鐵路車站鋼結構防腐蝕涂層體系研究

沈鐵志1，黃成，馬鑫1，丁道祥，趙小虎1，于浩

（1.中國鐵路沈陽局集團有限公司土地房產管理部；2.中國鐵路沈陽局集團有限公司科學技術研究所，沈陽 遼寧 110013）

近年來，我國鐵路事業發展迅速，鋼結構作為一種綠色環保結構，廣泛應用在鐵路車站的雨棚立柱與桁架中。因為長時間暴露在露天條件下，經受風吹雨淋以及可能存在的鹽霧侵蝕和化學品污染，會造成鋼結構的腐蝕，甚至影響鋼結構強度，造成嚴重的后果。使用防腐蝕涂料對大型鋼結構進行防腐蝕保護是目前最有效最經濟的方法，也是目前鋼結構防腐蝕中應用最普遍的方法。因此，設計一種規范的、適合鐵路車站的鋼結構防腐蝕涂層體系，為鋼結構提供長效的防腐保護，保障運輸安全，顯得十分必要。

1 防腐蝕涂料的涂層系統及其作用

造成鐵路車站鋼結構腐蝕的原因復雜，單一的涂料很難滿足防腐蝕要求。應該使用由多種涂料形成復合涂層體系，不同的涂層各司其職，才能長期、有效地起到防腐蝕作用。一般來說，復合涂層體系由底漆、中間漆、面漆構成。

1．1 防腐蝕涂層的主要作用

防腐蝕涂料涂覆在鋼結構表面，成膜物質經固化后形成硬實的防腐蝕涂層，防腐蝕涂層必須有以下作用。

（1）屏蔽作用。由于鐵路車站雨棚鋼結構常年暴露在外，若空氣的相對濕度超過某一臨界值，鋼結構的表面就會形成水膜，而一些特殊結構更有可能有雨水存留，容易造成化學侵蝕。阻止水、氧接觸鋼結構表面，就能有效地防止鋼結構生銹腐蝕。所以，防腐蝕涂料層必須能夠阻止水、氧透過涂層的屏蔽作用。

（2）緩蝕作用。利用防腐蝕涂料形成絕對屏蔽時不可能的，當有水、氧接觸鋼結構時，能從涂層的防銹顏料中解離出緩蝕性離子，引起腐蝕電池極化，從而抑制腐蝕的進行。

（3）電化學保護作用。在涂料底漆中添加一定量的鋅粉或其他電極電位比鋼鐵更活潑的金屬，可以形成犧牲陽極，有效地保護鋼結構免受侵蝕。

1．2 防腐蝕涂料體系各涂層的作用與要求

（1）底漆。底漆是直接與鋼鐵表面接觸的涂層,是整個涂層體系的重要基礎。底漆應對底材有良好的附著力,不易脫落；對中間層漆附著牢固；成膜物質應具有屏蔽性，能阻擋水、氧、離子的透過；底漆基料，應該具備堿性，在金屬腐蝕時可以在陰極呈陽性，起到陰極保護作用。底漆的厚度需要較薄，可以減少成膜時產生的收縮應力，以避免降低附著力；底漆需要具有良好的潤濕性，對于一些焊接處、鋼結構不規則的區域，能夠良好的地滲入。

表1 涂層體系部分性能參數

（2）中間漆。中間漆的主要作用是適當的增加涂層體系的厚度，以提高整個涂層體系的屏蔽性能；中間漆位于底漆與面漆之間，起到承上啟下的作用，所以要求中間漆對于底漆和面漆都要有良好的附著性；同時，中間層還應具有一定的彈性，以保證涂層在受到冷熱變化和受力形變時具有一定的柔韌性，減少涂層開裂的可能。

（3）面漆。面漆是防腐蝕涂層配套體系中最外一層漆，其主要作用是防止化學介質和化學煙霧及水、氣等對鋼鐵產生腐蝕，防止紫外線對漆膜中樹脂的降解破壞,不能變黃褪色、延長涂層的防護使用期和使用壽命。

2 影響防腐蝕涂層使用壽命的主要因素

2．1 鋼結構的表面處理

鋼結構的表面處理十分重要，可以直接影響防腐蝕涂層的使用壽命。在同等施工條件下，表面處理是否復合涂料的施工要求，可能造成防腐蝕涂層使用壽命產生3～5倍的差距。

2．2 防腐涂料與防火涂料的兼容性

一般來說，鐵路車站鋼結構均有一定的防火要求，防火涂層與防腐蝕涂層體系如果不能良好地相容，就可能造成附著力降低，涂層開裂脫落。所以選擇的防腐蝕涂料，要有良好的兼容性，特別是面漆還要具有良好的柔韌性和附著力，為防火涂層提供保護，以免發生涂料開裂的現象。

3 防腐蝕涂料種類的選擇

經過理論與試驗分析，推薦選擇環氧樹脂類底漆、環氧云鐵類中間漆、聚氨酯類面漆形成的防腐蝕料層體系。該防腐蝕涂料體系具有以下特點：

（1）鋼結構表面處理要求低。選擇的防腐蝕涂料要在保證防腐蝕效果和使用壽命的條件下，對鋼結構表面處理的要求要低，達到St2級即可，使用手動及電動工具就可以達到要求。由于在車站內施工，很多大型打磨設備難以進入現場進行施工，噴砂等打磨方式對車站環境損害較大，也不適合進行現場施工。這一特點尤為重要。

（2）涂料物理化學性能優良。所選涂料的主要性能均達到國家規定標準以上（見表1），理論上涂層的使用年限超過8年。

（3）涂料的固體含量較多，經過1～2道施工涂刷就可以達到規定的膜厚，節省施工的時間和經濟成本。

（4）屬于非易燃易爆品，便于存儲和運輸。

（5）涂料主漆以水為分散介質，沒有刺激性氣味，符合環保要求，不會造成旅客的不適。

4 防腐蝕涂料施工要點

涂料施工質量的好壞對涂層的性能影響極大。在施工過程中，由于施工方法不當而造成涂層無法達到預期使用壽命的例子有很多。越是性能優異的防腐蝕涂料，對施工方法的要求越嚴格。

4．1 鋼結構表面處理

鋼鐵基材必須經除銹、除油處理，根據選擇的防腐蝕涂料的要求

4．2 保證涂層厚度

必須保證必要的涂層厚度。涂層厚度必須超過其臨界厚度才能達到理想的防腐蝕效果，一般為120～200μm。理論上，防腐蝕涂層越厚，其防腐蝕能力越強，一般認為，涂層的壽命跟涂層厚度的平方成正比。提高涂層厚度，能加強涂層的隔離能力, 是提高涂層壽命的有效手段。但是防腐蝕涂層的厚度如果太厚，可能在涂刷過程中由于涂料揮發不均勻，產生起泡現象，一般面漆的厚度不超過120μm。

4．3 在施工過程中注意天氣及氣候情況，

施工環境溫度至少要要高于5度，空氣濕度要小于85%。在降雨以及風力大于6級時不可以進行施工。

4．4 要嚴格控制涂裝間隔時間

按照涂料說明書的規定，底漆涂裝后不可以放置過久才涂面漆，否則，將出現涂料難以附著的情況。

5 結語

鐵路車站鋼結構防腐蝕是復雜的系統工程。本文通過闡述防腐蝕涂層的作用，影響防腐蝕涂層使用壽命的因素。詳細分析了施工所需防腐蝕涂料的特點、施工時需要控制的要素，為鐵路車站鋼結構防腐蝕涂層體系的建立提供了依據。