钢桥钢板的防腐涂装

钢桥钢板的防腐涂装

现阶段国内外钢制桥梁的结构形式非常丰富，主要有大型钢箱梁结构、钢桁架结构、钢管拱或钢箱拱结构，多种钢制叠合梁结构等。从1955年的第一座跨越长江的钢桁架桥梁——武汉长江大桥建成以来，大型钢结构桥梁不断涌现，这类桥梁的钢材用量一般都在万吨甚至10万吨以上。而表面腐蚀、应力腐蚀和疲劳腐蚀是使这种特大钢桥构件长生外观缺陷、寿命降低以至失去工作能力的重要原因之一。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。一些主要的工业国家每年由于钢结构腐蚀造成的经济损失约占国民经济生产总值的2%~4%.而且，钢结构腐蚀造成的事故危及到结构的安全运行，腐蚀引起的灾难性事故屡见不鲜，特别是焊接钢结构和承受较大应力状况下的钢结构，由于应力作用下，腐蚀将大大地加速。桥梁钢结构的腐蚀防护日渐成为人们关注的课题。只有在设计建造时，针对其自身的结构特点和所处的环境条件采用相应的重防腐技术，同时合理考虑后期的涂层养护，才能确保钢桥的正常使用和长久寿命。

美国是世界上拥有高速公路最长的国家，据美国1984年报导，钢筋混凝土桥梁57.5万座，一半以上出现钢筋腐蚀破坏，承载力不足，需要修复和加固、近年来，我过因钢结构桥梁中的拉索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，四川宜宾拱桥的吊杆腐蚀造成桥面坠落事故，这两座桥的使用寿命均不到10年。山东有座大桥建在盐碱地上，只用了8年，现在已经部分拆除并重建。

防腐蚀涂装体系中，底漆直接与钢结构表面结合，若底漆使用得当可能起到钢铁表面的钝化作用、屏蔽作用、甚至阴极保护作用，底漆完整无损，钢材就不会腐蚀，因而底漆对防止钢材腐蚀起着直接的至关重要的作用。现在国内外的许多科学家一致赞同的看法是：只要钢结构拥有“合适的防护”是个亟待解决的问题。钢铁材料出现之后，即伴随出现生锈腐蚀的问题，现有数以千种材料用于钢的表面以阻止它从可用的金属变为不可用的氧化物。试图用于钢保护材料中，锌是最成功的。有学者认为:无机富锌涂层与有机富锌涂层各有其特点，各有不同的用途，无机富锌涂层具有杰出的耐环境侵蚀性能，耐化学性、耐溶剂性、耐辐射性，在恶劣环境下它是钢结构件的最佳底涂层。

日本是一个岛国，海岸线长，海上桥梁或海滨桥梁也多，在预防腐蚀方面有许多成熟的技术。日本在桥梁建设上，很注重施工工艺，是“三分材料、七分工艺”的坚定执行者。在钢铁工厂的产品表面先行除锈，表面甚至达到Sal/2之后，涂上底漆，桥梁工厂制作部件进程中，还会污染，再次除锈，涂底漆，最后在现场完工。

日本将苛刻服饰环境下能起正常保护作用15年以上的涂料称为重防腐涂料。日本和国际上其他国家一样，轩辕重防腐涂装，追求长寿命。重防腐涂料应该是膜厚、高固体分、易于喷刷（触变功能好）。具体要求：

1.对钢基体具有良好的结合力，有良好的物理机械性能，如收缩率低、适

当的硬度、韧性、耐磨性、耐温性；

2.对各种介质有良好的耐蚀性，如海洋、工业大气、酸、碱、盐等；

3.能有效抵抗各种介质的渗透；

4.现有施工技术易于进行施工。

这四点要求是较为苛刻的，但日本正在按这些要求去做；。如在日本关西国际机场联络桥部分钢结构涂装体系中：1.选用了保护钢结构免遭腐蚀性能较好也较通用的富锌底漆，尤其突出使用了无机富锌底漆；2.选用了耐酸碱优良的环氧树脂、耐大气曝晒的丙烯酸聚氨酯树脂；3.选用了厚膜涂层，喷涂7道，共335m。这三点正是满足了重防腐涂装设计要求，表明了日本在钢桥防护方面所达到的高水平。

