鋼結(jié)構(gòu)防腐處理的探討

陳俊濤

摘 要：鋼材料在建筑業(yè)、制造業(yè)等多種行業(yè)領(lǐng)域頻繁使用，其材料的質(zhì)量安全和耐用性是我們關(guān)注的重點。然而，鋼結(jié)構(gòu)最常見的損壞現(xiàn)象就是材料的腐蝕，一旦發(fā)生腐蝕，不僅影響美觀、造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，嚴(yán)重的腐蝕現(xiàn)象還可能損壞鋼結(jié)構(gòu)甚至帶來安全隱患。因此，加強鋼結(jié)構(gòu)的防腐處理顯得尤為重要，本文就鋼結(jié)構(gòu)防腐處理的方法進(jìn)行探討，以期提高鋼結(jié)構(gòu)的耐久性，對避免鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕、提高安全性有重要意義。

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)；材料；防腐；措施

鋼材料的在使用或放置過程中，與環(huán)境中的一些介質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致鋼材料腐蝕或銹蝕，對材料的結(jié)構(gòu)構(gòu)件或性能會造成一定的影響，直接帶來經(jīng)濟(jì)或安全性影響。具不完全統(tǒng)計研究表明，由于鋼結(jié)構(gòu)腐蝕而每年導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)損失可達(dá)國民經(jīng)濟(jì)總值的4%左右，但是如果充分利用現(xiàn)在的防腐措施，可以有效保護(hù)鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕程度延長使用壽命，對于腐蝕所造成的經(jīng)濟(jì)損失可以直接降低40%左右。因此，加強對鋼結(jié)構(gòu)防腐措施的研究與探討，應(yīng)用新物質(zhì)或新方法延緩或防止鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕具有重要作用。

一、鋼結(jié)構(gòu)腐蝕的原因

加強鋼結(jié)構(gòu)的防腐處理，有必要對鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕原因進(jìn)行總結(jié)探討，針對腐蝕原因更有利于設(shè)計經(jīng)濟(jì)有效的防腐措施。鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕與環(huán)境中多種因素有關(guān)，例如濕度、溫度、氧或其他介質(zhì)，其中濕度對鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕影響很大，當(dāng)空氣中相對濕度不高于60%時，鋼材料的腐蝕很輕微，但一旦達(dá)到臨界濕度，其腐蝕速度會有一個突然的升高。在常溫或高溫環(huán)境中，鋼材料的腐蝕主要是化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕，環(huán)境中存在一些氧氣等、二氧化碳、水、硫化物及氯化物等介質(zhì)，與鋼材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致鋼材料表面形成一層疏松的氧化物，其隨著溫度和濕度的增加，鋼材料的氧化反應(yīng)速度加快，特別是在干濕交替的環(huán)境下，其腐蝕速度更快。在潮濕的常溫環(huán)境下，鋼材料的腐蝕主要是由于電化學(xué)過程，由于環(huán)境中的水分由于吸附作用形成薄薄的覆蓋于鋼材料的表面水膜，而鋼鐵內(nèi)部又含有多種金屬雜質(zhì)，這些金屬雜質(zhì)之間具有不同的電極電位，當(dāng)?shù)檬щ娮幽芰Σ煌l(fā)生電子的轉(zhuǎn)移時，即在局部形成了一個個微電池，鋼材料即發(fā)生了腐蝕，加上材料周圍的氧氣、水分等，陽極區(qū)的鐵被氧化成了鐵離子進(jìn)入水膜，陰極區(qū)水膜中溶解的空氣中的氧被氧化形成氫氧根離子，氫氧根離子與鐵離子結(jié)合形成不溶于水的氫氧化亞鐵，繼而再進(jìn)行進(jìn)一步氧化后在表面形成了疏松的鐵銹氫氧化鐵，鐵銹繼續(xù)吸收空氣中大量水分，使銹層體積膨脹、剝脫，腐蝕過程進(jìn)一步向材料更深處進(jìn)行。

二、鋼結(jié)構(gòu)的防腐處理方法與設(shè)計

腐蝕控制在鋼材料的設(shè)計過程中極為重要，但是卻容易被忽視，對鋼材料進(jìn)行合理的防腐設(shè)計，不僅可以提高鋼材料的耐腐蝕性能，還能適當(dāng)彌補鋼結(jié)構(gòu)性能上自身的不足，所以，對鋼材料進(jìn)行合理的防腐設(shè)計與處理具有重要意義。

1.鋼結(jié)構(gòu)的表面處理。在軋制過程中，鋼材料經(jīng)過熱處理后，在其表面會形成一層均勻的氧化層，此外，在加工過程中，也會使鋼材料表面產(chǎn)生毛刺、油污以及焊渣等污染物。如果沒有認(rèn)真清除這些氧化物，將會給防腐涂料的附著產(chǎn)生影響，并降低涂層的使用壽命。所以重視鋼材表面的處理質(zhì)量，可能比涂料自身性能導(dǎo)致的防腐差異影響更大。

