浅析钢结构的防腐问题

发布时间:2024-02-04 20:02:27浏览次数:8
浅析钢结构的防腐问题桥梁设计讲究“安全、经济、适用、耐久、美观”五大基本设计原则,耐久也是一个基本原则之一。区别于混凝土桥梁,钢结构桥梁的耐久性有钢材的防腐、铺装与疲劳等,铺装是直接提供车轮接触面耐久性的问题,疲劳耐久性是受力与构造同时考虑的方面;防腐与受力无关,有钢材部位就需要设计相应防腐体系。钢材防腐体系有一次防护、二次防护。一次防护:主要为不锈钢、耐候钢。二次防护:① 被覆盖法:包括涂料涂装、防锈油涂装、热浸锌、热喷涂、冷喷涂等;② 化学处理:利用化学或者电化学处理使金属表面形成一层稳定化合物,如磷酸盐处理、铬酸盐处理、阳极氧化等;③ 阴极保护:利用电化学腐蚀原理,利用外加电流或者金属,达到保护钢结构。一次防护1)不锈钢 加入铬、镍等特定元素而表现出良好耐腐蚀性的合金钢。金属元素铬(Cr)使钢材表面形成一层不易溶解的氧化薄膜,而与外界隔离,能够长久保持金属光泽。一般铬含量越高,钢的抗腐蚀性越好。不锈钢成本约为普通钢材的4倍,但考虑材料成本、维护费用、防锈处理和防火处理的全寿命周期成本,不锈钢结构具有较大的优势。最常用的牌号是304,为了达到耐腐蚀性要求,304 不锈钢必须含有 18%以上的铬,8%以上的镍含量。304 不锈钢不耐氯化物腐蚀,在含大量盐分的海雾中很快会锈蚀。因此,在侵蚀性严重的工业或海洋大气中,应采用耐腐蚀性更好的 316。而双相型不锈钢 2205,把良好的耐大气腐蚀性能和高抗拉强度及弹性强度融为一体,其强度甚至略高于高强钢 Q420。不锈钢的线膨胀系数是普通钢材的 1.5 倍,热传导率约为普通钢材的 1/3,所以焊接变形控制比较困难,特别是奥氏体型不锈钢,应尽量减少焊缝的溶敷金属量、低热量输入,严格精细的焊接工艺和顺序。2)耐候钢耐 大 气 腐 蚀 钢 , 在 钢 材 中 加 入 一 定 数 量 的 合 金 元 素 (Cu、P、Cr、Ni、Mn、Mo、Al、V、Ti、Re 等),使其在金属表面形成保护锈层,以提高耐大气腐蚀性能的钢,阻止了大气中氧和水向钢铁基体渗入,减缓了锈蚀向钢铁材料纵深发展,从而提高耐大气腐蚀能力,耐大气腐蚀性能为普通碳素钢的 2~5 倍;耐候钢注意事项:① 焊接点的腐蚀:焊接点的氧化速率必须和其它用料相同,这需要特殊的焊接材料和技术。② 积水腐蚀:耐候钢并非不锈钢,如果耐候钢的凹位中有积水,该处的腐蚀速率将变快,因此必须做好排水。③ 富盐空气环境:耐候钢对富盐空气环境较敏感。在这样的环境中,表层保护膜可能阻止不了内部的进一步氧化。④ 掉色:耐候钢表面的锈层可使它附近的物体表面变得锈迹斑斑。二次防护1)被覆盖法:包括涂料涂装、防锈油涂装、热浸锌、热喷涂、冷喷涂等。涂料涂装,占钢结构桥梁防腐 60%。钢结构按照腐蚀环境、工况条件、防腐年限进行相应防腐设计; a、腐蚀环境大气区、浸水区、埋地区;b、根据涂装部位外表面、内表面、钢桥面、干湿交替区、摩擦面及附属;c、普通型及长效型保护年限。钢结构桥梁主要防腐涂层体系① 环氧富锌底漆+环氧云铁中间漆+丙稀酸聚氨酯面漆(氟碳面漆、聚硅氧烷面漆)② 无机富锌底漆+环氧云铁中间漆+丙稀酸聚氨酯面漆(氟碳面漆、聚硅氧烷面漆)③ 热喷锌(铝)+环氧云铁中间漆+丙稀酸聚氨酯面漆(氟碳面漆、聚硅氧烷面漆)水性无机富锌涂料以硅酸盐为成膜反应物与锌反应生成硅酸锌网状结构,因此可称为无机硅酸锌涂料,属绿色环保型涂料。水性无机富锌涂料由于硅酸盐与锌粉反应的同时还与钢铁反应形成硅酸锌铁络合物,因而对钢铁表面形成很强的化学键,从而可抵抗水、海水、有机物、氯化物等的侵蚀。环氧富锌涂料是以环氧树脂为成膜物并以有机溶剂为稀释剂的涂料,属有 机类涂料。环氧富锌涂料的附着力靠树脂对钢铁表面的粘结力,属物理吸附,初始附着力较好,但有机物的耐候性差,在恶劣环境下更易老化,从而附着力慢慢降低。 一般来说,环氧富锌涂料较易与各类面漆配套,水性无机富锌涂料除油性漆和醇酸漆不能配套外,可与目前普遍使用的环氧、丙烯酸、聚氨酯、乙烯类漆配套,如涂环氧过渡层漆则可与更多的面漆配套,且效果更佳。虽然一般来说水性无机富锌底漆的配套性能不如环氧富锌底漆,但目前可配套的面漆品种仍很多,完全能满足防腐工程的需求。 Ⅰ 基材表面处理:水性无机富锌漆在成膜过程中与钢铁表面形成化学键,因此对基材表面的处理要求严格,必须达到 Sa 2.5 级,并使表面有一定的粗糙度增加表面积,确保锌粉能同钢铁紧密接触。环氧富锌涂料附着力主要由有机树脂对基材的物理吸附贡献,因此对基材表面处理程度可相应降至 Sa 2.0 级,但实际施工中也要求达到 Sa 2.5 级。值得指出的是,在重防腐领域, Sa 2.5 级是普遍采用的级别,目前喷砂 (喷丸)技术完全可以达到。 Ⅱ 施工环境问题:水性无机富锌涂料以水为稀释剂,只有通过水分的挥发才能使湿膜形成硅酸锌致密网状结构的漆膜,因此这类涂料对施工环境,如气温、湿度、风力等比较敏感,相比之下,环氧富锌涂料由于以有机溶剂为稀释剂,较少受环境的影响。WZ-116 系列水性无机富锌涂料已能满足不同环境条件下的施工要求。另外对自动涂装流水线作业而言,因基本呈封闭型,大大削减了外部气候环境的影响,对水性无机富锌涂料的施工十分有利。
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