钢结构的防腐蚀论文

钢结构的防腐蚀论文（精选12篇）

钢结构的防腐蚀论文 篇1

钢结构的防腐蚀是钢结构设计、施工、使用中必须解决的重要问题, 它牵涉到钢结构的耐久性、造价、维护费用、使用性能等诸方面。钢结构的防腐方法有四类。

(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。本文中着重阐述长效防腐蚀方法和涂层法。

一、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。

二、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、防腐施工前表面预处理的要求

3.1防腐前的除锈质量对涂层的寿命影响高达49.5%。钢件除锈方法一般分为手工除锈、喷射除锈和化学除锈, 手工除锈只限于现场。

3.2钢结构表面出现的凹坑、砂眼、气孔等缺陷必须用氩弧焊方法进行补焊, 然后打磨平。

3.3钢结构件需涂装的表面不允许有焊渣、飞溅、焊豆及机械加工残存的飞边、毛刺等。

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、结束语

钢结构的防腐蚀是一个很深奥的课题, 涉及到化学、物理、机加等多行业多学科的交叉影响, 本文仅以一点经验之谈供行业同仁的参考, 有误之处欢迎批评指正, 不胜感激。

钢结构的防腐蚀论文 篇2

1.的防腐蚀措施

（1）耐候钢：耐腐蚀性能优于一般结构用钢的钢材称为耐候钢，一般含有磷、铜、镍、铬、钛等金属，使金属表面形成保护层，以提高耐腐蚀性。其低温冲击韧性也比一般的结构用钢好。标准为《焊接结构用耐候钢》（GB4172-84）。

（2）热浸锌：热浸锌是将除锈后的钢构件浸入600℃左右高温融化的锌液中，使钢构件表面附着锌层，锌层厚度对5mm以下薄板不得小于65μm，对厚板不小于86μm。从而起到防腐蚀的目的。这种方法的优点是耐久年限长，生产工业化程度高，质量稳定。因而被大量用于受大气腐蚀较严重且不易维修的室外钢结构中。如大量输电塔、通讯塔等。近年来大量出现的轻钢结构体系中的压型钢板等。也较多采用热浸锌防腐蚀。热浸锌的首道工序是酸洗除锈，然后是清洗。这两道工序不彻底均会给防腐蚀留下隐患。所以必须处理彻底。对于钢结构设计者，应该避免设计出具有相贴合面的构件，以免贴合面的缝隙中酸洗不彻底或酸液洗不净。造成镀锌表面流黄水的现象。热浸锌是在高温下进行的。对于管形构件应该让其两端开敞。若两端封闭会造成管内空气膨胀而使封头板爆裂，从而造成安全事故。若一端封闭则锌液流通不畅，易在管内积存。

（3）热喷铝（锌）复合涂层：这是一种与热浸锌防腐蚀效果相当的长效防腐蚀方法。具体做法是先对钢构件表面作喷砂除锈，使其表面露出金属光泽并打毛。再用乙炔-氧焰将不断送出的铝（锌）丝融化，并用压缩空气吹附到钢构件表面，以形成蜂窝状的铝（锌）喷涂层（厚度约80μm~100μm）。最后用环氧树脂或氯丁橡胶漆等涂料填充毛细孔，以形成复合涂层。此法无法在管状构件的内壁施工，因而管状构件两端必须做气密性封闭，以使内壁不会腐蚀。这种工艺的优点是对构件尺寸适应性强，构件形状尺寸几乎不受限制。大到如葛洲坝的船闸也是用这种方法施工的。另一个优点则是这种工艺的热影响是局部的，受约束的，因而不会产生热变形。与热浸锌相比，这种方法的工业化程度较低，喷砂喷铝（锌）的劳动强度大，质量也易受操作者的情绪变化影响。

（4）涂层法：涂层法防腐蚀性一般不如长效防腐蚀方法（但目前氟碳涂料防腐蚀年限甚至可达50年）。所以用于室内钢结构或相对易于维护的室外钢结构较多。它一次成本低，但用于户外时维护成本较高。涂层法的施工的第一步是除锈。优质的涂层依赖于彻底的除锈。所以要求高的涂层一般多用喷砂喷丸除锈，露出金属的光泽，除去所有的锈迹和油污。现场施工的涂层可用手工除锈。涂层的选择要考虑周围的环境。不同的涂层对不同的腐蚀条

件有不同的耐受性。涂层一般有底漆（层）和面漆（层）之分。底漆含粉料多，基料少。成膜粗糙，与钢材粘附力强，与面漆结合性好。面漆则基料多，成膜有光泽，能保护底漆不受大气腐蚀，并能抗风化。不同的涂料之间有相容与否的问题，前后选用不同涂料时要注意它们的相容性。涂层的施工要有适当的温度（5~38℃之间）和湿度（相对湿度不大于85%）。涂层的施工环境粉尘要少，构件表面不能有结露。涂装后4小时之内不得淋雨。涂层一般做4~5遍。干漆膜总厚度室外工程为150μm，室内工程为125μm，允许偏差为25μm。在海边或海上或是在有强烈腐蚀性的大气中，干漆膜总厚度可加厚为200~220μm。

（5）阴极保护法：在钢结构表面附加较活泼的金属取代钢材的腐蚀。常用于水下或地下结构。

2.钢结构的安装要点

（1）摩擦系数：，其中F为抗滑移试验所测得的使试件产生初始滑移的力，nf为摩擦面数，为与F对应的高强螺栓拧紧预拉力实测值之和。

（2）扭矩系数：，其中d为高强螺栓公称直径(mm)，M为施加扭矩值（N﹒M），P为螺栓预紧力。10.9级高强度大六角螺栓连接必须保证扭矩系数K的平均值为0.110～0.150。其标准偏差应小于等于0.010。

（3）初拧扭矩：为了缩小螺栓紧固过程中钢板变形的影响，可用二次拧紧来减小先后拧紧螺栓之间的相互影响。高强螺栓第一次拧为初拧，使其轴力宜达到标准轴力的60%～80%。

（4）终拧扭矩：高强螺栓最后紧固用的扭矩为终拧扭矩。考虑各种预应力的损失，终拧扭矩一般比按设计预拉力作理论计算的扭矩值大5%～10%。

3.钢结构的验收

（1）保证项目：保证项目是保证工程安全或使用功能的重要检查项目。无论质量等级评定合格或优良，均必须全部满足规定指标要求。对于不同的分项工程GB5021-95明确规定了保证项目内容，保证项目只要求满足，无优良、合格之分。

（2）基本项目：基本项目是保证工程安全或使用功能的基本检验项目，其指标分“合格”和“优良”两级，是评定分项工程质量等级的条件之一。

（3）允许偏差项目：允许偏差项目是分项工程实测检验中规定有允许偏差范围的项目。检验评定时允许有少量抽检点的测量值略超过允许偏差范围。

（4）观感质量评分：观感质量由三人以上共同检验评定。钢结构加工和安装的检验

项目及标准如下表。观感质量评定时对每个项目抽10个点进行评定，按合格率评级，标准见观感质量评定标准表。

【漆前表面处理相关知识】

工件在加工、运输、存放等过程中，表面往往带有氧化皮、铁锈制模残留的型砂、焊渣、尘土以及油和其他污物。要使深层能牢固地附着在工件的表面上，在涂装前就必须对工件表面进行清理，否则，不仅影响涂层与基体金属的结合力和抗腐蚀性能，而且还会使基体金属在即使有涂层防护下也能继续腐蚀，使涂层剥落，影响工件的机械性能和使用寿命。因此工件涂漆前的表面处理是获得质量优良的防护层，延长产品使用寿命的重要保证和措施。为提供良好的工件表面，涂漆前对工件表面的处理有以下几点：

1.无油污及水分

2.无锈迹及氧化物

3.无粘附性杂质

4.无酸碱等残留物

5.工件表面有一定的粗糙度

常用的表面处理方法有：

手工处理：如刮刀、钢丝刷或砂轮等。用手工可以除去工件表面的锈迹和氧化皮，但手工处理劳动强度大，生产效率低，质量差，清理不彻底。

化学处理：主要是利用酸性或碱性溶液与工件表面的氧化物及油污发生化学反应，使其溶解在酸性或碱性的溶液中，以达到去除工件表面锈迹氧化皮及油污的目的。化学处理适应于对薄板件清理，但缺点是：若时间控制不当，即使加缓蚀剂，也能使钢材产生过蚀现象。对于较复杂的结构件和有孔的零件，经酸性溶液酸洗后，浸入缝隙或孔穴中的余酸难以彻底清除，若处理不当，将成为工件以后腐蚀的隐患，且化学物易挥发，成本高，处理后的化学排放工作难度大，若处理不当，将对环境造成严重的污染。随着人们环保意识的提高，此种处理方法正被机械处理法取代。

