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鋼結構防腐

2020-09-02

輕質高強的鋼是性能優越的建築材料,可是它也有阿喀琉斯之踵,在缺乏有效防護措施的前提下易腐蝕,防火性能較差。較早的鋼結構為鐵質結構,防腐蝕設計較差,但得益於保守設計導致的較大截麵,一大批鑄鐵結構有幸存留至今。在西方國家,首先完全用鑄鐵建造的橋梁於1779年出現在英國科爾布魯克代爾,仍存留至今。1889年,埃菲爾鐵塔建成開放。自建成起,每隔7年的時間便會整體塗裝一次,每次塗裝平均需要使用70噸左右的塗料。2016年4月11日,港珠澳大橋青州航道橋順利合龍。這座鋼箱梁混凝土墩斜拉橋基於120年設計使用壽命進行耐久性設計,鋼箱梁外表麵采用“環氧富鋅底漆+環氧雲鐵中間漆+氟碳麵漆”體係,內表麵采用“環氧富鋅底漆+環氧厚漿漆+除濕係統體係”。如今,鋼結構是輕巧結構的代名詞,給她披上有效的防護外衣才是常葆青春的正道。本文對鋼結構的防腐塗料(油漆)略作討論,期待在這個香蕉app免费影院亚洲既熟悉又陌生的領域拋磚引玉。


鋼結構的防腐方式有防腐蝕塗料;各種工藝形成的鋅、鋁等金屬保護層;陰極保護措施;耐候鋼;上述防腐方案的組合。
根據《工業建築防腐蝕設計標準》GB/T 50046-2018第3.3.3條,防護層的設計使用年限應符合下列規定:
1、低使用年限,使用年限應為2年~5年;
2、中使用年限,使用年限應為6年~10年;
3、長使用年限,使用年限應為11年~15年;

4、超長使用年限,使用年限應為15年以上。

在設計上,首先應采取以下方式控製鋼結構腐蝕:
1、排水設計:不應在戶外鋼結構上出現可積水區域,否則積水區域一定會加快腐蝕速度。例如H型鋼截麵牆軸沿水平向放置的時候,就會有形成積水區域的隱患;閉口截麵端頭需設置端封板,杆件上開孔的時候需采取足夠的措施。
2、邊角設計:邊角處不應出現利角,應將其打磨平滑,否則此處將先出現鏽蝕。
3、避免雙金屬設計:應盡量避免兩種不同的金屬直接接觸,如鐵管和銅連接器,此時由於電位差的存在,鐵管會加速腐蝕。同樣,應減少鉚接,否則也會加速腐蝕。
4、焊接設計:焊接時應滿焊,不應點焊,並且應將其表麵打磨平滑,除去所有飛濺的焊渣,否則將不可避免地加速腐蝕。
在上述設計措施基礎上,再使用防腐蝕塗料,就可以達到比較理想的防腐蝕效果。
防腐蝕塗料(油漆)是最常見的鋼結構防腐方式。新建鋼結構設計使用年限一般為50年,在其服役期內,需要更新幾次防腐蝕塗層。在一般的鋼結構設計設計總說明裏麵,都會寫明底漆、中間漆及麵漆三項要求。那究竟這“三漆”有何講究?
底漆是指直接塗到物體表麵作為麵漆堅實基礎的塗料,是油漆係統的首層,用於提高麵漆的附著力、增加麵漆的豐滿度、提供抗堿性、提供防腐功能等,同時可以保證麵漆的均勻吸收,使油漆係統發揮較佳效果。底漆主要直接噴塗用於在表麵拋丸或者其他方式處理過的鋼材表麵,主要是起到封閉鋼材、增加附著力、填平這三種作用。中間漆主要起到增加塗層的總體厚度,提高整個塗層的防腐性能。塗層的防腐性能有時依賴於整個塗層係統的總體膜厚,有些功能性底漆不宜太厚,而麵漆的成本又相對較高,所以合理使用中間漆,即可以保證整體膜厚又可以減少麵漆的用量,降低配套成本。目前通常將中間漆製成高固體分厚膜型塗料,可以采用無氣噴塗的方法,塗裝一到兩次就能達到所需要的厚膜效果。麵漆的作用主要還是裝飾和保護作用,一般麵漆中成膜物質含量比較高,填料較少。
根據GB/T50046-2018第5.2.3條,鋼結構的表麵防護宜符合下表規定。

防腐蝕塗層最小厚度(μm

防護層使用年限(年)

