高温高湿环境中钢结构防腐措施研究.doc

1、高温高湿环境中钢结构防腐措施研究摘要：同传统的木结构、砖石结构和钢筋混凝土相比，钢结构具有强度高、受荷能力强、自重轻、占空间体积小、构件制造与安装方便、节约木材等许多优点，因此越来越广泛地应用于建筑中，但是钢材耐腐蚀性和耐锈蚀性差。据发达国家的不完全统计，每年由于腐蚀造成的经济损失约占国民经济总产值的，钢结构的腐蚀不仅造成经济损失，也给结构的安全带来隐患，由于钢锈蚀而导致的工程事故也屡见不鲜，因此钢结构（特别是薄壁钢构件）的防腐处理具有重要的经济和社会意义。 关键词：高温高湿环境轻钢结构腐蚀措施 中图分类号：TU392.5 文献标识码：A 文章编号： 引言 钢结构由于具有强度高、自重轻、施工速

2、度快等优点，一直是深受人们喜爱的一种建筑结构型式，但由于钢材料本身存在着耐腐蚀性差，耐热不耐火的缺点，如在工程应用过程中不妥善处理好钢结构的防腐和防火保护问题，将直接影响到工程的安全性和耐久性。 1 钢结构的防腐 1.1 影响钢材腐蚀性的主要因素 (1)冶炼方法对钢材腐蚀性的影响 同样的沸腾钢，平炉冶炼的钢材由于其冶炼过程容易控制，钢材质量好，其抗大气腐 蚀性能最好，酸性转炉冶炼的次之，而残渣转炉冶炼的最低。 (2)材冷加工对钢材腐蚀性的影响 冷加工钢材系指经冷轧、冷拔和冷挤压的钢材，由于产生冷加工硬化，故其抗拉强度 和疲劳强度都会有所提高，但抗腐蚀性能却下降。 (3)合金元素对钢材腐蚀性的影

3、响 钢材中所加的合金元素溶解于铁的固溶体中，依据加人的不同合金元素的特征，可以 提高或降低钢材的腐蚀性能。 1.2 防止钢材腐蚀的主要方法 (1)改变金属结构的组织 在钢材冶炼过程中增加铜、铬、镍等金属元素提高钢材的抗腐蚀能力，如耐候钢。目前我国在低合金钢中大力发展的钢种一耐侯钢，是一种抗腐蚀性能很好的一个钢种，由于耐候钢暴露在大气条件下时，表面可逐渐形成一层非常致密且附着力很强的稳定锈层阻止外界腐蚀介质的侵人，减缓了金属继续腐蚀的速度。因此耐候钢的应用可大量节约涂漆和维护费用。 (2)钢材表面用金属涂层保护 金属镀层表面处理钢材常采用镀锌、铝或锌铝合金等保护金属的方法。热喷锌、铝技术是采用燃

4、烧火焰、电弧等离子弧作为热源，将喷涂材料加热到塑态和熔融状态，同时在高速气流的加速作用下，是材料呈雾化的颗粒束冲击到经过处理的机体表面上，随之激冷并不断层积而形成涂层的工艺方法。由于钢材表面覆层后，防腐蚀性能大大提高，可使钢材使用寿命延长 2-5 倍，是节约钢材的有效途径。 (3)钢材表面涂非金属保护层 目前采用较普遍的还是刷防锈油漆，油漆又分底漆、中间漆和面漆。随着世界范围内的工业环保要求越来越高，加上纳米技术在国际化工领域引发的材料革命，对钢结构的防护油漆提出了更高要求，它要是高性能的、环保型的、低涂装成本的及施工便利的。 a)底漆是防腐油漆配套体系中最基础的品种，种类一般有:钝化型、封闭

5、型、转化型、 环保型及环氧富锌底漆，在现代钢结构的底漆防护中，带锈转化底漆及环氧富锌底漆应 用最为广泛。 b)中间漆是底漆和面漆的中间层，它起着承上启下增强屏蔽作用。中间漆一般应用氯磺 化聚乙烯中间漆、过氧乙烯中间漆、醇酸中间漆和玻璃鳞片涂料等。其中玻璃鳞片涂料抗渗能力强，有独立的屏蔽作用。但因目前国内的玻璃鳞片涂料尚处于起步阶段，在质量和品种上和国外尚有一定的差距，所以应用不多。 c）面漆要求耐候性好，能抗紫外线破坏，具有抗氧化、耐候、耐水等特征及装饰作用。面漆的品种很多，其种类有醇酸耐酸漆、醇酸磁漆、聚笨乙烯色漆、氧化橡胶面漆、有机硅耐高温防腐漆、过氯乙烯面漆、环氧沥青防腐漆和聚氨酯等。其