机械处理法：主要包括抛丸法和喷丸法。抛丸法清理是利用离心力将弹丸加速，抛射至工件进行除锈清理的方法。但抛丸灵活性差，受场地限制，清理工件时有些盲目性，在工件内表面易产生清理不到的死角。设备结构复杂，易损件多，特别是叶片等零件磨损快，维修工时多，费用高，一次性投入大。

喷丸又分为喷丸和喷砂。用喷丸进行表面处理，打击力大，清理效果明显。但喷丸对薄

板工件的处理，容易使工件变形，且钢丸打击到工件表面（无论抛丸或喷丸）使金属基材产生变形，由于Fe3o4和Fe2o3没有塑性，破碎后剥离，而油膜与基材一同变形，所以对带有油污的工件，抛丸、喷丸无法彻底清除油污。在现有的工件表面处理方法中，清理效果最佳的还数喷砂清理。喷砂适用于工件表面要求较高的清理。但是我国目前通用喷砂设备中多由铰龙、刮板、斗式提升机等原始笨重输砂机械组成。用户需要施建一个深地坑及做防水层来装置机械，建设费用高，维修工作量及维修费用极大，喷砂过程中产生大量的矽尘无法清除，严重影响操作工人的健康并污染环境。

建筑钢结构的防腐与防火措施研究 篇3

摘要：钢结构桁架建筑中的结构构件能在工厂大批量生产，标准化和工厂化程度高，易于实现产业化，因此钢结构析架建筑具有广阔的应用前景。本文主要探讨了钢结构建筑的防腐和防火的问题，并提出了相应的解决办法。

关键词：钢结构桁架 防腐 防火

0 引言

我国建筑钢结构的良好发展，也促进了我国冶金工业的技术进步，推进了我国钢结构的结构调整，建设和冶金行业的相互促进，将使我国的建筑钢结构进入一个崭新的阶段。钢结构住宅装配化程度高，所用构配件轻巧，运输安装十分方便同时，钢结构住宅建筑所用构配件可以在工厂制作，现场安装，适合工厂的标准化、系列化和工业化生产，商品化程度高，有利于降低成本，实现住宅建筑的集成化。住宅产业化必然要求大力发展住宅钢结构。我国钢结构住宅目前所要研究的问题，己不是要不要做的问题，也不是回答能不能做的问题，而是要研究解决如何把它做好的问题，是要完整的、配套的、高品质的全新的把它研究好并如何推向市场的问题[1，2]。本文面对钢结构建筑的发展趋势，针对钢结构在建筑工程中的防腐和防火问题进行相关研究。

1 钢结构桁架的防腐

钢结构耐腐蚀性差，裸露的钢结构在大气作用下会产生锈蚀。腐蚀不仅造成自身的经济损失，并且使结构构件截面减小，承载力降低，影响结构的安全。因此，防止结构过早腐蚀，提高其使用寿命，是具有重要意义的，也是设计、制造和使用单位共同关心的课题。并且，就我国家庭来说，购买一套住房意味着倾其一生的积蓄，对钢结构住宅采取良好的防腐措施可以更好的吸引购房者，推动住宅钢结构的发展。

1.1 腐蚀原理 钢结构腐蚀原理，钢结构的腐蚀分为化学腐蚀和电化学腐蚀两种。化学腐蚀是干燥气体及非电解质液体作用于金属表面而产生；也可以是空气中的CO2、SO2作用而生成的FeO或FeS，从而使得钢结构腐蚀。电化学腐蚀是钢材表面与电解质溶液中产生电流，形成腐蚀电池，使钢材产生腐蚀的现象。钢材在冶炼时，常常加入碳元素及其它一些合金元素，于是由于基体铁元素与其他合金元素各自的标准电极电位的不同，而形成腐蚀微电池的两极，当大气中的水分、氧气等介质被吸附于钢材表面时，无数个腐蚀微电池的两极被接通了，因而发生腐蚀的电化学反应。促进腐蚀的外因，是由于钢结构的腐蚀与相对湿度及大气中侵蚀性物质的含量有密切的关系。通常相对湿度在60%以下时，钢材的大气腐蚀是微弱的。在干燥的亚热带气候或在温带气候的建筑物室内，钢材的腐蚀只可能在极有限的范围内发生。

1.2 钢结构桁架的防腐措施 从能量变化的观点看问题，金属遭受腐蚀之后，把存在于内部的化学能转变成电能电化学腐蚀或热能化学腐蚀而放出。显然，这是一个自发发生的过程，因此，要防止钢材生锈，就必须设法阻止其表面腐蚀电池的电化学反应过程，或者以另一种电极更低的金属原子代替铁原子作为阳极，而铁原子受到保护不发生电极反应。根据以上原理，钢材的防腐方法主要有以下几种：①物理屏蔽作用的防锈漆。这类防锈漆的防锈颜料有良好的屏蔽作用，能阻挡水分等化学介质渗到钢铁表面，因而减缓电化学反应的速度延迟发生锈蚀的时间。其特点是价格便宜防锈期限仅在五年左右，不适合用于钢结构住宅建筑中。②依靠化学钝化作用，使钢材表面形成一层钝化膜。如磷化膜或具有阻蚀性的络合物，这些在钢材表面形成的钝化膜或络合物的标准电极电位较铁为正，从而能延缓钢材的腐蚀过程。这类防锈漆防锈性能好，价格便宜，但铅系防锈漆和铅酸盐防锈漆的毒性大，亦不适合用在住宅建筑中。③阴极保护型防锈漆一富锌底漆。当防锈漆整层漆膜的电极电位比铁元素更负时，钢结构中的铁成分便变成阴极，受到电化学保护不会腐蚀。④金属镀层保护，在钢材表面施加金属保护层，以提高钢材表面的抗腐蚀能力。最常用的是镀锌。镀锌主要是通过形成致密的保护膜和锌置换作用来防腐蚀。

2 钢结构的防火

2.1 钢结构防火重要性 钢材虽为非燃烧性材料，但钢材不耐火，温度400℃时，钢材的屈服强度将降至常温下强度的一半，温度达到600℃，钢材基本丧失全部强度和刚度。一般常用建筑钢材的临界温度（即丧失支撑能力时的温度）为540℃。对于建筑火灾，火场温度多在800~1200℃之间。在火灾发生的10分钟内，火场温度即可高达700℃以上，对于裸露的钢材构件，在这样的火场温度下，只要几分钟其温度就可上升到500℃而达到其临界值，进而失去载荷能力，导致建筑物倒塌。由上可见，钢结构的防火保护非常重要，这对于减轻火灾损失，减少伤亡具有重要意义。而对于钢结构住宅建筑来说，直接与人的生活起居有关，目居住建筑内一般都有较多的易燃物品，因此，住宅钢结构的防火保护有其特殊的意义。

2.2 钢结构桁架防火保护处理措施 火灾是火失去控制而蔓延的一种灾害性燃烧现象。一般地，火灾的发生必须具备存在能燃烧的物质，能提供持续燃烧的空气、氧气或其他氧化剂，以及能使可燃物质燃烧的着火源，这样三个条件。为此，考虑破坏以上三个条件，现今钢结构建筑的防火保护一般有以下一些措施：①冲水冷却保护法。该方法是在空心封闭的钢构件中充满水，火灾时构件把从火场中吸收的热量给水，依靠水的蒸发消耗能量或通过循环把热量带走，构件温度可控制100℃左右，从理论上讲，这是钢结构保护最有效的方法。这种方法由于对结构设计有专门要求，目前实际很少应有；②单面屏蔽法，在钢构件中的迎火面设置阻火屏障，将构件与火焰隔开，如果建筑物内部发生火灾，火焰也烧不到钢构件。这种在特殊部位设置的防火屏障措施不失一种较经济的钢构件防火方法； ③包封法，包封法是最常见也是最基本的钢结构防火保护方法，它是用耐火材料把构件包裹起来，一般有浇筑混凝土或砌筑防火砖和防火板材包覆，特别注意防火用板材基本应是不燃材料，对结构能起防火保护作用的板材，还应该具有写耐高温特性功能；④喷涂无机防火涂料。早在50年代欧美、日本等先进国家就广泛采用防火涂料保护钢结构。80年代初期，国内在一些重要钢结构建筑中也开始采用。发展至今，喷涂防火涂料已是使用最广泛的建筑钢结构防火法。钢结构防火涂料的品种较多，通常根据高温下涂层的变化情况分膨胀型和非膨胀型两大系列。其中，膨胀型防火涂料，又称薄型防火涂料，其基料为有机树脂，配方中还含有发泡剂等成分，用于钢结构防火，耐火极限可达0.5~1小时，非膨胀型防火涂料，主要成分为无机绝热材料，遇火不膨胀，自身具有良好的隔热性，故又称隔热防火涂料，对应耐火极限可达0.5~3小时以上。

