水工鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕措施淺析

1、水工鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕措施淺析摘要：鋼結(jié)構(gòu)在水利工程中運用廣泛。如鋼閘門、閥門、水閘、船閘、升船機、 鋼引橋等在水工建筑中得到了廣泛的應(yīng)用。因為空氣和水含有各種各樣的化學介 質(zhì)，如果鋼結(jié)構(gòu)的表面不采取防腐措施，會發(fā)生腐蝕，特別是水工建筑物的鋼結(jié) 構(gòu)通常在水中或交替干燥和潮濕的環(huán)境中，更容易發(fā)生化學變化，腐蝕更加嚴重。 腐蝕不僅會削弱鋼結(jié)構(gòu)截面的承載力，還會產(chǎn)生局部銹蝕坑，形成應(yīng)力集中，從 而降低正常結(jié)構(gòu)的承載力，造成結(jié)構(gòu)脆化。因此，對水工鋼結(jié)構(gòu)的防腐研究，對 于保證水工鋼結(jié)構(gòu)的完整性，延長其使用壽命具有十分重要的意義。關(guān)鍵詞：水工鋼結(jié)構(gòu)；防腐蝕措施；水工鋼閘門；腐蝕因素11防腐方法及特點涂料防腐。用

2、涂料防腐蝕是傳統(tǒng)的防護措施，正確使用涂料目前全國腐蝕學 會論證結(jié)論為510年（一般不超過10年）。近年來，高分子材料也廣泛應(yīng)用 于涂料中，高性能防腐涂料的研制并投入市場的日益增多，防腐性能有提高的趨 勢，最后結(jié)論還需實踐的檢驗。涂料設(shè)計必須考慮如下因素：1）腐蝕環(huán)境；2 ） 鋼鐵結(jié)構(gòu)設(shè)計使用壽命；3 ）覆蓋層系統(tǒng)；4 ）涂裝設(shè)施施工簡單、可行；5） 適應(yīng)性一適應(yīng)的涂料；6 ）維護方便；7 ）安全與保??；8 ）成本一經(jīng)濟合理。涂 料選擇的幾個要考慮的因素。1 ）顏色的耐候性：耐候次序為銀、黑、綠、黃、 灰，純白色的耐候性較差。2）成膜樹脂耐候性：耐候次序為聚氨脂、氯化橡膠、 有機硅、丙稀酸、醇酸

3、樹脂、油脂。3）大氣用罩面涂料一般不宜選用未經(jīng)改性 的環(huán)氧樹脂，因為環(huán)氧樹脂漆受光（紫外線）作用分化：4 ）經(jīng)過多年的實踐， 推薦幾種效果較好的涂料：氯化橡膠漆：一般6年左右，水上優(yōu)于水下；環(huán)氧瀝青漆：一般6年左右，水下優(yōu)于水上；氯璜化聚乙烯涂料：一般6年左右，適用 于壓力鋼管；船體防銹漆：一般5年左右。噴金屬與涂料聯(lián)合保護。噴鎊（鋁）加面漆封閉層是一種優(yōu)良的保護措施， 這種措施不僅保護周期長，而且耐磨性能也較好。目前在淡水中已有25年的實 例，在大氣中已有30年的實例。此保護措施一次投資較大，但運行管理費用可 降低，并可延長設(shè)備壽命，推遲設(shè)備更新改造資金投入。目前，有關(guān)單位已研究 出保護性能

4、、噴鍍工藝、材料價格均優(yōu)于鋅（鋁）的材料，閘門用AC鋁保護層， 即在鋁中摻入1%的稀土成分運行分析證明鍍層性能及經(jīng)濟性均優(yōu)于噴鋅（鋁）。 其它如鋅（鋁）和稀土合金、高分子材料均有可能成為防腐性能好的材料。夕卜加電流陰極保護措施與涂料聯(lián)合保護。外加電流陰極保護措施是用電化學 防腐蝕的辦法來解決電化學腐蝕問題。裸露的鋼鐵實施外加電流陰極保護需要消 耗大量的保護電能，這對于整個系統(tǒng)是不經(jīng)濟的。因此，在大型鋼鐵結(jié)構(gòu)上實施 時，常與涂料聯(lián)合保護。2水工鋼結(jié)構(gòu)腐蝕的原理和影響因素2.1腐蝕原理腐蝕是指物質(zhì)與外部介質(zhì)發(fā)生化學作用而產(chǎn)生的破壞現(xiàn)象。腐蝕的形式主要 有化學腐蝕和電化學腐蝕。化學腐蝕是指金屬與接觸

5、到的物質(zhì)直接發(fā)生氧化還原 反應(yīng)而被氧化損耗的過程;電化學腐蝕是指不純的金屬與電解質(zhì)溶液接觸時發(fā)生 的原電池反應(yīng)，比較活潑的金屬會因失去電子而被氧化。水工鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕多屬 于電化學腐蝕。2.2影響因素1 ）鋼結(jié)構(gòu)所處環(huán)境。比如，水工鋼閘門常處于水下或半水下的干濕交替環(huán) 境，易發(fā)生電化學腐蝕現(xiàn)象；空氣中的介質(zhì)會與暴露在外的鋼材發(fā)生化學反應(yīng)。 2）水質(zhì)影響。水中含有一些侵蝕性的介質(zhì)，特別是海水中含有較多的氯離子， 其對鋼材的腐蝕影響非常大。此外，水工鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕具有連續(xù)性，水流的流動 會加快腐蝕速度。3）鋼結(jié)構(gòu)自身的狀態(tài)。由于鋼材中含有鐵以外的其他元素或 雜質(zhì)，特別是合金鋼中含有合金元素，其會引起鋼

