隨著鋼產(chǎn)量的穩(wěn)步增加,鋼結(jié)構(gòu)的使用越來(lái)越多。鋼結(jié)構(gòu)建筑較鋼筋混凝土建筑具有施工便捷、抗震性能好、對(duì)環(huán)境污染少、可回收等優(yōu)點(diǎn),但鋼結(jié)構(gòu)易銹蝕,防腐對(duì)鋼結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)是非常重要的。
鋼結(jié)構(gòu)腐蝕類(lèi)型有大氣腐蝕,局部腐蝕和應(yīng)力腐蝕。
(1)大氣腐蝕
鋼結(jié)構(gòu)受大氣腐蝕主要是由空氣中的水和氧等的化學(xué)和電化學(xué)作用引起的。大氣中的水汽在金屬表面形成電解液層,空氣中的氧溶于其中作為陰極去極劑,二者與鋼構(gòu)件形成了一個(gè)基本的腐蝕原電池。鋼構(gòu)件表面受大氣腐蝕形成銹層后,腐蝕產(chǎn)物會(huì)影響大氣腐蝕的電極反應(yīng)。
(2)局部腐蝕
局部腐蝕在鋼結(jié)構(gòu)建筑中最常見(jiàn),主要是電偶腐蝕、縫隙腐蝕。電偶腐蝕主要發(fā)生在鋼結(jié)構(gòu)不同金屬組合或者連接處,其中電位較負(fù)的金屬腐蝕速度較快,而電位較正的金屬受到保護(hù),兩種金屬構(gòu)成了腐蝕原電池。
縫隙腐蝕主要在鋼結(jié)構(gòu)不同結(jié)構(gòu)件之間、鋼構(gòu)件與非金屬之間存在的表面縫隙處,當(dāng)縫隙寬度可讓液體在縫內(nèi)停滯時(shí)發(fā)生,鋼結(jié)構(gòu)縫隙腐蝕最敏感的縫寬為0.025~O.1mm。
(3)應(yīng)力腐蝕
在某一特定的介質(zhì)中,鋼結(jié)構(gòu)不受應(yīng)力作用時(shí)腐蝕甚微,但受到拉伸應(yīng)力后,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間構(gòu)件會(huì)發(fā)生突然斷裂。由于這種應(yīng)力腐蝕斷裂事先沒(méi)有明顯的征兆,所以往往造成災(zāi)難性后果,如橋梁坍塌、管道泄漏、建筑物倒塌等。
根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)腐蝕機(jī)理,其腐蝕是一種不均勻的破壞,腐蝕的發(fā)展很快,鋼結(jié)構(gòu)表面一旦發(fā)生腐蝕,腐蝕的蝕坑會(huì)由坑底向縱深迅速發(fā)展,使鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)生應(yīng)力集中,而應(yīng)力集中又會(huì)加快鋼材的腐蝕,這是一種惡性循環(huán)。
腐蝕使鋼材的抗冷脆性能下降、疲勞強(qiáng)度降低,導(dǎo)致承重構(gòu)件在無(wú)明顯的變形征兆下突然發(fā)生脆性斷裂,造成建筑物倒塌。
▊鋼結(jié)構(gòu)腐蝕的防護(hù)方法
1、使用耐候鋼
介于普通鋼和不銹鋼之間的低合金鋼系列,耐候鋼由普碳鋼添加少量銅、鎳等耐腐蝕元素而成,具有優(yōu)質(zhì)鋼的強(qiáng)韌、塑延、成型、焊割、磨蝕、高溫、抗疲勞等特性;耐候性為普碳鋼的2~8倍,涂裝性為普碳鋼的1.5~10倍。同時(shí),它具有耐銹,使構(gòu)件抗腐蝕延壽、減薄降耗,省工節(jié)能等特點(diǎn)。耐候鋼主要用于鐵道、車(chē)輛、橋梁、塔架等長(zhǎng)期暴露在大氣中使用的鋼結(jié)構(gòu)。用于制造集裝箱、鐵道車(chē)輛、石油井架、海港建筑、采油平臺(tái)及化工石油設(shè)備中含硫化氫腐蝕介質(zhì)的容器等結(jié)構(gòu)件。其低溫沖擊韌性也比一般的結(jié)構(gòu)用鋼好。標(biāo)準(zhǔn)為《焊接結(jié)構(gòu)用耐候鋼》(GB4172-84)。
在銹層和基體之間形成的約5O~100肚m厚的非晶態(tài)尖晶石型氧化物層致密且與基體金屬黏附性好,由于這層致密氧化物膜的存在,阻止了大氣中氧和水向鋼鐵基體滲人,減緩了銹蝕向鋼鐵材料縱深發(fā)展,大大提高了鋼鐵材料的耐大氣腐蝕能力。