2.3 钢管混凝土柱的耐火性能 根据国内外大量试验证明，钢管混凝土的抗火性能明显高于钢结构，但国内对钢管混凝土的防火基本上还是遵循钢结构的防火要求。这必然导致建筑材料的浪费和结构造价的偏离。钢管混凝土柱的耐火性能主要依赖以下几个因素柱的截面尺寸和形状、柱的有效计算长度、荷载大小、混凝土强度、混凝土骨料成分等。在火灾情况下，随着火灾现场温度的提高，钢迅速失去承载力，但钢管壁对核心混凝土仍起着“套箍”作用。虽然柱内混凝土的强度也逐渐丧失，但由于混凝土的热传导率很低，其强度丧失的速度远远低于钢的强度丧失，原本由组合构件承受的荷载逐渐能转移到核心混凝土上。最终，在钢管丧失强度的情况下，核心混凝土必须来承担全部荷载。钢管混凝土柱的耐火性能不能简单等同于钢结构的耐火。当然，对于不同形式的钢管混凝土柱及不同的受力情况，其耐火时限会有不同，但充分考虑钢管混凝土柱本身的耐火性能，尽可能降低防火被覆的厚度，降低工程造价。对于大力发展本文中所言及的轻钢住宅是极为有利的。

参考文献：

[1]田琳，杨彬，韩秀华.钢结构住宅体系的发展及展望[J].山西建筑.2009.03.

浅析钢结构的防腐蚀措施 篇4

关键词：钢结构,长效,防腐

随着我国冶金工业的发展, 我国的钢产量早已跃居世界第一位。为了保证建筑质量和消化钢材, 由建设部和国家冶金总局成立了建筑用钢协调组, 研究和推广钢结构建筑与住宅的建设。目前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。但由于钢结构容易锈蚀, 所以, 钢结构防锈成为钢结构工程中不可缺少的重要一环。随着技术进步和科技的发展, 钢结构防锈措施越来越多, 施工工艺也不尽相同, 基于钢结构的形式及所处的外围环境的不同, 对钢结构的防锈应相应地采取不同的措施。

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。

钢结构表面与周围介质直接起化学反应而产生的锈蚀称为化学锈蚀。如钢在高温中与干燥的O2, N O2, S O2, H2S等气体以及非电解质的液体发生化学反应, 在钢结构的表面生成钝化能力很弱的氧化保护薄膜Fe O, FeS等, 其腐蚀的程度随时间和温度的增加而增加。

钢结构在存放和使用中与周围介质之间发生氧化还原反应而产生的腐蚀属于电化学锈蚀。在潮湿的空气中, 钢结构表面由于显微组织不同、杂质分布不均以及受力变形、表面平整度差异等原因, 使钢结构表面局部相邻质点间产生电极电位差, 构成许多“微电池”。在电极电位较低的阳极区 (如易失去电子的铁素体) , 铁失去电子后呈Fe2+进入电介质水膜中;阴极区 (如不活泼的渗碳体) 得到的电子与水膜中溶入的氧作用后, 形成OH-, 两者结合成Fe (OH) 2, 进一步被氧化成Fe (OH) 3 (铁锈) 。这种由于形成微电池、产生电子流动而造成钢的腐蚀称为电化学腐蚀。若水膜中溶有酸, 则阴极被还原的H+离子沉淀, 使阴极产生极化作用而使腐蚀停止, 但水中的溶氧与H+结合成水, 除去沉积的H+, 阴极极化作用消失, 腐蚀继续进行。综上所述, 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。

1常用的防锈措施

1.1采用耐候钢

耐腐蚀性能优于一般结构用钢的钢材称为耐候钢, 一般含有磷、铜、镍、铬、钛等金属, 使金属表面形成保护层, 以提高耐腐蚀性。其低温冲击韧性也比一般的结构用钢好。标准为《焊接结构用耐候钢》 (GB 4 17 2-8 4) 。

1.2热浸锌

热浸锌是将除锈后的钢构件浸入600℃左右高温融化的锌液中, 使钢构件表面附着锌层, 锌层厚度对5mm以下薄板不得小于65μm, 对厚板不小于86μm。从而起到防腐蚀的目的。这种方法的优点是耐久年限长, 生产工业化程度高, 质量稳定。因而被大量用于受大气腐蚀较严重且不易维修的室外钢结构中。如大量输电塔、通讯塔等。近年来大量出现的轻钢结构体系中的压型钢板等。也较多采用热浸锌防腐蚀。热浸锌的首道工序是酸洗除锈, 然后是清洗。这两道工序不彻底均会给防腐蚀留下隐患。所以必须处理彻底。对于钢结构设计者, 应该避免设计出具有相贴合面的构件, 以免贴合面的缝隙中酸洗不彻底或酸液洗不净。造成镀锌表面流黄水的现象。热浸锌是在高温下进行的。对于管形构件应该让其两端开敞。若两端封闭会造成管内空气膨胀而使封头板爆裂, 从而造成安全事故。若一端封闭则锌液流通不畅, 易在管内积存。

1.3热喷铝 (锌) 复合涂层

这是一种与热浸锌防腐蚀效果相当的长效防腐蚀方法。具体做法是先对钢构件表面作喷砂除锈, 使其表面露出金属光泽并打毛。再用乙炔-氧焰将不断送出的铝 (锌) 丝融化, 并用压缩空气吹附到钢构件表面, 以形成蜂窝状的铝 (锌) 喷涂层 (厚度约80μm~100μm) 。最后用环氧树脂或氯丁橡胶漆等涂料填充毛细孔, 以形成复合涂层。此法无法在管状构件的内壁施工, 因而管状构件两端必须做气密性封闭, 以使内壁不会腐蚀。这种工艺的优点是对构件尺寸适应性强, 构件形状尺寸几乎不受限制。大到如葛洲坝的船闸也是用这种方法施工的。另一个优点则是这种工艺的热影响是局部的, 受约束的, 因而不会产生热变形。与热浸锌相比, 这种方法的工业化程度较低, 喷砂喷铝 (锌) 的劳动强度大, 质量也易受操作者的个人因素变化影响。

1.4涂层法

涂层法防腐蚀性一般不如长效防腐蚀方法 (但目前氟碳涂料防腐蚀年限甚至可达50年) 。所以用于室内钢结构或相对易于维护的室外钢结构较多。它一次成本低, 但用于户外时维护成本较高。涂层法的施工的第一步是除锈。优质的涂层依赖于彻底的除锈。所以要求高的涂层一般多用喷砂喷丸除锈, 露出金属的光泽, 除去所有的锈迹和油污。现场施工的涂层可用手工除锈。涂层的选择要考虑周围的环境。不同的涂层对不同的腐蚀条件有不同的耐受性。涂层一般有底漆 (层) 和面漆 (层) 之分。底漆含粉料多, 基料少。成膜粗糙, 与钢材粘附力强, 与面漆结合性好。面漆则基料多, 成膜有光泽, 能保护底漆不受大气腐蚀, 并能抗风化。不同的涂料之间有相容与否的问题, 前后选用不同涂料时要注意它们的相容性。涂层的施工要有适当的温度 (5℃~38℃之间) 和湿度 (相对湿度不大于85%) 。涂层的施工环境粉尘要少, 构件表面不能有结露。涂装后4小时之内不得淋雨。涂层一般做4~5遍。干漆膜总厚度室外工程为150μm, 室内工程为125μm, 允许偏差为25μm。在海边或海上或是在有强烈腐蚀性的大气中, 干漆膜总厚度可加厚为200μm~220μm。1.5阴极保护法

