鋼結構防腐蝕問題的探討及對策

尹德勝 周廣存

摘要：鋼結構具有質量輕、抗震性能好、工業化程度高和施工速度快等優點，且低能耗、無污染、可循環利用。但它的致命弱點是易于腐蝕。腐蝕不僅使鋼材表面產生不均勻的銹蝕，而且局部的銹蝕引起應力集中，促使鋼結構提前破壞，尤其是在反復沖擊的荷載作用下，更促使疲勞強度降低，出現脆性斷裂。鋼材的腐蝕造成巨大的損失，只有對其進行有效防護，才能確保鋼結構的長久壽命。

關鍵詞：鋼結構;防腐蝕問題;探討及對策

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 防腐蝕涂料品種的選擇

2.1 被涂物體的使用環境

防腐蝕涂料對環境針對性很強，要根據具體使用環境，如介質的類型、濃度、溫度，設備運轉情況等因素來選用最適宜的涂料品種。

2.2 施工條件

應根據施工現場實際狀況選擇適宜的涂料品種。如在通風條件差的現場施工宜采用無溶劑或高固體分或水性防腐蝕涂料;在不具備烘烤干燥的現場只能選用自干型涂料。

2.3 技術、經濟綜合效果

不僅要考慮技術性能是否優異，還要考慮經濟的合理性。在進行經濟核算時要將材料費用、表面處理費用、施工費用、涂層性能及使用壽命、維修費用等加以綜合考慮。

3 常用的防銹措施

3.1 有機涂層鋼板技術

有機涂層鋼板（即彩涂板）具有輕質、美觀等特點及良好的耐腐蝕性能和物理屏障性能，良好的彎、壓等可加工性，同時又具有造型可隨意性和可回收性，因而在鋼結構領域越來越被廣泛應用，市場前景十分廣闊。彩涂板主要有聚酯、硅改性聚酯、環氧樹脂、氟碳、丙烯酸樹脂、塑料溶膠和家電聚酯及表面貼膜、壓花等產品，用于生產瓦楞板、夾心板、門窗等。從市場需求看，2003年我國共消費彩涂板242萬噸，其中進口110萬噸，占消費的比重為45.5%;2004年消費彩涂板245萬噸，其中進口49萬噸，占消費的比重減少到20.2%。預計2010年彩涂板總需求量約900萬噸。消費彩板中約95%用于建筑上，其中鋼結構用占很大一部分。在工業建筑中，有機涂層鋼板的應用，形成了輕型鋼結構體系。

3.2 熱浸鋅

熱浸鋅是將除銹后的鋼構件浸入600℃左右高溫融化的鋅液中，使鋼構件表面附著鋅層，鋅層厚度對5mm以下薄板不得小于65μm，對厚板不小于86μm。從而起到防腐蝕的目的。這種方法的優點是耐久年限長，生產工業化程度高，質量穩定。因而被大量用于受大氣腐蝕較嚴重且不易維修的室外鋼結構中。如大量輸電塔、通訊塔等。近年來大量出現的輕鋼結構體系中的壓型鋼板等。也較多采用熱浸鋅防腐蝕。熱浸鋅的首道工序是酸洗除銹，然后是清洗。這兩道工序不徹底均會給防腐蝕留下隱患。所以必須處理徹底。對于鋼結構設計者，應該避免設計出具有相貼合面的構件，以免貼合面的縫隙中酸洗不徹底或酸液洗不凈。造成鍍鋅表面流黃水的現象。熱浸鋅是在高溫下進行的。對于管形構件應該讓其兩端開敞。若兩端封閉會造成管內空氣膨脹而使封頭板爆裂，從而造成安全事故。若一端封閉則鋅液流通不暢，易在管內積存。

3.3 涂層法

即在鋼結構表面涂（噴）油漆或其他防腐蝕涂料，其耐久年限一般為5～10年。

（1）鋼件常用的防腐漆有：油性酚醛涂料、醇酸涂料、高氯化聚乙烯涂料、氯化橡膠涂料、氯磺化聚乙烯涂料、環氧樹脂涂料、無機富鋅涂料、有機硅涂料、過氯乙烯涂料、丙烯酸聚氨脂。

（2）常用的涂漆方法有手工刷漆和噴漆兩種，設備比較簡單，施工方便，是目前鋼件防腐施工的最常用的方法。

（3）鋼件表面粉末噴涂。一般常用于裝飾用鋼件的防腐，裝飾效果好，是一種環保型涂料，設備比較復雜，鋼件的尺寸和重量受到一定的限制。表面粉末噴涂分為皺紋面、低光面、半光面、高光面等。粉末噴涂件表面應注意保護，一旦發生噴涂層脫落、劃傷很難修補，一般采用同種粉料人工噴上，再用高溫燈光烤，但效果不理想，也有用涂醇酸漆和環氧漆作臨時防腐。較大、較重的鋼件或需要現場焊接的鋼件最好不要采用粉末噴涂。

（4）氟碳涂料。鋼件防腐常采用常溫氟碳防腐體系，一般通常是由環氧富鋅底漆+環氧云鐵中間漆+氟碳面漆構成常溫氟碳防腐體系，但價格較貴。

3.4 熱噴鋁（鋅）復合涂層

這是一種與熱浸鋅防腐蝕效果相當的長效防腐蝕方法。

具體做法是先對鋼構件表面作噴砂除銹，使其表面露出金屬光澤并打毛。再用乙炔-氧焰將不斷送出的鋁（鋅）絲融化，并用壓縮空氣吹附到鋼構件表面，以形成蜂窩狀的鋁（鋅）噴涂層（厚度約80μm～100μm）。最后用環氧樹脂或氯丁橡膠漆等涂料填充毛細孔，以形成復合涂層。

此法無法在管狀構件的內壁施工，因而管狀構件兩端必須做氣密性封閉，以使內壁不會腐蝕。這種工藝的優點是對構件尺寸適應性強，構件形狀尺寸幾乎不受限制。

4 結語

在日益增多的鋼結構建筑中，防止腐蝕至關重要。由于腐蝕造成的事故危及到結構的安全。腐蝕引起的災難性事故屢見不鮮，后果極為嚴重，所以做好鋼結構的防腐工作極為必要。

參考文獻：

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[2]張希黔.我國高層建筑鋼結構施工現狀述評[J].施工技術.2012（5）.

（作者單位：西藏華冶建設有限公司）