談沿海地區(qū)鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕及防腐涂層應(yīng)用

摘要：傳統(tǒng)的防腐涂層對(duì)沿海地區(qū)鋼結(jié)構(gòu)的防腐效果并不好，對(duì)大氣、鹽霧、海水、紫外線等的侵蝕防護(hù)能力很差，不僅沒有得到應(yīng)有的防腐效果，反而降低了鋼結(jié)構(gòu)的使用壽命。針對(duì)這種情況，本文對(duì)沿海地區(qū)鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕及防腐涂層的問(wèn)題提出了建立一種新型涂層配套體系，力求從根本上解決長(zhǎng)期困擾沿海地區(qū)鋼結(jié)構(gòu)遭受腐蝕的問(wèn)題，使該種體系具有光明的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu);腐蝕;防腐涂層

隨著經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，沿海地區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施大幅增加，其中鋼結(jié)構(gòu)在這些設(shè)施和設(shè)備中得到大量的應(yīng)用。在使用過(guò)程中不可避免地會(huì)受到沿海鹽霧以及海水的侵蝕，容易讓這些鋼結(jié)構(gòu)出現(xiàn)腐蝕，嚴(yán)重的影響正常的使用。針對(duì)這一問(wèn)題，有必要采取新型的防腐涂料對(duì)鋼結(jié)構(gòu)起到很好的保護(hù)作用，進(jìn)而確保設(shè)施與設(shè)備得正常的使用和運(yùn)行。

一 沿海地區(qū)鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕環(huán)境

（一）大氣腐蝕

有的鋼結(jié)構(gòu)和海岸相距只有40米，在沿海的大氣里含有大量氯化物與鹽類，當(dāng)大氣里的濕度很大時(shí)，在結(jié)構(gòu)體涂膜表面很容易形成電解液膜，具有很大的溶解性，其中的氯離子有很強(qiáng)的滲透性，形成的局部腐蝕還是很嚴(yán)重的。還有的沿海地區(qū)雨水的PH值處于6左右，大氣里含量較高的NO2、SO2、H 2S，時(shí)長(zhǎng)會(huì)有酸雨出現(xiàn)，對(duì)現(xiàn)在的涂層體系，特別是對(duì)富鋅底漆有很嚴(yán)重的損傷。還有紫外線容易引起老化涂層遭到破壞，這也是大氣腐蝕的主要方式。鋼結(jié)構(gòu)板因?yàn)椴痪鶆蛭锢頎顟B(tài)、材質(zhì)等原因，在不同部位存在不同的電位差，也會(huì)出現(xiàn)在外表出輕微的電池腐蝕。鋼結(jié)構(gòu)頂部的腐蝕只要是因?yàn)橹鄙渥贤饩€的原因，如果鋼板出現(xiàn)凸凹不平就會(huì)有積水，導(dǎo)致出現(xiàn)電化學(xué)腐蝕。對(duì)于浮頂鋼結(jié)構(gòu)，凸凹不平的浮頂單盤也會(huì)出現(xiàn)積水，很多時(shí)候會(huì)出現(xiàn)穿孔腐蝕的情況[1]。

（二）溫度與紫外線腐蝕

沿海的一些地區(qū)空氣潮濕，相對(duì)濕度常年都處于75%之上，有很大的溫差。如果鋼鐵表面處于濕潤(rùn)狀態(tài)，限制了氧的通路，作為氧化劑的銹層，會(huì)出現(xiàn)陰極的去極化反應(yīng);如果鋼鐵表面處于干燥時(shí)，銹層透氧，二價(jià)鐵這時(shí)就會(huì)被滲入氧重新氧化成三氧化二鐵。所處于交替的干濕條件下，鋼鐵如果帶有銹層就會(huì)使自身的腐蝕加速，這就是導(dǎo)致沿海地區(qū)鋼結(jié)構(gòu)外壁的涂膜遭到破壞的主要原因。隨著臭氧層變薄，近年來(lái)紫外線不斷增大了照射強(qiáng)度，使得普通防腐涂層加速了失效及老化[2]。

