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      鋼結構防腐蝕問題的探討及對策

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      .鋼結構除銹 
         除銹工藝是鋼結構防腐蝕的前提與保證,常用的表面處理方法有: 
         1.1手工處理 
         用手工可以除去工件表面的氧化皮和銹跡,但手工處理清理不徹底,質量差,生產效率低。 
         1.2化學處理 
         主要是利用堿性或酸性溶液,使工件表面的油污及氧化物溶解在堿性或酸性的溶液中,以達到去除工件表面氧化皮、銹跡及油污的目的。但若時間控制不當,即使加緩蝕劑,也能使鋼材產生過蝕現象。對于較復雜的結構件和有孔的零件,若處理不當,浸入孔穴或縫隙中的余酸難以徹底清除,將成為隱患,因此化學處理適用于對薄板件清理。且化學物質易揮發,成本高,若化學排放處理不當,會對環境造成嚴重的污染。隨著人們環保意識的提高,這處理方法正被機械處理法取代。 
         1.3機械處理法 
         主要包括噴丸法和拋丸法。噴丸又分為噴丸和噴砂。用噴丸進行表面處理,打擊力大,清理效果明顯。但噴丸容易使薄板工件變形,且無法徹底清除油污。清理效果最佳的還應是噴砂,適用于工件表面要求較高的清理。拋丸法清理是利用離心力將彈丸加速,拋射至工件進行除銹清理的方法。H型鋼構件焊接完成后進入拋丸除銹封閉空間,可以對鋼構件表面的中銹以下程度的表面進行拋丸除銹,拋丸除銹工藝除具有除銹作用以外,還可以消除H型鋼構件焊接完成以后產生的殘余應力,改善鋼構件施加荷載后的受力狀態。采用拋丸除銹設備,與采用傳統的手工除銹、噴砂除銹相比,具有抗腐蝕年限更長、改善構件應力狀態的特點。但拋丸受場地限制,在工件內表面易產生清理不到的死角,設備結構復雜,葉片等零件磨損快,一次性投入費用高。 
         2.鋼結構防腐蝕 
         鋼結構銹蝕速度規律:①先快后慢;②沿?;虺睗癍h境快;③重工業區是市區的2倍,是山區、田園的10倍;④無防銹層比有防銹層快5倍;⑤室外為室內的4倍。 
      鋼結構防腐蝕是鋼結構設計、施工、使用中必須解決的重要問題,它牽涉到鋼結構的耐久性、造價、使用性能、維護費用等諸多問題。 
         2.1鋼結構腐蝕的原因 
         鋼材受腐蝕的原因很多,可根據環境介質的不同分為化學腐蝕和電化學腐蝕兩大類?;瘜W腐蝕也稱干腐蝕,是指鋼材在常溫或高溫下發生的氧化或硫化作用。鋼材的氧化是由于它同氧化性介質接觸產生化學反應而形成的。氧化性介質有空氣、氧氣、水蒸氣、二氧化碳、二氧化硫和氯等,反應后生成疏松的氧化物。其反應速度隨濕度、溫度的增加而加速,特別是干濕交替環境下腐蝕更為厲害。 
         電化學腐蝕亦稱濕腐蝕,是由于電化學現象在鋼材表面產生局部電池作用的腐蝕。鋼材在潮濕的空氣中,由于吸附作用,在其表面覆蓋一層極薄的水膜,由于表面成分或受力變形的不均勻,使鄰近的局部產生電極電位的高低差,形成了許多微電池。在陽極區,鐵被氧化成Fe離子進入水膜。水中溶有來自空氣的氧,在陰極區,氧被還原成OH根離子,兩者結合成不溶于水的Fe(OH)2,并進一步氧化生成疏松易剝落的鐵銹Fe(OH)3。 
         鋼材在大氣中的腐蝕,是化學腐蝕和電化學腐蝕同時作用所致,但以電化學腐蝕為主。根據裸露鋼板在所處環境的腐蝕程度,ISO 12944將大氣的腐蝕等級分為五個級別,對于不同的腐蝕環境以及防腐年限,ISO 12944對防腐涂層系統的選擇進行了指導并且規定了涂層系統的最小干膜厚度。例如,對于C4的大氣腐蝕環境及高的防腐年限(大于15年),可選用75微米的環氧富鋅底漆,150微米的環氧云鐵中間漆,以及50微米的聚氨酯面漆,總干膜厚度為275微米。 
