水工鋼結(jié)構(gòu)防腐涂層試驗研究

蘇巖

濟寧正源給排水勘察設(shè)計有限責任公司 山東濟寧 272000

在水工建筑中，水工鋼結(jié)構(gòu)是十分重要的構(gòu)成部分。由于鋼結(jié)構(gòu)長期浸沒在水中或處于干濕交替、被高速水流沖刷等環(huán)境中，會遭到各種水質(zhì)的影響，其中有海水、河水、水生物、大氣等；另外，大量的泥沙以及各種水生漂浮物摩擦也會導(dǎo)致鋼材出現(xiàn)腐蝕，影響結(jié)構(gòu)的承載能力。有效地解決水工鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕問題是保障水工結(jié)構(gòu)安全運行的重要任務(wù)。

1 水工鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕原理及影響因素

鋼結(jié)構(gòu)腐蝕，因為金屬材料和金屬結(jié)構(gòu)在不同的介質(zhì)條件下形成了物理、化學(xué)作用，從而造成了腐蝕。

1.1 腐蝕原理

腐蝕是物質(zhì)與外部介質(zhì)之間形成了化學(xué)反應(yīng)，造成了物質(zhì)結(jié)構(gòu)破壞。從腐蝕的類型上可以分為兩種，一種是化學(xué)腐蝕，另外一種是電化學(xué)腐蝕。其中化學(xué)腐蝕是金屬和接觸的物質(zhì)之間發(fā)生了氧化的反應(yīng)，從而出現(xiàn)了損耗；電化學(xué)腐蝕是電解質(zhì)溶液和金屬之間出現(xiàn)了原電池的反應(yīng)，一些活躍的金屬丟失了電子發(fā)生了氧化。通常情況下，水工鋼結(jié)構(gòu)腐蝕多數(shù)都是電化學(xué)腐蝕[1]。

1.2 影響因素

1.2.1 鋼結(jié)構(gòu)所處環(huán)境

顧名思義，水工鋼結(jié)構(gòu)通常用在和水接觸的地方。例如，水工鋼閘門是處于半水下或者是水下的環(huán)境，這種環(huán)境，增加了電化學(xué)腐蝕。另外，鋼材長期的暴露在外也會與空氣中的氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。

1.2.2 水質(zhì)影響

水中有大量的侵蝕性介質(zhì)，尤其是海水中的氯離子，會給鋼材造成嚴重的腐蝕。另外，水工鋼結(jié)構(gòu)中發(fā)生腐蝕都是連續(xù)性的，水流的流動速度會影響到腐蝕的速度。

1.2.3 鋼結(jié)構(gòu)自身的狀態(tài)

因為鋼材中有大量的鐵元素，尤其是合金鋼中還有很多的合金元素，不同的金屬元素會導(dǎo)致鋼材發(fā)生不同程度的氧化反應(yīng)，造成鋼材嚴重的腐蝕；另外，鋼材的表面如果不光滑甚至有裂紋，也會增加腐蝕度。

2 水工鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕措施

2.1 防腐蝕的原理

鋼結(jié)構(gòu)防腐要想得到解決，要從腐蝕的原因下手，才能有效的抑制腐蝕的發(fā)生，例如，鋼材的表面質(zhì)量需要控制，通過一些途徑隔絕環(huán)境中造成腐蝕的介質(zhì)，阻止腐蝕介質(zhì)與金屬的接觸，從而延緩腐蝕的速度[2]。

2.2 防腐蝕措施

2.2.1 表面預(yù)處理

金屬結(jié)構(gòu)在進行涂裝之前，首先要將鋼材的表面的銹蝕，污垢等清理干凈，同時要做好干燥處理。清理之后，金屬表面的清潔度要符合Sa2.5級。

2.2.2 涂料保護

防腐的涂料市場上有很多品種，有油脂漆、環(huán)氧樹脂漆、瀝青漆等。防腐涂層都是由三個部分構(gòu)成，底漆、中間漆和面漆。其中底漆有很強的耐腐蝕性，同時附著性很強；面漆耐干濕抗老化；中間漆則提升面漆和底漆的粘合性。經(jīng)過大量的實踐，水工鋼結(jié)構(gòu)通過涂料的方式抗腐蝕效果不是很好，一般的保護周期在3～5年。

2.2.3 陰極保護技術(shù)

陰極保護技術(shù)，主要是通過兩種方式，一種是外加電流，另外一種是犧牲陽極，都是利用溶解的溶液來給金屬點位到保護，防止出現(xiàn)腐蝕。其中外加電流陰極保護會容易受到水位以及運行的影響，在管理以及維護上比較復(fù)雜；犧牲陽極是使用范圍上很廣，同時可以在不同的水環(huán)境下應(yīng)用。另外，該方法還可以應(yīng)用到海水的防腐中，例如，沿海的鋼閘門，海上的采油平臺等。

2.2.4 包覆防蝕技術(shù)

現(xiàn)階段，我國從國外引進了一種新型的包裹技術(shù)，在保護鋼材的同時，還能延長鋼材的腐蝕，但是該技術(shù)在實際應(yīng)用上效果不佳，還得需要日后的進一步研究。

2.3 防腐方案選用原則和質(zhì)量控制

水工鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕方案，需要按照鋼結(jié)構(gòu)的不同環(huán)境、實際運行狀況和結(jié)構(gòu)使用年限等不同角度進行全面的判定。涂層防腐不會受到環(huán)境和鋼材的影響，應(yīng)用的范圍很廣，在實際工程應(yīng)用中，要結(jié)合鋼結(jié)構(gòu)的不同性質(zhì)和所處環(huán)境來科學(xué)地選擇涂料。施工企業(yè)和操作人員要重視專業(yè)知識和技能，持證上崗，再噴涂涂料前做好鋼結(jié)構(gòu)表面的清理工作，規(guī)范施工，以延長鋼結(jié)構(gòu)的使用壽命[3]。

3 水工鋼結(jié)構(gòu)建筑物防腐蝕材料發(fā)展

3.1 水性無機富鋅涂料

在防腐領(lǐng)域中，富鋅涂料有很多種類型，其中有無機富新涂料、溶劑型環(huán)氧富鋅涂料，由于現(xiàn)階段技術(shù)還尚未成熟，涂膜成膜之后無法形成有效的保護，涂膜在水汽的狀態(tài)下就會出現(xiàn)原電池，從而就能讓電子犧牲陽極得到釋放，起到了有效的保護。

3.2 水性聚氨酯涂料

聚氨酯涂料成膜之后，漆膜中會有一種涂料，這種涂料是有型性質(zhì)，適用的范圍很廣，同時在涂料產(chǎn)品中屬于經(jīng)濟性，在水工鋼結(jié)構(gòu)防腐領(lǐng)域中的得到了大力的應(yīng)用。

3.3 其他防腐涂料

鋼結(jié)構(gòu)防腐領(lǐng)域中，對于水性涂料正在不斷地研究和應(yīng)用，例如，水性丙烯涂料等，產(chǎn)品在使用過程中由于有很大的局限性，還需要不斷地完善和日后優(yōu)化。

4 結(jié)語

由于工作環(huán)境和工作特性的差異，水工鋼結(jié)構(gòu)對防腐涂料的技術(shù)要求也不同,在實際操作中應(yīng)該根據(jù)項目特點進行針對性的防腐設(shè)計并提出差異化指標要求。