鋼結構防腐

鋼結構常用加重腐蝕塗料構成長效防腐結構，或者用配套重防腐塗料塗裝防護。

基本介紹

• 中文名：鋼結構防腐
• 腐蝕範圍：橋樑、電視塔、高壓結鐵塔
• 腐蝕特點：電化學腐蝕
• 防護方法：噴鋅或噴鋁

腐蝕範圍

大型鋼結構如、避雷針鐵塔、海上燈塔、大型水庫閘、供水塔、海上採油設施、罐車、球罐、貯槽、油箱、碳化塔、換熱器、煙囪、貨櫃、艦船船體、海上平台鋼結構等，都是長期處於海洋大氣、工業大氣腐蝕環境下。若要長期使用，而不進行大面積維修，長效塗層防護是為前最佳，使用壽命可達20-30年，維修費用少，可獲得明顯的經濟效益。

腐蝕特點

大氣環境下的鋼結構受陽光、風沙、雨雪、霜露及一年四季的溫度和濕度變化作用，其中大氣中的氧和水分是造成戶外鋼鐵結構腐蝕的重要因素，引起鋼結構腐蝕的工業氣體含有SO2、CO2、NO2、CI2、H2S及NH3等，這些成份雖然含量很小，但對鋼鐵的腐蝕危害都是不可忽視的，其中SO2影響最大，CI2可使金屬表面鈍化膜遭到破壞。這些氣體溶於水中呈酸性，形成酸雨，腐蝕金屬設施。

海洋大氣的特點是含有大量的鹽，主要是NaCI，鹽顆粒沉降在金屬表面上，由於它具有吸潮性及增大表面液膜的導電作用同時CI-本身又具有很強的侵蝕性，因而加重了金屬表面的腐蝕。鋼結構離海岸越近腐蝕也越嚴重，其腐蝕速度比內陸大氣中高出許多倍。

防護方法

金屬鋅、鋁具有很大的耐大氣腐蝕的特性。在鋼鐵構件上噴鋅或噴鋁，鋅、鋁是負電位和鋼鐵形成犧牲陽極保護作用從而使鋼鐵基本得到了保護。目前用噴鋁塗層來防止工業大氣、海洋大氣的腐蝕，其特點如下：

（1）噴鋁塗層與鋼鐵基體結合力牢固、塗層壽命長，長期經濟效益好；

（2）工藝靈活，適用於重要的大型及難維修的鋼鐵結構的長效防護，可現場施工；

（3）噴鋅或噴鋁塗層加防腐塗料封閉，可大大延長塗層的使用壽命，從理論和實際套用的效果來看，噴鋅或噴鋁的塗層是防腐塗料的最好底層。金屬噴塗層與防腐塗料塗層的複合塗層的防護壽命較金屬噴塗層和防腐塗料防護層二者壽命之和還要長，為單一塗料防護層壽命的數倍。

重防腐長效塗料由底漆、中間漆和面漆構成。

從長效經濟性考慮，噴鋁塗層最為經濟，但一次性投入大，施工良好的塗層可在10年內無需維修。環氧富鋅底漆+環氧雲鐵中間漆及丙烯酸聚氨酯長效防護系統具有較佳的經濟性。

作用機理

鋼結構防腐，通常採取REMAKE金屬基自修復系統進行修復。REMAKE具有阻止金屬基材電化學腐蝕功效，它能把金屬基面的鐵鏽轉化為緻密的氧化膜對鋼板形成第一道防線。利用活性高的金屬元素陽極犧牲保護原理，能阻止基材的進一步氧化，從而形成第二道防線；

表面隔離塗料具有高效的隔離功能，從而達到了阻隔外界與金屬基材的直接接觸，完全杜絕了腐蝕的源頭。

金屬基自修復底面塗料層保護了REMAKE表面隔離塗料層不會因為金屬基材的氧化而剝落，同時隔離塗料層又減少了底面塗料層中活性金屬元素的損耗，以及氧化膜被破壞的可能，從而達到對金屬基材的長久保護。

