1、涂层法在钢结构防腐中的应用与分析【摘要】：在钢结构的众多防腐措施中，涂层法是使用最多，操作也最简便的措施。本文主要对钢结构腐蚀的条件及影响因素，涂层法的基本原理，涂层系统选择等几个方面加以阐述。 关键词：钢结构防腐涂层法 中图分类号：TU391 文献标识码： A 目前，全世界每年因钢结构腐蚀造成的经济损失已高达数千亿美元以上。而且，钢结构由于腐蚀造成的事故危及到结构的安全运行，腐蚀引起的灾难性事故屡见不鲜，特别是焊接钢结构和承受较大应力状况下的钢结构，由于在应力作用下，腐蚀将大大的加速。下面将对钢结构腐蚀的原理及涂层法在钢结构防腐中的应用问题作详细的阐述。 1 钢结构腐蚀的条件及影响因素分析
2、11 腐蚀条件 在自然环境下，钢铁的腐蚀主要来自于水、空气 ( 氧 ) 、电解质 ( 盐、碱 ) 、海水、酸雨等自然界的侵害。特殊环境下的腐蚀问题，大部分因人类的生 产活劫所造成，例如：化工、制药生产过程中产生 的酸、碱、盐等强腐蚀性介质的腐蚀问题。后者不在本文赘述。 12 腐蚀原理 由于电极电位的不同，金属发生电化学反应时，电极电位较低的部位容易失去电子，形成阳极 ( 即：金属被腐蚀 ) ；电极电位较高的部位得到电子， 成为阴极。 电化学反应式： 在氧和水的存在下， Fe(OH)2 生成水合氧化 铁，即铁锈： 铁锈是一种疏松的物质，浮在钢铁表面，它没有保护作用，金属的阳极化反应可继续进行。
3、13 在大气环境下钢铁腐蚀因素分析 大气环境下的腐蚀主要表现为锈蚀。影响锈蚀速度的因素有：环境的温度、湿度、大气中的酸性污染物浓度、电解质微粒漂浮物等。 湿度的影响：金属发生电化学反应与氧和水的作用关系甚大。在大气环境中，受空气相对湿度的影响，当空气中相对湿度超过 60 以上时，钢铁的腐蚀速率呈指数曲线上升 ( 见图 1) 。空气相对湿度低于 50 ，腐蚀速率极低。 图 1 空气相对湿度与钢铁腐蚀速率的相关曲线 2涂层法的应用与特点 21 涂层法的应用 将液体涂料涂装在钢结构构件上，待涂料干燥后在钢构件上形成保护膜，使钢制品与环境隔离达到保护钢构件不被腐蚀的方法称为涂层法。绝大多数钢结构建筑所
4、采用的涂层系统大体上是以铅系防锈涂料为主体的涂层系统和以富锌涂料作为底漆的涂层系统。以红丹或氧化亚铅为防锈颜料的铅系防锈涂料，在国内外具有很长的使用历史。这种涂料防锈性能好，对基底表面处理的要求相对较低，涂层(包括维修涂层)施工方便，涂料、涂层和管理费用便宜。所以长期以来，以铅系防锈涂料作为底漆的涂层系统一直是钢结构防腐的首选。 针对于建在海上、海岸边或工业地带这样一些腐蚀环境比较恶劣的建筑，或者对于维护比较困难的建筑，上述涂层系统的耐久性和维护涂层的经济性就受到限制。在与铅系防锈涂料为主体的涂层系统相比，以富锌涂料为防锈底漆的，并使用热氯化橡胶、乙烯树脂、聚氯酯等合成树脂涂料的涂层系统，具有
5、长时间的耐久性，维修周期可以大大延长，从而适用架设于恶劣腐蚀环境的大型、特大型钢结构建筑。这种涂层系统常被称为“重防蚀涂层系统” 。重防蚀涂层系统在国外已有成功应用于海上特大型钢结构件的例子。 现在，国内也开始在大型钢结构件上使用重防蚀涂层系统来保护钢结构。作为高性能的防锈底漆，环氧富锌漆和无机硅酸锌底漆是常用的品种。由于漆料中高含量锌粉的阴极保护作用，这种底漆的防锈性能较之常规防锈漆有明显提高。作为重防蚀涂层系统的中间漆和面漆，主要有环氧树脂涂料、氯化橡胶涂料、环氧沥青涂料和聚氯酯涂料等。也有采用底、面漆配套的氯磺化聚乙烯涂料系统。高性能涂料的使用，可大大延长了钢结构的防腐周期。 环氧树脂涂
6、料形成的漆膜韧性好，附着力强，坚硬，耐化学腐蚀优异，如在 40%H2SO4，5%H2SO4，5%NaOH，5%KOH，10%HCl，3%NaCl 中浸泡3 个月无变化;耐溶剂性极好，如耐汽油、松油等;电性能亦突出。其所以性能较好是由于环氧树脂的长键和良好的空间配置所形成。与其他一般成膜树脂不同，在配方中不需加入增韧剂，所以不会影响它的性能。 目前在油漆工业上常用的环氧树脂漆是由环氧氯丙烷和二酚丙烷在碱性作用下，缩聚而成的高分子聚合物。环氧树脂涂层具有粘合力强，收缩性小，稳定性高，耐腐蚀性好，电绝缘性能优良，韧性好，在常温下固化等优点，因此在钢结构建筑的防蚀应用正日益广泛。在钢结构的内表面，一般