在钢结构表面附加较活泼的金属取代钢材的腐蚀。常用于水下或地下结构。

参考文献

三峡金属结构防腐蚀措施研究论文 篇5

关键词：金属结构防腐蚀三峡工程

三峡水利枢纽金属结构规模为世界之最，金属材料用量高达26万t，需防腐蚀的表面积为240万m2（不含地下厂房部分）。金属结构所处的环境介质及运行工况复杂，金属结构在使用过程中都会受到环境因素的作用（化学、电化学、微生物和磨擦等等）而发生腐蚀破坏，因环境条件的不同其破坏的程度也不相同。因此，根据三峡工程金属结构的环境条件和运行工况对金属材料腐蚀的研究，提出不同环境及工况下的金属结构的防腐蚀材料、涂装措施及工艺要求和阴极保护成套应用技术，从根本上解决深水固定或难于更换的金属结构的长期保护与局部腐蚀的问题，达到延长金属结构的使用寿命，确保结构及机械正常运行的目的。

长江委设计院为了作好三峡工程金属结构防腐蚀措施、涂装材料、施工工艺等方面的技术问题，进行了大量的调研、挂片观测、交流研讨及室内加速试验等全面的研究工作。

1三峡金属结构环境腐蚀条件的研究

为了充分了解三峡金属结构所处的环境介质及自然环境条件。我们对三峡地区自然环境条件进行了大量的调查研究，掌握了三峡地区自然环境的科学数据。

1.1水文气象条件

①降雨：三峡枢纽库区降水比较丰富，并且带有酸雨，年平均降雨量在1100mm，日降水强度较小，约在150mm左右。

②气温和水温：三峡地区大多数平均气温在16～18℃，库区内在21～22℃范围内，且年际间变幅较少，历年最高气温42℃，历年最低气温-2℃，多年平均气温18℃。历年最高水温29.5℃，历年最低水温-1.4℃，多年平均水温17.9℃。

③风：年平均风速一般为1.0～1.5m/s。

④雾：三峡地区是多雾地区，西部重庆68.9d为最多，到峡谷为8.4d为最小，到坝区则有所增加，宜昌为23.2d。

⑤相对湿度和蒸发：三峡库区温度较大，年平均相对湿度为76.1%，最高达到80%，库区内多年平均水面蒸发量约在800～1000mm。

1.2水质情况

库区的水体PH值在6.8～9.1之间，溶解氧为8.0mg/L，耗氧量在1.4～1.9mg/L，硝酸盐含量大于氨氮和亚硝酸盐，水中有铁细菌及硫酸还原菌及附着生物。

1.3含沙量

多年平均含沙量为1.19～1.69kg/m3，最大含沙量为10.5kg/m3。

飞机结构腐蚀及维护浅议 篇6

关键词：结构腐蚀?九字维护法

中图分类号：V25 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2012）10（a）-0083-01

飞机防雨防潮是维护工作的重要内容，防雨防潮工作的好坏直接影响到飞机的维护质量和飞行安全。尤其是随着电子技术的快速发展，飞机机载设备日益精密复杂，雨水和潮湿对航空装备的影响和危害也就越来越大，因此抓好飞机防雨防潮工作必须引起高度重视。

1　飞机结构腐蚀机理

通常飞机结构腐蚀是由于机件与环境作用而引起。因飞机各类构件大多是由铝、镁合金制成，所以在飞机制造过程中多采用的主要防腐工艺是阳极化、涂漆、喷涂防腐剂等。这种工艺可使机体金属与环境介质隔离，以达到防腐目的。

当大气中的相对湿度大于65%时，物体表面会附着一层0.001～0.01μm厚的水膜，相对湿度越高，则水膜越厚，当相对湿度为100%时，物体表面会产生冷凝水。水是腐蚀介质的主要来源，更为严重的是如果飞机的某些部位渗入水份，而又不能及时排出，造成飞机金属机件与某些饱含水份的物质长期接触，飞机就会产生严重的腐蚀。

飞机在使用过程中，随着日历期的延长，金属表面的保护层会遭到破坏。

首先是漆膜的破坏。油漆是高分子物，在日光、大气、雨水等的长期作用下，会老化变质，出现失光、起泡、开裂、粉化、剥落、吐锈等现象，失去防腐功能。所有的漆膜都不可能使飞机构件与环境介质绝对隔绝，漆膜不仅能被水份渗透，还能吸收水份而至膨胀、软化，使之附着力下降而起泡、脱落。另外，在涂漆时遗留的缺陷漆膜干燥时因内应力而造成的裸露以及使用时的机械伤都会大降低其保护作用，只是失效的快慢不同而已。油漆层一旦产生缺口，就会成为腐蚀的发源地。其次是阳极化膜的破坏。铝合金经阳极化后，耐腐蚀性比原来提高2～4倍，但是有一定的限度。作为漆膜的底层，阳极化膜的厚度一般仅为3～12μm，很薄且又是多孔的，孔隙率均为35%左右，有时还会有不完整处，这是因为合金中常夹杂一些不能生成氧化膜的其它金属。此外，在机械加工、钻孔及铆接等部位，阳极化膜也会受到损伤。而水溶液中的氯离子则会破坏阳极化膜而直接损害机体金属，在氧化膜的破损处，电解液与机体金属直接接触，就会发生电化腐蚀，这一过程会随着时间的推移不断发展，而且不可逆转。

2　潮湿气候对飞机、发动机的影响

2.1　对金属材料的影响

雨水和潮湿能使金属生锈、腐蚀。金属腐蚀后会使其塑性和持久极限大大降低，严重时能使飞机结构局部破坏。如果雨水和潮气中再含有溶解盐，则会对金属产生电化腐蚀。这种腐蚀比一般的化学腐蚀（即氧化腐蚀）更严重。

2.2　对非金属材料的影响

1）对吸湿物质的影响。皮革、棉麻织品以及有尘土、积碳的部位具有较大的吸水性，因此，潮湿多雨的天气会直接导致其霉变、腐蚀。尤其是对发动机各系统的棉线软管以及飞机机轮的腐蚀性更大。2）对绝缘性材料的影响。绝缘性材料吸收水份后，会使绝缘电阻剧降，加速材料老化，并产生漏电现象，严重时能击穿电气元件。3）对座舱盖玻璃的影响。有机玻璃在潮湿条件下具有一定的吸水性。水份的吸收与挥发会使玻璃提前老化，表面产生银纹。

2.3　对机件、设备的影响

1）使机件产生锈蚀。暴露在机身外部和经常与潮气接触的机件，特别是划伤和破坏了保护层的部位极易受潮生锈。飞机起飞着陆时，跑道积水溅到着陆装置、襟翼缝隙内部，也易使其受潮锈蚀。2）使运动机件卡滞。各系统的零件锈蚀的生成物可能堵塞通路，还会使各活动机件运动阻涩，甚至卡滞。3）使电器线路短路、电气设备性能变差。电气设备接触点在潮湿空气中易受潮锈蚀、导致接触电阻变大、接触不良或短路。

2.4　对油料及其系统的影响

1）燃料进水后会促使燃料形成酸和胶质，降低燃料的安定性，还能加速燃料中硫化物、氧化物对燃料附件的电化腐蚀，引起机件故障。2）水分子会加速滑油附件的腐蚀，促使沉淀物的生成，破坏正常油膜的形成而使润滑不良，严重的可能烧坏发动机。3）水能稀释润滑脂使润滑脂变质失效，导致机件磨损加剧，严重时可能造成卡滞甚至失效。

3　潮湿季节做好防雨防潮工作的几点做法

3.1　扎实做好针对性维护

1）抓好预防，把好“病从口入”关。预防工作是做好飞机防雨防潮的基础。维护工作中必须做好飞机的遮盖密封、除锈包扎、通风排水、加温防潮；在雨季对露天停放的飞机应采取加盖、密封措施，如条件允许应飞机拉入机库。2）抓好整治，把防雨防潮工作做在平时。在平时应抓好防雨防潮的整治，尤其是飞机线路的电阻测量，机件的除锈、涂漆、涂油，导线的包扎等基本维护工作。

