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摘要:随着我国国民经济的飞速发展,国家对水利的投入也不断增加,水利工程设计标准也越来越高。钢结构在水利工程中大量运用,随之而来,钢结构腐蚀问题也越来越严重。根据资料显示,世界上每年因为腐蚀而失去作用的金属材料和设备大约为生产量的20%以上。文章结合工作实际,对水工钢结构防腐涂层寿命影响因素进行了分析。
关键词:钢结构防腐;涂层寿命;影响因素
中图分类号:TU473.14文献标识码:A文章编号:1006-8937(2010)14-0157-01
根据资料显示,世界上每年因为腐蚀而失去作用的金属材料和设备大约为生产量的20 %以上。一些发达国家由于金属材料腐蚀而造成的经济损失,相当于国民经济总产值的2 %～4 %。钢铁腐蚀后的影响,除了直接损耗以外,从钢结构受力分析,根据日本的统计的资料,在受力情况下钢结构腐蚀,如果钢结构腐蚀1 %,其强度下降10 %～15 %;如果双面腐蚀各达到5 %,其结构将报废。随着全球工业的发展,腐蚀的问题日趋严重。就世界范围来说,虽然在污染控制研究的同时,防腐技术也在不断发展,使腐蚀问题得到了一定的缓解,但是,总的来说,钢结构腐蚀问题仍然十分严重,文章结合工作实际,对水工钢结构防腐涂层寿命影响因素进行分析,供同行参考。
涂层保护,就是以高分子涂料、金属复合涂层或者其他成膜物质覆盖整个被保护的表面,使之与腐蚀物质隔离,阻止或者减缓腐蚀性环境对钢结构的破坏,延长使用寿命,显然,涂层与基体间结合强度、环境介质的种类及含量,是延长涂层使用寿命的主要因素,另外还和膜厚、涂料、金属复合涂层种类有关。
各种因素对涂膜寿命的影响(人为因素造成的影响不考虑)如表1所示。
各影响因素间之比:A:B:C:D=10:4:1:6。
从表1可以看出,表面处理施工质量直接影响涂层使用寿命,我们必须对各种影响因素做出合理控制,充分提高涂层的有效寿命。
1钢结构表面处理的影响因素
表面处理,俗称“除锈”, 钢结构经过处理,达到基体表面洁净,去除水分、油污、尘土、去除表面氧化膜、钝化膜,并使表面有一定的粗造度,抛丸处理(喷砂处理),目前是比较理想的处理方法。
抛丸处理,影响表面处理的因素有:气压大水气压稳定性、空气滤清效果、砂咀的选择、使用时间、磨料的品种、含杂量和粒径、清理程度, 另外, 活化的在表面应在(8 h内)涂装完毕,以防再次生锈污染,降低活性和清洁度。目前对钢材表面处理的评定参照国标彩图,对粗糙度评定,以前是根据磨料决定的,现逐步使用粗糙仪测定。
2膜厚
膜厚指热喷涂的复合涂层或涂料防护层总厚度。涂层的厚度目前我国对防腐工程设计没有统一标准,一般,涂模不能太薄,薄了保护年限短、返修快,很不经济,膜太厚容易产生内聚力,降低涂层粘结力。并造成膜脱落,浪费材料,沿海水工钢结构为10～15 um年,一般膜厚:漆膜在250～300 um之间,喷锌、铝厚度在200～250 um之间,其中油漆封闭层为60цm左右,为了使整个涂层保护年限一致,对于腐蚀严重的水变区1m范围内厚度比其它地方提高50 um。另外,对漆膜要求均匀一致,且厚度都达到要求。金属涂层要求颗粒细致密实,不被氧化(用中性火焰喷涂)涂料封闭要用高压无气喷涂,以增加其密实度和均匀性。
3涂料(金属)涂层的种类
不同的涂料(金属有不同的耐蚀性能,一般根据腐蚀环境介质和防腐年限)选定。
①目前涂料种类(按干燥机理)分为以下几种。
自干型:氧化型,靠氧化成膜,一般用于耐碱耐热地方;挥发型,靠挥发成膜,一般用于耐碱的地方;固化型,靠化学反应成膜,一般用于水下。
烘干型:成膜较复杂,但耐久性装饰性很好。
水工常用固化型和氧化型防腐漆,特别是环氧固化漆,它有很高的内聚强度和粘结强度,抗渗、耐冻、耐酸碱,稳定性好,并能和其它涂料配套使用。
