钢结构的防腐蚀设计及技术探讨

钢结构的防腐蚀设计及技术探讨
摘要：钢结构的防腐涂装技术也越来越受到各方面的关注，各种新技术、新工艺和新产品被广泛运用于钢结构防护工程，耐腐蚀、耐候性和施工性能皆佳的涂装配套体系也得到广泛地应用。

本文从钢结构的防腐方法出发，探讨钢结构腐蚀防护方案的设计步骤，以期为钢结构的腐蚀防护实践提供参考。

关键词：钢结构防腐设计技术
一、钢结构的防腐方法
（1）钢材本身防腐蚀，即采用具有抗腐蚀能力的耐候钢。

（2）长效防腐蚀方法，即采用热镀锌、热喷铝（锌）复合涂层进行钢材表面处理，使钢结构的防腐蚀年限达到20～30 年，甚至更长。

（3）涂层法，即在钢结构表面涂（喷）油漆或其他防腐蚀涂料，其耐久年限一般为5～10年。

(4）对水下或地下钢结构采用阴极保护。

阐述长效防腐蚀方法和涂层法
1.长效防腐蚀方法
1.1 机加件的镀铬、镀锌、镀镍等方法。

在建筑装饰行业的埋件、转接件，支撑件大部分以热浸镀锌为主，当钢板厚度小于3mm且大于等于1.5mm时热浸镀锌层最小厚度55μm,当钢板厚度小于6mm 且大于等于3mm 时热浸镀锌层最小厚度70μm，当钢板厚度大于6mm 时，热浸镀锌层最小厚度85μm。

此时热浸镀锌的防腐效果较好，但钢件的结构尺寸大小受到一定的限制。

1.2 焊接钢结构件的直线度和平面度要求较严不能进行热浸镀锌以免发生变形。

1.3 漏镀件或现场焊接使镀锌层遭到破坏应采取热喷涂锌或刷2遍环氧富锌底漆＋1遍丙烯酸聚氨脂铝银浆面漆，热喷涂锌层的厚度、漆膜的厚度应等于原热浸镀锌层的厚度。

1.4 钢件表面热喷涂金属。

热喷涂金属锌、铝及锌铝合金是一种长效防腐方法，一次涂层厚度可以达到100μm以上，附着力强, 在腐蚀环境比较严重的环境下需要在金属涂层的表面进行孔隙的封闭处理，这样可以达到长效的防腐目的。

一般采用环氧树脂涂料或聚乙烯树脂涂料进行表面孔隙的封闭处理。

热喷涂金属使用等离子喷枪时，劳动条件比较差，要求钢件表面处理质量高。

2. 涂层法
2.1 钢件常用的防腐漆有：油性酚醛涂料、醇酸涂料、高氯化聚乙烯涂料、氯化橡胶涂料、氯磺化聚乙烯涂料、环氧树脂涂料、无机富锌涂料、有机硅涂料、过氯乙烯涂料、丙烯酸聚氨脂。

2.2 常用的涂漆方法有手工刷漆和喷漆两种，设备比较简单，施工方便，是目前钢件防腐施工的最常用的方法。

2.3 钢件表面粉末喷涂。

一般常用于装饰用钢件的防腐，装饰效果好，是一种环保型涂料，设备比较复杂,钢件的尺寸和重量受到一定的限制。

表面粉末喷涂分为皱纹面、低光面、半光面、高光面等。

粉末喷涂件表面应注意保护，一旦发生喷涂层脱落、划伤很难修补，一般采用同种粉料人工喷上，再用高温灯光烤，但效果不理想，也有用涂醇酸漆和环氧漆作临时防腐。

较大、较重的钢件或需要现场焊接的钢件最好不要采用粉末喷涂。

2.4 氟碳涂料。

钢件防腐常采用常温氟碳防腐体系，一般通常是由环氧富锌底漆＋环氧云铁中间漆＋氟碳面漆构成常温氟碳防腐体系，但价格较贵。

三、腐蚀环境分类及涂装要求
3.1 钢结构腐蚀环境分类
在国际标准ISO12944《钢结构利用油漆涂装系统进行防腐保护》中，对环境的分类进行了明确的规定。

它是利用低碳钢样块和锌样块在经过一年大气环境的暴露后，计算其单位面积上的质量、厚度的损失来定义环境的腐蚀级别（有关样板的制作及试验的方法可参见国际标准ISO9226）。

