钢结构腐蚀防护现状和发展

钢结构腐蚀防护现状和发展

李康武

中铁五局集团成都工程有限责任公司四川成都610000

摘要：钢结构作为建筑业用钢量最大的一种施工方式，具有自重轻、抗震性能好、节能效果好、工业化程度高等一系列优点，随着我国政府对钢结构行业的政策从过去限制用钢到鼓励合理用钢的转变，钢结构取代钢筋混凝土或砖混结构作为当代建筑业的发展趋势，具有广阔的应用空间，钢结构的防腐蚀问题也随之变得愈加突出。因此，从节约有限资源和能源的角度出发，钢结构防腐蚀对国民经济的发展显得尤为重要。

关键词：钢结构；防腐；现状；发展

在钢结构腐蚀和防腐处理时，要对钢结构出现腐蚀的原因进行有效的分析，钢结构在出现化学、电化学以及局部和均匀腐蚀时，要根据它们的特点进行分析，从而选择有效的处理方式。在钢结构防腐保护处理措施中，要尽量选择简单合理的钢结构形状和形式、在最大程度上避免钢结构出现缝隙和死角的现象；同时要减少钢结构出现磨损腐蚀的现象以及选择合理的防腐材料；是要对钢结构进行镀层保护和利用有机涂料配套体系，以此加强钢结构防腐保护。

一、钢结构腐蚀类型和机理

1.大气腐蚀。钢结构的大气腐蚀主要是由空气中的水和氧气等的化学和电化学作用引起的，是一种常见的腐蚀现象。大气中水汽形成金属表层的电解液层，而空气中的氧溶于其中作为阴极去极剂，二者与钢构件形成了一个基本的腐蚀原电池。当大气腐蚀在钢构件表面形成锈层后，腐蚀产物会影响大气腐蚀的电极反应。

2.局部腐蚀。局部腐蚀是钢结构最常见的破坏形态，主要包括电偶腐蚀、缝隙腐蚀。电偶腐蚀主要发生在钢结构不同金属组合或者连接处，其中电位较负的金属腐蚀速度较大，而电位较正的金属受到保护，两种金属构成了腐蚀原电池。研究表明，接触金属的电位差为电偶腐蚀的驱动力，两种金属的电极电位差愈大，电偶腐蚀愈严重。当钢结构的不同结构件之间、钢构件与非金属的表面间存在缝隙腐蚀，并有介质存在的时候就会发生缝隙腐蚀。所以腐蚀发生的条件：首先应存在一定具备腐蚀条件的缝隙腐蚀，缝隙腐蚀中必须有一定的液体；其次构件的缝隙宽度必须窄到可以使得液体在缝内停滞，钢结构的缝隙腐蚀最敏感的缝宽为0.025-0.1mm。钢结构最常见的缝隙腐蚀形式有铆接、衬垫和颗粒沉积等，由于这些连接中的缝隙在工程中是不可避免的，所以钢结构的缝隙腐蚀也是不可完全避免的，它的发生会导致钢结构整体强度降低，减少吻合程度。

3.应力腐蚀。由于钢结构既要承受拉伸、压缩、弯曲和扭转等各种应力的作用，又要受到腐蚀介质的作用，所以其采用的低碳钢、低合金钢、高强钢等在水介质、CO-CO2-H2O中极易发生应力腐蚀。在腐蚀环境中，钢结构受力作用会使腐蚀加速，即在某一特定的介质中，钢结构不受到应力作用时腐蚀甚微，但是受到拉伸应力后，经过一段时间构件会发生突然断裂。由于这种应力腐蚀断裂事先没有明显的征兆，所以往往造成灾难性后果，如桥梁坍塌、管道泄漏、建筑物倒塌等，带来巨大的经济和人员伤亡。钢结构应力腐蚀主要受到力学、电化学、构件材料三个方面的影响。环境因素和构件材料通过影响钢结构腐蚀的电化学行为决定了裂纹的形核、长大，并在应力的作用下导致构件失稳断裂。同时力学行为也受到构件材料和应力因素的影响，其对于裂纹的不同成长阶段都具有一定作用，并最终与电化学行为一同决定了构件的失稳断裂。