（三）異物磨蝕

沿海如果含有較大的風(fēng)沙，在鋼結(jié)構(gòu)附近有港口運(yùn)輸?shù)V石作業(yè)，在海風(fēng)的吹動(dòng)下礦石粉塵和沙粒會(huì)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)生機(jī)械磨損，同時(shí)在涂層表面粘附，由于它的雜質(zhì)電位較高對(duì)涂層或底材造成原電池腐蝕，通水也影響涂層外觀的整潔。

二 新體系的防腐涂層

通過(guò)理論研究及試驗(yàn)開發(fā)，研制出了無(wú)溶劑防腐底漆與納米無(wú)機(jī)硅氧烷抗粘污面漆組成的新型涂層配套體系，對(duì)于沿海儲(chǔ)罐、埋地管道和鋼結(jié)構(gòu)都有十分好的涂裝防腐效果，目前這些產(chǎn)品已經(jīng)得到了普及。

（一）無(wú)溶劑防腐底漆

作為新體系的無(wú)溶劑防腐底漆，具有很好的工藝材料性能，主要性能有：防腐性能。涂料在涂裝過(guò)程中沒有溶劑揮發(fā)，使涂層里揮發(fā)性氣孔減少和涂層針孔消除，可以對(duì)氧、水等腐蝕性介質(zhì)形成有效的抵擋，防止這些介質(zhì)穿過(guò)涂層造成對(duì)鋼材的腐蝕;機(jī)械性能。涂料經(jīng)過(guò)交聯(lián)固化后可以形成類似于瓷釉的光潔涂層，具有分子鏈的剛?cè)峤惶娼Y(jié)構(gòu)與較高的交聯(lián)密度，使得涂層的耐磨性、柔韌性、耐撞擊性、抗劃傷性等性能都很高，且收縮率很低，內(nèi)應(yīng)力小和不易產(chǎn)生裂紋;耐化學(xué)品性能。涂層的高度交聯(lián)使其具有優(yōu)異的耐化學(xué)品性能，可以耐中度酸、海水、鹽、堿、酸和各類脂肪烴、油品;低表面處理涂裝性能。涂料對(duì)涂裝表面的處理要求不高，可以在有水與出現(xiàn)銹蝕的表面開展涂裝作業(yè)，只需把表面松散的氧化皮、浮銹、油脂去除就可以進(jìn)行涂裝[3]。

（二）納米無(wú)機(jī)硅氧烷面漆

面漆主要是由納米氟改性硅溶膠樹脂組成，采取正硅酸乙酯為無(wú)機(jī)相前軀體，運(yùn)用溶膠-凝膠法將TEOS與聚合物溶液共同縮聚與水解，從而得到分子級(jí)復(fù)合的疏水油材料[4]。該面漆具有以下特點(diǎn)：永久性耐污自清潔功能。涂料具有低表面張力，擁有很好的附著力，同時(shí)其結(jié)構(gòu)和荷葉相似，能產(chǎn)生荷葉效應(yīng)，故而具有超長(zhǎng)持久的耐污自清潔性能;耐候性能。納米無(wú)機(jī)硅氧烷的涂層中大部分鍵能很高，離子鍵十分穩(wěn)定，太陽(yáng)的紫外線不能破壞涂層，長(zhǎng)期在戶外使用不會(huì)出現(xiàn)粉化、失光、變色等老化問(wèn)題;阻燃性能。涂層是由多官能團(tuán)硅氧烷及無(wú)機(jī)非金屬材料組成，導(dǎo)入系數(shù)小，阻止傳播熱量，本身又不能燃燒，具有很好的阻燃效果;熱反射降溫性能。面漆顏料采取的是無(wú)機(jī)顏料，具有最大紅外線反射率特性，是高質(zhì)量的陶瓷顏料，不受化學(xué)物質(zhì)、日光、冷熱侵襲的影響，能對(duì)太陽(yáng)光中課件與近紅外光線具有很高的反射能力，可耐800℃高溫，同時(shí)能降低面漆表面和內(nèi)部溫度。

三 沿海地區(qū)防腐涂層的配套設(shè)計(jì)