3. 2 涂装要求
在确定环境的类别之后即可考虑涂装配套的耐久性。

按照国际标准ISO12944《钢结构利用油漆涂装系统进行防腐保护》中的规定，涂装的耐久性是指涂装系统在进行第一次大修之前所期望保护的年限。

它是有关各方在油漆进行第一次大修之前，根据国际标准ISO4628-1 至ISO4628-5（或其他协议）的规定来判断油漆的损坏程度，从而确定是否要进行大修。

油漆的耐久性可分为3个范围，即低：2～5年；中：5～15年；高：15年以上。

四、涂装的环境条件及技术要求
4.1 施工场所温度不得低于5℃。

下雨、下雪、下霜及4级风以上的天气禁止室外施工。

4.2 被涂物表面有结露时及表面处理质量没有达到要求时，禁止施工。

4.3 油漆入厂无合格证书或超过保管期限时，禁止使用。

4.4 涂层厚度：应首先按照设计文件规定，如设计文件对涂层厚度无要求时，应遵循以下要求：涂层干漆膜总厚度室外应为150μm，室内应为125μm，其允许偏差为－25μm，每遍涂层干漆膜厚度的允许偏差为－5μm。

漆膜总厚度达不到要求时，可以增加面漆厚度。

4.5 底漆应涂得均匀、平整，不得漏涂，无明显流挂，手感平滑。

应注意边棱拐角处和隐蔽部位的细致涂刷。

4.6 每层漆必须在前一层漆膜干透和质量合格后，方可涂下道漆。

4.7 面漆应涂得细致均匀，光亮完整，颜色一致，不得有粗糙不平、起泡、流挂、针孔、刷痕、渗色、桔皮、失光、起霜、脱皮、脱落、颜色不符合规定等缺陷。

五、涂装检验项目和方法
5.1 涂装前应按上面“防腐施工前表面预处理的要求”和“涂装的环境条件”要求进行检查，不符合的禁止进行涂漆。

5.2 涂漆的外观检查：底漆、中间漆。

5.3 涂层厚度的检查。

每涂完一层漆，待涂层彻底干透后，测量一层厚度，全部涂层完毕后，再测量总厚度。

检验方法：按总件数抽检10%，不得少于3 件，每件均布测量3 点。

其平均值不得小于所要求的90%，且其中最小值不得小于所要求的70%。

5.4 涂层附着力的检查。

准备一块200x200mm 的与被涂漆的物体材质相同的薄板（6mm 以下），与产品一样进行表面处理及涂装，待彻底干透后，用锋利的刀片，在试板表面上划一个夹角为60°的叉。

刀痕要划至钢板，然后贴上专用胶带，使胶带紧贴漆膜，接着用手迅速将胶带扯起，如刀痕两边涂层被粘下的总宽度最大不超过2mm即为合格。

六、案例分析
某项目所处的环境是海洋平台，因此，它属于C5-M环境；其次确定涂料的预期寿命。

涂层的设计寿命需要大于15 年。

因此，根据ISO12944的要求，整个涂层配套的膜厚必须要设计在280～400μm之间。

由本公司设计的该涂装配套体系是由几种不同类型的涂层组合而成。

它包括可提供阴极保护的无机富锌底漆，可提供隔绝保护的环氧云铁中间漆和保光保色性能良好的丙烯酸聚氨酯面漆。

在该涂装配套体系当中，完整的无机富锌底漆首先以缓蚀作用的形式保护底
材，在底材表面上形成保护膜，使腐蚀物质不能与钢板直接接触。

而当漆膜破损后，无机锌中的锌粒子还可以与铁之间形成腐蚀原电池，从而达到保护钢板底材的目的。

以片层状天然云母氧化铁（MIO）为颜料的环氧云铁中间漆性能稳定，片状天然云母氧化铁在漆膜中以平行的方向重叠排列，可有效地阻挡外来介质对涂层的渗透，起到屏蔽作用。

同时，环氧云铁漆耐高温，耐酸碱，耐磨损，且其表面有一定的粗糙度，有利于底漆和面漆的附着。

面漆采用耐紫外线、耐候性好，保光保色性强的聚氨酯面漆，它漆膜坚韧，耐磨，耐腐蚀。

该涂层对平台钢结构的防护效果非常优异。

参考文献
[1] 岳松平. 试论建筑钢结构的防腐技术[J]. 科技资讯. 2007(15)
[2] 李敏风,郏志华. 钢结构的防腐蚀结构设计[J]. 腐蚀与防护. 2005(08)。