钢结构锈蚀的成因及防治.docx

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钢结构锈蚀的成因及防治

摘要：

众所周知，钢结构工程与钢筋混凝土工程是土木工程主要的两种形式。

近年来，钢结构因其总重轻，施工速度快，抗震性好，广泛应用于大跨度工业厂房、仓库、冷库、高层建筑、办公大楼，多层停车车场及民宅等建筑行业在建筑工程中，但钢结构也有一个明显弱点——易锈蚀，严重威胁了结构安全的耐久性，制约了钢结构的发展。

本文从锈蚀的成因与防治两个方面阐述，介绍了常见锈蚀的成因，防治方法及除锈的主要措施。

关键词：

钢结构；锈蚀；除锈；防锈处理

1锈蚀的成因

1.1锈蚀定义及分类

我们将钢材由于和外界介质相互作用而产生的损坏过程称为“腐蚀”，即“钢

材锈蚀”。

钢结构的锈蚀根据钢结构周围的环境、空气中的有害成分（如酸、盐等）及温、湿度和通风情况的不同,钢结构的锈蚀可分为两类:

化学锈蚀和电化学锈蚀

（1）化学腐蚀

化学腐蚀是指钢材直接与大气或工业废气中含的氧气、碳酸气、硫酸气或非电介质液体发生表面化学反应而产生的腐蚀。

（2）电化学腐蚀

电化学腐蚀是由于钢材内部有其他金属杂质，具有不同电极电位，在与电介质或水、潮湿气体接触时，产生原电池作用，使钢材腐蚀。

实际工程中，绝大多数钢材锈蚀是电化学腐蚀或化学腐蚀与电化学腐蚀同时

1.2锈蚀的机理及影响因素

新浇筑的混凝土内显碱性PH值约为12〜13。

钢筋在这样的环境下会产生钝化膜，保护其自身防止锈蚀。

但如果外部条件使钢筋表面的钝化膜发生破坏，就为钢筋生锈创造了条件。

钢筋脱钝之后，在氧气和水的共同作用下，在钢筋表面会产生腐蚀反应。

故在潮湿（存在电解质水膜）和有充足空气（水中溶有氧）的条件下,就会产生严重的腐蚀现象。

2钢结构的防锈和除锈

2.1钢结构的防锈措施

⑴综合考虑厂房的整体布置，隔离散发侵蚀性介质的区域（即改进工艺设备和生产过程），采用有利于自然通风的厂房布置方案，以降低有害物的含量。

⑵尽可能选用含有适量合金元素的耐大气腐蚀的低合金钢材和正确配套的涂料。

⑶在结构选型上采用不易锈蚀的合理方案。

如在构造上选取合理的截面型式，以避免积灰、积水,易于清理和涂漆;节点构造要简单;在加工制作的过程中保证焊接质量,避免焊缝夹渣;尽量避免或减少涂刷油漆后进行焊接，以防止破坏漆膜的完整性;对施工过程中破坏的漆膜应及时补涂油漆。

⑷采用先进、科学的管理方法和合理的防锈蚀措施。

2.2钢结构防锈涂料

选用涂料时应根据结构所处的环境、使用功能、经济性和耐久性、稳定性等因素来选用合适的防锈涂料。

（1）红丹防锈漆

在一般的钢结构工程中，常选用防锈能力强,有较好的坚韧性、防水性和附着力的油性红丹防锈漆作为防锈底漆,醇酸磁漆为面漆。

红丹防锈漆处于晶格外层的铅离子与腐蚀初始阶段的铁离子产生离子置换生成难溶物质,红丹在水和氧的存在下与油基漆生成铅皂，其裂解的单羟酸铅、二羟酸铅盐具有缓蚀作用。

铅离子与许多腐蚀介质生成如硫酸铅等不溶性盐，铅皂的封闭作用随时间生成物愈来愈致密和结实,这是油性红丹漆的特性。

但由于生产红丹漆需要大量的有色金属铅,为保证工人身体健康,许多科研和制造单位正积极研制替代红丹防锈底漆的漆料。

（2）环氧富锌（有机富锌）和无机富锌漆

主要用于钢结构的重防腐涂装体系作长效通用底漆,也可用作镀锌件的防锈漆,其应用的适宜温度为10〜35c并避免在雨、雾、雪天施工涂刷。

无机富锌漆主要以水玻璃为基料，加入锌粉、漂浮剂和固化剂等配制而成。

此漆具有与镀锌层相同的阴极保护作用，为可焊漆。

其耐候性及耐老化性能良好,可耐450c的温度,但耐酸碱度差。

这种涂料对钢结构表面处理要求较高,一般规定应达到Sa212级标准。

在低温、高温情况下，该涂料不可施工。

它与钢结构表面之间有优异的物理、力学性能，因此，它的结合力牢固。

漆膜中富含锌，在机械加工及运输和安装过程中漆膜划伤处铁锈不蔓延,在盐水浸渍下划伤,能保持划痕处铁金属的光泽。

同时,作为保养底漆，室内或露天均能达到半年以上的防锈效果。

切割、焊接加工时烧伤面积小,带漆焊接后,焊接强度不受影响。

由于防护效果及可焊性均佳,将其用于钢结构出厂前的防腐底漆涂刷，可保护钢结构在运输过程中不致锈蚀,又不影响工地现场的焊接和安装。

一般涂刷厚度为100μm左右（即面漆和底漆各两道），且厚度均匀,连续完整,无针孔,干膜厚度不小于50μm,这在我所设计的美国余热锅炉壳体钢结构工程中已得到广泛应用。