在欧洲和北美地区钢桥的防腐发展过程是：20世纪40年代为油漆防腐;50~70年代为重防腐涂料防腐、热浸锌防腐、火焰喷涂防腐、电弧喷涂防腐并存；80年代以后，随着电弧喷涂技术的发展，电弧喷涂防腐鱼火焰喷涂相比涂层与基本结合力高、生产效率高，因而得到广泛应用，初期大多为喷涂锌，现在电弧喷涂铝为防腐发展的大趋势。

美国联邦公路管理局FHWA-RD-96-058报告指出，热喷涂至少可以保证30年的有效服务期。英国桥梁工程师认为对于结构设计阶段就应考虑防腐方案，金属喷涂层能使大型昂贵的钢结构得到长期保护，封闭的喷涂金属涂层比裸钢上油漆涂层需要的维护既少又简单。

建国50多年来，钢桥梁防腐技术的变化也主要集中在对油漆的种类进行调整。如20世纪50~60年代钢桥梁防腐采用红丹防锈漆加云铁醇酸面漆的铅系环境污染涂料，并一直主导着我国钢桥梁的防腐。随着大型钢桥梁的建设，其防腐问题开始突出，铅系涂装体系的防腐耐久性差和维护费用高昂的缺点日渐显现，80年代开发了重防腐涂料，经过对底、中、面漆的配套使用，使钢桥的防腐寿命有较大提高，90年代国外重防腐同类涂料开始进入国内市场，促进了国内重防腐技术的发展，逐步改进了我国铅系涂装体系的传统模式，形成了以金属涂喷和含锌涂料为核心的重防腐技术，满足其工艺要求以后，可以保证约10年的有效寿命。随着我国对防腐耐久性、维护经济和环境保护的高标准要求，电弧喷涂长效防腐已经逐渐应用于煤炭、海洋部门和输变电塔等，并逐步推广到钢桥，可以做到一次的防腐与钢桥设计寿命同步。

1.防腐涂装作用机理和失效机理

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，其防腐涂装工艺和涂料品种都非常相似，即涂层设计由底漆、中间漆和面漆组成的多层涂装体系；油漆品种均为环氧（有机）富锌底漆、环氧云母氧化铁中间漆和聚氨酯类或环氧类或氯化橡胶面漆等组成。首先，涂层将钢铁与腐蚀环境机械隔离开；其次，发生钝化缓蚀作用，涂装体系中，第一道车间底漆对钢铁有钝化缓蚀作用，增加油漆层附着力；最后，阴极保护作用。防腐底漆对钢铁中如添加锌粉（如富锌底漆），对钢铁提供阴极保护。涂层对桥梁钢结构提供的腐蚀保护以机械屏蔽的隔离防护为主，涂层的老化、粉化使这种隔离作用减弱或失去作用，其阴极保护作用的锌粉通过涂料中成膜物质的粘合与钢铁相结合。随着成膜物质的裂解、老化使锌粉无法与钢铁相结合，这样阴极保护作用自然消失。其次油漆涂层本身有无数微孔，长期处在盐雾、潮湿环境下，氯离子、水分子等会透过针孔腐蚀基本金属，在油漆层与基本金属交界处钢铁防腐产物体积积聚膨胀，导致油漆层剥落，腐蚀沿着油漆层剥落处向四周迅速扩散，导致整个防腐体系失效。

金属涂喷技术中尤以电弧喷涂应用最广，喷铝防腐利用特制的喷涂设备，在极短的时间内，将耐腐金属材料铝充分熔融、雾化喷涂到预先喷砂除锈的钢箱表面，形成纯度高、结合力强的机械-冶金结合喷涂层。首先，铝层比钢铁有更高