海洋环境下盐雾腐蚀对跨海大桥的影响及应对策略

   日期:2024-06-29     来源:网络整理    作者:佚名    浏览:418    
核心提示:常见的钢桩防护方法有腐蚀裕量法、耐海水低合金钢、涂层保护、阴极保护、涂料加阴极保护,其中阴极保护与涂料同时使用可相互补充,提高防腐效果。固有涂料的钢表面,所需保护电流密度小,保护电位易趋于均匀,可减少阴极保护措施于始建时一时跟不上所带来的腐蚀。

随着社会的发展和需求,跨海桥梁成为必然产物,我国已建成或正在建设的跨海桥梁有很多,这些跨海桥梁不仅缓解了交通压力,还促进了该地区的经济发展。由于钢材强度高、韧性好、易加工,因此跨海桥梁一般为钢结构桥梁。但由于跨海桥梁修建在恶劣的海洋环境中,腐蚀严重影响桥梁的使用寿命。因此海洋环境中的盐雾腐蚀是跨海桥梁设计和建设必须重视的问题,而桥梁被海水腐蚀是目前工程界面临的难题。

我们先来看看海洋腐蚀的威力

图1:2003年桥梁施工期间的临时钢栈桥

图2:临时钢栈桥桩基3年锈成这样!已拆除

涂料防水的构造_钢结构防水涂料效果图_涂料防水的构造及施工要点

图3:2005年在桥上修建的临时平台

图4:2009年该站台桩基锈蚀严重,濒临拆除。

图5:同一杭州湾海洋环境

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采取了防腐措施的北航道大桥索塔与未采取任何防腐措施的平台形成了鲜明的对比!

海洋腐蚀环境分析

海洋腐蚀环境包括海洋大气腐蚀环境和海水腐蚀环境。钢材的腐蚀机理和腐蚀类型根据钢材在海洋环境中的具体位置而不同,包括海洋大气腐蚀、海水腐蚀、潮汐区腐蚀、飞溅区腐蚀、全浸区腐蚀等。要研究不同区域的腐蚀钢结构防水涂料效果图,需要从腐蚀介质入手。

海洋大气腐蚀环境:

影响海洋环境中金属的因素包括:盐度、氧气含量、二氧化碳、碳酸盐、温度、海水流速、海洋生物和光照条件。

海洋腐蚀损伤的主要形式

(1)全面腐蚀:全面腐蚀可看作是均匀腐蚀,是一种常见的腐蚀形式,其特点是与腐蚀环境接触的整个金属表面几乎以相同的速度发生腐蚀。所谓均匀腐蚀或比较均匀腐蚀是相对于局部腐蚀而言的,这种腐蚀形式只发生在少数碳钢和低合金钢的全浸腐蚀条件下。

(2)局部腐蚀:海洋环境中钢铁材料的局部腐蚀,特别是针孔腐蚀钢结构防水涂料效果图,是影响钢铁材料强度和使用寿命的重要因素。介质中大部分金属材料不发生腐蚀或腐蚀很轻,但表面个别点或微小区域出现点蚀或麻点,继续向深层发展,形成针孔状腐蚀坑。在含氯离子溶液中,只要腐蚀电位达到或超过点蚀电位,就能发生点蚀。微生物腐蚀的一个重要特征就是出现针孔腐蚀。

(3)电偶腐蚀:在同一介质中,由于电位不同,金属接触点处发生的局部腐蚀就是电偶腐蚀,又称接触腐蚀或双金属腐蚀。两种金属组成宏观电池,电位较负的金属溶解速度增大,电位较正的金属溶解速度减小。在海洋环境中,海水的电阻率很小,是一种强电解质溶液。当两种不同的金属如碳钢与不锈钢、不锈钢与钛等一起使用时,应特别注意避免发生电偶腐蚀。

(4)应力腐蚀:在应力和特定环境的综合作用下,钢材在材料强度极限以下会发生脆性开裂,从而失去应有的作用。这种现象称为应力腐蚀开裂。在应力腐蚀开裂中,有因氢渗透而导致的脆化现象,也有裂纹尖端溶液高度酸化的问题。

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(5)腐蚀疲劳:波浪荷载作用下的腐蚀疲劳损伤是钢桩结构破坏的主要形式之一。另外,由于海水腐蚀和疲劳荷载的共同作用,疲劳荷载加速了腐蚀损伤过程,而海水腐蚀又进一步加速了钢结构的疲劳损伤,从而缩短了钢结构的寿命。

桥梁保护方法

常见的钢桩防护方法有腐蚀裕度法、耐海水低合金钢、涂层保护、阴极保护、涂层加阴极保护等,其中阴极保护与涂层同时使用,可以相互补充,提高防腐效果。

(1)腐蚀裕度法:设计时预先增加腐蚀裕度,增加高于泥面部分或整根钢桩的壁厚,以增加使用寿命。国内钢桩码头基本都采用此方法,以提高其安全系数。但这是一种被动的方法,无法解决局部腐蚀带来的危害。

(2)耐海水低合金钢:耐海水钢在大气区和飞溅区耐腐蚀性能明显优于普通碳钢。优良的耐海水钢在上述区域耐腐蚀性能可提高普通碳钢的2~3倍。在海水全浸区虽然也有效果,但不如上述区域明显。当然耐海水钢也有其局限性。有些耐海水钢焊接性能差,焊缝易腐蚀,价格较高。

(3)涂层保护:涂层主要是指油漆、环氧玻璃纤维护套等有机或无机覆盖层。这是防止钢桩大气区和飞溅区腐蚀比较有效的方法(根据不同的环境条件采用合适的涂层),但对防止钢桩水下段腐蚀效果不佳。

(4)阴极保护:20世纪50年代初至60年代末。世界各国相继将阴极保护技术广泛而成功地应用于钢桩水下段的保护。阴极保护是一种有效的防腐方案,可以防止各种钢材表面状况不均匀而引起的局部腐蚀和全面腐蚀。还可以提高钢桩在海水中的疲劳强度极限。无论钢桩表面状况如何不同,它都非常适用于新建或现有工程中的钢桩。还可以通过直接检测钢材表面阴极极化电位来控制保护效果。如果设计和管理得当,保护效果可达90%以上。

(5)涂层加阴极保护:涂层与阴极保护相互配合,相得益彰,使保护效果更佳。有固有涂层的钢材表面,所需的保护电流密度小,保护电位趋于均匀,可减少因阴极保护措施初设时无法跟上而引起的腐蚀。

钢桥的加固和表面处理可以有效减少腐蚀的发生;重涂施工工艺是适合旧钢结构采用局部除锈加面漆的涂装施工工艺,采用局部除锈加面漆可以延长底漆的使用寿命,减少除锈,节省成本;桥面防水的选择和涂装的匹配也是改善钢结构桥梁腐蚀的有效方法。

重防腐涂层体系在国外已得到成功应用,我国也开始在大型桥梁上采用重防腐涂层体系进行防腐保护。为增强面漆对周围腐蚀介质和耐碱性的性能,采用以富锌漆为防锈底漆、氟碳面漆与其他合成树脂涂料组成的涂层体系,其耐候有效期可达20-30年。

 
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