混凝土建筑物中的钢材,因处于碱性介质中，且氧化保护膜也为碱性,所以不致锈蚀。

但卤素离子,特别是氯离子能破坏保护膜，使锈蚀迅速发展。

因此,在钢筋混凝土结构中，为防钢筋锈蚀，除严格控制钢筋质量外,应采取措施提高混凝土密实度,加大保护层厚度,严格控制氯盐掺量,必要时可加入亚硝酸钠等阻锈剂或在混凝土保护层外用氯乙烯或人造橡胶敷设覆盖层，以延缓钢材的锈蚀。

2.3钢结构的除锈

2.3.1锈蚀程度的分级和检查

1.锈蚀程度分级

为鉴定锈蚀损坏程度，一般可分为五级：

A级一良好物体基本没有锈蚀，涂层漆膜还有光泽，个别物件可有少量锈点；

B级一局部锈蚀构件基本没有锈蚀，面漆有局部脱落，底漆完好，个别物件有少量锈点，或构件边缘、死角、缝隙、隐蔽部分有锈蚀；

C级一较严重构件局部锈蚀、面漆脱落面积达20%左右，底漆也有局部锈透，其基本金属完好，应进行维护准备工作.

D级一严重构件锈蚀面积达40%左右，面漆大片脱落，但基本金属没有破坏，应立即进行维护工作。

E级——特别严重基本金属已有锈蚀，应立即测量物件断面削弱程度，计算是否需要更换或采取加固等措施。

2.重点检查部位

根据腐蚀理论及实际经验，除一般检查外，下列构件或部位应严格检查。

（1）埋入地下的地面附近部位。

•

（2）可能存积水或遭受水蒸汽侵蚀部位。

（3）干湿交替构件。

（4）易积灰又湿度大的构件。

（5）组合截面净空小于12mm,难于涂刷油漆的部位。

（6）屋盖结构、柱与屋架节点、吊车梁与柱节点、钢悬索节点部位。

综上，一般室外钢结构比室内易锈蚀；湿度大易积灰部分容易锈蚀；焊接节点处易锈蚀；难于涂层涂刷到的部位易锈蚀。

2.3.2除锈的方法

涂装前底材的表面处理是重防腐蚀涂料涂装的重要环节。

钢结构的表面处理方法有物理方法和化学方法。

前者主要有喷射除锈、喷砂、喷丸、抛丸法除锈、动力工具和手工除锈等；后者是酸洗除锈。

对于已有钢结构的防锈蚀处理往往在不停产条件下进行，喷砂和化学剂处理不大可能采用，主要是手工和机械工具除锈。

（1）手工除锈：

是古老而简便的常用方法，即用铲刀、刮刀、钢丝刷、砂轮、砂布和手锤，靠手工敲铲、砂磨除去钢材表面旧漆膜和铁锈、油污、积灰，它操作方便，不受结构尺寸条件所限，但劳动强度大、效率低、质量难保证，采用此法必须强调质量要求。

（2）机械工具除锈：

即采用风动和电动工具一磨光机、风枪（敲铲）、风动针束除锈机，它比手工除锈的质量和效率都有提高，劳动强度也小一点。

（3）喷砂除锈：

在可以停产地方和露天结构物也可采用喷砂除锈，它质量可靠、除锈比较彻底。

喷砂是利用空气压缩机将石英砂喷射于钢材面上除去黑皮和铁锈，也可以用钢砂、钢丸喷射（投射）于钢材面上，效果更好，且能减少砂尘弥漫；喷砂除锈质量虽好，但劳动条件较差。

3结论

如今应用于建筑工程中的钢材品种、规格和数量迅速增加，质量和性能稳步提高，钢结构技术的应用亦日益广泛。

这说明钢结构具有广泛的市场需求。

其优点显而易见，但是其易腐蚀性是不容忽视的硬伤。

据不完全统计.国内每年因锈蚀而造成的经济损失在400亿人民币以上.每年9000万t钢产量中。

约30%被各种形式的锈蚀消耗掉.给国家和人民带来巨大的损失和安全隐患。

因此，加强钢结构防锈蚀问题的研究对保障钢结构建筑安全有着极其重要的意义。

作为新一代的土木人，我们将见证钢结构工程技术的不断发展和完善，逐渐形成最安全，适用，耐久的环保结构模式

【参考文献】

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