3.2　运用好防雨防潮九字维护法

钢结构的防腐蚀论文 篇7

现代化大型建筑物的框架及石油化工设施大多采用钢结构。然而,钢材的导热系数大,一般为52 W/(m·K),一旦遇到火灾,在10~15 min内其温度可升至700℃,远远超过了自身的临界温度(538℃),此时,因其屈服强度急剧降至常温态的40%左右而失去承载能力,因此,必须对钢结构进行防火保护。采用膨胀型防火涂料对钢结构进行涂覆保护无疑是最经济、简便、有效的方法之一。将防火涂料喷涂于钢构件表面,涂层受火时发泡膨胀,形成一个比原涂层厚几十倍的难燃海绵状碳质层,其导热系数低,一般小于0.2 W/(m·K),对钢结构起防火隔热作用,防止或延缓钢材在火灾中迅速升温导致强度降低,避免建筑物垮塌。

一般膨胀型防火涂料因涂膜粗糙、疏松而极易造成渗水、透气,而涂层透气是造成金属表面失去阴极保护而加快锈蚀的诱因[1]。一旦钢结构锈蚀,防火涂层就会龟裂、脱落,从而失去防火保护作用。只有当防火涂层具备了致密、坚韧、疏水性强、硬度高、附着力好、电阻大的特性时,才能有效地屏蔽水蒸气、氧气、氯离子等,起到物理防锈及电化学防锈作用,延长防火涂料的使用寿命。

本文制备的超薄型钢结构防火防腐涂料,不但遇火会发泡膨胀,形成具有一定厚度、良好的强度、优异的附着力和隔热能力的碳质泡沫层,而且还具有装饰性、防锈防腐蚀性、耐候等,是一种室内外钢结构兼用的防火防腐涂料。

1 实验

1.1 原材料

改性高氯化聚乙烯(HPE),奉化市裕隆公司;丙烯酸树脂,BS-121-3F,江苏三木集团公司;自干型有机硅树脂,常州嘉诺公司;聚磷酸铵(APP,DP=1000),济南世安化工公司;三聚氰胺(MEL)、季戊四醇(PER),江苏三木集团;氯化石蜡(CP)、三氧化二锑(Sb2O3)、助剂及醋酸丁酯、二甲苯等溶剂,市售;空心玻璃微珠,上海格润亚公司;可膨胀石墨,青岛天鑫石墨公司;纳米复合铁钛粉,无锡万达科技公司;钛酸酯偶联剂,NDZ-401,南京曙光公司。

1.2 基础配方

超薄型钢结构防火防腐涂料的基础配方见表1。

1.3 涂料的制备

(1)将改性高氯化聚乙烯加入混合溶剂中,搅拌溶解成40%的树脂溶液。

(2)将丙烯酸树脂加入有机硅树脂中,搅拌混合均匀成有机硅改性丙烯酸树脂。

(3)将硅改性丙烯酸树脂加入到改性高氯化聚乙烯树脂溶液中,搅拌混合成基体树脂。

(4)将钛酸酯偶联剂溶解于混合溶剂中,在搅拌中喷洒在无机颜填料中,高速分散均匀,待用。

(5)将助剂加入基体树脂中,再加入防火阻燃添加剂、颜填料,高速分散均匀,再经磨砂机研磨2~3遍,至细度小于80μm,再加入空心玻璃微珠搅拌均匀、过滤、包装。

1.4 试验样板的制备

将150 mm×70 mm×3 mm的马口铁板除油、清洗干净,涂1层防锈底漆,干燥后再分几道涂刷本防火防腐涂料,涂层厚度为2 mm,室温下养护10 d,用m(松香)∶m(石蜡)=1∶1的混合熔融物封边。

1.5 物理性能测试

1.5.1 耐曝热性

将制备的样板垂直放置在(50±2)℃的恒温烘箱中,保持720 h取出,观察涂层,应均匀细密、无龟裂纹及起泡现象。

1.5.2 耐湿热性

将试板垂直放置在相对湿度为(90±5)%、温度为(45±5)℃的恒温恒湿箱中,至504 h后取出,垂直放置在无阳光直射的室内干燥,观察涂层,要求表面均匀致密、无龟裂纹和起泡现象。

1.5.3 耐酸和耐碱性

将样板的2/3分别垂直浸入5%盐酸和5%氢氧化钠水溶液中(标准要求酸、碱溶液浓度为3%),浸泡360 h后取出,垂直放置在空气中让其自然干燥,观察样板表面。

1.5.4 耐盐雾腐蚀性

按GB 15930—1995规定进行试验,经过50次周期试验后,取出试板垂直放在不受阳光直射的环境中自然干燥,观察涂层。

1.5.5 耐火性能

按GB 14907—2002《钢结构防火涂料》进行试验,涂层厚度为(2±0.2)mm。

2 结果与讨论

2.1 基体树脂的作用及其对防火涂料性能的影响

防火涂料由基体树脂和阻燃添加剂2部分组成。超薄型防火防腐涂料所要求的树脂,除应具备普通涂料的理化性能外,还应具有难燃性、膨胀性、耐老化性、防腐蚀性、装饰性等,同时还要求与阻燃添加剂具有良好的匹配性、相容性、协同增效性。制备的防火涂料其涂层在受火时膨胀发泡,同时能够捕获发泡剂产生的气体,进而对碳质层中的孔径大小及发泡倍数、碳质层的强度、附着力及隔热性产生积极影响。一般而言,大多数树脂会抑制膨胀体系发泡,不适合作为防火涂料的基体树脂。目前,市场上还很难购到遇火自膨胀、阻燃、防腐蚀兼具的多功能树脂,本文将具有功能互补的几种树脂通过混拼改性,获得了综合性能优良的基体树脂。

2.1.1 树脂种类对防火涂料性能的影响

在防火防腐涂料的配方中,分别选用不同树脂为基料,制备的防火防腐涂料的性能对比结果见表2[2]。

由表2可见,发泡质量最好的是丙烯酸树脂和改性高氯化聚乙烯树脂。改性高氯化聚乙烯含氯量为65%左右,氯是阻燃物质,含氯树脂产生不完全燃烧,能形成较为厚实的碳质层,但其碳质层的密度及强度较低,外层容易产生开裂现象,不过改性高氯化聚乙烯树脂耐候性好、耐化学品腐蚀性优异,因此广泛用于防腐涂料、防火涂料、耐候涂料等领域。丙烯酸树脂具有优异的耐候性、保色性、耐水及防腐蚀性能,其受火发泡效果较好,虽然碳质层产量较少,但是其密度及强度高、发烟量少,不过丙烯酸树脂耐热性差,软化点较低。因此,单独使用一种树脂作防火涂料的基体树脂,其性能都存在着一定缺陷。

2.1.2 混拼改性树脂对防火涂料性能的影响

为了提高丙烯酸树脂的软化点、耐热性,可以用有机硅树脂对其进行改性。有机硅树脂是带有直链或立体结构的有机硅聚合物,具有优异的自交联性、耐水性、耐高温性及防腐蚀性能。其以硅氧键(—Si—O—)为主链,键能比普通有机树脂的碳碳键(—C—C—)高,其硅原子上所连的烃基受热氧化后,形成的是交联更加稳定的—Si—O—Si—键,能防止主链的断裂降解,并能在涂层表面形成稳定保护层,提高丙烯酸树脂的热稳定性。经多次实验表明,当m(丙烯酸树脂)∶m(有机硅树脂)=4∶1时,效果较好。

为了提高防火涂料碳质层的密度及强度,防止碳质层破裂或脱落,用改性高氯化聚乙烯和硅改性丙烯酸树脂(简称硅丙树脂)进行混拼,可以获得优势互补、协同增效的效果。在基础配方中其它因素不变的条件下,改性高氯化聚乙烯与硅丙树脂的混拼质量比对防火防腐涂料性能的影响见表3。