②常用的金属涂层材料(线材)、为锌、铝、镁、及其合金,不锈钢等。金属涂层保护作用一般为两方面,一方面起隔离作用,另一方面起电化学保护作用。作为铝及其合金,由于它的抗腐蚀性能优于锌等越来越被用于沿海水工防腐。因为在这种环境中,锌腐蚀后产生的氧化锌,不断被溶解,造成膜疏松起泡脱落。且它的消耗速度比铝快,而铝及其合金,腐蚀产物为氧化铝,他是一质地致密的纯化膜,他不溶于水和酸性介质,与基体结合牢固,能有效地阻止介质自身消耗,继续侵蚀很少。如果能够解决好表面处理这一环节,它将代取其它材料被大量運用。
4其它影响因素
4.1环境介质影响
环境介质是腐蚀的依据,防护措施由它而定。
①大气腐蚀。大气有(按地区、性质):乡村火气、城市大气、工业大气(化工、冶金)、海洋大气、沙膜、丛林大气、高速公路大气。主要腐蚀介质有H2、O2、CO、CO2、NO、NO2、H2S、CL-、NH3、H2O、沼气、硫化气。②淡水(硬水)腐蚀。影响因素:PH值、溶解O2、盐分、水温、流速。③海水腐蚀。影响因素:CL-、碳酸盐、海洋生物(腐殖酸)。
随着工业蓬勃发展,废气不断排放,大气中的腐蚀介质浓度越来越大,人们在设计防腐年限时不得不考虑这一因素了。而工业废水、海水对钢结腐蚀非常严重。海水对钢结腐蚀,主要是CL-离子、CO2离子及海洋生物的排泄物,钢结构在海中的腐蚀速度是惊认的约为0.1~0.2mm/a。解决办法是提高涂层抗蚀性,使用新材料等。
4.2温度、湿度的影响
①温度对腐蚀的影响。度对腐蚀影响以前一直不被重视,随着科研的不断深入,人们逐渐认识到他的重要性了。温度影响有二种情况:其一,它影响水中溶解O2,引起阴极反应,从而影响腐蚀速度;其二,它引起极性反转,例如Zn镀层在温度大于60℃时,由“阳极”变成“阴”反而加快腐蚀,象锅炉、热水管、烟窗不用含锌涂层。
②湿度影响。度大即水气大,容易在刚刚处理后的活化表面结露,影响活性和清洁度。对附着力有特别重要的影响,一般湿度在高于85%的情况下就禁止施工。
影响金属腐蚀的因素很多,要想提高钢结构使用年限,必须针对这些因素,较好地解决这一问题,对水工防腐工程施工质量提高有很好的帮助。
参考文献:
[1] 潘新国.水工钢结构防腐技术探讨[J].水利建设与管理, 2008,(9).
[2] 薛同跃.水工钢结构防腐材料应用研究[J].水利水电技术, 2006,(7).
[3] 潘志富.金属防腐工艺研究[J].中国水利,2003,(3).
[4] 邵雪竹.环氧厚浆涂料在金属防腐工程中运用[J].建筑工 业信息,2005,(4).
关键词:钢结构防腐;涂层寿命;影响因素
中图分类号:TU473.14文献标识码:A文章编号:1006-8937(2010)14-0157-01
根据资料显示,世界上每年因为腐蚀而失去作用的金属材料和设备大约为生产量的20 %以上。一些发达国家由于金属材料腐蚀而造成的经济损失,相当于国民经济总产值的2 %～4 %。钢铁腐蚀后的影响,除了直接损耗以外,从钢结构受力分析,根据日本的统计的资料,在受力情况下钢结构腐蚀,如果钢结构腐蚀1 %,其强度下降10 %～15 %;如果双面腐蚀各达到5 %,其结构将报废。随着全球工业的发展,腐蚀的问题日趋严重。就世界范围来说,虽然在污染控制研究的同时,防腐技术也在不断发展,使腐蚀问题得到了一定的缓解,但是,总的来说,钢结构腐蚀问题仍然十分严重,文章结合工作实际,对水工钢结构防腐涂层寿命影响因素进行分析,供同行参考。
涂层保护,就是以高分子涂料、金属复合涂层或者其他成膜物质覆盖整个被保护的表面,使之与腐蚀物质隔离,阻止或者减缓腐蚀性环境对钢结构的破坏,延长使用寿命,显然,涂层与基体间结合强度、环境介质的种类及含量,是延长涂层使用寿命的主要因素,另外还和膜厚、涂料、金属复合涂层种类有关。
各种因素对涂膜寿命的影响(人为因素造成的影响不考虑)如表1所示。
各影响因素间之比:A:B:C:D=10:4:1:6。
从表1可以看出,表面处理施工质量直接影响涂层使用寿命,我们必须对各种影响因素做出合理控制,充分提高涂层的有效寿命。
1钢结构表面处理的影响因素
表面处理,俗称“除锈”, 钢结构经过处理,达到基体表面洁净,去除水分、油污、尘土、去除表面氧化膜、钝化膜,并使表面有一定的粗造度,抛丸处理(喷砂处理),目前是比较理想的处理方法。
