隨著鋼產(chǎn)量的穩(wěn)步增加,四川鋼結(jié)構(gòu)的使用越來越多。鋼結(jié)構(gòu)建筑較鋼筋混凝土建筑具有施工便捷、抗震性能好、對環(huán)境污染少、可回收等優(yōu)點,但鋼結(jié)構(gòu)易銹蝕,防腐對鋼結(jié)構(gòu)來說是非常重要的。
鋼結(jié)構(gòu)腐蝕類型有大氣腐蝕,局部腐蝕和應(yīng)力腐蝕。
(1)大氣腐蝕鋼結(jié)構(gòu)受大氣腐蝕主要是由空氣中的水和氧等的化學(xué)和電化學(xué)作用引起的。大氣中的水汽在金屬表面形成電解液層,空氣中的氧溶于其中作為陰極去極劑,二者與鋼構(gòu)件形成了一個基本的腐蝕原電池。鋼構(gòu)件表面受大氣腐蝕形成銹層后,腐蝕產(chǎn)物會影響大氣腐蝕的電極反應(yīng)。
(2)局部腐蝕局部腐蝕在鋼結(jié)構(gòu)建筑中常見,主要是電偶腐蝕、縫隙腐蝕。電偶腐蝕主要發(fā)生在鋼結(jié)構(gòu)不同金屬組合或者連接處,其中電位較負的金屬腐蝕速度較快,而電位較正的金屬受到保護,兩種金屬構(gòu)成了腐蝕原電池。
縫隙腐蝕主要在鋼結(jié)構(gòu)不同結(jié)構(gòu)件之間、鋼構(gòu)件與非金屬之間存在的表面縫隙處,當縫隙寬度可讓液體在縫內(nèi)停滯時發(fā)生,鋼結(jié)構(gòu)縫隙腐蝕敏感的縫寬為0.025~O.1mm。
(3)應(yīng)力腐蝕在某一特定的介質(zhì)中,鋼結(jié)構(gòu)不受應(yīng)力作用時腐蝕甚微,但受到拉伸應(yīng)力后,經(jīng)過一段時間構(gòu)件會發(fā)生突然斷裂。由于這種應(yīng)力腐蝕斷裂事先沒有明顯的征兆,所以往往造成災(zāi)難性后果,如橋梁坍塌、管道泄漏、建筑物倒塌等。
根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)腐蝕機理,其腐蝕是一種不均勻的破壞,腐蝕的發(fā)展很快,鋼結(jié)構(gòu)表面一旦發(fā)生腐蝕,腐蝕的蝕坑會由坑底向縱深迅速發(fā)展,使鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)生應(yīng)力集中,而應(yīng)力集中又會加快鋼材的腐蝕,這是一種惡性循環(huán)。
腐蝕使鋼材的抗冷脆性能下降、疲勞強度降低,導(dǎo)致承重構(gòu)件在無明顯的變形征兆下突然發(fā)生脆性斷裂,造成建筑物倒塌。
鋼結(jié)構(gòu)腐蝕的防護方法
1、使用耐候鋼耐候鋼,即耐大氣腐蝕鋼,是介于普通鋼和不銹鋼之間的低合金鋼,一般含有磷、銅、鎳、鉻、鈦等金屬。鋼中加入磷、銅、鉻、鎳等微量元素后,使鋼材表面形成致密和附著性很強的保護膜,阻礙銹蝕往里擴散和發(fā)展,保護銹層下面的基體,以減緩其腐蝕速度。
在銹層和基體之間形成的約5O~100肚m厚的非晶態(tài)尖晶石型氧化物層致密且與基體金屬黏附性好,由于這層致密氧化物膜的存在,阻止了大氣中氧和水向鋼鐵基體滲人,減緩了銹蝕向鋼鐵材料縱深發(fā)展,大大提高了鋼鐵材料的耐大氣腐蝕能力。
耐候鋼可減薄使用、裸露使用或簡化涂裝,其耐候性為普碳鋼的2~8倍,涂裝性為普碳鋼的1.5~1O倍。耐候鋼具有優(yōu)質(zhì)鋼的強韌、塑延、成型、焊割、磨蝕、高溫、抗疲勞等特性,其低溫沖擊韌性也比一般的結(jié)構(gòu)用鋼好。
2、熱浸鍍鋅防腐熱浸鍍鋅防腐是將待鍍工件浸人溶融金屬鋅槽中進行鍍覆,使工件表面形成純鍍鋅層和次表面的鋅合金化鍍層,實現(xiàn)對鋼鐵的保護作用。