2、熱浸鍍鋅防腐
熱浸鍍鋅防腐是將待鍍工件浸人溶融金屬鋅槽中進(jìn)行鍍覆,使工件表面形成純鍍鋅層和次表面的鋅合金化鍍層,實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼鐵的保護(hù)作用。
3、電弧噴涂防腐
電弧噴涂是利用專(zhuān)門(mén)的噴涂設(shè)備,使噴涂金屬絲在低電壓大電流作用下熔化,經(jīng)壓縮空氣噴吹至預(yù)先拋砂除銹的金屬構(gòu)件上形成電弧噴鋅、鋁涂層,在其上噴刷防腐封閉涂料形成長(zhǎng)效防腐復(fù)合涂層。較厚的涂層可有效阻止腐蝕介質(zhì)浸人基體。
電弧噴涂防腐的特點(diǎn)是:涂層結(jié)合力高,其結(jié)合力是富鋅漆和熱浸鋅無(wú)法比擬的。對(duì)經(jīng)電弧噴涂防腐處理的工件進(jìn)行沖擊彎曲試驗(yàn),結(jié)果不但完全符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn),而且還有“疊層鋼板”之稱(chēng);電弧噴涂層防腐時(shí)間長(zhǎng),一般在30~60a,涂層厚度決定涂層耐蝕壽命。
4、熱噴鋁(鋅)復(fù)合涂層防腐
熱噴鋁(鋅)復(fù)合涂層是一種與熱浸鋅效果相當(dāng)?shù)拈L(zhǎng)效防腐蝕方法。其工藝是先對(duì)鋼構(gòu)件表面作噴砂除銹處理,使其表面露出金屬光澤并打毛;再用乙炔一氧焰將不斷送出的鋁(鋅)絲融化,并用壓縮空氣吹附到鋼構(gòu)件表面,以形成蜂窩狀的鋁(鋅)噴涂層(厚度約80~100m);最后用環(huán)氧樹(shù)脂或氯丁橡膠漆等涂料填充毛細(xì)孔,以形成復(fù)合涂層。熱噴鋁(鋅)復(fù)合涂層無(wú)法在管狀構(gòu)件的內(nèi)壁施工,因此,管狀構(gòu)件兩端必須做氣密性封閉,以使內(nèi)壁不發(fā)生腐蝕。
該工藝的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)構(gòu)件尺寸適應(yīng)性強(qiáng),構(gòu)件形狀尺寸幾乎不受限制;另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是該工藝的熱影響是局部的,因而構(gòu)件不會(huì)產(chǎn)生熱變形。與熱浸鍍鋅相比,熱噴鋁(鋅)復(fù)合涂層的工業(yè)化程度較低,噴砂、噴鋁(鋅)的勞動(dòng)強(qiáng)度大,質(zhì)量也易受操作者情緒變化的影響。
5、涂層防腐
鋼結(jié)構(gòu)涂層防腐需經(jīng)過(guò)基層處理和涂層施工兩道工序。基層處理的目的是清除構(gòu)件表面的毛刺、鐵銹、油污及其他附著物,使構(gòu)件表面露出金屬光澤;基層處理越徹底,附著效果越好。基層處理的方式有手工機(jī)械處理、化學(xué)處理、機(jī)械噴射處理等。
至于涂層施工,常用的涂刷方式有手工刷涂法、手工滾涂法、浸涂法、空氣噴涂法和無(wú)氣噴涂法等。合理的涂刷方式,就能保證質(zhì)量、進(jìn)度、節(jié)約材料和降低成本。
從涂層結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō),有底漆一中漆一面漆、底漆一面漆和底漆面漆為同一種漆三種形式。其中底漆主要起附著和防銹作用;面漆主要起防腐蝕和防老化作用;中漆的作用介于底、面漆之間,并能增加漆膜厚度。
只有底、中、面漆配合使用才能發(fā)揮最佳作用,取得最佳效果。
涂層法施工質(zhì)量
首先,取決于基層處理的好壞;
其次,取決于防腐漆的質(zhì)量,要求底漆與鋼材粘附力強(qiáng),與面漆結(jié)合性好;要求面漆抗風(fēng)化,能保護(hù)底漆不受大氣腐蝕;
第三,涂層施工要在適當(dāng)?shù)臏囟?5~38℃之間)和濕度(相對(duì)濕度不大于85)及粉塵少的環(huán)境下進(jìn)