钢结构防腐失效原因分析及涂层质量防护

张成成

【摘 要】 本文对钢结构的腐蚀过程及涂层质量进行分析，并通过实验对相关因素进行验证。

【关键词】 钢结构 腐蚀 实验

1 涂层质量防护

1.1锈蚀产物对涂层性能的影响。金属锈蚀产物对涂层性能的影响主要是来自于所含有的可溶性铁盐，空气中的 SO2和 Cl-在潮湿空气的作用下，侵蚀碳钢生成了可溶性的 FeSO4和 FeCl2。这些铁盐一方面水解，氧化生成大量的铁锈，另一方面又起到了催化作用，使碳钢继续腐蚀。如果这一过程发生在涂层下面，就会引起涂层老化破裂，引起早期的点蚀。

另钢表面附着物例如氧化皮、油脂、灰尘及盐分等等都会导致涂层起泡并大大缩短了涂层的使用寿命。可见基体的腐蚀程度对涂层的附着力、外观等性能有着极大的影响。

1.2影响涂层质量的关键因素。用于防护钢材基体的涂层体系，其寿命通常受到多种因素的影响，其中主要包括了基体表面处理的质量﹑涂层种类和膜厚。据研究表明，有 49.5%的涂层失效与基体的表面处理状态有关。底材表面处理质量的好坏，不仅仅决定工件表面能否涂装，而且极大的影响着涂层的附着力、外观、耐蚀性能和耐湿性能。因此，想要让涂层有良好的使用寿命，就必须得处理好基体的表面，以提高涂层附着力，延长涂层有效寿命。

研究指出，钢表面的防护性涂层通常是靠涂料分子与金属表面的极性。分子基团的分子间作用力和涂料中的基料与金属表面发生化学反应，使涂层能够紧密地附着在基体表面，达到保护钢铁的目的。基体上存在锈蚀产物时，涂层与金属之间便不能接触，涂层的附着力也会因此降低，涂层的寿命会缩短，这些都会大大影响涂层的防护性能。

因此，涂装前应尽量除去碳钢表面杂质，保证基体表面处理到位，才能保证碳钢基体与涂料间有足够的附着力，才能达到防腐蚀的目的。

2 钢结构在不同处理条件下的涂层防腐能力验证

2.1试验介绍

2.1.1试验目的。验证钢结构在不同处理条件下防腐能力，并通过结论指导生产中实际操作，提高钢结构表面防腐能力。

2.1.2实验方法。盐雾实验：一种利用盐雾设备所创造的人工模拟盐雾环境条件来考核金属材料腐蚀性的环境试验。 盐雾腐蚀就是一种常见和最有破坏的大气腐蚀。盐雾对金属表面腐蚀是由于含有的氯离子穿透金属表面的氧化层防护层与内部金属发生电化学反应引起的。同时， 氯离子含有一定的水合能，易被吸附金属表面的缝隙，排挤并取代氧化层中的氧，把不溶性的氧化物变成可溶性的氯化物使钝化态表面变成活泼表面 。

2.1.3试验标准。按GB/T 1771（或ISO7253）中有关规定进行测试。

2.1.4判定标准。在试验时间结束后，从箱中取出试（部）件，用清洁的水（或去离子水）冲洗试板以除尽表面残留的试验溶液（或固态盐），凉干后用放大镜检查试板表面的情况。漆膜应满足以下要求：划线处单边起泡、脱落≤2.0 mm。

2.2基体表面不同喷涂方式防腐效果对比验证

样件制备：分别对4块试板（材质Q345R，以下样件均为此材质）按照表1进行油漆配比进行表面喷漆，油漆厚度均一致。其中试板1、2均为手工刷底漆，待正常烘干后喷涂面漆；试板3、4两块均为喷涂底漆，正常烘干后喷涂面漆；

然后在试板表面中部位置划间隔为20mm两条平行线，方向与长边平行，深度至基板表面为止。测试时试板测试面朝上与水平面成约70度角放置。

盐雾试验结果：

试板1、2表面及划痕面均已起泡严重，盐雾试验不合格；

试板3、4表面及划痕面部分部位起泡，整体表面效果良好；

2.3粗糙度与防腐效果关系验证

样件制备：样件共计3件，每件分a/b/c三段，三段表面处理动力工具分别为打磨机清理、200目砂纸、钢丝刷进行清理，清理后粗糙度测量分别为Ra10um、Ra20um、Ra30um。清理后再对3者进行涂层处理（其中1号样件为刷底漆、刷面漆；2号样件为刷底漆，喷面漆；3号样件为喷底漆、喷面漆）。

试验结束时情况：

1号刷底漆、刷面漆样件：

a、划痕边缘部位部分油漆脱落，不合格；

b、c划痕边缘部位少量气泡，且均未大于2mm，合格；

2号样件刷底漆，喷面漆；

a、划痕边缘部位部分油漆脱落，不合格；

b、c划痕边缘部位少量气泡，且均未大于2mm，合格；

3号样件喷底漆、喷面漆。

a/b /c划痕边缘部位少量气泡，且均未大于2mm，均合格，但a段相对腐蚀严重；

2.4试验结果：①基体粗糙度值与钢结构表面防腐质量关系：三者a段相比b/c段腐蚀情况均严重些，其中1/2号样件验证严重不合格。此结论表明打磨机清理后导致表面粗糙度过于光滑，涂层附着力差，无法满足防腐要求。相比之下砂纸清理/钢丝刷清理处理后的粗糙度值能较好的满足需求。②涂层处理方式与钢结构表面防腐质量关系：3个样件a段均为打磨机处理，表面粗糙度一致， 但因1/2号为手工涂刷底层油漆，导致防腐试验相对腐蚀更为严重。说明相对于表面处理方式来说，涂层处理方式更能影響油漆防腐性能。

3 结语

综上所述，钢结构表面的防腐质量，不仅与表面涂层有关，还与基体表面预处理存在一定关系。在实际生产中对于表面处理要足够重视。规范现场作业、标准化作业生产流程是保证质量关键

【参考文献】

[1] 郑国娟，漆膜附着力及其测试方法[J]，分析测试，2003.10.