6、中氧化橡胶面和聚氨酯面漆在现代钢结构涂层防护中应用最广。 采用非金属涂料防锈虽然是最常用的方法，但由于非金属涂料的耐久性差，经过一定时期需进行维修，这是非金属涂料的最大缺点。而且在刷涂前需对钢材表面彻底清理，去除铁锈、轧屑等，要花费一定的人力、物力。 (4)水下或地下钢结构采用阴极保护法。 阴极保护法是一种延长阳极寿命保证钢材料不受氯化物等污染环境侵蚀的保护方法。阳极是向钢材料分布抗腐蚀保护电流的硬件，如钦条网。根据美国防腐蚀学会所作的实验，一片活性钦条网阳极的寿命很容易超过 75 年。目前随着长数阳极的开发，阴极保护系统由于存在安装方法简单，维修费用低等诸多特点，被国内外很多水下和地下工程采

7、用取得了良好的防腐蚀效果。 2 海洋环境腐蚀和钢结构腐蚀情况 海洋环境是非常严酷的腐蚀环境，海洋船舶及海洋工程设施的几乎所有部位都需要进行腐蚀防护，因此海洋防腐蚀涂料所包括的范围非常广泛，且都属于重防腐涂料的范畴，如防锈底漆、船壳漆、甲板漆、内舱漆、集装箱涂料、海港设施及平台涂料、油罐涂料、海水冷却管道及海上输油管道用涂料等 。 2.1 海洋环境腐蚀 海水的平均盐度为 3.5% ，加上其它一些杂质和 Na + 、Mg2+ 、Ca 2+ 等金属离子与 Cl- S2- 等非金属离子的存在，海水本身就是一种较强的电解质，只要有适当的电极存在，就会形成化学电池，使钢铁等材料受到电化学作用而腐蚀，而且海

8、水中的各种介质也会与钢铁等材料发生化学反应，导致金属底材的腐蚀。海洋腐蚀环境一般分为海洋大气区、飞溅区、潮差区、海水全浸区和海底泥土区 5 个腐蚀区带。影响海水腐蚀的有化学因素、物理因素和生物因素 3 类，而且其影响常常是相互关联的，不但对不同的金属影响不一样，即使在同一海域对同一金属的影响也因金属在海水环境中的部位不同而不同 。 处于不同海洋环境下的金属构建物，特别是处于上述 5 个不同海洋腐蚀区带的钢铁设施，由于其所处工作介质的不同或工作状态的不同，常常会遇到电偶腐蚀、点蚀、溃疡腐蚀、沟状腐蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀、腐蚀疲劳、冲刷腐蚀和空泡腐蚀等多种腐蚀形态。 2.2 钢结构在海洋环境中的腐

9、蚀情况 各种钢结构在不同的海洋环境下，腐蚀行为和腐蚀特点有较大的差异 。 钢结构在五大腐蚀区域的腐蚀曲线见图 1。 图 1 钢结构在五大腐蚀区域的腐蚀曲线 从图 1 的腐蚀曲线看，有 3 个腐蚀峰值，第 1 个峰值是在平均高潮线以上的飞溅区，是钢结构腐蚀最严重的区域，也是最严峻的海洋腐蚀环境，原因是由于该区域经常成潮湿表面，表面供氧充足，无海生物污损，长时间润湿表面与短时间干燥表面的交替作用和浪花的冲刷，造成以物理与电化学为主的腐蚀破坏.第 2 个峰值通常发生在平均低潮线下0.5 1.0 m 区域，原因是钢桩在海洋环境中，随着潮位的涨落，在水线上方湿润的钢铁表面供氧总量比水线下方浸在海水中的钢

10、结构表面要充分得多，且彼此构成一个回路，由此成为一个氧浓度差的宏观腐蚀电池，加剧了其腐蚀程度。第 3 个峰值发生在与海水、海泥交界处下方，但较前 2 个峰值相对要小 。 3 结语 钢结构的防腐蚀除了采用上述方法，还要注意设计中构件尺度的划分要与防腐蚀工艺相协调，合理避免焊接贴合面等。我国发展钢结构市场前景非常广阔，它符合保护环境和土地资源的国策，钢结构的大量应用，将引发一场新的钢结构防腐技术革命。 参考文献： 1工业建筑防腐蚀设计规范.GB500046. 2钢结构管道涂装技术规程.YB/T9256. 3涂装前钢材表面锈蚀等级和涂装等级.GB8923. 4钢结构工程施工质量验收规范.GB50205.