钢结构腐蚀引起的事故危及结构的安全运行,造成严重的社会和经济损失,因此钢结构的防腐受到钢结构应用相关各行业的重视,本文就钢结构常见的防腐措施及表面处理方法进行介绍和比较,供相关人员参考。
1、钢结构的防腐措施
(1)耐候钢:耐候钢中含有一定量的合金元素,如P、Cu、Cr、Ni、Mo等,这些合金元素在一定的温度条件下,能在母材上生成一层自保护的氧化膜,增强其抗大气腐蚀能力。
(2)热镀锌:热镀锌是将无锈蚀的钢构件浸入600℃左右的高温熔融的锌溶液中,使钢构件表面附着一层锌层,从而达到防腐的目的。此种方法耐腐蚀、耐用,使用寿命长,生产工业化程度高,质量稳定,因此,广泛应用于受大气腐蚀严重、修复困难的室外钢结构,如输电塔、通讯塔等。热镀锌也广泛用于钢板的防腐。
(3)热喷涂铝(锌)复合涂层:热喷涂铝(锌)也是一种长效防腐方法。具体方法是:对钢构件表面进行喷砂除锈,露出表面的金属光泽并打磨抛光。将连续送来的铝(锌)丝利用热喷涂设备的热源(乙炔-氧燃烧火焰、电弧、等离子弧等)将铝(锌)丝熔化,然后用压缩空气吹到钢结构表面,形成蜂窝状的铝(锌)喷涂层(厚度约80μm~100μm);在毛细管内填充环氧树脂或氯丁橡胶漆等涂料,形成复合涂层。此方法不能适用于较小的管状构件内壁,因此管状构件端部必须做气密密封,以免内壁腐蚀。
(4)涂层法:涂层法的防腐性能一般不如长期防腐法,其一次性成本较低,但维护成本较高,涂层法施工的第一步是除锈,优质的涂层取决于涂层的选择,涂层的选择要考虑到周围的环境,不同的涂层对不同的腐蚀条件有不同的耐受性。
涂料一般分为底漆、中涂和面漆,底漆含粉较多,基料较少,涂膜粗糙,对钢材附着力强;中涂的作用是增加涂层厚度,提高整体涂层体系的屏蔽性能,中涂对底漆和面漆必须有良好的附着力;面漆含基料较多,形成有光泽的涂膜,能保护底漆不受大气腐蚀,并能抗风化。使用不同涂料时,要注意它们的相容性。
涂层防护因其施工方便、防腐效果好而被广泛应用。在我国,钢桥梁的防腐普遍采用涂层防护方式钢结构除锈防腐方案,并形成了铁路、公路行业的行业推荐标准。
(5)阴极保护法:阴极保护技术属于电化学保护技术的一种,其原理是采用具有强氧化性的金属作为阳极,被保护结构作为阴极,阳极失去金属离子并产生电子,电子通过电缆流向阴极,从而电子富集,使阴极不再失去金属离子和产生电子,从而避免或减轻腐蚀的发生。目前阴极保护已广泛应用于地下、水下金属结构的保护。
钢结构常用防腐措施对比如下表:
2. 涂装前表面处理知识
钢构件在加工、运输和贮存过程中,表面常常覆盖有氧化皮、铁模残砂、焊渣、粉尘、油污等污物,这些污物不仅影响涂层与母材的结合强度和耐蚀性,影响钢构件的耐蚀性能,还会导致即使有涂层保护的母材继续腐蚀,造成涂层剥落,影响构件的力学性能和使用寿命。因此,工件涂装前的表面处理是获得高质量的保护层、延长产品使用寿命的重要保证和措施。油漆的表面处理主要有以下几点:
(1)无油污、无水分;
(2)无锈蚀或氧化物;
(3)无胶粘剂杂质;
(4)无酸、碱残留;
(5)钢构件表面有一定的粗糙度。
常用的表面处理方法有:
手工处理:如用刮刀、钢丝刷或砂轮等。工件表面的铁锈、氧化皮可用手工清除,但手工处理劳动强度大、生产效率低、清理不彻底。
化学处理:主要是利用酸性或碱性溶液与工件表面的氧化物、油污发生化学反应,使其溶解于酸性或碱性溶液中,达到清除工件表面的铁锈、氧化皮、油污的目的。该处理适用于薄板的清洗,但如果时间控制不当,即使加入缓蚀剂,也可能使钢材过度腐蚀。另外,化学药剂易挥发,成本较高,处理后的化学药剂排放困难,如果处理不当,将对环境造成严重污染。
机械处理:
主要包括钢丝刷辊抛光、喷丸、喷丸、喷砂等。
抛光方法是刷辊由电动机带动,刷辊在板带的上下表面按与轧件运动方向相反的方向高速旋转,刷掉氧化铁皮,刷掉的氧化铁皮通过闭式循环冷却水冲洗系统冲走。
抛丸清理是利用离心力使弹丸加速,抛射到工件上进行除锈的一种清理方法。但抛丸清理灵活性差,受场地限制,清理工件时有一定的盲目性,工件内表面容易形成无法清理的死角。设备结构复杂钢结构除锈防腐方案,易损件多,特别是叶片等部件磨损快,需要多次维修,费用高,一次性投资大。
喷丸用于表面处理时,冲击力较大,清理效果明显,但对薄板工件进行喷丸处理,容易使工件变形,钢丸击中工件表面(无论喷丸还是喷丸)都会引起金属基体变形。由于四氧化三铁和三氧化二铁没有塑性,破碎后会剥落,油膜会随材料一起变形。因此,喷丸和喷丸不能完全清除带有油污的工件上的油污。
喷砂是工件表面处理的最佳方法,喷砂适用于要求较高的工件清理,但我国常见的喷砂设备多由螺旋钻、刮刀、顶层提升设备组成,喷砂方式需修建深坑、防水层安装机器,造价昂贵,维护工作量和维修费用巨大,喷砂过程中会产生大量的硅粉尘无法清除,严重影响操作人员健康,污染环境。
火焰除锈:采用氧乙炔火焰和喷嘴除锈的方法。喷嘴的形状和大小应适合于被除锈钢材的表面状况。火焰除锈适用于厚度大于5mm的钢材,无涂层或需要全部清除的带有旧涂层的钢材。除锈厚度小于5mm的钢材时,应注意火焰的温度。
涂装前各种表面处理方法的比较如下表所示:
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