二、钢结构防腐蚀工艺的相关问题

钢结构设计中的构件尺寸要与防腐蚀工艺相协调。如果采用热浸锌方法作长效防腐蚀处理时，构件长、宽、高均受热浸锌镀槽尺寸的限制。防腐蚀工艺流程对钢构件构造处理有不同要求。例如热浸锌时，构件整体受高温作用，因而管状构件不允许两端封闭，若有封闭空腔则会在镀锌时由于内部空气膨胀而爆裂，造成安全事故。为了解决管状构件内部防腐蚀处理的不便，在采用热喷铝复合涂层或涂层法时，要将管状构件两端作气密性焊接封闭。钢结构构件或钢板焊接连接时，若互相之间有贴合面，则在贴合面内的防腐蚀处理会不彻底，经长期锈蚀会影响结构的耐久性，因此应该避免。现场焊接之前应将焊缝附近的防腐蚀层清除，这也就破坏了防腐蚀涂层。对于油漆等涂料，只要重新涂覆即可。对于长效防腐蚀涂层，如热喷铝或热浸锌，现场很难恢复，因而只能用效果相近的涂料作补救处理。

三、钢结构防腐保护措施

1.尽量选择简单合理的钢结构形状和形式。采用圆柱形的钢结构形式便于对防腐的处理和检修，圆柱形钢结构形式具备着简单的结构、较小的表面积，易于钢结构防腐处理。在钢结构防腐处理时，要对钢结构主体部分的完整性进行简单的处理。钢结构分段结构的连接部位没有较高的耐蚀性，处于防腐性最薄弱的部位。因此，应该尽量选择整体性的钢结构。当钢结构无法进行简化时，应该将腐蚀部位与其他部位进行有效的分离，同时也要保证钢结构便于拆除，利于对钢结构进行维修和防腐。

2.钢结构在最大程度上避免出现缝隙和死角的现象。钢结构的缝隙和死角会经常出现腐蚀的现象，尤其是在钢结构的连接和支撑的地方，很容易使钢结构出现缝隙和死角的现象。因此，在设计钢结构中，制定钢结构时，要将其焊死。或者是使用堵缝剂将钢结构的缝隙和死角进行填堵，以此降低钢结构缝隙出现腐蚀的现象，

3.减少钢结构出现磨损腐蚀的现象。钢结构在处于流动系统的过程，要尽量避免由于湍流、涡旋和流体等对钢结构进行冲击，以此减少钢结构出现磨损腐蚀的现象。首先要设计合理适当的流速，确保流体的方向和截面积不会出现突然变动的现象。当钢结构管道在受到液体中夹杂气泡冲击时，会增加钢结构磨损腐蚀的强度。因此，要将钢结构的分离和排除进行考虑。若是钢结构无法避免湍流和冲击时，可以相应的增加钢结构承受湍流的部位厚度。

4.选择合理的防腐材料。在选择防腐材料时，首先要对钢结构受到腐蚀的浓度、性质以及作用条件进行详细的分析，同时也要将材料的防腐蚀性能和物理力学性能、重要性能以及材料供应次数进行有效的结合，然后确定防腐蚀材料。其次，防腐蚀材料在受到多种介质混合作用时，对防腐材料性能产生一定的影响。因此，必须要对防腐材料进行有效的试验以此来确定防腐材料。在对钢结构进行防腐材料涂抹时，主要是在钢结构的表面、底部和中间进行防腐材料涂抹，要将涂层配置进行良好的结合。

5.镀层保护。为了提高钢结构的抗腐性能，可以采用金属镀层如电镀或热镀锌等方法，以此施加在钢结构表面。在处理钢结构表面时，可以使用热镀锌、加喷铝对钢结构表面进行复合涂层。在钢结构表面使用热镀锌或加喷铝进行处理时，即使钢结构处于露天情况下，也可以延长钢结构的防腐时间。在钢结构表面喷涂油漆或者防腐涂料时，为了保证钢结构不会受到有害物质的侵蚀，通常都是在室内对钢结构进行防腐工作。

6.在钢结构防腐保护措施中，可以有效的利用有机涂料配套体系。在钢结构防腐保护措施时，对于处在特殊环境的钢结构材料时，比如处在沿海地区的钢结构，通常在受到海洋空气影响下，钢结构的金属部位通常都会出现腐蚀的现象。钢结构金属部位在受到腐蚀时通常会受到温度、湿度、含盐度等因素的影响，使得钢结构受到非常严重的腐蚀现象。因此可以采用有机涂料配套体系的方案，可以对钢结构腐蚀进行有效的防止和控制，以此提高钢结构防腐性能。

总之，通过建筑行业和腐蚀行业相联合，在深入研究钢结构大气腐蚀、局部腐蚀、应力腐蚀类型和机理的基础上，积极开发新的防腐蚀措施，必将会在未来的钢结构防腐工程中发挥更大的作用。

参考文献：

[1]张飞祥.钢结构腐蚀及防腐蚀保护初探.2017.

[2]郎开英.浅谈钢结构腐蚀及其防腐保护的对策.2017.