6、材腐蝕；鋼材表面的粗糙度、 裂紋和機械損傷等對腐蝕的影響較大。3 金屬腐基本原理3.1腐蝕定義物質(zhì)與外部介質(zhì)發(fā)生化學作用而產(chǎn)生的破壞現(xiàn)象。3.2腐蝕形式1 ）化學腐蝕。如2Fe+O -2FeO （即化學反應(yīng)）。2）電化學形式。金屬 2（如鋼鐵）與外部介質(zhì)發(fā)生電化學反應(yīng)，主要通過得失電子，形成電流來完成。 水工鋼閘門多為電化學腐蝕。電化學腐蝕定義：不同金屬在電解質(zhì)中接觸，或同 金屬侵入電介質(zhì)中，在金屬表面局部部位產(chǎn)生電極電位不同，形成電位差，發(fā) 生陽極反應(yīng)和陰極反應(yīng)，并伴有電子轉(zhuǎn)移的腐蝕過程，陽極腐蝕而陰極得到保護。 電化學腐蝕3要素：金屬表面存在電極電位差；陰極與陽極間具有良好的接 觸；陰極與

7、陽極處在互相連通的介質(zhì)中。3.3鐵銹的形成與種類。Fe+O-一FeO3FeO+4O -FeO2FeO+O-3FeO34223剛開始時金屬表面發(fā)暗，輕銹呈暗灰色，進一步發(fā)展成褐色或棕黃色，嚴重 的呈棕色或褐色疤痕，或出現(xiàn)銹坑，通常三者共存，即FeO+Fe O+FeO+HO342324分析水工鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕措施4.1防腐蝕的原理鋼結(jié)構(gòu)的防腐可從腐蝕因素入手，從而抑制腐蝕過程的發(fā)生，比如控制鋼材 表面質(zhì)量、通過某種途徑將金屬與介質(zhì)隔絕、尋找犧牲品和延緩腐蝕速度等。因 此，鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕的原理為在考慮經(jīng)濟成本的前提下，通過各種途徑抑制腐蝕過 程的某一個環(huán)節(jié)或整個過程。4.2防腐蝕措施1）表面預處理。金屬結(jié)

8、構(gòu)在涂裝前應(yīng)先將鋼材表面的銹蝕、油漬和污物清 除干凈，并做好干燥處理。噴射清理后，金屬表面的清潔度等級不應(yīng)低于GB8923 中規(guī)定的Sa2.5級;表面粗糙度Rz應(yīng)依據(jù)涂層類別確定，通常為40 150pm。2）涂料保護。防腐涂料的品種很多，主要有油脂漆、環(huán)氧樹脂漆、瀝青漆、氯 化橡膠漆和船體防銹漆等。防腐涂層一般由底漆、中間漆和面漆三部分組成。其 中，底漆應(yīng)具有良好的附著性、耐蝕性；面漆應(yīng)具有良好的耐侯性、耐干濕交替 性；中間漆應(yīng)能提高底漆和面漆的黏合性。實踐表明，水工鋼結(jié)構(gòu)防腐單采用涂 料保護的效果并不理想，保護周期多為35年。3）金屬熱噴涂與涂料聯(lián)合保 護。金屬熱噴涂保護系統(tǒng)包括金屬噴涂層和

9、涂料封閉層。目前，水工鋼結(jié)構(gòu)主要 采用熱噴鍍鋅或鋁，它是一種通過專用設(shè)備將鋅絲、鋁絲熔融噴射到鋼材表面形 成的鍍層。實踐證明，在淡水環(huán)境中噴鋅（鋅鋁合金）比噴鋁（鋁合金）具有更 穩(wěn)定的保護效果。對于重要零件，比如閘門輪軸等可采用鍍鉻，將鋼材表面同周 圍介質(zhì)隔絕。在金屬噴鍍后覆蓋一層涂料防護的保護周期一般為10-15年，在 氯鹽侵蝕嚴重的沿海地區(qū)也可達10年以上。4.3選用原則和質(zhì)控制選擇水工鋼結(jié)構(gòu)的防腐蝕方案應(yīng)按照等效防腐”的原則，即水工鋼結(jié)構(gòu)的 各個部位應(yīng)具有相同的保護年限，同時，應(yīng)根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)的使用環(huán)境、運行狀況、 維護管理條件和經(jīng)濟條件等綜合選定。涂層防腐不受鋼材形狀和環(huán)境的制約，因 而被廣泛應(yīng)用，應(yīng)根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)的材質(zhì)及其所處的介質(zhì)選取涂料，其與金屬熱噴涂 或犧牲陰極保護聯(lián)合應(yīng)用的效果更佳。影響水工鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕涂層壽命的主要因 素是表面預處理質(zhì)量，其影響程度可達49.5%.因此，在鋼材表面預處理中，應(yīng) 控制好鋼材的表面清潔度、表面粗糙度，表面清潔度較多采用Sa2.5級為標準。 此外，為了保證防腐蝕的質(zhì)量，施工單位、質(zhì)檢員和操作工人等均應(yīng)