钢桥防腐

2012-09-06 00:54姚玲玲
城市建设理论研究 2012年22期
关键词:防腐蚀防腐涂层

姚玲玲

摘要:简单介绍各种腐蚀环境下钢桥的防腐体系,包括涂料防腐和热喷涂防腐

关键词:钢桥防腐腐蚀环境涂料防腐热喷涂防腐

中图分类号:U448文献标识码: A 文章编号:

随着公路的蓬勃发展和多样化需要,公路钢桥所占的比例越来越大。钢桥具有高强,截面和自重比混凝土桥小,跨越能力大,施工工期短,抗震性能好等优点;但同时钢桥的缺点也比较明显,易于腐蚀,需要经常检查和按期油漆。

世界各地自古至今已经建造了无数桥梁,特别是特大型结构桥梁的建成,它一方面给人类提供了方便;另一方面自身也经受着巨大的损坏,需要进行维修,甚至报废重建。为此各国专家纷纷对钢桥的损坏原因进行研究,得出结论:钢桥失效主要由材料和制作不良、自然灾害和各类交通事故、金属腐蚀等造成。其中,金属腐蚀是主要原因之一,如日本统计的104例悬索桥断桥事例中,有23例是与钢材质量和腐蚀有关。钢桥因腐蚀需要进行涂装维修的更是不计其数,金属腐蚀已经成为钢桥的一大灾害,它给钢桥的维修带来了很大的困难,特别是难以接近的地方,必须有庞大的昂贵的专用设备配合,才能使防腐蚀涂装得以充分进行。据统计,钢桥的防腐蚀涂装费用将占钢桥总费用的10%以上。

钢桥的腐蚀环境

桥梁的建设据需要而建,横跨各类江河海川,连接陆地岛屿,地理位置千变万化,气候条件复杂,腐蚀环境亦各不相同,如南方的湿热和酸雨,北方的寒冷和冰盐,沿海的盐雾等,都是造成钢桥腐蚀的主要因素,因此研究金属腐蚀环境对钢桥的腐蚀至关重要。

大气和老化腐蚀:

桥梁长期暴露在空气中,由于空气中的水分、氧气和腐蚀介质(如雨水中杂质、烟尘、表面沉积物等联合作用)的化学和电化学作用而引起的金属腐蚀现象称为大气腐蚀。

受太阳光紫外线、热辐射的影响,空气中温度和湿度等的作用,使非金属材料的分子键发生裂解、分解、引起外观、力学性能、物化性能劣化的现象,称为大气老化腐蚀。

大气腐蚀的影响因素:主要取决于大气成分及空气污染物、相对湿度、温度、表面温度、金属表面状态等。大气中主要成分基本不变,随着所处地理位置和当地环境的不同,常混入一些杂质,如工厂排出废气中的硫化物、氮化物、碳化物、海洋环境中的氯化钠、矿物尘埃等,它们对金属大气腐蚀影响较大。

水介质腐蚀:分为淡水腐蚀和海水腐蚀。淡水系指含盐量少,水质条件多变的天然水,一般情况下淡水的腐蚀性较低,但随着工业废物的排入,淡水的水质也发生很多微小的变化,他们一定程度上会加速金属的腐蚀。

我国的海岸线绵长,岛屿众多,海工钢结构和桥梁建设均离不开钢铁,海水对钢铁的腐蚀相当严重。海水腐蚀通常按金属与海水的接触情况不同分为飞溅区、潮差区、全浸区和海泥区。桥梁工程作为百年大计的永久工程,必须很好的考虑水对其腐蚀造成的危害。

钢桥的涂料防腐涂装

桥梁用涂料进行防腐蚀保护已经100多年了,经过技术不断发展和大量应用实桥效果,现以形成系列化的专业桥梁涂料。

涂料通过正确的涂装工艺,在钢铁表面形成漆膜,使钢构件获得防腐蚀保护。防腐蚀涂装的工艺流程一般经过如下几个过程,对每个工序都需要进行检验,若检验不合格,应及时进行返工,不得流入下一个工序。

表面清理→除油→除锈→涂底漆→涂中间漆1~2道→涂面漆1~2道→包装检验

钢箱梁的防腐蚀体系通常是由底层、封闭层、中间层和面层组成的综合防腐蚀系统,任何一种涂料都无法保证同时对钢铁具有隔离、抗紫外线和阴极保护等功能,只有通过他们的相互组合,才能组成有效的防腐体系。

防腐蚀底层

防腐蚀涂装底层与钢铁直接接触,对钢铁表面具有钝化缓蚀作用、阴极保护作用,即含有防腐蚀底层的钢铁表面直接暴露在腐蚀介质中时,它应对钢板具有防腐蚀保护。此外,防腐蚀底层应与钢铁具有良好的涂层结合力,以保证整个涂层在防腐蚀寿命期内,涂层结合牢固,避免因涂层附着力差而导致涂层脱落而提前失效,防腐蚀涂装底层的耐腐蚀寿命有举足轻重的影响。

防腐蚀封闭层和中间层

封闭层是对涂层的空隙进行封闭,作用是当涂装有防腐蚀底层钢板暴露在腐蚀环境中时,由于底层的空隙被很好的遮盖,大大降低了底层的腐蚀速率,其次起到隔离作用。

中间涂料主要在底漆和面漆之间起到承上启下的作用,它增加涂装层厚度,是防腐蚀涂装体系的重要部分。

防腐蚀面漆

面漆对底层和中间层具有保护作用,延缓底层腐蚀发生时间,面漆涂层应有优良的耐候性、抗老化性、保光保色性、耐盐雾性、耐潮湿性,漆膜坚硬光滑。

下面列举两个涂装应用实例:

香港青马大桥钢箱梁外表面涂装

南京长江二桥钢箱梁外表面涂装

防腐蚀涂装设计应针对不同的腐蚀环境进行涂层体系设计,从技术经济等方面综合考虑涂装体系的选择,如容易进行维修的部位可优先考虑一次投资成本,大型结构件又不容易进行维修或维修效果不理想的可优先考虑全寿命平均涂装费用。

钢桥的热喷涂长效防腐蚀技术

热喷涂是依靠专用设备产生的热源(火焰、电弧、等离子等),把金属或非金属固体材料加热熔融或软化,并利用热源自身的动力或外加高速气流雾化,使雾化的喷涂材料快速喷射到经过预处理干净的基体表面形成涂层过程。这些喷涂层具有很多特异功能,如防腐蚀、耐磨、耐热、抗氧化、绝缘、导电、屏蔽等性能,使基体材料本身不具备的性能得到合理的补偿,并且适用于几乎所有金属、非金属材料表面的喷涂加工,表现出强大的生命力。在全部的腐蚀环境中,耐腐蚀寿命超过20年的只有热喷涂这一涂层体系。

热喷涂锌、铝涂层用于桥梁钢结构长效防腐蚀,世界各国都有很成功的经验和实例,它是一项非常成熟可靠的技术,被各国共同接受并已标准化,对涂层适用环境、设计、材料、施工、检查和验收等都做了详细的规定。下面仅简单列举英国部分热喷涂防腐蚀涂层体系。

BS 5493 推荐热喷涂防腐蚀涂装体系

尽管对钢桥做了防腐涂装,但由于桥梁长期暴露在腐蚀环境下,引起各种物理和化学性能的衰变,使其失去原有的性能,或部分对基体金属材料的保护作用。因此应定期对桥梁就行检查、更新和维护。

注:文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。

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