钢结构防腐蚀问题的探讨及对策

尹德胜 周广存

摘要：钢结构具有质量轻、抗震性能好、工业化程度高和施工速度快等优点，且低能耗、无污染、可循环利用。但它的致命弱点是易于腐蚀。腐蚀不仅使钢材表面产生不均匀的锈蚀，而且局部的锈蚀引起应力集中，促使钢结构提前破坏，尤其是在反复冲击的荷载作用下，更促使疲劳强度降低，出现脆性断裂。钢材的腐蚀造成巨大的损失，只有对其进行有效防护，才能确保钢结构的长久寿命。

关键词：钢结构;防腐蚀问题;探讨及对策

1 钢结构腐蚀的原因

钢材受腐蚀的原因很多，可根据环境介质的不同分为化学腐蚀和电化学腐蚀两大类。化学腐蚀也称干腐蚀，是指钢材在常温或高温下发生的氧化或硫化作用。钢材的氧化是由于它同氧化性介质接触产生化学反应而形成的。氧化性介质有空气、氧气、水蒸气、二氧化碳、二氧化硫和氯等，反应后生成疏松的氧化物。其反应速度随湿度、温度的增加而加速，特别是干湿交替环境下腐蚀更为厉害。

电化学腐蚀亦称湿腐蚀，是由于电化学现象在钢材表面产生局部电池作用的腐蚀。钢材在潮湿的空气中，由于吸附作用，在其表面覆盖一层极薄的水膜，由于表面成分或受力变形的不均匀，使邻近的局部产生电极电位的高低差，形成了许多微电池。在阳极区，铁被氧化成Fe离子进入水膜。水中溶有来自空气的氧，在阴极区，氧被还原成OH根离子，两者结合成不溶于水的Fe（OH）2，并进一步氧化生成疏松易剥落的铁锈Fe（OH）3。

钢材在大气中的腐蚀，是化学腐蚀和电化学腐蚀同时作用所致，但以电化学腐蚀为主。根据裸露钢板在所处环境的腐蚀程度，ISO 12944将大气的腐蚀等级分为五个级别，对于不同的腐蚀环境以及防腐年限，ISO 12944对防腐涂层系统的选择进行了指导并且规定了涂层系统的最小干膜厚度。例如，对于C4的大气腐蚀环境及高的防腐年限（大于15年），可选用75微米的环氧富锌底漆，150微米的环氧云铁中间漆，以及50微米的聚氨酯面漆，总干膜厚度为275微米。

2 防腐蚀涂料品种的选择

2.1 被涂物体的使用环境

防腐蚀涂料对环境针对性很强，要根据具体使用环境，如介质的类型、浓度、温度，设备运转情况等因素来选用最适宜的涂料品种。

2.2 施工条件

应根据施工现场实际状况选择适宜的涂料品种。如在通风条件差的现场施工宜采用无溶剂或高固体分或水性防腐蚀涂料;在不具备烘烤干燥的现场只能选用自干型涂料。

2.3 技术、经济综合效果

不仅要考虑技术性能是否优异，还要考虑经济的合理性。在进行经济核算时要将材料费用、表面处理费用、施工费用、涂层性能及使用寿命、维修费用等加以综合考虑。

3 常用的防锈措施

3.1 有机涂层钢板技术

有机涂层钢板（即彩涂板）具有轻质、美观等特点及良好的耐腐蚀性能和物理屏障性能，良好的弯、压等可加工性，同时又具有造型可随意性和可回收性，因而在钢结构领域越来越被广泛应用，市场前景十分广阔。彩涂板主要有聚酯、硅改性聚酯、环氧树脂、氟碳、丙烯酸树脂、塑料溶胶和家电聚酯及表面贴膜、压花等产品，用于生产瓦楞板、夹心板、门窗等。从市场需求看，2003年我国共消费彩涂板242万吨，其中进口110万吨，占消费的比重为45.5%;2004年消费彩涂板245万吨，其中进口49万吨，占消费的比重减少到20.2%。预计2010年彩涂板总需求量约900万吨。消费彩板中约95%用于建筑上，其中钢结构用占很大一部分。在工业建筑中，有机涂层钢板的应用，形成了轻型钢结构体系。

