钢结构桥梁的防腐保护分析

钢结构桥梁的防腐保护分析

摘要：由于钢结构桥梁具有跨越能力大、安装速度快、适于工业化制造、便于运输，以及易于修复和更换等特点，被世界各国广泛采用。然而钢铁的腐蚀在自然界中是不可避免的，如何防止钢铁大桥的腐蚀，延长大桥的使用寿命，成为了桥梁建设中的重要任务。本文就钢结构桥梁的腐蚀展开分析并探索解决之法。

关键词：桥梁钢结构；腐蚀；防腐保护；

中图分类号：tb304

1、钢结构桥梁的腐蚀现状及危害

在20世纪20～30年代欧洲和北美发达国家建造一些钢桥，因当时防腐技术不能提供长久的腐蚀保护，使得这些钢桥投入运营后腐蚀严重，即使进行定期的刷油漆维护也不能获得满意的保护，只得将这些钢桥降级使用或续建第二座桥，给国家造成巨大的经济损失。各个国家每年投入钢结构桥梁的维护费相当巨大，但仍远远不够；腐蚀不仅浪费了大量的人力物力，财力，同时也大大缩短了桥梁的使用年限，更对环境造成了严重的污染。

我国从1878年至今，大量建设大跨径钢管拱桥、斜拉桥和悬索桥，钢桥梁建设取得了趋势瞩目的进步，仅长江上就已简称几十座大桥。但由于经济发展的限制及对钢结构防腐蚀的重视程度不够，因此钢桥梁发生锈蚀造成的工程事故接连发生，如广东海印大桥的拉锁锈断事故、四川宜宾拱桥的吊梁腐蚀造成桥面坠落事故等，这两座桥的使用年限均不到10年。我国钢桥梁所处的环境相对比较

恶劣，因此，钢结构桥梁的防腐保护措施显得尤为重要。

2、桥梁钢结构的腐蚀原理及形态

2.1、钢铁的腐蚀原理

2.1.1、钢铁的自然腐蚀趋势

除了少数贵金属外，金属都由其自然态的矿石，通过消耗能量的冶炼，电解等方法而获得的。在自然界里发现的铁都不是纯铁，铁是铁矿石放在高炉里或是加热炉里提炼出来的。冶炼过程中还加入了煤矿或焦炭，并加热至很高的温度。在这个过程中，铁矿石吸收了大量的能量，这种能量一部分就贮藏在钢铁中。因此，任何一块钢铁都可以看作是一个充了电的蓄电池。这块钢铁以后就会以电的形式将贮存的能量释放出来。钢铁在能量释放过程中，某些成份耗费了即钢铁产生了腐蚀。这样钢铁就回到了能够稳定存在的自然态。因此，金属随时随地都有恢复到自然化合态（矿石）的倾向，并释放出能量。腐蚀的过程就是金属从热力学不稳定的原子态，转变成热力学稳定的离子态，即金属的能量降低的过程，这就是金属自然腐蚀的趋势。

2.1.2、钢铁的电化学腐蚀

腐蚀可以分为化学腐蚀和电化学腐蚀。

化学腐蚀是金属与腐蚀介质间发生化学作用而产生的腐蚀，比如钢铁在非电解质溶液和有机溶剂中发生的腐蚀。化学腐蚀的过程中没有电流的产生。

电化学腐蚀是金属和介质发生电化学反应而引起的腐蚀，在腐蚀

过程中有隔离的阴极区和阳极区，电流可以通过金属在一定的距离内流动。钢铁的腐蚀绝大多数情况下是电化学腐蚀。在金属表面形成原电池是电化学腐蚀最为主要的条件。当两种不同的金属放在电解质溶液中，并以导线联结，我们可以发现导线上有电流通过。这种装置我们称之为原电池。

