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通常用于钢结构防腐的办法主要有以下几种:
(1) 研究耐腐钢,改进材料自身的抗蚀能力。一般来说,该方法价格昂贵,特别是对于用材量很大的结构而言。
(2) 采用电化学防护,如外加电流阴极保护,用于港口结构和地下金属管道。
(3) 外包金属和金属材料及施加有机衬里。
(4) 采用涂层方法如有机或无机涂层、热镀金属和喷涂金属涂层保护。
在各种防腐方法中,涂层防护得到了非常广泛的应用。自 20 世纪 50 年代初至今,大量的研究和应用结果表明,采用热喷涂铝或锌,单独使用或与涂料结合制取的复合涂层,对于各种户外钢结构和机电产品有显著的防腐效果,能够为其提供长达 25 a 以上的长效防腐能力。
钢结构防腐施工,一般是在钢结构表面涂刷防腐涂料。其工程质量的好坏,将直接影响钢结构工程的耐久性能、外观质量和使用安全性能。在以往钢结构施工过程中,注重于对钢结构的加工、组装、连接、安装和原材料的质量控制,而忽视钢结构的防腐处理,给工程带来了很大的质量隐患。一些工程使用方也存在着一个较大的问题,即工程实施之前没有专门的防腐工程方面的专家对钢结构的整体防腐技术进行评估;工程移交时,没有委派专业的防腐施工的工程师或专家对整个钢结构防腐的质量进行严格的检测;防腐施工后就高枕无忧,对其后期的定期检测与维护基本没有进行;或者是不顾实际情况降低对防腐工程的费用,与施工单位相互结合,从而产生不合格的“豆腐渣工程”。
以往钢结构及网架的防腐蚀没有受到应有的重视,只采用手工除锈,涂刷一般红丹底漆和普通油漆,使用半年或 1 a 后,涂层起泡、透锈、脱落,钢材受到腐蚀、返修十分困难。防腐层受到破坏是多种因素造成的,其主要原因是涂层材料不耐腐蚀以及涂层施工方法不当。
钢结构长期暴露在空气中,当气候变化时,空气的相对湿度超过某一临界值,在钢铁的表面就会形成水膜,空气湿度的临界值与钢铁表面状态和表面有无吸湿物有关,可以看出,当空气被污染或在沿海地区空气中含盐时,临界湿度都很低,钢铁表面容易形成水膜。钢铁的腐蚀主要是电化学腐蚀,钢结构在焊接时造成与母材材质的差异,焊渣及应力都会形成腐蚀电池的阴极和阳极区,尤其是钢铁表面除锈不彻底,钢材表面留有一层轧制的氧化铁皮。
钢结构防腐对国民经济的影响
在金属腐蚀中,钢铁腐蚀是主要的,而在钢铁腐蚀中,海洋条件、潮湿气氛和工业密集地区的大气腐蚀占重要位置。和很多强介质腐蚀相比,虽然这类弱介质腐蚀的腐蚀强度相对较低,但因其量大面广,致使造成的损失和影响更为突出。由于钢结构具有力学性能好,承载性能强,制造简便,易于采用工业化生产,施工安装周期短,密封性好等优点,在国民经济建设中得到了大量的应用,例如大跨度结构、轻型钢结构、高层建筑、板壳结构。但是,钢结构在服役期间,和它所处的环境介质之间易发生化学、电化学或物理作用,引起材质的变质和钢结构的破坏失效,人们常常称之为钢结构的腐蚀。
人们已经认识到,人类使用的钢结构很少是由于单纯机械因素(如拉、压、冲击、疲劳、断裂和磨损等)或其他物理因素(如热能、光能等)引起破坏的,绝大多数金属结构的破坏都与其周围环境的腐蚀因素有关。因此,钢结构的腐蚀与防腐已成为当今材料科学、化工业与工程等领域不可忽略的重大课题,受到了政府与钢结构应用相关的各行业的重视。 到目前为止,钢结构的腐蚀问题正在给世界各国的国民经济带来巨大的损失。据一些工业发达统计,每年由于钢结构腐蚀而造成的经济损失约占国民经济生产总值的 2%~4%。美国 1975 年因腐蚀造成的经济损失约为 700亿美元,约占当年国民生产总值的 4.2%,1982 年高达 1260亿美元;英国 1969 年腐蚀损失为 13.65 亿英镑,占国民生产总值的 3.5%;日本 1976 年腐蚀损失为 92 亿美元,占国民生产总值的 1.8%;据我国 1995 年统计,腐蚀损失高达 1500 亿元人民币以上,约占国民生产总值的 4%,1998年腐蚀损失上升为 2800 亿元人民币,占国民生产总值 4%以上。
目前,全世界每年因钢结构腐蚀造成的经济损失已高达数 7000 亿美元,美国为 3000 亿美元/年。 正因为如此,采用钢结构防腐技术,特别是长效防腐新技术的运用就显得尤为重要。如果钢结构能够在 15~50 a 免维护的话,使用方将节省大量的维护经费,并大大提高钢结构的安全性与使用寿命。
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