由于建筑鋼材強(qiáng)度高、塑性韌性好、自重輕,加上鋼結(jié)構(gòu)具有制作簡便、施工工期短,適用于跨度大、高度高、承載重的結(jié)構(gòu)等優(yōu)點,使鋼材在建筑業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用。
但是鋼材耐腐蝕性和耐銹蝕性差。據(jù)發(fā)達(dá)國家的不完全統(tǒng)計,每年由于腐蝕造成的經(jīng)濟(jì)損失約占國民經(jīng)濟(jì)總產(chǎn)值的4%。鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕不僅造成經(jīng)濟(jì)損失,也給結(jié)構(gòu)的安 全帶來隱患,由于鋼銹蝕而導(dǎo)致的工程事故也屢見不鮮。因此鋼結(jié)構(gòu)(特別是薄壁鋼構(gòu)件)的防腐處理具有重要的經(jīng)濟(jì)和社會意義。
一、鋼結(jié)構(gòu)防銹與涂裝的一般規(guī)定
1、鋼結(jié)構(gòu)的防銹及涂裝設(shè)計應(yīng)遵守《工業(yè)建筑防腐蝕設(shè)計規(guī)范》GB500046與《鋼結(jié)構(gòu)管道涂裝技術(shù)規(guī)程》YB/T9256的有關(guān)規(guī)定;凡在鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)計中,均應(yīng)有防銹涂裝設(shè)計的內(nèi)容。
2、鋼結(jié)構(gòu)防銹及涂裝設(shè)計應(yīng)綜合考慮結(jié)構(gòu)的重要性、環(huán)境侵蝕條件、維護(hù)條件及使用壽命,以及施工條件與工程造價等因素,合理的選用或確定鋼材表面原始銹蝕等級、除銹方法與等級(《涂裝前鋼材表面銹蝕等級和涂裝等級》GB8923)、涂料與涂裝要求以及涂裝施工的質(zhì)量檢驗要求(《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》GB50205)等。
3、輕型鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)按表1-4所示外界條件對結(jié)構(gòu)的侵蝕作用分類選擇表面處理方法及配套涂料。
表1-4 外界條件對輕型鋼結(jié)構(gòu)的侵蝕作用分類
序號 | 地區(qū) | 相對濕度(%) | 對結(jié)構(gòu)的侵蝕作用分類 | ||
室內(nèi)(采暖房屋) | 室內(nèi)(非采暖房屋) | 露天 | |||
1 | 農(nóng)村,一般城市的 | 干燥,<60 | 無侵蝕作用 | 無侵蝕作用 | 弱侵蝕作用 |
商業(yè)區(qū)及住宅區(qū) | |||||
2 | 普通,60~70 | 無侵蝕作用 | 弱侵蝕作用 | 中等侵蝕作用 | |
3 | 潮濕,>75 | 弱侵蝕作用 | 弱侵蝕作用 | 中等侵蝕作用 | |
4 | 工業(yè)區(qū),沿海地區(qū) | 干燥,<60 | 弱侵蝕作用 | 中等侵蝕作用 | 中等侵蝕作用 |
5 | 普通,60~70 | 弱侵蝕作用 | 中等侵蝕作用 | 中等侵蝕作用 | |
6 | 潮濕,>75 | 中等侵蝕作用 | 中等侵蝕作用 | 中等侵蝕作用 |
注:1 表中的相對濕度系指當(dāng)?shù)氐哪昶骄鄬穸龋瑢τ诤銣睾銤窕蛴邢鄬穸戎笜?biāo)的建筑物,則按室內(nèi)相對濕度采用。
?。病∫话愠鞘械纳虡I(yè)區(qū)及住宅區(qū)泛指無侵蝕性介質(zhì)的地區(qū),工業(yè)區(qū)則包括受侵蝕介質(zhì)影響及散發(fā)輕微侵蝕性介質(zhì)的地區(qū)。
二、鋼結(jié)構(gòu)腐蝕的主要原因
防止鋼結(jié)構(gòu)腐蝕首先要了解鋼材腐蝕的原因。
1. 常溫下(100℃以下)鋼材的腐蝕機(jī)理
常溫下鋼鐵的腐蝕主要是電化學(xué)腐蝕。鋼結(jié)構(gòu)在常溫大氣環(huán)境中使用,鋼材受大氣中水分、氧和其他污染物(未清理干凈的焊渣、銹層、表面污物)的作用而被腐蝕。大氣的相對濕度在60%以下時,鋼材的腐蝕是很輕微的;但當(dāng)相對濕度增加到某一數(shù)值時,鋼材的腐蝕速度突然升高,這一數(shù)值稱為臨界濕度。常溫下,一般鋼材的臨界濕度為60%~70%。