7、可使用耐水性，耐化学药品等性能优良的焦油环氧树脂涂料。 22 涂层法施工的注意事项 涂层施工的环境温度应符合涂料产品说明书的规定，无规定时，环境温度宜在 535之间，相对湿度不大于 85%，构件表面没有结露和油污，涂层后 4h 得淋雨。施工图中注明不涂层的部位和安装焊缝处的30mm50mm 范围内的以及高强度螺栓磨擦连接表面，不得有涂层。涂料的涂层道数，涂层厚度应符合设计要求，当设计对涂层厚度无要求时，宜进行涂层 45 道。涂层干漆膜总厚度：室外应为 150m 室内应为125m，其允许偏差为 25m。底层漆厚度，室内为 50m，室外为50m。当喷涂防火涂料时，应符合钢结构防火涂料应用技术规范的
8、规定。涂层应均匀饱满，无明显起皱、流挂等缺陷。对构件进行涂层后，应按设计图纸进行编号，以便安装和检查。对于大型或重要的构件还应作重心、吊装位置的标记。 在防腐涂料的施工中，一定要注意被涂钢结构的表面温度必须高出环境的露点温度 3 以上。否则，会在钢材表面产生冷凝水。因为涂料在成膜过程中，溶剂挥发吸收热量，使钢铁表面温度下降，接近露点温度，水汽开始冷凝。此时涂漆肯定要影 响油漆与基材之间的结合，涂层结合不牢，甚至部 分脱落，使水、气容易穿过涂层，腐蚀到底层金属。因此，在南方梅雨季节施工时，可采取局部环境除 湿措施，降低露点温度，使涂装质量得到保障。 3涂层系统的选择及涂层操作的质量控制 31 影
9、响涂层系统选择的因素 （1）环境条件是头等重要的。对侵蚀环境，将只考虑抗蚀能力强的涂层，而对于侵蚀性较弱的环境可优先选用抗蚀能力较弱而通常较为便宜的涂层。这不仅由于涂料较便宜，还因为涂层工艺的其他部分如涂装也较为方便。 （2）结构的重要性影响涂层系统的选择。对于纠正问题代价高昂或问题会产生不良公共影响的重要结构，涂层标准一般较其他的要高。 （3）将工件运输到距离涂料施工工地一定距离的地方所产生的问题也可影响到涂层的选择。在选择过程中，涂层抗机械损伤的能力，在该地区修复的熟练程度及标准等将是重要的影响因素。 （4）当采用阴极保护时，所选涂层系统一定不能是皂化型的 （5）优先选择不需要特殊操作的涂
10、层以保证重涂时具有良好的层间附着力 （6）在最初和维修时进行涂装的难易程度会影响到涂层系统的选择，如果在缺乏熟练操作者的地方进行涂装更是如此 （7）维修的要求各不相同，并且取决于所用类型，可优先选择抗蚀能力较弱而具有许多优点的涂层，如在施工方面可定期进行重涂来保证形成良好的保护膜。在其他情况下可优先选用维修周期长的涂层系统。 32 涂层操作的质量控制 质量控制是保证涂层的潜力在使用中得到充分发挥的措施，为获得涂层的最佳性能，主要操作步骤有以下几个方面： （1）对涂层要求作充分考虑，选用适合于特定条件下的涂层系统； （2）与涂层施工和性能相关的结构设计的评估； （3）选择适合于所采取的制造技术的
11、涂层方法，有时则是选择适合于涂层方法的制造技术； （4）准备简要而明确的规格书； （5）由承包商估价并接受要求 （6）在可行时，检查所规定和提供的材料质量； （7）对涂装的各个阶段进行检测，包括装卸，储存和安装。 与新钢构件涂层相比起来，维修涂层还要有附加的要求，如对涂漆件的检查，进行试验以确定维修程序的可行性等。 4结语 现代化的钢结构建筑依靠三大工艺支柱，即焊接、安装与涂层防蚀。认真研究涂层防蚀技术在钢结构建筑中的地位和作用、除锈涂层的工作内容与工作过程、防蚀工艺与其他专业工种之间的密切关系，不难发现：涂层防蚀技术是一项全方位、多层次的系统工程。钢结构建筑防蚀技术的现代化，还需要在一段相当长的时间内，通过全行业的人们坚持不懈的努力才能实现。 参考文献： 1英 DA贝利斯 DH迪肯丁桦 等译 钢结构的腐蚀控制北京：化学工业出版社，2005 2曹楚南 中国材料的自然环境腐蚀 北京：化学工业出版社，2005