由表3可知,当基料按m(HPE)∶m(硅丙树脂)=3∶1进行混拼时,防火涂料的发泡效果最好,且碳质层产量高、质量好、发烟量较少,理化性能优异。

2.1.3 混拼树脂用量对防火涂料性能的影响

在基础配方中其它因素不变的条件下,只改变混拼树脂用量,测试其对防火涂料碳质层质量及防火效果的影响,结果见表4[3]。

由表4可知,混拼树脂的用量为35%~40%时,防火涂料碳质层的质量最好,防火效果最优。

2.2 膨胀发泡体系的作用及其对防火涂料性能的影响

影响膨胀型防火涂料性能的主要理化因素有:碳质层厚度、结构、导热系数、化学组成及其在火焰冲击下的稳定性即碳质层强度等[3]。理想的碳质层结构应该是孔径均匀细密、结构完整、具有一定厚度、附着力好、强度高、导热系数低,碳质层质量是决定防火涂料耐火性能高低的主要因素。影响防火涂料碳质层质量的因素,除基体树脂外还有膨胀发泡体系,即阻燃添加剂、颜填料及助剂,其中阻燃添加剂的影响最大。

本防火防腐涂料的阻燃添加剂由催化剂聚磷酸铵、发泡剂三聚氰胺、碳化剂季戊四醇和兼具发泡剂、增塑剂、成碳剂作用的氯化石蜡、可膨胀石墨组成,构成防火涂料中的主要膨胀发泡体系。

2.2.1 聚磷酸铵的影响

催化剂聚磷酸铵在290℃左右发生分解并放出NH3和磷酸,磷酸使季戊四醇中的羟基脱水碳化,形成均匀致密不燃的三维空间结构碳质层。选用高聚合度聚磷酸铵更能提高涂料碳质层的质量、增强涂层的耐湿热性、避免出现盐析现象。催化剂的用量必须与碳化剂、发泡剂的用量相匹配,用量太少时因酸源不足,难以使基料和成碳剂脱水形成碳质层,用量太大时则又会使涂层慢干、发黏,降低碳质层质量。

2.2.2 季戊四醇的影响

碳化剂季戊四醇是形成三维空间结构阻燃泡沫碳质层的骨架基础,其碳含量为44%,羟基含量为50%,羟基含量是影响防火涂料碳质层质量的关键技术参数。由于季戊四醇与聚磷酸铵及其他组分相容性、配伍性好,因此能形成优质泡沫碳质层。但是,季戊四醇的分解温度略低于熔融涂层的碳化温度,因此,其用量过多时会导至膨胀层的滑动,用量太少时又会降低碳质层的厚度及强度。

2.2.3 发泡剂三聚氰胺及氯化石蜡的影响

发泡剂三聚氰胺遇火分解产生不燃性气体,如N2、CO2、NH3、HCl、H2O等,使涂层在达到软化点时发泡膨胀,形成海绵状碳质层,产生隔热阻燃效果。为了提高碳质层质量,增强防火阻燃效果,将氯化石蜡和三聚氰胺拼用可产生梯度多层次碳化。防火涂层在火焰的灼烧下,当涂层温度达到220℃左右时,基料组分开始软化,氯化石蜡在210℃左右时开始分解,释放出NH3和HCl气体,使软化的涂层开始发泡,同时HCl气体还具有阻燃作用[4],氯化石蜡脱出HCl后成碳链作为碳架基础。这样就使防火涂层在火灾初期开始发泡,从而保护了涂层。随着温度的升高,季戊四醇先熔融,聚磷酸铵在290℃左右发生分解并放出NH3和磷酸,进而脱水放出偏磷酸和焦磷酸,这些酸作为脱水剂与季戊四醇在气相发生酯化反应,使季戊四醇上的羟基脱水碳化,体系中的NH3可作为酯化的催化剂。发泡剂在稍高的温度(296℃)下发生分解并放出NH3等不燃气体,与反应中的水蒸气同时使熔融体系发生膨胀,与此同时,多元醇和酯脱水碳化,形成多孔的泡沫碳质层[5]。这样,通过梯度发泡、二次碳化,增强了碳质层厚度,提高了碳质层的质量,增强了防火效果。

2.2.4 可膨胀石墨的影响

可膨胀石墨是以天然磷片石墨为原料,经化学或电化学处理而得到的一种无机石墨产品,具有润滑性、导电性、柔韧性、化学稳定性等特性。当其受到200℃以上高温时,吸留在层间点阵中的化合物吸收大量热量而急剧分解、气化、膨胀,最终沿层间膨胀150~200倍,形成亚纳米级微孔结构,成为大量“蠕虫”状碳化体微粒,其表面积大大增加,表面自由能迅速提高,表面活性及吸附力增大,与化学膨胀产生的碳层交联,“蠕虫”状石墨碳化体粘附在基层表面和碳层内部,起到一种交联纤维的作用[6],成为膨胀体系的筋骨,提高了防火涂层的残碳量和热降解过程中的活化能,改善了泡沫碳质层的微观结构。碳质层在高温(800~1000℃)下与钢材有较强的粘合强度,并且有良好的物化性能,还不会产生大量烟气和腐蚀性气体。在基础配方中其它因素不变的条件下,可膨胀石墨用量对耐火时间的影响见表5。

可膨胀石墨是P-N-C化学膨胀发泡阻燃体系的协同增效剂。由表5可知,随着可膨胀石墨用量的增加,防火涂层的耐火时间延长,但添加量达到4%以上时,耐火时间趋减。应该强调的是,可膨胀石墨的用量要与基体树脂、催化剂、发泡剂、成碳剂之间的用量协调匹配,搭配合理。否则,就会降低碳质层质量,影响耐火性能。

通过正交试验确定膨胀发泡阻燃体系的组成为:m(APP)∶m(MEL)∶m(PER)∶m(CP)∶m(可膨胀石墨)=2∶1∶1∶0.5∶0.4。

2.3 无机颜填料的选择及其对防火涂料性能的影响

防火涂料中加入适量无机颜填料,可增加发泡碳质层的强度,防止在高温烈焰气流冲击下发泡层脱落;消除涂层表面的针孔、空穴,使涂膜平整光滑,提高涂层的使用温度,增强附着力和防水性,加入适量的防锈颜料,可提高涂膜的防锈防腐蚀性能,增强对钢材的防锈保护效果。

本涂料配方中选择的无机颜填料为:协同增效阻燃剂三氧化二锑、碳质层增强剂空心玻璃微珠和防锈颜料纳米复合铁钛粉。

2.3.1 三氧化二锑的影响

三氧化二锑可以与含氯树脂起协同阻燃增效作用。当防火涂层受火时,HPE和氯化石蜡受热分解成HCl,HCl与Sb2O3发生化学反应,生成氯氧化锑,氯氧化锑进一步分解成三氯化锑(Sb C13)直接升华,同时吸收大量的热量使涂层降温,Sb C13覆盖在涂层表面起阻燃作用。另外,涂层受火时,三氯化锑可以进入气相燃烧区与不燃阶段中的自由基反应产生RC1、HCl和Sb,这些中间产物、不燃气体冲淡氧气浓度,产生气体屏蔽作用,使氧气难以助燃,从而起到阻燃作用[7]。试验结果表明,Sb2O3的适宜添加量为2%~3%。

2.3.2 空心玻璃微珠的影响

空心玻璃微珠因其空心闭孔结构和密度低而具有对热能的阻隔作用,其壳为光滑的玻璃质,对光热有很强的漫反射作用。防火涂料中加入适量的空心玻璃微珠,不但能提高防火涂层的微观孔隙率,还能对光热进行反射,起到降温、隔热作用。空心玻璃微珠在涂层遇火燃烧、熔融发泡后,形成玻璃釉附着在基材和碳层表面,不但增强了碳质层强度、切断火焰的传播途径,而且还能增强碳质层的附着力,提高防火保护作用。另外,空心玻璃微珠的加入,还能提高防火涂层的流平性、增强涂膜硬度和防腐蚀性、耐候性、耐磨损性等。空心玻璃微珠对防火涂料防火性能的影响见表6。

由表6可见,随着空心玻璃微珠用量的增加,防火涂料中碳质层的致密程度、均匀度及强度均有明显改善,耐火时间延长,但发泡倍数相对降低。因此,空心玻璃微珠的添加量必须适当控制,以2%~3%为宜。