材料介紹

防腐材料

1、採用耐候鋼：即耐大氣腐蝕鋼，在鋼中加入一定量的鉻、鎳、鈦等合金元素，可製成不鏽鋼。通過加入某些合金元素，可以提高鋼材的耐鏽蝕能力。

2、金屬覆蓋：鍍或噴鍍的方法覆蓋在鋼材表面，提高鋼材的耐腐蝕能力。薄壁鋼材可採用熱浸鍍鋅(白鐵皮)、鍍錫(馬口鐵)、鍍銅、鍍鉻或鍍鋅後加塗塑膠塗層等措施。

3、非金屬覆蓋：鋼結構防止鏽蝕通常採用表面刷漆、噴塗塗料、搪瓷、塑膠等方法。常用的底漆有紅丹、環氧富鋅漆、鐵紅環氧底漆等，面漆有調和漆、醇酸磁漆、酚醛磁漆等。

4、混凝土用鋼筋的防鏽：混凝土配筋的防鏽措施，根據結構的性質和所處環境等，考慮混凝土的質量要求，主要是提高混凝土的密實度，保證足夠的鋼筋保護層厚度，限制氯鹽外加劑的摻入量。混凝土中還可摻用阻銹劑。　鋼材鏽蝕時，伴隨體積增大，最嚴重的可達原體積的6倍，在鋼筋混凝土中會使周圍的混凝土脹裂。埋入混凝土中的鋼材，由於混凝土的鹼性介質(新澆混凝土的pH值為12左右)，在鋼材表面形成鹼性保護膜，阻止鏽蝕繼續發展，故混凝土中的鋼材一般不易鏽蝕。　預應力鋼筋一般含碳量較高，又多是經過變形加工或冷加工的，因而對鏽蝕破壞較敏感，特別是高強度熱處理鋼筋，容易產生鏽蝕現象。所以，重要的預應力混凝土結構，除了禁止摻用氯鹽外，還應對原材料進行嚴格檢驗。

納米技術

大型鋼結構是大量基礎設施的重要組成部分。橋樑、電站、輸油輸水管道、油氣儲罐、大型生產裝置、船舶、海工結構、塔架及許多大型建築物均大量採用鋼結構。雖然所用的碳鋼與一些低合金鋼具有很好的力學性能與合理的價格，但它們存在著嚴重的電化學腐蝕問題。由於具有用量大、壽命要求長的特點，所以需要的防腐手段也具有特殊性。在各種腐蝕控制方法中，主要選用不同表面處理與施加防腐塗層的方法來對大型鋼結構進行防護。到目前為止，應該說大多情況下防護效果還遠不理想，主要是存在由於化學與力學失效引起的覆蓋層壽命問題。因此開發高性能、長壽命、並在新形勢下滿足環保要求的表面改性a技術與防腐產品，是一項重要的任務。而解決這樣的問題，離不開高技術與新思路和採用。

目前，納米技術在鋼結構重防腐產品中的套用還處於起步階段。國內外均少見型產品套用的報導。但普遍認為，納米技術的採用無疑將會給該領域帶來世大的收穫。原因很簡單，因為防護所涉及的表面材料與自防護腐蝕產物的性質主要由其微觀結構所決定，這裡涉及界面問題，電化學歷程的改變，傳輸行為、表層材料強度與塑性的變化等。例如，某些各類的納米粒子引入有機塗層可以增加其抗老化性，無機塗層的塑性可由於其結構的納米化而改善。

技術特點

由於腐蝕體系的複雜多樣化，導致腐蝕控制手段的多樣化。在工業中使用最多的防腐技術大致可分為如下幾點：

（1）合理選材：根據介質與使用條件，選擇合適的材料；

（2）陰極保護：利用電化原理，對構件進行外加陰極極化以減緩腐蝕；

（3）陽極保護：對可鈍化體系採用外加陽極電流使構件表面致鈍以減緩腐蝕；

(4)介質處理：去除促進腐蝕的有害成分，調節PH值等；

(5)添加緩蝕劑：向介質中添加少量減緩腐蝕的物質；

（6）金屬表面覆蓋層：噴、襯、滲、鍍、塗上一層耐蝕性金屬或非金屬（有機或無機）物質以及將金屬進行磷化、氧化處理，以降低構件腐蝕速度；

（7）防腐設計與改進生產工藝流程。

對於一個具體的腐蝕體系，應據腐蝕原因、效果、施工難易與經濟效益等進行綜合考慮。對大型鋼結構而言，可以採用的方案也是多種多樣的。但針對它們的使用特點，主要採用選材控制和表面覆蓋進行防護，有時也常與陰極保護聯合使用。以防腐塗料為例，我國每年的用量可能已達到20萬噸左右，約占塗料總量的10%，而且它們品種繁多，功能各異。