（一）典型配方方案與其性能

無(wú)溶劑防腐涂料加納米耐粘污面漆，其中：納米耐粘污面漆1道涂裝，涂裝方式主要包括無(wú)氣/空氣噴涂，200—500微米干膜厚度;無(wú)溶劑防腐涂料1道涂裝，涂裝方式主要包括無(wú)氣/空氣噴涂與輥、刷涂，200—500微米干膜厚度。按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)涂層性能進(jìn)行測(cè)試，各項(xiàng)指標(biāo)要符合相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)[5]。

（二）新型涂層配套體系和傳統(tǒng)涂層的區(qū)別

新的涂裝工藝體系為底漆+面漆，涂裝膜厚兩遍可超過(guò)400微米。新的工藝對(duì)底材處理沒有太高要求;傳統(tǒng)體系為底漆+中間漆+面漆，3道涂層需要至少進(jìn)行4—5遍的涂裝，而新工藝簡(jiǎn)單，消除了涂裝多次導(dǎo)致的安全隱患與成本提升。在新體系VOC揮發(fā)性有機(jī)化合物方面，VOC為零，沒有溶劑，面漆溶劑為酒精與水，對(duì)環(huán)境十分友好;傳統(tǒng)的體系都是溶劑型涂料，都是脂類、二甲苯、酮類等有害有毒類溶劑，一般VOC會(huì)大于400mg/L，對(duì)施工人員及環(huán)境容易造成危害，還留下了安全隱患。新體系在耐污性能方面，含有硅氧網(wǎng)絡(luò)的氟硅低聚物與氟側(cè)基的碳主鏈高分子，擁有荷葉效應(yīng)與低表面能，對(duì)油污、礦石等擁有很好的自清潔功能;傳統(tǒng)的體系會(huì)殘留羧基、羥基等活性基團(tuán)，很容易吸附空氣中的粉塵，也不好清除。

新體系在防腐性能方面，無(wú)溶劑防腐涂層是100%的固體分，漆膜致密，高交聯(lián)密度，同時(shí)耐粘污面漆中納米無(wú)機(jī)硅氧烷很多都是穩(wěn)定性強(qiáng)、鍵能高的離子鍵，可以避免鋼材被腐蝕，使用壽命延長(zhǎng);傳統(tǒng)體系里的固體分含量不高，致密性與交聯(lián)密度都比較低。

結(jié)束語(yǔ)：

綜上所述，針對(duì)沿海地區(qū)鋼結(jié)構(gòu)腐蝕問(wèn)題，通過(guò)理論研究和反復(fù)的試驗(yàn)，對(duì)防腐涂層的采取配套設(shè)計(jì)，能有效地防止沿海地區(qū)鋼結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)腐蝕，提升了其密閉性能、耐鹽霧性能以及耐候性能，有效地保護(hù)了設(shè)備，降低了成本，具有很廣闊的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)：

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[2]高燕，任思明，劉成寶，吳欣航.涂層/鋼結(jié)構(gòu)腐蝕與耐久性評(píng)價(jià)中的微區(qū)電化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究[J].寧波工程學(xué)院學(xué)報(bào)，2021，33（01）：13-20.

[3]范云偉，簡(jiǎn)平，殷黎明，張學(xué)明.納硅金屬防腐漆在人民渠水工鋼閘門防腐養(yǎng)護(hù)中的應(yīng)用研究[J].四川水利，2020，41（05）：4-6+13.

[4]徐金勇，吳慶丹，魏新龍，肖金坤，張超.電弧噴涂耐海水腐蝕金屬涂層的研究進(jìn)展[J].材料導(dǎo)報(bào)，2020，34（13）：13155-13159+13174.

[5]胡曉珍.新型納米無(wú)機(jī)顆粒水性分散體防腐涂料在高鐵站鋼結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用[J].綠色建筑，2018，10（03）：99-103.

作者簡(jiǎn)介：王成友，1989年12月出生，男，漢族，山東省鄒城市，學(xué)歷：大專學(xué)歷，助理工程師，研究方向：電力工程。