強腐蝕

中腐蝕

弱腐蝕

320

280

240

>15

280

240

200

11~15

240

200

160

6~10

200

160

120

2~5

國內外鋼結構橋梁通常采用“底塗+中塗+麵塗”的防腐體係,底塗材料分為金屬噴塗和塗料重防腐。而金屬噴塗的材料又分為鋅、鋁、鋅鋁合金等。重防腐底塗材料也分為無機富鋅塗料和環氧富鋅塗料等。中塗多采用環氧雲鐵塗料,麵塗材料分為苯烯酸聚氨酯塗料、矽氧烷塗料及氟碳塗料等。


鋼結構常見的底漆有醇酸防鏽漆(普通防鏽漆)、無機富鋅底漆、環氧富鋅底漆、高氯化聚乙烯底漆(用於耐酸堿化工行業鋼結構)、環氧煤瀝青底漆(用於地下鋼結構)。鋼結構常見的中間漆有環氧雲鐵中間漆、高氯化聚乙烯中間漆、環氧煤瀝青中間漆等。鋼結構常見的麵漆有丙烯酸漆和氟碳漆等。
醇酸防鏽漆(普通防鏽漆)就是香蕉视ioses观看无限制版常見的紅通通的那種油漆,僅能夠配套醇酸磁漆、調和漆等普通油漆,用於腐蝕不嚴重、外觀及防腐要求不高的塗裝領域,僅在普通大氣環境下有著較好的防鏽效果,不宜用於化工、海邊、高耐候要求的塗裝領域。它在塗裝前對鋼結構的表麵處理要求較低,鋼結構表麵動力除鏽、手工打磨至St2級別即可正常塗裝。
無機富氧底漆(一般配套環氧雲鐵中間漆及各種高性能的雙組份麵漆),具有電化學防鏽防腐、緩蝕等多重防鏽效果,耐鹽霧、耐溶劑、耐堿、耐油。該漆耐高溫,可作為高溫管道的防鏽底漆使用。
環氧富鋅底漆,作重防腐塗層的配套底漆,有陰極保護作用,適用於儲罐、集裝箱、鋼結構、鋼管、海洋平台、船舶、海港設施以及惡劣防腐蝕環境的底塗層等。


在鋼結構、橋梁重防腐體係中,中間漆通常選用環氧雲鐵中間漆,盡管它也可以作為防鏽底漆使用。環氧雲鐵中間漆(底漆)是以灰色雲母氧化鐵為顏料,以環氧樹脂為基料,聚酰胺樹脂為固化劑等組成二罐裝冷固化環氧塗料。由於雲母氧化鐵及環氧樹脂的優越性能,漆膜堅韌,具有良好的附著力、柔韌性、耐磨性和封閉性能等。環氧雲鐵漆一般作為中層漆使用,與環氧富鋅底漆配套使用,可增強塗層之間的封閉性和防腐性能。在很多大型鋼鐵防鏽防腐項目中都會見到環氧雲鐵中間漆的身影。不僅能夠提高防鏽效果,還能節約成本。環氧雲鐵中間漆是一款性價比非常高的油漆。


根據《鋼結構工程施工質量驗收標準》GB50205-2020,
第13.2.3條防腐塗料、塗裝遍數、塗裝間隔、塗層厚度均應滿足設計文件、塗料產品標準的要求。當設計對塗層厚度無要求時,塗層幹漆膜總厚度:室外不應小於150μm,室內不應小於125μm。

檢查數量:按照構件數抽查10%,且同類構件不應少於3件。

檢驗方法:用幹漆膜測厚儀檢查。每個構件檢測5處,每處的數值為3個相距50mm測點塗層幹漆膜厚度的平均值。漆膜厚度的允許偏差應為-25μm。



5.1 防腐塗層厚度的檢測:

可采用塗層測厚儀進行檢測,量程不應小於1200μm,最小分辨率不應大於2μm,示值相對誤差不應大於3%。同一構件應檢測5處,每處的數值為3個相距50mm的測點塗層厚度的平均值。

5.2 防腐塗層厚度:

1)每處3個測點的塗層厚度平均值不應小於設計厚度的85%,同一構件上15個測點的塗層厚度平均值不應小於設計厚度;

2)設計對塗層厚度無要求時,塗層幹漆膜總厚度:室外應為150μm,室內應為125μm,其允許偏差應為-25μm。


研究表明,P、Cu、Cr和Al等元素對鋼的耐腐蝕性有利,Ni、Si、Mo、Co、Be等次之,而C、Mn、S等助長腐蝕。

根據學者在美國基爾海濱試驗的鋼樁5年後的腐蝕情況,計算得到的未經塗層保護的鋼材腐蝕速率見下表。


腐蝕速率mm/

耐海水腐蝕鋼

碳素鋼

海洋大氣區

0.04~0.05

0.10~0.30

飛濺區

0.10~0.15

0.30~0.50

潮差區

0.05~0.10

0.05~0.10

全浸區

0.15~0.20

0.20~0.25

海泥區

0.04~0.06

0.05~0.10




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