浅谈钢结构防腐工作的分析

点击数：1018发布：2017-03-01　来源: 聚脲防腐_聚脲喷涂_聚脲防水_江苏申正建设工程有限公司

浅谈钢结构防腐工作的分析

 近年来，随着我国经济的发展，钢材的应用越来越广泛。很多工厂的厂房、大型展馆等设施越来越多的采用钢结构做为主体材料。钢结构以其高强度轻质量、抗震性能好、施工简单、工期短等优点，越来越收到人们的关注。但钢结构具有易腐蚀的缺点，全国钢产量中的30%左右被各种腐蚀消耗掉，给国家和企业造成巨大的损失并带来一定的安全隐患。所以，加强钢结构防腐研究，对国民经济具有重要的现实意义。
       我根据近期所做的“某炼厂发电厂钢结构防腐工程”对钢结构的防腐做了一定的研究，并通过这次研究，把得到的经验进行总结。针对钢结构的防腐、涂装的规定、钢结构的应用范围、钢结构的安装要点和腐蚀特点做简单的介绍，希望对以后类似的钢结构建筑能有所帮助。
2 钢结构简介
2.1 什么是钢结构  
        所谓钢结构是“由钢板、型钢、冷弯薄壁型钢等通过焊接或螺栓连接所组成的结构”，是近年来大型工厂和展馆的主要采用的建筑类型[1]。 
2.2 钢结构对防腐和涂装的安装要求 
       做钢结构的防腐处理和涂装要全面考虑结构的环境腐蚀条件、维护条件和构建整体的使用寿命，同时还要考虑施工条件和工程造价等方面的因素。根据钢材表面的原始锈蚀等级确定除锈方法涂料与涂装的要求和涂装施工的质量检验要求等。                 
2.3钢结构防腐的作用机理 
       钢结构防腐，大多数情况下采取“REMAKE金属基自修复系统进行修复”。REMAKE能够阻止金属基材的电化学腐蚀，能把金属基表面的铁锈转化为致密的氧化膜形成钢板的第一道防线。然后利用牺牲活性高的金属阳极保护钢结构，阻止基材的继续氧化，形成防腐的第二道防线[2]。
钢结构表面的隔离涂料具有较好的隔离作用，起到金属基材与外界的阻隔作用，防止发生腐蚀。 
金属基自修复底面涂料层，起到防止REMAKE表面隔离涂料层由于金属基材的氧化而出现剥落，同时隔离涂料层也降低了底面涂料层中活性金属元素的消耗，避免了氧化膜被破坏的可能，起到对金属基材的长期保护。 
3 钢结构的腐蚀特点及危害 
3.1钢结构的腐蚀特点 
       第一、大型钢结构容易受工业大气和海洋大气的腐蚀，在自然环境中的钢结构受雨雪、风霜、阳光、温度和湿度的影响，大气中的水分和氧是造成户外钢结构腐蚀的主要原因，易引起电化学腐蚀。     
       第二、大型钢结构常用的防腐方法是在钢结构表面喷锌或喷铝，形成长期防腐结构，或者采用重防腐涂料涂装防腐。是利用金属锌、铝具有强耐腐蚀的特性。 
3.2钢结构的腐蚀危害 
3.2.1腐蚀的危害性 
       腐蚀对钢结构造成的危害是一种不均匀的破坏。一般情况损坏多发生在阳极表面，如果出现腐蚀坑，就会向钢结构的纵深发展。腐蚀坑的底部位置是小阳极，而暴露在空气中的金属部分是大阴极，由于阳极的表面积小，电流密度大，产生腐蚀的速度快。由于腐蚀坑底部缺氧形成酸化，产生自催化作用，使腐蚀向坑底纵深发展的速加快。从而引起应力的集中，使腐蚀坑底部电位变负，进一步加快腐蚀速度。这种连锁反应的应力腐蚀，又引起钢材抗冷脆性能的下降，钢结构在没有明显变形的情况下，会突然发生脆性断裂。所以，钢结构要重视环境采取必要的防护措施，防止锈蚀速度的加快[3]。如果忽视日常的保养维护，同样会产生严重锈蚀，产生钢结构的安全隐患。 
       钢结构被腐蚀造成的危害，危及到整个结构的安全运行。腐蚀引起的后果非常严重，特别是承受较大应力的钢结构和焊接钢结构，受应力的作用，腐蚀速度大大的加快，即所谓的应力腐蚀。由于腐蚀造成的意外事故引起的停产、停工带来的间接经济损失，有时会远远超过直接经济损失。
        由于钢结构的腐蚀给世界各国造成巨大的经济损失。据权威机构的统计，目前，我国2013年，钢结构腐蚀造成的损失高达2.2万亿元人民币左右，约占国民生产总值的4%，全世界每年由于钢结构腐蚀而造成七千亿美元以上的经济损失。因此，重视和加强钢结构的防腐问题的研究至关重要，它关系到我国的经济发展。