抛丸处理,影响表面处理的因素有:气压大水气压稳定性、空气滤清效果、砂咀的选择、使用时间、磨料的品种、含杂量和粒径、清理程度, 另外, 活化的在表面应在(8 h内)涂装完毕,以防再次生锈污染,降低活性和清洁度。目前对钢材表面处理的评定参照国标彩图,对粗糙度评定,以前是根据磨料决定的,现逐步使用粗糙仪测定。
2膜厚
膜厚指热喷涂的复合涂层或涂料防护层总厚度。涂层的厚度目前我国对防腐工程设计没有统一标准,一般,涂模不能太薄,薄了保护年限短、返修快,很不经济,膜太厚容易产生内聚力,降低涂层粘结力。并造成膜脱落,浪费材料,沿海水工钢结构为10～15 um年,一般膜厚:漆膜在250～300 um之间,喷锌、铝厚度在200～250 um之间,其中油漆封闭层为60цm左右,为了使整个涂层保护年限一致,对于腐蚀严重的水变区1m范围内厚度比其它地方提高50 um。另外,对漆膜要求均匀一致,且厚度都达到要求。金属涂层要求颗粒细致密实,不被氧化(用中性火焰喷涂)涂料封闭要用高压无气喷涂,以增加其密实度和均匀性。
3涂料(金属)涂层的种类
不同的涂料(金属有不同的耐蚀性能,一般根据腐蚀环境介质和防腐年限)选定。
①目前涂料种类(按干燥机理)分为以下几种。
自干型:氧化型,靠氧化成膜,一般用于耐碱耐热地方;挥发型,靠挥发成膜,一般用于耐碱的地方;固化型,靠化学反应成膜,一般用于水下。
烘干型:成膜较复杂,但耐久性装饰性很好。
水工常用固化型和氧化型防腐漆,特别是环氧固化漆,它有很高的内聚强度和粘结强度,抗渗、耐冻、耐酸碱,稳定性好,并能和其它涂料配套使用。
②常用的金属涂层材料(线材)、为锌、铝、镁、及其合金,不锈钢等。金属涂层保护作用一般为两方面,一方面起隔离作用,另一方面起电化学保护作用。作为铝及其合金,由于它的抗腐蚀性能优于锌等越来越被用于沿海水工防腐。因为在这种环境中,锌腐蚀后产生的氧化锌,不断被溶解,造成膜疏松起泡脱落。且它的消耗速度比铝快,而铝及其合金,腐蚀产物为氧化铝,他是一质地致密的纯化膜,他不溶于水和酸性介质,与基体结合牢固,能有效地阻止介质自身消耗,继续侵蚀很少。如果能够解决好表面处理这一环节,它将代取其它材料被大量運用。
4其它影响因素
4.1环境介质影响
环境介质是腐蚀的依据,防护措施由它而定。
①大气腐蚀。大气有(按地区、性质):乡村火气、城市大气、工业大气(化工、冶金)、海洋大气、沙膜、丛林大气、高速公路大气。主要腐蚀介质有H2、O2、CO、CO2、NO、NO2、H2S、CL-、NH3、H2O、沼气、硫化气。②淡水(硬水)腐蚀。影响因素:PH值、溶解O2、盐分、水温、流速。③海水腐蚀。影响因素:CL-、碳酸盐、海洋生物(腐殖酸)。
随着工业蓬勃发展,废气不断排放,大气中的腐蚀介质浓度越来越大,人们在设计防腐年限时不得不考虑这一因素了。而工业废水、海水对钢结腐蚀非常严重。海水对钢结腐蚀,主要是CL-离子、CO2离子及海洋生物的排泄物,钢结构在海中的腐蚀速度是惊认的约为0.1~0.2mm/a。解决办法是提高涂层抗蚀性,使用新材料等。
4.2温度、湿度的影响
①温度对腐蚀的影响。度对腐蚀影响以前一直不被重视,随着科研的不断深入,人们逐渐认识到他的重要性了。温度影响有二种情况:其一,它影响水中溶解O2,引起阴极反应,从而影响腐蚀速度;其二,它引起极性反转,例如Zn镀层在温度大于60℃时,由“阳极”变成“阴”反而加快腐蚀,象锅炉、热水管、烟窗不用含锌涂层。
②湿度影响。度大即水气大,容易在刚刚处理后的活化表面结露,影响活性和清洁度。对附着力有特别重要的影响,一般湿度在高于85%的情况下就禁止施工。
影响金属腐蚀的因素很多,要想提高钢结构使用年限,必须针对这些因素,较好地解决这一问题,对水工防腐工程施工质量提高有很好的帮助。
参考文献:
[1] 潘新国.水工钢结构防腐技术探讨[J].水利建设与管理, 2008,(9).
[2] 薛同跃.水工钢结构防腐材料应用研究[J].水利水电技术, 2006,(7).
[3] 潘志富.金属防腐工艺研究[J].中国水利,2003,(3).
[4] 邵雪竹.环氧厚浆涂料在金属防腐工程中运用[J].建筑工 业信息,2005,(4).