水工钢结构防腐涂料发展趋势分析

张万霞 王和山 王和东 安徽开林新材料股份有限公司 李子荣 安徽科技学院 朱小姣 安徽大学

随着海洋工程的逐步启动和实施，水利水电工程钢结构的防腐问题越来越受到专家、学者和一线工作者的重视。这类工程的主要目的是尽可能减少钢结构在使用中的腐蚀损失，从而延长其使用性能和使用寿命。通过涂料的色彩和环境的积极配合，水利工程的象征性和装饰性特征进一步凸显。本文总结了水工钢结构防腐涂料的发展趋势，以期对相关工作提供有效的指导和参考。

一、防腐材料概述

一般防腐涂料的防腐原理在于化学、物理和电化学方向。防腐的化学原理是将有害的酸碱物质中和成中性无害物质，保护防腐涂层中的材料免受腐蚀性物质的侵蚀。防锈涂料中常加入一些两性化合物，如氢氧化铝、氢氧化钡、氧化锌等，它们很容易与酸、碱等有害物质发生反应，达到防腐效果。防腐的物理原理是通过防腐涂层将被保护材料与外部的腐蚀物质隔开，即通过成膜剂获得致密的防腐涂层，隔离防腐效果对被保护材料的损伤。如含铅涂料与油反应后可形成铅皂，以保证防腐层的致密性；防腐的电化学作用是指在防锈漆中加入一些特殊物质，使水和氧气通过防锈漆时发生反应，形成互穿的防腐离子，使混凝土结构、钢材等金属表面钝化，从而防止金属离子的溶解，达到防腐的目的。

二、水工钢结构腐蚀环境分析

水利水电钢结构包括各种拦污栅、闸门、升船机、启闭机、清污机、压力钢管等，这些统称为水工钢结构，水工钢结构的腐蚀环境则包括地理位置的结构运行工况和自然条件。其都会对水工金属结构的腐蚀过程产生直接影响，也是涂装设计的重要参数和依据。

首先，自然环境。所谓自然环境主要包括与金属腐蚀有关的条件，如气候、气象、水温、气温、水质、相对湿度、沉积物浓度、露水、雾和风等。不难发现，不同的地方、不同的区域、不同的自然环境对金属结构有不同的腐蚀。因此，在油漆设计之前和期间，应该对施工环境进行有效和清晰的调查。

其中，金属作为大气腐蚀中较为常见的电化学腐蚀条件，不存在于大量的电解质溶液中，而是在金属表面的弱水膜下发生电化学反应，要么由于水的沉降、湿度的变化要么由于空气温度的变化而凝结。在水的凝结和沉淀的影响下，将会加入各种污染物，包括CO2、O2、H2S和其他尘埃。这些污染物将从根本上改善水膜的新导电性，使金属更快地发生电化学腐蚀。结合当前水利水电工程的特点，水工钢结构的大气腐蚀因素较多，其中最明显的是大气相对湿度。当相对湿度超过一定的临界点时，金属的腐蚀速率会增加，即腐蚀的临界相对湿度。常规分析表明，钢生锈的临界相对湿度为75%，这导致钢在不同环境中的腐蚀速率增加，具体如下：

其次，空气中的污染杂质对金属的大气腐蚀速率有很大影响。比如0.1%SO2污染的大气，相对于清洁的大气，会使钢的腐蚀速率增加5倍。

目前我国大部分水利水电工程位于西北和西南地区，空气相对清洁。但由于水气规律和地理位置的影响，或者由于昼夜温差大，容易发生凝结。因此，应重视水工钢结构的防腐性能，选择涂装工艺和防腐涂料，确保工程竣工投产后不影响使用寿命。

三、水工钢结构建筑物防腐蚀措施

选址原则与实验条件相似，不同的是选址实施时要考虑不同的方法、配套条件和具体的门区。在系统和科学的实地调查中，选择了三个不同的实施点。首先，选取某一海水区域作为研究对象。经测量，本区水闸的海水水质如下：

（一）去污和除锈表面处理

用清水或高压水涂抹钢结构表面的污垢或油污。对于腐蚀严重的钢结构，可以用锈锤敲掉，用特殊合金铲掉老化的漆层使其变白，然后用空压机喷砂除锈，达到规定标准。用高压空气机将表面的灰尘吹掉后，用干净的棉纱清除，对闸门破损生锈的部位进行打磨，打磨标准控制在Sa2.5。

（二）防腐材料涂层

水工钢结构除锈等级和表面清理达到规定标准后，环境温度在5-38℃低于85%时，方可进行刷涂作业。钢结构外表面湿度在85%以上时，不得涂漆，涂漆后4小时应加以保护，不得下雨。按材质要求涂刷，涂刷间隔4h，确保每道涂料干燥卫生。

四、对重防腐涂料涂装的说明

（一）重防腐涂料涂层的作用机理研究

在涂装技术的发展过程中，可以知道钢桥防腐的主流是重防腐涂装，其防腐涂装技术和涂装品种非常相似，都非常接近。涂料品种由环氧富锌底漆、环氧云母氧化铁中间漆和聚氨酯或环氧面漆组成。

（二）水性金属防腐涂料

就目前的形式而言，溶剂型金属防腐涂料处于重要地位。基于环保的要求，水性金属防腐涂料的发展非常迅速。对于金属防腐涂料，主要是解决防火和超厚涂层存在的问题。防腐涂料对成膜材料的要求更高。同时要求树脂对金属的腐蚀相对指数也具有代表性。在美国防腐涂料方面，树脂比例最高的是环氧树脂，说明环氧树脂具有良好的防腐效果，是可行的。至于环氧树脂，它的基本缺点是不能在低温下固化，所以不能在低温下应用。聚氨酯树脂可以在低温下固化，具有综合性能，因此在这种情况下具有发展潜力。

五、水工钢结构建筑物防腐蚀材料发展

（一）水性无机富锌涂料

目前用于防腐领域的富锌涂料包括溶剂型无机新涂料、溶剂型环氧富锌涂料和水性无机富锌涂料。从以上广泛使用的富锌涂层分析，目前的技术比较成熟，原理是涂膜成膜后形成相应的保护，即涂膜在水蒸气下转化为原电池，锌在原电池中具有负电位，从而释放电子牺牲阳极。与锌相比，铁电极的电位更高，从而接收电子成为阴极，得到有效保护。

（二）水性聚氨酯涂料

聚氨酯涂层是指成膜后，漆膜含有一定量的聚氨酯涂层。早期的聚氨酯涂料油性大，产品多，用途广，在涂料产品的低位很重要。目前，市场上应用于水工钢结构防腐领域的涂料是氟碳聚氨酯涂料。

（三）其他防腐涂料

在钢结构防腐领域，仍有许多相对重要的水性涂料正在开发或使用，如水性氟碳涂料、水性丙烯涂料等。由于产品在使用过程中有很大的局限性，需要改进和完善。

六、结束语

在复杂的防腐工业污水、废水和海水的环境影响下，选择合适的水工建筑物防腐处理材料至关重要。国内海水水利工程比较多。通过分析研究不难发现，只有积极探索适合中小型水利工程的施工工艺和防腐材料，才能创造更大的经济效益和社会效益。