       钢材的腐蚀属于电化学反应过程，腐蚀的速度受湿度、温度、环境及有害介质的影响，湿度是造成腐蚀的—个主要因素。 
3.2.2水引起涂膜的起泡脱落 
        通过机械或化学处理的钢材表面接触到空气时，生成一层氧化膜。厚度在1 mm～3 mm之间，该氧化膜以三价状态存在。当钢处在湿度大的环境或水中，
       由于钢材表面在涂刷有机涂料时，表面存在的缝隙和微小空穴，金属与有机涂膜之间存在非粘结处，水分通过涂膜中的毛细管、孔隙或扩散作用，通过涂膜迁移到金属底材表面，聚积在非粘结处，当水压达到一定值时下涂膜就会起泡。随着水分聚集的增多，压力逐渐增大，在涂膜和金属的粘结处产生剥离力，积聚水向侧面扩展引起更大面积失去粘结。通常情况下，相对湿度在（65％——80％）时，粘结力开始下降，当湿度达到90％时，粘结力就迅速降低[4]。 
3.2.3漆膜中溶剂引起的起泡脱落 
      1、渗透起泡。当漆膜长时间暴露在湿环境时，水分子就会通过漆膜到达漆膜与底材相交的界面处，并溶解可溶的成分。造成水聚积在膜内，当体积增大到漆膜的容纳体积时，漆膜就失去粘结力起泡。涂了漆膜的钢结构受到腐蚀时，受腐蚀区和保护区之间出现电位差的作用，湿气就更容易被吸收造成起泡。
       2、泡胀引起的起泡。因为所有的有机漆膜浸渍在水中或暴露在湿度较大的环境下都会吸水，防腐蚀有机潦膜的吸水率为3％左右，有填料的漆吸水更多，水份位于填料与粘结料的界面处。由于吸水漆膜泡胀引起金属底材的横向变形。当漆膜与底材界面上的应力变形使漆膜失去粘结时，就会产生漆膜起泡。 
       3、漆膜形成过程中起泡剥落。保护膜不是多孔的，但会形成微孔结构。当树脂涂料的浓度接近100％时，树脂在溶剂中的溶解度很低；当漆膜中易挥发的物质非溶剂起主要作用时，就在漆膜中形成微孔或小孔。底材界面附近的微孔作为溶剂吸附的地方，如果溶剂是亲水的，在渗入漆膜的位置就会形成气泡。 
       4、金属基体引起的起泡。涂膜还会因金属基体的产物的积聚、腐蚀过程和阴极反应而形成碱，导致涂膜的鼓泡、裂缝甚至脱落。 
3.3钢结构的防腐材料 
       1、采用耐候钢：即耐大气腐蚀钢是在钢中加入一定比例的铬、镍、钛等元素，制成不锈钢。提高钢材的耐锈蚀能力。 
       2、金属覆盖：利用喷镀或镀的方法对钢材表面进行覆盖，从而提高钢材的耐腐蚀能力。 
       3、非金属覆盖：钢结构一般采用表面刷漆、搪瓷、喷涂涂料或塑料等方法防止锈蚀。
3.4钢结构常用的防护措施 
       钢结构的防护措施主要有喷锌或喷铝，重防腐涂料涂装防护。
       目前用喷锌、喷铝涂层来防止海洋大气和工业大气的腐蚀的较多，其特点如下： 
       1、喷铝涂层的寿命长，与钢结合力牢固，长期经济效益好； 
       2、工艺简单、灵活，适用于大型的重要结构和难维修的钢结构的长效防护，并可现场施工；
       3、喷锌或喷铝涂层经过加防腐涂料进行封闭，可最大限度的延长涂层的使用寿命，所以，喷锌或喷铝涂层是防腐涂料的最佳底层。金属喷涂与防腐涂料的复合涂层的防护寿命远高于金属喷涂层和防腐涂料防护层两者的寿命之和，是其中单一涂料防护层寿命的数倍[5]。重防腐长效涂料由底漆、中间漆和面漆构成。 
       从长远经济实用性考虑，喷铝涂层最经济，但一次性投入大，涂层可在10年内无需维修。而环氧富锌做底漆，环氧云铁做中间漆，丙烯酸聚氨酯做面漆的长效防护系统具有较佳的经济性。 
4某炼厂发电厂钢结构防腐措施 
         某炼厂发电厂所使用的钢结构构件都是在国内做好底漆防腐的，由于在海上运输时间较长，长达3个月加上运输包装不到位，导致运至电厂的钢结构出现底漆大面积起皮、脱落的情况。为了节省时间，保证工期，我们对运至现场的钢结构进行筛选，将脱漆面积小的钢结构使用动力工具进行除锈；对于起皮面积大、脱落严重的钢结构进行重新喷砂除锈，喷涂面漆。具体操作过程如下：
       4.1 对锈蚀的钢结构打砂除锈达到Sa2.5级或St3级标准，室内的钢结构涂铁红环氧底漆一道，漆膜厚度为（40—50）um，涂环氧磁漆2—3道，漆膜厚度为（120—150）um；室外钢结构只涂铁红环氧底漆一道，漆膜厚度为（40—50）um。
        4.2基层表面处理