3.2 热浸锌

热浸锌是将除锈后的钢构件浸入600℃左右高温融化的锌液中，使钢构件表面附着锌层，锌层厚度对5mm以下薄板不得小于65μm，对厚板不小于86μm。从而起到防腐蚀的目的。这种方法的优点是耐久年限长，生产工业化程度高，质量稳定。因而被大量用于受大气腐蚀较严重且不易维修的室外钢结构中。如大量输电塔、通讯塔等。近年来大量出现的轻钢结构体系中的压型钢板等。也较多采用热浸锌防腐蚀。热浸锌的首道工序是酸洗除锈，然后是清洗。这两道工序不彻底均会给防腐蚀留下隐患。所以必须处理彻底。对于钢结构设计者，应该避免设计出具有相贴合面的构件，以免贴合面的缝隙中酸洗不彻底或酸液洗不净。造成镀锌表面流黄水的现象。热浸锌是在高温下进行的。对于管形构件应该让其两端开敞。若两端封闭会造成管内空气膨胀而使封头板爆裂，从而造成安全事故。若一端封闭则锌液流通不畅，易在管内积存。

3.3 涂层法

即在钢结构表面涂（喷）油漆或其他防腐蚀涂料，其耐久年限一般为5～10年。

（1）钢件常用的防腐漆有：油性酚醛涂料、醇酸涂料、高氯化聚乙烯涂料、氯化橡胶涂料、氯磺化聚乙烯涂料、环氧树脂涂料、无机富锌涂料、有机硅涂料、过氯乙烯涂料、丙烯酸聚氨脂。

（2）常用的涂漆方法有手工刷漆和喷漆两种，设备比较简单，施工方便，是目前钢件防腐施工的最常用的方法。

（3）钢件表面粉末喷涂。一般常用于装饰用钢件的防腐，装饰效果好，是一种环保型涂料，设备比较复杂，钢件的尺寸和重量受到一定的限制。表面粉末喷涂分为皱纹面、低光面、半光面、高光面等。粉末喷涂件表面应注意保护，一旦发生喷涂层脱落、划伤很难修补，一般采用同种粉料人工喷上，再用高温灯光烤，但效果不理想，也有用涂醇酸漆和环氧漆作临时防腐。较大、较重的钢件或需要现场焊接的钢件最好不要采用粉末喷涂。

（4）氟碳涂料。钢件防腐常采用常温氟碳防腐体系，一般通常是由环氧富锌底漆+环氧云铁中间漆+氟碳面漆构成常温氟碳防腐体系，但价格较贵。

3.4 热喷铝（锌）复合涂层

这是一种与热浸锌防腐蚀效果相当的长效防腐蚀方法。

具体做法是先对钢构件表面作喷砂除锈，使其表面露出金属光泽并打毛。再用乙炔-氧焰将不断送出的铝（锌）丝融化，并用压缩空气吹附到钢构件表面，以形成蜂窝状的铝（锌）喷涂层（厚度约80μm～100μm）。最后用环氧树脂或氯丁橡胶漆等涂料填充毛细孔，以形成复合涂层。

此法无法在管状构件的内壁施工，因而管状构件两端必须做气密性封闭，以使内壁不会腐蚀。这种工艺的优点是对构件尺寸适应性强，构件形状尺寸几乎不受限制。

4 结语

在日益增多的钢结构建筑中，防止腐蚀至关重要。由于腐蚀造成的事故危及到结构的安全。腐蚀引起的灾难性事故屡见不鲜，后果极为严重，所以做好钢结构的防腐工作极为必要。

參考文献：

[1]贾侠巍.钢结构工程造价的控制与管理[J].建筑经济与管理.2013（6）.

[2]张希黔.我国高层建筑钢结构施工现状述评[J].施工技术.2012（5）.

（作者单位：西藏华冶建设有限公司）