常用的表面除銹方法有手工處理，化學(xué)處理以及機械處理。一般來說，手工處理可以去除材料表面的銹跡和氧化層，但清理的效果不徹底，質(zhì)量較差，效率較低?；瘜W(xué)處理主要是通過使用堿性或酸性溶液，對材料表面的油污或氧化物進(jìn)行溶解，利用化學(xué)反應(yīng)或其理化性質(zhì)清除鋼材料表面的氧化層或污染物。但化學(xué)處理需要嚴(yán)格的時間控制，一旦處理時間過長，即使添加緩蝕劑，依然會對材料造成過蝕現(xiàn)象，特別是對有孔隙或結(jié)構(gòu)構(gòu)造復(fù)雜的材料，在處理后余酸或余堿可能藏于孔穴或縫隙中難以徹底清除，可能會增加材料被腐蝕的隱患。因此，化學(xué)處理一般用于薄板件的清洗處理，但化學(xué)試劑易揮發(fā)的性質(zhì)，而且相對成本較高，可能對環(huán)境造成污染，越來越被機械處理方法所取代。當(dāng)今，機械處理方法主要采用噴丸法和拋丸法，噴丸法主要包括噴丸和噴砂，噴丸打擊效果明顯，容易對薄板材料容易造成變形，雖然清理能力強，但工藝上多取用噴砂的方法。拋丸法除銹工藝不僅可以有效對材料表面進(jìn)行清理除銹，還可以清除材料焊接產(chǎn)生的殘余應(yīng)力，抗腐蝕年限更高，也受到廣泛的應(yīng)用。

2.選用耐腐蝕的耐候鋼材料。耐候鋼由于含有磷、鉻、鈦、銅等材料，使得金屬表面形成保護(hù)層，與一般鋼材料相比具有更優(yōu)良的耐腐蝕性和低溫沖擊韌性。

3.長效防腐蝕。在鋼材料表面通過電鍍、熱鍍、化學(xué)鍍等方法形成金屬保護(hù)層，隔離鋼材料與環(huán)境介質(zhì)的接觸，或利用電化學(xué)作用對材料進(jìn)行保護(hù)，防止材料腐蝕。目前，主要有熱浸鋅、熱噴鋁等方法。

4.化學(xué)保護(hù)層法。采用化學(xué)或電化學(xué)方法，使鋼材料表面形成有耐腐蝕性能的薄膜，隔離材料與腐蝕介質(zhì)的接觸，例如鈍化或磷化處理。

5.普通涂層法。利用涂刷、噴涂等方法使涂料、塑料、搪瓷等材料在鋼材料表面形成非金屬保護(hù)膜，以阻止鋼材料與腐蝕介質(zhì)的接觸，其防腐性能不如長效防腐蝕方法，普通涂層法多用于用于室內(nèi)的或在室外但易于維護(hù)的鋼材料。涂層法一般先用噴砂或噴丸除去材料表面的氧化物或污染層，再根據(jù)鋼材料周圍環(huán)境選擇不同性能的涂層，高性能的防腐涂料需要底漆、中間漆、以及面漆三層。大多底漆含有的粉料多、基料少，成膜一般較粗糙，但與鋼材粘合能力強，同時與面漆的結(jié)合性也比較好，根據(jù)材料周圍腐蝕性的強弱一般選用不同的底漆，例如富鋅底漆多用于強腐蝕性環(huán)境中，而磷酸鋅底漆卻多用于腐蝕性弱的環(huán)境中。高性能涂裝體系的中間漆多選用環(huán)氧云鐵漆，云鐵呈相互交錯的層片狀，可以有效阻止環(huán)境中的水分、氧以及電解質(zhì)等物質(zhì)的滲透，從而延長涂覆于材料最表面面漆的時間窗口，顯示了更好的隔離保護(hù)功能。涂覆于最表面的面漆要求具有良好的外觀，含有的基料多，使成膜后具有良好光澤，還具有保護(hù)底漆、抗風(fēng)化的作用，因此，選擇具有良好保色性和保光性的高性能面漆涂料，可以節(jié)省后期的維護(hù)費用，更加經(jīng)濟(jì)、省時、省力。

三、結(jié)語

綜上所述，隨著鋼材料在建筑、橋梁、制造業(yè)等大工業(yè)的大量使用，做好對鋼結(jié)構(gòu)的防腐措施是工程中的重點和難點，但也是不可忽視和避免的問題。在設(shè)計時，就要提高防腐意識，綜合考慮材料使用現(xiàn)場情況和周圍環(huán)境因素，合理地設(shè)計選擇防腐蝕方法，并在施工過程中，嚴(yán)格按照規(guī)定、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范作業(yè)，確保鋼結(jié)構(gòu)具有良好的耐用性和安全性，做到經(jīng)濟(jì)合理、高效高質(zhì)，更符合當(dāng)代經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展。

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