        4.2.1对基层的表面处理包括基层的平整洁净、无焊瘤、麻吭、砂眼；焊缝高度≤3mm且应圆滑过渡，倒角半径R≥5mm，特殊部位R≥3mm；除锈达到GB8923-88《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》中Sa3级的规定要求，表面干燥、无灰尘[6]。
        4.2.2被喷工件的基体处理：大型构件或容器等表面可以采用喷砂、打磨和其它工艺方法(如酸洗、磷化)清除表面油污、锈或其它腐蚀介质。工艺研究表明喷砂和磷化对火焰喷塑涂层的结合最为有利。
        4.2.3采用喷砂除锈做好以下方面：
        ①采用喷砂除锈，石英砂使用前必须净化，筛选，烘干不得含油污，含水率不能超过1%。经7号孔筛网过筛，取网下砂使用，若2mm以下的占30%，需再用2mm方孔筛过一遍，取筛网上面砂使用。石英砂的堆放场地应平整、坚实，应有防潮措施；场地上方应搭设棚防雨，避免石英砂中混入其它杂质。石英砂可重复混入使用，但必须过筛、干燥，含水率不应大于1%。
        ②喷砂设备必须设油水分离器，以利于油水分离，避免影响喷塑。空气过滤器应定期更换填料，对空气缓冲罐、油水分离器应定期排放积液。压缩空气应干净洁净，不得含有水份和油污，并经以下方法检查合格后方可使用：将白布或白漆靶置于压缩空气流中1分钟，其表面用肉眼观察应无油、水等污迹。
        ③正常操作压缩空气须保持（0.6—0.65）Mpa。操作时可根据空气压力、砂子坚硬程度、砂流量、自然风向调节喷嘴与喷射平面之间的距离和喷射角（喷嘴与喷射平面之夹角），一般情况喷射距离为（100—250）mm，喷射角为30º—75º。因水箱材质为薄钢板，喷射处理时磨料粒度和空气压力应适当减小。喷射要循序前进、操作者持砂杆的手几乎是在小范围内来回直线移动、砂子扫过的路线在往复叠合中慢慢向前。只有当某处锈迹严重时才把砂杆停下来，在这个区域内重复扫射[7]。
       ④喷砂除锈后，涂装前，应用干燥、无油的空气吹扫或刷子刷等方法清除表面的浮锈和灰尘。并用塑料布对其表面进行覆盖加以防护。喷射合格的金属面层不能受潮，在雨季施工尤其要注意这一点。当发现有新锈时，应重新进行表面处理。表面处理检查中发现有不符合表面除锈等级要求时，应重新处理，直到合格为止
       ⑤采用喷砂处理时，应采取妥善措施，防止粉尘扩散。
       ⑥喷砂处理后的金属表面应呈均匀的粗糙面，除钢板原始锈蚀或机械损伤造成的凹坑外，不应产生肉眼明显可见的凹坑和飞刺。
       4.3.1 施工环境温度宜为（15—30）℃，下雨时或相对湿度大于85%时不得进行施工，施工时应按标准量进行涂装，以控制涂膜厚度，并且保证涂层厚度均匀。未达到标准厚度的部位，必须进行补漆。不应在风沙、雨、雪天进行室外涂漆，并避免直接日照。估计在涂漆之后2小时内天气可能会发生不利变化，以致在表面的湿气会凝成雨水或结霜等时也应拒绝涂漆。
       4.3.2焊缝用胶带粘牢，以免将油漆喷上。对钢材表面应在发生新的锈蚀之前涂装底漆，一般不超过4小时。
       4.3.3 如果不能及时涂装底漆，应采取适当措施进行保护，以免再次发生锈蚀和污染。
       4.3.4所有漆膜应均匀，无流坠、凹陷、气泡、喷溅或其它缺欠。对缝隙、焊缝、螺栓头、拐角、边缘等处应特别注意，确保达到所需的漆膜厚度。
       4.3.5 应保持清洁，避免漆膜层间污染。如有污染应在涂下一道漆之前将其除去。
       4.3.6 本工程采用高压无空气喷涂，压力宜为（11.8—16.7）Mpa，喷嘴与被喷涂表面的距离不得小于
       4.3.7采用刷涂或滚涂时，应紧握刷柄，始终与被涂面处于垂直状态，运行时的用力与速度要均衡。刷涂前先将漆刷的1/2浸满涂料，然后在涂料桶内理顺一下刷毛，去掉过多的涂料。刷涂通常为涂布、抹平、修整三个步骤，应该纵横交替进行刷涂，最后应以垂直方法进行竖刷。仰面涂刷时，漆刷要少沾一些涂料，刷涂时用力不要太重，漆刷运行也不要太快。

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