熱浸鍍鋅的特點是:鋅鍍層較致密,能有效阻礙腐蝕介質(zhì)浸人基體,實現(xiàn)對鋼鐵的陰極保護;鋅鍍層較薄,一般只有3O~50肚m,對一些較大工件可達85Dm;單一熱浸鋅鍍層防腐壽命較富鋅漆長,這主要是其鍍層厚度決定的;但熱浸鍍鋅鍍層結(jié)合力較差,比富鋅漆略好。
另外,熱浸鍍鋅鍍層附著力直接受工件表面預(yù)處理質(zhì)量影響。
3、電弧噴涂防腐電弧噴涂是利用專門的噴涂設(shè)備,使噴涂金屬絲在低電壓大電流作用下熔化,經(jīng)壓縮空氣噴吹至預(yù)先拋砂除銹的金屬構(gòu)件上形成電弧噴鋅、鋁涂層,在其上噴刷防腐封閉涂料形成長效防腐復(fù)合涂層。較厚的涂層可有效阻止腐蝕介質(zhì)浸人基體。
電弧噴涂防腐的特點是:涂層結(jié)合力高,其結(jié)合力是富鋅漆和熱浸鋅無法比擬的。對經(jīng)電弧噴涂防腐處理的工件進行沖擊彎曲試驗,結(jié)果不但完全符合有關(guān)標準,而且還有“疊層鋼板”之稱;電弧噴涂層防腐時間長,一般在30~60a,涂層厚度決定涂層耐蝕壽命。
4、熱噴鋁(鋅)復(fù)合涂層防腐熱噴鋁(鋅)復(fù)合涂層是一種與熱浸鋅效果相當?shù)拈L效防腐蝕方法。其工藝是先對鋼構(gòu)件表面作噴砂除銹處理,使其表面露出金屬光澤并打毛;再用乙炔一氧焰將不斷送出的鋁(鋅)絲融化,并用壓縮空氣吹附到鋼構(gòu)件表面,以形成蜂窩狀的鋁(鋅)噴涂層(厚度約80~100m);然后用環(huán)氧樹脂或氯丁橡膠漆等涂料填充毛細孔,以形成復(fù)合涂層。熱噴鋁(鋅)復(fù)合涂層無法在管狀構(gòu)件的內(nèi)壁施工,因此,管狀構(gòu)件兩端要做氣密性封閉,以使內(nèi)壁不發(fā)生腐蝕。
該工藝的優(yōu)點是對構(gòu)件尺寸適應(yīng)性強,構(gòu)件形狀尺寸幾乎不受限制;另一個優(yōu)點是該工藝的熱影響是局部的,因而構(gòu)件不會產(chǎn)生熱變形。與熱浸鍍鋅相比,熱噴鋁(鋅)復(fù)合涂層的工業(yè)化程度較低,噴砂、噴鋁(鋅)的勞動強度大,質(zhì)量也易受操作者情緒變化的影響。
5、涂層防腐鋼結(jié)構(gòu)涂層防腐需經(jīng)過基層處理和涂層施工兩道工序。基層處理的目的是清除構(gòu)件表面的毛刺、鐵銹、油污及其他附著物,使構(gòu)件表面露出金屬光澤;基層處理越徹底,附著效果越好。基層處理的方式有手工機械處理、化學(xué)處理、機械噴射處理等。
至于涂層施工,常用的涂刷方式有手工刷涂法、手工滾涂法、浸涂法、空氣噴涂法和無氣噴涂法等。合理的涂刷方式,就能保證質(zhì)量、進度、節(jié)約材料和降低成本。
從涂層結(jié)構(gòu)來說,有底漆一中漆一面漆、底漆一面漆和底漆面漆為同一種漆三種形式。其中底漆主要起附著和防銹作用;面漆主要起防腐蝕和防老化作用;中漆的作用介于底、面漆之間,并能增加漆膜厚度。
只有底、中、面漆配合使用才能發(fā)揮好作用,取得好效果。
涂層法施工質(zhì)量首先取決于基層處理的好壞;其次,取決于防腐漆的質(zhì)量,要求底漆與鋼材粘附力強,與面漆結(jié)合性好;要求面漆抗風化,能保護底漆不受大氣腐蝕;第三,涂層施工要在適當?shù)臏囟?5~38℃之間)和濕度(相對濕度不大于85)及粉塵少的環(huán)境下進行。
干漆膜總厚度室外工程為150μm,室內(nèi)工程為125μm,允許偏差為25μm。
四川鋼結(jié)構(gòu)在安裝好之后做好鋼結(jié)構(gòu)的防腐工作,有利于鋼結(jié)構(gòu)使用的時間更長。