當(dāng)空氣被污染或在沿海地區(qū)空氣中含鹽時,臨界濕度都很低,鋼材表面容易形成水膜。此時焊渣和未處理干凈的銹層(氧化鐵皮)作為陰極,鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件(母材)作為陽極在水膜中發(fā)生電化學(xué)腐蝕。大氣中的水分吸附在鋼材表面形成的水膜是造成鋼材腐蝕的決定因素;大氣的相對濕度和污染物的含量是影響大氣腐蝕程度的重要因素。
2. 高溫下(100℃以上)鋼材的腐蝕機(jī)理
高溫下鋼鐵的腐蝕主要是化學(xué)腐蝕。高溫狀態(tài)下,水以氣態(tài)存在,電化學(xué)作用很小,降為次要因素。金屬和干燥氣體(如O2、H2S、SO2、Cl2等)相接觸,表面生成相應(yīng)的化合物(氯化物、硫化物、氧化物),形成對鋼材的化學(xué)腐蝕。
三、鋼結(jié)構(gòu)腐蝕的防護(hù)方法
根據(jù)鋼材腐蝕的電化學(xué)原理,只要防止或破壞腐蝕電池的形成或強(qiáng)烈阻滯陰、陽極過程的進(jìn)行,就可防止鋼材的腐蝕。采用防護(hù)層方法防止鋼結(jié)構(gòu)腐蝕是目前通用的方法,常用的保護(hù)層有以下幾種:
1、金屬保護(hù)層:金屬保護(hù)層是用具有陰極或陽極保護(hù)作用的金屬或合金,通過電鍍、噴鍍、化學(xué)鍍、熱鍍和滲鍍等方法,在需要防護(hù)的金屬表面形成金屬保護(hù)層(膜)來隔離金屬與腐蝕介質(zhì)的接觸,或利用電化學(xué)的保護(hù)作用使金屬得到保護(hù),從而防止腐蝕。
2、化學(xué)保護(hù)層:通過化學(xué)或電化學(xué)方法使鋼材表面生成一種具有耐腐蝕性能的化合物薄膜,以隔離腐蝕介質(zhì)與金屬的接觸,來防止對金屬的腐蝕。
3、非金屬保護(hù)層:用涂料、塑料、搪瓷等材料,通過涂刷和噴涂等方法,在金屬表面形成保護(hù)膜,使金屬與腐蝕介質(zhì)隔離,從而防止金屬的腐蝕。
四、鋼材表面處理
鋼材加工后到出廠之前,構(gòu)件表面會不可避免的沾有油污、水分、灰塵等污染物以及存在毛刺、氧化鐵皮、銹層等表面缺陷。由前面鋼結(jié)構(gòu)腐蝕的主要原因我們知道,污染物的含量是影響大氣腐蝕程度的重要因素,且表面污物會嚴(yán)重影響涂料在鋼材表面的附著力,并使漆膜下的銹蝕繼續(xù)擴(kuò)展,導(dǎo)致涂層失效或破壞,無法達(dá)到預(yù)期的防護(hù)效果。因此,鋼材表面處理質(zhì)量的好壞對涂層的防護(hù)效果及壽命的影響,有時甚至比涂料本身品種性能差異的影響更大,應(yīng)予以重視。日本《防蝕技術(shù)》中認(rèn)為影響涂裝質(zhì)量的諸多因素所占的比例見表1-5。
表1-5 防腐涂裝個因素對涂層質(zhì)量的影響
影響質(zhì)量的因素 | 影響程度(%) |
表面處理(除銹質(zhì)量) | 49.5 |
涂層厚度(涂裝道數(shù)) | 19.1 |
涂料品種 | 4.9 |
其他(施工與管理等) | 26.5 |
鋼結(jié)構(gòu)表面處理方法:手工工具除銹、滾動鋼絲輪除銹、酸洗除銹、噴砂(丸)除銹、化學(xué)轉(zhuǎn)化膜、熱浸鍍、電鍍、表面合金化以及射流控制真空除銹、激光除銹等。
在中等侵蝕作用環(huán)境中的承重鋼構(gòu)件,當(dāng)其形狀較復(fù)雜或體型較特殊時,可選用酸洗除銹方法。酸洗應(yīng)有專門的工藝控制保證(不宜用鹽酸),應(yīng)附加緩蝕劑,并清洗到位,確保角、凹部位不致積酸,引起材質(zhì)氫脆變異。
各類構(gòu)件的物理除銹方法與等級可按表1-6選用。
表1-6 各類構(gòu)件的物理除銹方法與等級
構(gòu)件種類 | 除銹方法 | 除銹等級 |
無侵蝕作用的一般構(gòu)件 | 手工及動力工具除銹 | St2(徹 底)級或St3級(非常徹 底) |
弱侵蝕作用的承重構(gòu)件 | 噴射(丸、砂)除銹 | Sa2(徹 底)級或Sa2.5級(非常徹 底) |
中等侵蝕作用的承重構(gòu)件 | 噴射(丸、砂)除銹 | Sa2.5級(非常徹 底) |
注:1 對使用期內(nèi)很難維修的承重構(gòu)件,其除銹等級宜適當(dāng)提高(不超過St2.5級)。
2 除銹前后應(yīng)仔細(xì)消除油垢、毛刺、藥皮、飛濺物及氧化鐵皮等。
3 除銹及涂裝工程的質(zhì)量驗收應(yīng)符合《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》GB50205的規(guī)定。