2.3.3 纳米复合铁钛粉的影响

纳米复合铁钛粉是一种活性防锈颜料,由多种不同形态的磷酸盐经处理后形成一种无水聚磷酸盐,然后再与硅基、钛基、铁基氧化物及氧化钇等纳米粉体材料进行复合而成,其自身有一定的防锈能力。磷酸盐中的磷酸根可与钢材表面的铁原子发生反应,生成不溶于水的磷酸铁络盐,并牢固地附着在钢铁表面,起到钝化缓蚀作用,并且隔绝了水、氧、氯离子等,起到化学防腐作用;利用纳米材料的表面能高、表面严重配位不足、易形成活性吸附中心等特性,提高涂膜的致密性、坚韧性及抗水性,阻隔了水蒸气和氯离子的渗透,又进一步提高了涂层的物理防锈作用。

利用纳米铁钛粉极细粒子的表面活性,在涂层遇火发泡膨胀时成为泡核成核剂,增加发泡数量,铁钛粉粒子又可作为泡沫碳质层的硬骨架,提高了碳质层的强度。

在超薄型防火涂料配方中,无机颜填料的添加量一般为10%~12%,过多时会降低碳质层的厚度,过少时又会减弱碳质层的强度,受其它无机颜料添加量的制约,纳米铁钛粉的添加量应为5%左右。

2.4 助剂的作用及影响

助剂是防火防腐涂料的辅助成分,对提高涂料的稳定性、施工性、装饰性、物理机械性能及防火防腐性能起重要作用。

膨胀型防火涂料是由多种组分混合而成的非均相体系。在非均相成核过程中,加入表面活性剂有利于气泡核的形成,改善泡沫碳质层的微观结构、降低导热系数。

从提高无机颜填料在基料中的分散程度以及降低界面自由能的幅度方面比较,偶联剂优于表面活性剂,其中,配位型钛酸酯偶联剂更为适宜。酞酸酯偶联剂的作用机理是:以单分子状态包覆在无机颜填料表面,取代原来吸附的微量水分及气体,同时通过酞酸酯分子的长碳链疏水性非水解基团,增加与有机高分子基料的相容性、降低界面的自由能,从而有利于颜填料的润湿分散,有利于膨胀发泡时气泡核的形成,改善碳质层的质量。另外,配位型钛酸酯在四烷氧基钛上附加了2个亚磷酸酯为配体,在改进水解的同时,又能产生含磷化合物,从而提高涂料的阻燃性和防锈性能。适宜的用量为0.5%左右。

另外,防火涂料中还应加入适量的消泡剂、流平剂、防沉剂等助剂,以便提高涂料的装饰性、稳定性、施工性等。

3 性能指标

研制的超薄型钢结构防火防腐蚀涂料,经国家固定灭火系统和耐火结构质量监督检验中心按GB 14907—2002检验,各项性能指标均达到或优于标准要求(见表8)。

4 结语

研制的超薄型钢结构防火防腐涂料,其涂膜光滑致密、坚韧、疏水性强、附着力好、耐化学腐蚀性优良、耐光、耐热、耐老化,使用寿命长。涂层遇火时膨胀发泡,形成的泡沫碳质层结构致密、强度高、附着力优、导热系数低、防火隔热效果好,是一种室内外兼用的新型超薄型钢结构防火防腐蚀涂料。

摘要：将改性高氯化聚乙烯、丙烯酸树脂、有机硅树脂混拼作为防火防腐蚀涂料的基体树脂,由聚磷酸铵、三聚氰胺、季戊四醇、氯化石蜡、可膨胀石墨组成膨胀发泡阻燃体系,以三氧化二锑、空心玻璃微珠、纳米复合铁钛粉为无机颜填料,研制出超薄型钢结构防火防腐蚀涂料,其性能指标符合GB14907—2002标准要求,耐火极限达到2.1h,耐酸、碱、盐雾性优异。

关键词：超薄型,防火涂料,碳质层质量,防火防腐,钢结构

参考文献

[1]虞兆年.防腐蚀涂料和涂装[M].北京:化学工业出版社,2002.

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[3]吴宗汉,谭志军,候文武,等.膨胀型防火涂料碳质层的质量及防火性能影响因素[J].涂料工业,2004,34(2):43-46,64.

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[5]刘成楼.室内水性薄涂型钢结构防火涂料的研制[J].现代涂料与涂装,2007(3):6-9.

[6]王新刚.可膨胀石墨在膨胀型钢结构防火涂料中的应用与发展[J].现代涂料与涂装,2007(6):10-13.

钢结构的防腐蚀论文 篇8

1 防火防腐蚀涂料体系组分的选用

防火防腐蚀涂料配方的确定主要是对涂料核心组分的筛选,如基料树脂、膨胀剂、成炭剂、发泡剂、颜填料、溶剂及助剂等。基料树脂不仅决定着涂层与钢材的粘附性能,而且还影响着防火性能[2]。在防火防腐蚀涂料的配方设计中,最主要的问题是合理选择基料和防火助剂的种类以及各组分比例[3]。本次试验主要采用膨胀型阻燃剂来配制超薄钢结构防火防腐蚀涂料。该阻燃体系由成炭催化剂( 酸源) 、炭化剂( 碳源) 、发泡剂( 气源) 组成[4]。通常情况下,阻燃体系占到整个防火防腐蚀涂料质量的40% ~ 60%[5]; 催化剂能有效的促进涂层的热分解进程,如使涂层内含羟基的有机物脱水,建立隔热不易燃烧的炭质层,抑制大热量的碳氧化反应,本文采用聚磷酸铵作为催化剂。成炭剂是炭质层的骨架,在高温条件下形成三维空间结构不易燃泡沫炭化层的基础物质,本文采用价廉易得的季戊四醇作为成炭剂。发泡剂作为气源,遇热可产生不燃性气体,如氨、二氧化碳等,可使涂层迅速膨胀,促使涂层内形成蜂窝状海绵结构[6],三聚氰胺来源广泛,效果良好,可首选作为发泡剂。填料作为基体的主要成分,要提高涂料的机械性能、附着力、耐候性等理化性能,需加入填料来实现。溶剂可实现涂料的均匀分散、降低其粘稠度、利于涂覆。助剂在涂料中作为辅助成分,在实现某一性能中起决定性作用,它的加入可大大提高涂料的柔韧性、流平性、稳定性、防腐蚀等性能,如本配方中加入能起到防腐蚀作用的助剂聚磷酸铝[7]。

2 涂料配方试验设计

2. 1 确定配方组成

通过大量的单因素试验确定出经济有效的原料配方组成见表1。

2. 2 正交试验设计

由实验室前期得出的试验结果树脂含量占总量的20% ~30% 左右时,聚磷酸铵含量在20% ~ 24% 时,季戊四醇的含量在10% ~ 14% 时,三聚氰胺的含量在12% ~ 15% 时,颜填料的含量在6% ~ 10% ,助剂的量为4. 0% ~ 6. 0% ,防火防腐蚀性能良好。在其它成分使用量不变的情况下,通过适度改变炭化剂、催化剂和发泡剂的质量,分析得到阻燃体系三组分聚磷酸铵∶三聚氰胺∶季戊四醇 = 3∶1∶1的含量比是最佳的。这样得到试验结果,明显有其不足,为了全方位展现涂料中各个成分对防火防腐蚀性能的影响,笔者以阻燃体系的最佳配比为基础,建立四因素三水平试验,水平表如表2所示,分析出各个成分的最佳含量组合。

注: ( A) 有机硅改性丙烯酸树脂; ( B) APP∶PEL∶PER = 3∶1∶1; ( C) 二氧化钛∶滑石粉 = 1∶1; ( D) 聚磷酸铝∶有机膨润土 = 1 ∶2; APP: 聚磷酸铵; PEL: 三聚氰胺; PER: 季戊四醇。

2. 3 试验方案

2. 3. 1 涂料制备方法

根据原材料的性能和其它因素确定其工艺流程为:

基料树脂和溶剂搅拌溶解制成混合溶液,将催化剂、发泡剂、填料、和成炭剂混合进行混合分散,细度研磨达到100目,然后加入到混合溶液中,并用均质分散机进行分散,通过过滤将颗粒度降到80μm以下,使涂料达到合适的粘度和稳定性。密封静置24 h。

2. 3. 2 试板备制

在制好的钢板试件取规格为50 mm×100 mm×2 mm的钢板,按超薄型钢结构涂料的施工要求,将制好的涂料分多次喷涂在钢板表面,喷涂次数不少于6次,达到规定的厚度,涂覆厚度不高于2. 0 mm,这个过程中要保证试板涂膜均匀平整。涂好的试板放在实验台上养护直到完全干燥待测。

