 工艺的另一个优点是这种工艺的热影响是局部的，不会产生热变形。与热浸锌方法相比，这种方法的工业化程度较低，喷砂喷铝（锌）的劳动强度大，质量易受操作者的影响。

（5）涂层法：涂层法也就是采用   涂料的方法，具有、选择范围广、适用性强等优点，是较常用的   方法。本文主要介绍涂层法。

2、涂料的原理及作用

（1）   的物理原理

   的物理原理就是通过   涂层将被保护材料与外界的腐蚀性物质隔开。采用成膜物形成致密的   涂层，来隔离腐蚀性物质对被保护材料的侵蚀，即所谓的屏蔽作用。例如含铅的涂料与油料反应后就能形成铅皂，来   涂层的致密性。

（2）   的化学原理

   的化学原理就是将的酸碱物质中和为中性的物质，来保护   涂层内的材料不受腐蚀性物质的侵蚀。防锈涂料中经常添加某些两性化合物、某些颜料或其与成膜物或水分的反应产物，对金属底材可起缓蚀作用（包括钝化）。例如氢锈化铝、氢锈化钡和锈化锌等物质很容易与酸碱等物质发生化学中和作用而实现   效果。

（3）   的电化学作用

   的电化学作用是指在涂料中添加一些的物质，这样在水分和氧气通过涂料时会发生反应而形成   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   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）保护。这种物质中较常见的就是铬酸盐。

3、影响   涂料   效果的因素

（1）成膜物的影响

   涂料的成膜物在腐蚀介质中具有化学稳定性，成膜物的组成与其化学结构有关。主要是看它在干膜条件下是否易与腐蚀介质发生反应或在介质中分成小分 子。无论从防电化学腐蚀还是从单纯的隔离作用考虑，   涂料的屏蔽作用取决于其成膜物的结构气孔和涂层孔。水、氧和离子对漆膜的透过速度是不同的。水 的透过速度远远大于离子。氧气透过比较复杂，与温度关系很大。水和氧透过漆膜后，可在金属表面形成腐蚀电池。离子透过漆膜较少，可不考虑它们对金属底材的 直接作用，但会增加漆膜的导电率。当成膜物的分子结构中有较多官能团时，漆膜的结构气孔少，并且在成膜过程中能形成交联的网状立体结构，从而增强涂 料的   性。漆膜的物理机械性能在很大程度上影响到   涂料的   效果。它们与成膜物的相对分子质量、链节、侧键基团等有关。

（2）颜填料的影响

在涂料中着色颜料起着色作用；填料则用来调节漆膜的机械性能或涂料的流动性。对于   涂料，除了颜填料外，还加有以   为目的的两类颜料：一类是利用其化学性能金属腐蚀的防锈颜料；另一类是片状颜料，通过物理作用提高涂层的屏蔽性。防锈颜料可分为碱性颜料、可溶性颜料和金属粉末颜料3种。碱性颜料，如红丹、 一锈化二铅、氰氨化铅、碱式铬酸铅、铅酸钙和碱式硫酸铅等，可与油性__类成膜物反应生成金属皂。金属皂与水接触后，其分物可起到缓蚀作用。另外，生成 金属皂的漆膜提高了对环境的屏蔽作用。碱性颜料使漆膜、金属和界面保持微碱性，也可使金属表面钝化，从而起到   作用。可溶性颜料，通常为铬酸盐颜料。 该类颜料与水分接触后，溶解出铬酸根离子，具有强锈化作用。就金属粉末颜料而言，广泛使用的金属粉末颜料是锌粉。富锌涂料干燥后的涂层主要由锌粉组成，在锌粉颗粒之间，以及底材和锌粉之间保持直接接触。当水分侵入涂层时，就形成了由锌粉和底材钢板组成的电池。 电流从锌向铁流动，从而使底材受到阴极保护。此外，锌的腐蚀产物沉积在锌粉间和钢铁表面，使涂层的屏蔽作用增强。片状颜料在涂层中能屏蔽水、氧和离子 等腐蚀因子透过，切断涂层中的毛细孔。互相平行交叠的鳞片状颜料在涂层中起迷宫效应，延长腐蚀介质渗入的途径，提高涂层的   能力。常用的片状颜料有云母粉、铝粉、云母锈化铁、玻璃鳞片、不锈钢鳞片等。

4、   涂料的施工工艺

（1）底材处理

底材处理的目的是   构件表面的毛刺、铁锈、油污及其他附着物，使其表面露出金属光泽。底材处理越，涂料附着效果越好。底材处理的方式有手工机械处理、化学处理、机械喷射处理等。

（2）配套涂层施工

涂层一般有底漆层和面漆层之分。底漆含粉料多，基料少，成膜粗糙，与钢材附着力强，与面漆黏结性好。面漆则基料多，涂膜有光泽，能保护底漆不受大气腐蚀，并能抗风化。不同的涂料之间有相容与否的问题，选用不同涂料时要注意它们的相容性。配套涂层的形式有底漆-中涂漆-面漆、底漆-面漆和底面合一漆3种。其中底漆主要起附着 和防锈作用；面漆主要起   和防老化作用；中涂漆的作用介于底、面漆之间，并能增加漆膜厚度。它们只有配套使用才能发挥较佳的作用，取得较佳效果。合理 的涂装方式对涂装质量、施工进度、节约材料和降低成本有很大的作用。常用的涂装方式有手工刷涂法、手工辊涂法、浸涂法、空气喷涂法和无气喷涂法等。

（3）涂层施工的质量控制

涂层施工的头一步是除锈。不错的涂层依赖于的除锈，一般多用喷砂喷丸除锈，露出金属光泽，除去所有的锈迹和油污。现场施工的涂层可用手工除锈。涂层 的施工温度（5~38℃）和湿度（相对湿度≤85%）应适宜；施工环境粉尘要少；构件表面不能有结露；涂装后4h内不得淋雨。一般涂装4~5道。室外工程的干漆膜总厚度为150μm，室内工程为125μm，允许偏差为25μm；海边、海上或强烈腐蚀性大气中，干漆膜总厚度为200~220μm。

（二）总结

建筑钢结构在空气或潮湿环境中易锈蚀，特别是空气中含有酸碱盐类介质时   为严重。腐蚀不仅使钢材表面产生不均匀的锈蚀，而且局部的锈蚀引起应力集中， 促使钢结构提前破坏，尤其是在反复冲击的荷载作用下，   疲劳强度降低，出现脆性断裂。钢结构的腐蚀会危害建筑物的   ，并造成巨大的损失。只有在设计 建造的同时，对其进行的   ，才能钢结构的寿命。