2.2、桥梁钢结构的腐蚀形态

桥梁钢结构的腐蚀形态有多种多样，可以分为均匀腐蚀和局部腐蚀。在局部腐蚀中，又可以细分多种形态。

2.2.1、均匀腐蚀

均匀腐蚀的腐蚀作用是均匀地发生在整个金属表面上，并在平面上逐步地使金属腐蚀并降低其各项性能。

2.2.2、点蚀

局部性腐蚀状态，可以形成大大小小的孔眼，但绝大多数情况下是相对较小的孔隙。从表面上看，点蚀互相隔离或靠得很近，看上去呈粗糙表面。点蚀是大多数内部腐蚀形态的一种，即使是很少的金属腐蚀也会引起设备的报废。

2.2.3、电偶腐蚀

也称之为双金属腐蚀。由多种金属组合而成的部位，如铝与铜，铁与锌，铜与铁等等。在电解质水膜下，形成腐蚀宏电池，会加速成其中负电位金属的的腐蚀。影响电偶腐蚀的因素有环境，介质导电性，阴阳极的面积比等。钢结构桥梁的防腐蚀方法

3.1、重防腐油漆涂装防腐蚀

油漆防腐具有美丽的外观，简单的涂装工艺，多年来一直被广泛采用。随着涂装工艺的发展，重防腐涂装成为钢桥防腐的主流。在重防腐涂料中，无论是国外名牌油漆，还是国内品牌油漆，其防腐涂装工艺和涂料品种都非常相似，即涂装工艺由底漆、中间漆和面漆组成的多层涂装体系；油漆品种均为环氧（无机）富锌底漆、环氧云母氧化铁中间漆和环氧聚氨酯或环氧各色面漆或氯化橡胶面漆等组成。

3.2、火焰喷涂

火焰喷涂是采用可燃性气体的燃烧作为热源，来熔化锌、铝丝，再通过高压气体雾化到工件表面形成涂层。但是其仍存在一些问题：①涂层与基体结合力低，经常会导致涂层局部脱落而失效；

②生产效率比较低，喷锌 5～7kg/ h ，喷铝 2～3 kg/ h ，喷涂150μm 厚的铝涂层计算，每小时仅能喷涂 2 m2左右，严重制约了钢桥梁加工工期，无法进行大规模、大面积钢结构喷涂防腐施工。

3.3、热浸镀防腐

钢桥的护拦、扶梯及拼装式小型钢桥梁采用热浸锌防腐，热浸锌镀层一般无法超过 80μm 厚度，在一般工业大气环境下可以提供 10 年左右的有效保护。热浸锌防腐工艺需要将工件浸入熔融的金属锌镀槽中，受镀槽容积所限，不能对较大尺寸的钢桥部件进行防腐施工。其次，不能到现场进行热浸锌防腐，只能在固定的工厂施工，势必造成大量的往返运输费用，再次，热浸锌镀层

碰伤后，自身无法进行修复。因此采用热浸锌方法对钢桥全面防腐有很大的局限性。

4、总结

世界各国早期建设的钢桥梁基本上都采用油漆防腐，普通涂料防腐寿命为 3～5 年，重防腐涂料涂层为 8～10 年，以后每隔3～5 年需重新涂漆维护，其维护效果难以令人满意，我国也不例外。在欧洲，交通部门利用长寿命金属喷涂防腐涂层已经半个多世纪了。美国、英国、挪威、瑞典等国早在20世纪五六十年代就开始在桥梁防腐上大面积推广应用金属喷锌、铝防腐涂层；我国热喷涂（尤其是电弧喷涂）技术已达到国际先进水平，但该项技术在国内钢桥防腐上的应用极少。从发展趋势上来看，电弧喷涂复合涂层综合了涂料涂装和金属喷涂两种技术的优点，具有结合力高、耐腐蚀寿命长等特点，在国外已经发展成为钢桥梁的首选防腐蚀方法。可以预见，电弧喷涂复合涂层在钢桥梁防腐蚀上将获得越来越广泛的应用，未来的几十年，我国将通过此方法为国家节约大量的桥梁维护费用，减少油漆防腐维护带来的环境污染，在延长钢桥梁使用寿命的同时，必将产生巨大的经济效益和社会效益。

参考文献：

1、张伯权，李勇，付红。钢结构桥梁的防腐蚀方法（中国矿业大学，江苏徐州 221008）

2、王锐、晁兵、安云岐、于旭东、严生贵、李少军。大型钢结