         2.2鋼結構維護防腐蝕的常用方法 
         鋼材的腐蝕有材質的原因,也有使用環境和接觸介質等原因,因此防腐蝕方法也有所側重。 
         2.2.1采用抗腐蝕的耐候鋼。一般含有磷、銅、鎳、鉻、鈦等成分,使金屬表面形成保護層,耐腐蝕性能優于一般結構用鋼的鋼材稱為耐候鋼,其低溫沖擊韌性也比一般的鋼材好。 
         2.2.2長效防腐蝕。金屬保護層是用具有陽極或陰極保護作用的金屬或合金,通過電鍍、熱鍍、噴鍍、化學鍍和滲鍍等方法,在金屬表面上形成金屬保護層來隔離金屬與介質的接觸,或利用電化學作用對金屬加以保護,防止腐蝕。主要有熱浸鋅、熱噴鋁(鋅)復合涂層兩種方法。 
         2.2.3化學保護層法,是用化學或電化學的方法,使金屬表面生成具有耐腐蝕性能的薄膜,以隔離金屬與腐蝕介質接觸,如鋼鐵的鈍化和磷化處理。 
         2.2.4普通涂層法,是用涂料、塑料或搪瓷等材料,通過涂刷、噴涂等方法,在金屬表面形成非金屬保護膜,使金屬與腐蝕介質隔離。鋼結構就是利用表面涂裝防止腐蝕的。室內鋼結構或相對易于維護的室外鋼結構多用涂層法防腐,因其防腐蝕性不如長效防腐蝕方法。涂層法施工的第一步是除銹,一般多用噴砂、噴丸除去所有的油污和銹跡。要根據周圍的環境選擇涂層,而且不同的涂層對不同的腐蝕條件有不同的耐受性。 
         高性能的防腐涂料通常為三道漆體系:底漆,中間漆和面漆。 
         (1)底漆含基料少,粉料多,成膜粗糙,與鋼材粘附力強,與面漆結合性好。在腐蝕性強的環境中,通常選擇富鋅底漆。在腐蝕性較弱的環境中,通常選擇磷酸鋅底漆。環氧富鋅底漆與無機硅酸鋅底漆相比具有以下優點:其一在底漆與中間漆之間,不需要封閉漆;其二對空氣濕度不敏感,因為環氧富鋅底漆一般是基于環氧樹脂、聚胺或聚酰胺的固化機制,不需要空氣中的水分參與固化;其三可自身修補,且具有較強的結合力。目前,環氧富鋅底漆已被廣泛地應用于鋼結構的防腐。 
         (2)高性能涂裝體系的中間漆通常為環氧云鐵漆,相互交錯的層片狀的云鐵會有效地阻滯水分、氧及電解質的滲透,從而使中間漆具有更好的阻隔保護功能。另外,環氧云鐵中間漆中的云鐵能夠延長涂覆面漆的時間窗口,改善涂覆的性能。 
         (3)面漆的基料多,成膜有光澤,能保護底漆,并能抗風化。由于大多數鋼結構建筑有防止光澤度喪失及褪色等要求,所以采用保色性和保光性好的高性能面漆可以節約大量的后期維修費用。 
         涂層的施工要有適當的濕度和溫度。涂層的施工環境粉塵要少,構件表面不能有結露。涂裝后4小時之內不得淋雨。涂層一般做4~5遍。 
         2.3鋼結構防腐蝕工藝的相關問題 
         鋼結構設計中的構件尺寸要與防腐蝕工藝相協調。如果采用熱浸鋅方法作長效防腐蝕處理時,構件長、寬、高均受熱浸鋅鍍槽尺寸的限制。 
         防腐蝕工藝流程對鋼構件構造處理有不同要求。例如熱浸鋅時,構件整體受高溫作用,因而管狀構件不允許兩端封閉,若有封閉空腔則會在鍍鋅時由于內部空氣膨脹而爆裂,造成安全事故。為了解決管狀構件內部防腐蝕處理的不便,在采用熱噴鋁復合涂層或涂層法時,要將管狀構件兩端作氣密性焊接封閉。 
         鋼結構構件或鋼板焊接連接時,若互相之間有貼合面,則在貼合面內的防腐蝕處理會不徹底,經長期銹蝕會影響結構的耐久性,因此應該避免?,F場焊接之前應將焊縫附近的防腐蝕層清除,這也就破壞了防腐蝕涂層。對于油漆等涂料,只要重新涂覆即可。對于長效防腐蝕涂層,如熱噴鋁或熱浸鋅,現場很難恢復,因而只能用效果相近的涂料作補救處理。

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