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关于钢结构的防腐蚀涂装处理研究

       随着钢结构建筑的广泛应用,由于钢结构本身的特性,并基于建筑的安全和耐久性,钢结构的防腐问题也越来越突出。目前,全世界每年因钢结构腐蚀造成的经济损失已高达数千亿美元以上;而且钢结构由于腐蚀造成的事故危及到结构的安全运行,腐蚀引起的灾难性事故已不少见。对于焊接钢结构和承受较大应力状况下的钢结构,在应力作用下,其腐蚀将更快。

       1 钢材腐蚀的过程

       钢材的腐蚀是一种不均匀的破坏,腐蚀的发展过程很快,一旦在钢结构的表面发生,腐蚀的蚀坑会由坑底向纵深迅速发展,使钢结构产生应力集中现象,而应力集中又会加快钢材的腐蚀,这是一种钢材腐蚀的恶性循环。腐蚀使钢材的抗冷脆性能下降、疲劳强度降低。钢结构建筑在自然环境下,受腐蚀后会有一定的减薄现象。

       2 钢结构的防腐处理

       由于钢结构的腐蚀给国民经济带来很大损失,同时还带来了重大的安全隐患,所以钢结构防腐技术对于钢结构的安全性能与耐久性起着极为重要的作用。

       2.1 钢结构的几种防腐措施

       2.1.1 热浸锌

       热浸锌是将除锈后的钢构件浸入600℃左右高温融化的锌液中,使钢构件表面附着锌层,锌层厚度对5mm以下薄板不得小于65μm,对厚板不小于86μm。从而起到防腐蚀的目的。这种方法的优点是耐久年限长,生产工业化程度高,质量稳定。因而被大量用于受大气腐蚀较严重且不易维修的室外钢结构中,如输电线塔、通讯塔、压型钢板等。热浸锌的首道工序是酸洗除锈,然后是清洗,这两道工序不彻底均会给防腐蚀留下隐患,所以必须处理彻底。对于具有相应贴合面的构件,应注意贴合面的缝隙中酸洗不彻底或酸液洗不净,造成镀锌表面流黄水的现象。热浸锌是在高温下进行的,对于管形构件应该让其两端开敞;若两端封闭会造成管内空气膨胀而使封头板爆裂,从而造成安全事故;若一端封闭则锌液流通不畅,易在管内积存。

       2.1.2 涂层法

       涂层法防腐一般不如长效防腐方法(但目前氟碳涂料防腐蚀年限甚至可达50年),所以多用于室内钢结构或相对易于维护的室外钢结构防腐。涂层法防腐一次成本低,但用于户外时维护成本较高。涂层法的施工第一步是除锈,优质的涂层依赖于彻底的除锈,所以要求高的涂层一般多用喷砂喷丸除锈,露出金属的光泽,除去所有的锈迹和油污,现场施工的涂层可用手工除锈。涂层的选择要考虑周围的环境,不同的涂层对不同的腐蚀条件有不同的耐受性;涂层一般有底漆(层)和面漆(层)之分,底漆含粉料多,基料少,成膜粗糙,与钢材粘附力强,与面漆结合性好;面漆则基料多,成膜有光泽,能保护底漆不受大气腐蚀,并能抗风化。不同的涂料之间有相容与否的问题,前后选用不同涂料时要注意它们的相容性。涂层的施工要有适当的温度(在5℃~38℃之间)和湿度(相对湿度不大于85%);涂层的施工环境粉尘要少,构件表面不能有结露。涂装后4小时之内不得淋雨;涂层一般做3~5遍。干漆膜总厚度室外工程为150μm,室内工程为125μm,允许偏差为25μm。在有强腐蚀性的大气中,干漆膜总厚度可加厚为200μm~220μm。

       2.1.3 阴极保护法

       在钢结构表面附加较活泼的金属取代对钢材的腐蚀。此方法常用于水下或地下钢结构。

       2.2 钢构件漆前表面处理常用方法

       钢构件在加工、运输、存放等过程中,表面往往带有氧化皮、铁锈制模残留的型砂、焊渣、尘土以及油污等;要使涂层能牢固地附着在钢构件的表面上,在涂装前就必须对钢构件表面进行清理;否则,不仅影响涂层与基体金属的结合力和抗腐蚀性能,而且还会使基体金属在即使有涂层防护下也会继续腐蚀,使涂层剥落,影响钢构件的机械性能和使用寿命。因此钢构件涂漆前的表面处理是获得质量优良的防护层、延长产品使用寿命的重要保证和措施。

       2.2.1 手工处理

       如刮刀、钢丝刷或砂轮等。用手工可以除去钢构件表面的锈迹和氧化皮,但手工处理劳动强度大,生产效率低,质量差,清理不彻底。

       2.2.2 化学处理

       主要是利用酸性或碱性溶液与钢构件表面的氧化物及油污发生化学反应,使其溶解在酸性或碱性的溶液中,以达到去除钢构件表面锈迹氧化皮及油污的目的。化学处理适用于薄板件清理,但若时间控制不当,即使加缓蚀剂,也会使钢材产生过蚀现象。对于较复杂的结构件和有孔零件,经酸性溶液酸洗后,浸入缝隙或孔穴中的余酸难以彻底清除,若处理不当,将成为钢构件以后腐蚀的隐患。化学物易挥发,成本高,处理后的化学排放工作难度大,若处理不当,将对环境造成严重的污染。随着环保意识的提高,此种处理方法正被机械处理法取代。

       2.2.3 机械处理法

       主要有抛丸法和喷丸法。抛丸法是利用离心力将弹丸加速,抛射至工件进行除锈清理的方法。抛丸灵活性差,受场地限制,清理钢构件时有些盲目性,在钢构件内表面易产生清理不到的死角。该法设备结构复杂,易损件多,特别是叶片等零件磨损快,维修工时多,费用高,一次性投入大。

       3. 科学防腐涂装应考虑的因素

       由于涂层防腐工艺简单且造价低,所以实际应用中较为广泛。钢结构防腐按钢结构的使用要求而定,一般情况下用常规防锈漆即可;当所处的环境条件较恶劣时必须要采用性能优异的防腐涂料如富锌类涂料或采用耐侯钢。钢结构防腐涂装应是一个科学的系统钢结构工程,合理的钢结构防腐涂层设计是创建优质防腐工程的基础。科学合理的涂装方案能显著提高钢结构防腐涂装质量,延长防腐年限及维修间隔,降低防腐成本。科学合理的钢结构防腐涂层设计应考虑到以下因素。

       第一,防腐涂装要求:包括防腐年限、装饰性要求、保光保色性要求,是否易于维修等。

       第二,防腐蚀环境:即钢结构处于什么样的腐蚀环境,包括一般大气环境、工业大气腐蚀环境、化工大气腐蚀环境、海洋大气腐蚀环境、热带或寒带地区、室内还是室外、有无液体或其它气体介质(大气除外)腐蚀等。

       第三,涂装环境条件:涂装场所条件的温湿度、室内或室外、是否在专门的涂装室内涂装等。

       钢结构的防腐处理非常重要,如果处理不好,对建筑物有很大影响,不仅会带来重大的经济损失,还会带有安全隐患。实际应用中防腐技术还有待于进一步完善。

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