納米技術

納米技術在各種表面改性層與不同用途的塗料中具有廣泛的套用前景。這裡只針對鋼結構腐蝕控制的特殊要求進行討論。

（1）無機覆蓋層主體結構納米化：在無機防腐塗層或表面處理層的情況下，使用某些特殊方法，可以使覆蓋層呈現納米結構，從而帶來一系列膜層性質的變化。通常，覆蓋層在化學性質上相對鋼基體總是惰性的。如要達到好的防蝕效果與長久不失效，就要求它與基體的結合強度要高，覆蓋完整，孔隙率與缺陷少，均勻性好，耐衝擊，具有高的強度與一定的韌性。其中韌性與一定的形變能力是重要的。許多情況下無機塗層失效的主要原因就是它的韌性差。當然還有結合力的總量。納米結構無疑會使無機覆蓋層的與強度得到改善，從而提高它的抗失效能力。由於形變協調性增加，還會提高它與鋼表面的結合強度。還應注意到，一般塗層防腐靠的是它對介質的傳輸減緩和界面鍵合的作用，有時通過合適組分加入，也可有鈍化和陰極保護作用。對這些作用，層結納米化也不可避免地帶來有益或無益的影響。

（2）傳統有機塗料的性能的提升：通過向塗料中添加某些各類的納米粒子形成的納米複合塗料，可以導致性能的大幅度提高。如TiO2、SiO2、ZnO、Fe2O3等納米粒子通過對紫外線的散射作用，可以地提高有機塗料的耐老化性。此外還可用以改善某些各類塗料的流變性、附著力、膜的機械強度、硬度、光潔度、耐光性和耐候性等。納米粒子在這些方面的作用，對於鋼結構防腐塗料與其它用途的塗料來說在本質上並無差別。這方面的工作相對較多，但距離在重防腐中得到有效套用還有一段路要走。

（3）鋼結構自防護腐蝕產物形態控制：耐候鋼相對於碳鋼有較好的耐大氣腐蝕性能，一般不需要表面處理就具有抗蝕性，因而得到廣泛套用。原因在於其表面形成的腐蝕產物阻礙了腐蝕介質的進入，從而保護了基體。但它也存在腐蝕失效問題。近年研究發現，通過表面懺悔處理，可以得到更加緻密的腐蝕產物層，使防蝕性能得到大幅度提高。研究表明，所得產物具有納米結構。這裡的關鍵是如何能夠有效地人為控制腐蝕產物的形態。

規律性

鋼結構防腐蝕是鋼結構設計、施工、使用中必須解決的重要問題，它牽涉到鋼結構的的耐久性、造價、使用性能、維護費用等諸多問題。

鋼結構REMAKE防腐施工前要經過一些預處理措施。預處理手段大體分為手工處理、化學處理、機械處理等。所謂化學處理，顧名思義是利用鹼性或酸性溶液，使工件表面的油污及氧化物溶解在鹼性或酸性的溶液中，以達到去除工件表面氧化皮、銹跡及油污的目的。但若時間控制不當，即使加緩蝕劑，也能使鋼材產生過蝕現象。對於較複雜的結構件和有孔的零件，若處理不當，浸入孔穴或縫隙中的余酸難以徹底清除，將成為隱患，因此化學處理適用於對薄板件清理。且化學物質易揮發，成本高，若化學排放處理不當，會對環境造成嚴重的污染。隨著人們環保意識的提高，這處理方法正被機械處理法取代。

前期處理

通常採用機械處理法,主要包括噴丸法和拋丸法。噴丸又分為噴丸和噴砂。用噴丸進行表面處理，打擊力大，清理效果明顯。但噴丸容易使薄板工件變形，且無法徹底清除油污。清理效果最佳的還應是噴砂，適用於工件表面要求較高的清理。拋丸法清理是利用離心力將彈丸加速，拋射至工件進行除銹清理的方法。H型鋼構件焊接完成後進入拋丸除銹封閉空間，可以對鋼構件表面的中銹以下程度的表面進行拋丸除銹，拋丸除銹工藝除具有除銹作用以外，還可以消除H型鋼構件焊接完成以後產生的殘餘應力，改善鋼構件施加荷載後的受力狀態。採用拋丸除銹設備，與採用傳統的手工除銹、噴砂除銹相比，具有鋼結構抗腐蝕年限更長、改善構件應力狀態的特點。但拋丸受場地限制，在工件內表面易產生清理不到的死角，設備結構複雜，葉片等零件磨損快，一次性投入費用高。

