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鋼結(jié)構(gòu)腐蝕的原因

來源: 時間:2017-10-14 10:29:00 點擊:

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    1.鋼結(jié)構(gòu)除銹
  除銹工藝是鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕的前提與保證,常用的表面處理方法有:
  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(zhì)量差,生產(chǎn)效率低。
  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(chǎn)生過蝕現(xiàn)象。對于較復(fù)雜的結(jié)構(gòu)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(zhì)易揮發(fā),成本高,若化學排放處理不當,會對環(huán)境造成嚴重的污染。隨著人們環(huán)保意識的提高,這處理方法正被機械處理法取代。
 ?、蹤C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(yīng)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(gòu)件焊接完成后進入拋丸除銹封閉空間,可以對鋼構(gòu)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(gòu)件焊接完成以后產(chǎn)生的殘余應(yīng)力,改善鋼構(gòu)件施加荷載后的受力狀態(tài)。采用拋丸除銹設(shè)備,與采用傳統(tǒng)的手工除銹、噴砂除銹相比,具有抗腐蝕年限更長、改善構(gòu)件應(yīng)力狀態(tài)的特點。但拋丸受場地限制,在工件內(nèi)表面易產(chǎn)生清理不到的死角,設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜,葉片等零件磨損快,一次性投入費用高。
  2.鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕
  鋼結(jié)構(gòu)銹蝕速度規(guī)律:①先快后慢;②沿?;虺睗癍h(huán)境快;③重工業(yè)區(qū)是市區(qū)的2倍,是山區(qū)、田園的10倍;④無防銹層比有防銹層快5倍;⑤室外為室內(nèi)的4倍。
  鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕是鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工、使用中必須解決的重要問題,它牽涉到鋼結(jié)構(gòu)的的耐久性、造價、使用性能、維護費用等諸多問題。
  2.1鋼結(jié)構(gòu)腐蝕的原因
  鋼材受腐蝕的原因很多,可根據(jù)環(huán)境介質(zhì)的不同分為化學腐蝕和電化學腐蝕兩大類。化學腐蝕也稱干腐蝕,是指鋼材在常溫或高溫下發(fā)生的氧化或硫化作用。鋼材的氧化是由于它同氧化性介質(zhì)接觸產(chǎn)生化學反應(yīng)而形成的。氧化性介質(zhì)有空氣、氧氣、水蒸氣、二氧化碳、二氧化硫和氯等,反應(yīng)后生成疏松的氧化物。其反應(yīng)速度隨濕度、溫度的增加而加速,特別是干濕交替環(huán)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(xiàn)象在鋼材表面產(chǎn)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(chǎn)生電極電位的高低差,形成了許多微電池。在陽極區(qū),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(qū),氧被還原成OH根離子,兩者結(jié)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(jù)裸露鋼板在所處環(huán)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(huán)境以及防腐年限,ISO 12944對防腐涂層系統(tǒng)的選擇進行了指導(dǎo)并且規(guī)定了涂層系統(tǒng)的最小干膜厚度。例如,對于C4的大氣腐蝕環(huán)境及高的防腐年限(大于15年),可選用75微米的環(huán)氧富鋅底漆,150微米的環(huán)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(jié)構(gòu)維護防腐蝕的常用方法
  鋼材的腐蝕有材質(zhì)的原因,也有使用環(huán)境和接觸介質(zhì)等原因,因此防腐蝕方法也有所側(cè)重。
 ?。?)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(yōu)于一般結(jié)構(gòu)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。
 ?。?)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(zhì)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(fù)合涂層兩種方法。
  (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(zhì)接觸,如鋼鐵的鈍化和磷化處理。
 ?。?)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(zhì)隔離。鋼結(jié)構(gòu)就是利用表面涂裝防止腐蝕的。室內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)或相對易于維護的室外鋼結(jié)構(gòu)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(jù)周圍的環(huán)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。
 ?、俚灼岷仙伲哿隙?,成膜粗糙,與鋼材粘附力強,與面漆結(jié)合性好。在腐蝕性強的環(huán)境中,通常選擇富鋅底漆。在腐蝕性較弱的環(huán)境中,通常選擇磷酸鋅底漆。環(huán)氧富鋅底漆與無機硅酸鋅底漆相比具有以下優(yōu)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(huán)氧富鋅底漆一般是基于環(huán)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(jié)合力。目前,環(huán)氧富鋅底漆已被廣泛地應(yīng)用于鋼結(jié)構(gòu)的防腐。
 ?、诟咝阅芡垦b體系的中間漆通常為環(huán)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(zhì)的滲透,從而使中間漆具有更好的阻隔保護功能。另外,環(huán)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。
 ?、勖嫫岬幕隙?,成膜有光澤,能保護底漆,并能抗風化。由于大多數(shù)鋼結(jié)構(gòu)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(jié)約大量的后期維修費用。
  涂層的施工要有適當?shù)臐穸群蜏囟?。涂層的施工環(huán)境粉塵要少,構(gòu)件表面不能有結(jié)露。涂裝后4小時之內(nèi)不得淋雨。涂層一般做4~5遍。
  2.3鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕工藝的相關(guān)問題
  防腐蝕工藝流程對鋼構(gòu)件構(gòu)造處理有不同要求。例如熱浸鋅時,構(gòu)件整體受高溫作用,因而管狀構(gòu)件不允許兩端封閉,若有封閉空腔則會在鍍鋅時由于內(nèi)部空氣膨脹而爆裂,造成安全事故。為了解決管狀構(gòu)件內(nèi)部防腐蝕處理的不便,在采用熱噴鋁復(fù)合涂層或涂層法時,要將管狀構(gòu)件兩端作氣密性焊接封閉。
  鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件或鋼板焊接連接時,若互相之間有貼合面,則在貼合面內(nèi)的防腐蝕處理會不徹底,經(jīng)長期銹蝕會影響結(jié)構(gòu)的耐久性,因此應(yīng)該避免?,F(xiàn)場焊接之前應(yīng)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(xiàn)場很難恢復(fù),因而只能用效果相近的涂料作補救處理。
  3.結(jié)束語
  隨著我國現(xiàn)代化進展的加快,應(yīng)用于建筑工程中的鋼材品種、規(guī)格和數(shù)量迅速增加,質(zhì)量和性能穩(wěn)步提高,鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用日益廣泛。但鋼材易腐蝕,是阻礙鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展的一個瓶頸。鋼結(jié)構(gòu)腐蝕的防治應(yīng)該引起人們的關(guān)注。