防腐蝕原理

腐蝕電池體系正在作用時，接入另一電極絲，該電極的電位較負，這個時候原腐蝕電池就與這個電極就組成了一個新的巨觀電。從電化學原理來說，負的電極就是這個新電池的陽極，所謂的陰極便是原腐蝕電池。從電解質向被保護體從陽極體提供一個陰極電流，這時被保護體就會進行陰極保護，就會完成陰極保護。伴隨著陽極材料不斷消耗不斷流出電流，這樣就有了犧牲陽極。

鋼結構的鏽蝕速度頗顯規律性：

①先快後慢；

②沿海或潮濕環境快；

③重工業區是市區的2倍，是山區、田園的10倍；

④無防鏽層比有防鏽層快5倍；

⑤室外為室內的4倍。

施工技術措施

爐架、儲罐等鋼結構採用人工除銹結合機械打磨除銹的方式除去表面的銹層，清潔度要求達到《塗裝前鋼材表面鏽蝕等級和除銹等級》(GB/T8923)規定的Sa3級；粗糙度要求達到《塗裝前鋼材表面粗糙度等級的評定(比較樣塊法)》(GB/T13288)規定的M級。對於不具備除銹的施工現場，表面處理採用鋼絲刷、鏟刀或粗砂紙打磨除銹，但清潔度一定要達到《塗裝前鋼材表面鏽蝕等級和除銹等級》(GB/T8923)規定的St3級。表面除銹處理的順序一般為先內後外；先上後下。

防腐措施

爐架、儲罐等鋼結構的防腐塗裝施工主要採用無氣噴塗或有氣噴塗、刷塗、輥塗等方式進行，防腐施工的作業環境應該寬敞明亮，通風情況良好，必要時應具備防雨、防風設施。施工過程中要注意：　
1、高空作業注意安全，要安置好必要的腳手架和腳手板。
2、明顯凹凸不平的焊縫應進行補焊與磨平處理，使之成為圓滑的面。
3、對開孔、自由邊緣、角隅等位置，要進行多遍塗刷，保證塗裝塗層厚度達到設計要求。
4、施工完成後清理乾淨現場。
5、天氣氣溫驟然變化時應暫停施工，天氣氣溫正常後方可再次施工。
6 、塗刷油漆的缺陷修補的具體方法：
在現場施工檢測中發現不合格的位置，應及時進行修補。修補的方法是用砂紙或砂輪將漏點或薄塗位置及周 圍輻射5cm區域的塗裝塗層打毛，再重新塗裝。固化後再次進行漏點和厚度檢查，直至合格。

耐高溫及有機矽工藝

1. 施工材料配比：我國在這個行業中還是沒有給出一個合理的有效的防腐處理方案高溫防腐塗料施工塗料為雙組分包裝，混合比例為A：B=2粉：1，重量比，把液體緩慢倒入粉中，充分混合攪拌後使用，塗層常溫自然固化。塗刷工具：可採用刷子、輥子、刮板或高壓無氣噴塗的方式施工。施工條件:塗料施工溫度在1070℃之間，相對濕度小於60%，通風乾燥環境中施工，不要在潮濕、密閉、溫度過高或溫度過低的環境中施工。
   
2. 塗刷技術：
   爐架耐高溫防腐施工必須採用人工塗刷，這樣才能達到表層油漆壓實，防腐性能年限長久些。底漆不能塗刷，耐高溫防腐作用於鋼結構表層上的油漆，耐高溫性要強，厚度不能過厚。
   
3. 有機矽耐高溫漆施工工藝
   （1） 前處理：基材表面必須採用噴砂外理，達Sa2.5級；
   

（2） 用稀釋劑擦洗工件表面；

（3） 用專用配套稀釋劑調節塗料粘度，稀釋劑採用專用稀釋劑，用量大致為：無氣噴塗——約5%（以塗料重量計）；空氣噴塗——約15－20%（以塗料重量計）；刷塗——約10－15%（以塗料重量計）；

（4） 施工方法：無氣噴塗、空氣噴塗或刷塗。注意：施工時底材溫度必須高於露點以上3℃，但不得高於60℃；

（5） 塗料固化：施塗完畢，常溫自然固化後投入使用或室溫乾燥0.5－1.0小時，然後置於180－200℃烘 箱中烘烤0. 5小時，取出降溫待用。

其它施工參數　密度——約1.08g/cm3；

乾膜厚度（一道）25um；濕膜厚度56 um；

閃點－27℃；

塗覆用量－－120 g/m2；

塗裝間隔時間：8－24小時/25℃以下，4－8小時/25℃以上。

塗料貯存期：6個月。超過此期限，經檢驗合格仍可使用。