2. 3. 3 耐火试验方法

本试验采用自行设计的试板模拟燃烧装置,如图1所示,耐火极限依据试板背火面的温度所确定。将试板放置于座架上,涂层面朝下,直接与酒精喷灯的火焰外焰接触,试件背火面中央连接一热电偶,可通过仪表直接读出瞬时温度示数。在测试过程将装置至于空气流动性不大的地方,以防对测量数据产生影响,随着加热时间的变化,测量温度也逐渐上升,每2 min记录一次数据,以温度达到300℃所需的时间来定义耐火极限。燃烧试验结束后,用游标卡尺多次测量受火面的厚度,并取平均值即为涂料的发泡厚度,可计算出膨胀倍数。

2. 3. 4 粘结强度测定方法

在本次试验中,粘结强度的测定是依据GB7124 - 86[8]胶粘剂拉伸剪切强度测定方法进行,将预先制备好的试样如图2所示,两块试板通过中央约25 mm×12. 5 mm面积的涂料粘接在一块,将试件两端安装在试验机上,并沿钢板平行方向施加力,加载速度维持在约150 ~ 200 N/min的速度,直到连接破坏,通过图表读出最大拉伸载荷,以多次试验剔除最大误差后的平均值表示,试验不少于5次。最后依据公式计算出粘结强度。

3 试验结果与分析讨论

3. 1 以耐火极限进行的正交试验性能评定

对正交试验结果如表3。

从表3试验数据不难发现,该涂料的耐火时间和膨胀倍数的数值呈同一变化趋势[9],因此,耐火时间可作为耐火极限的主要评价指标,在各因素极差分析中,A因素极差最大,认为对涂料耐火极限的整体影响最大。对于A、B、C和D四因素均值水平分析得到其最好水平依次为水平二、水平二、水平三和水平二; 综合分析得到最佳防火性能组合是A2B2C3D2。

3. 2 以粘结强度进行的正交试验性能评定

对正交试验结果处理如表4。

从表4试验数据分析,认为因素A的极差最大,表明因素A是涂料粘结强度最大的影响因素,均值大小分析可知A、B、C和D四因素的最好水平依次为水平三、水平二、水平三和水平三。因此,最合适粘结强度组合为A3B2C3D3。

通过对防火体系试验数据综合分析表明,对于耐火极限而言,A和B因素对涂料影响较显著,且随其含量的增加,耐火极限的变化趋势为先增大后减小,且A和B都有影响最佳值。C、D的影响次之,且其含量有利于耐火性能的增长,但是C、D的量要和A与B的量协调一致后才能发挥较好的耐火性能。对于粘结强度而言,因素A对粘结强度的影响远大于B和C。

结合分别以耐火极限及粘结强度为指标的评价结果,涂料要产生良好的性能,认为四因素的最优组合配方为A3B2C3D2。

基于上述成份组合的涂料不仅能够满足国家标准[10]的要求,而且在一些主要性能方面与其它涂料相比有较大的优势,具体见表5。

4 结 论

( 1) 通过正交设计对试验进行了优化,并以耐火极限和粘结强度作为评价指标体系科学试验,分析出涂料中各个主要成份对性能的影响程度,得到本试验超薄钢结构防火防腐蚀涂料的最佳配方即基料树脂30 g,阻燃体系41 g,颜填料10 g,助剂5 g,溶剂16 g。

( 2) 经防火性能及耐候性测试,本次涂料配方可实现的耐火极限约为92 min,效果十分优良,且具有较好的粘结强度和耐候防腐性。

参考文献

[1]李正明.钢结构的防火与防腐问题的探讨[J].湖南农机,2008,35(5):186-187.

[2]李铁峰.钢结构超薄型防火涂料及其发展趋势[J].辽宁化工,2011,40(6):614-615.

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[5]杨虹砚.浅谈石油化工企业钢结构的设计与防火[J].黑龙江科技信息,2008,42(23):35-36.

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水工钢结构防腐蚀措施浅析 篇9

1 水工钢结构腐蚀的原理和影响因素

1.1 腐蚀原理

腐蚀是指物质与外部介质发生化学作用而产生的破坏现象。腐蚀的形式主要有化学腐蚀和电化学腐蚀。化学腐蚀是指金属与接触到的物质直接发生氧化还原反应而被氧化损耗的过程;电化学腐蚀是指不纯的金属与电解质溶液接触时发生的原电池反应, 比较活泼的金属会因失去电子而被氧化。水工钢结构的腐蚀多属于电化学腐蚀。

1.2 影响因素

1.2.1 钢结构所处环境

比如, 水工钢闸门常处于水下或半水下的干湿交替环境, 易发生电化学腐蚀现象;空气中的介质会与暴露在外的钢材发生化学反应。

1.2.2 水质影响

水中含有一些侵蚀性的介质, 特别是海水中含有较多的氯离子, 其对钢材的腐蚀影响非常大。此外, 水工钢结构的腐蚀具有连续性, 水流的流动会加快腐蚀速度。

1.2.3 钢结构自身的状态

由于钢材中含有铁以外的其他元素或杂质, 特别是合金钢中含有合金元素, 其会引起钢材腐蚀;钢材表面的粗糙度、裂纹和机械损伤等对腐蚀的影响较大。

2 水工钢结构防腐蚀措施分析

2.1 防腐蚀的原理

钢结构的防腐可从腐蚀因素入手, 从而抑制腐蚀过程的发生, 比如控制钢材表面质量、通过某种途径将金属与介质隔绝、寻找牺牲品和延缓腐蚀速度等。因此, 钢结构防腐蚀的原理为在考虑经济成本的前提下, 通过各种途径抑制腐蚀过程的某一个环节或整个过程。

2.2 防腐蚀措施

2.2.1 表面预处理

金属结构在涂装前应先将钢材表面的锈蚀、油渍和污物清除干净, 并做好干燥处理。喷射清理后, 金属表面的清洁度等级不应低于GB8923中规定的Sa2.5级;表面粗糙度Rz应依据涂层类别确定, 通常为40~150μm。

2.2.2 涂料保护

防腐涂料的品种很多, 主要有油脂漆、环氧树脂漆、沥青漆、氯化橡胶漆和船体防锈漆等。防腐涂层一般由底漆、中间漆和面漆三部分组成。其中, 底漆应具有良好的附着性、耐蚀性;面漆应具有良好的耐侯性、耐干湿交替性;中间漆应能提高底漆和面漆的黏合性。实践表明, 水工钢结构防腐单采用涂料保护的效果并不理想, 保护周期多为3~5年。

2.2.3 金属热喷涂与涂料联合保护

金属热喷涂保护系统包括金属喷涂层和涂料封闭层。目前, 水工钢结构主要采用热喷镀锌或铝, 它是一种通过专用设备将锌丝、铝丝熔融喷射到钢材表面形成的镀层。实践证明, 在淡水环境中喷锌 (锌铝合金) 比喷铝 (铝合金) 具有更稳定的保护效果。对于重要零件, 比如闸门轮轴等可采用镀铬, 将钢材表面同周围介质隔绝。在金属喷镀后覆盖一层涂料防护的保护周期一般为10~15年, 在氯盐侵蚀严重的沿海地区也可达10年以上。

2.2.4 阴极保护技术

阴极保护技术包括外加电流和牺牲阳极两种方法, 其原理是通过外加电流或牺牲阳极的溶解使被保护的金属电位降至腐蚀电位以下, 从而避免腐蚀。外加电流阴极保护受运行和水位的影响较大, 且维护管理复杂;牺牲阳极阴极保护在各种水环境下都可应用, 施工、维护方便, 应用较广。常用的牺牲阳极材料有锌基、铝基和镁基合金。该方法在海水防腐中应用广泛, 比如在沿海挡潮闸钢闸门、海上采油平台水下钢管结构等中的应用。此外, 牺牲阳极阴极保护应与涂料保护联合使用。

2.2.5 添加合金元素

在钢材中加人适量的Cr、Ni等合金元素可提高金属的抗腐蚀能力。实践证明, 钢在大气、水等弱介质中, 耐蚀性随钢材中Cr含量的增加而增强, 当其含量达到一定比例时, 钢的耐蚀性会发生突变, 即从易生锈到不易生锈。而Ni元素可改变Cr的组织性能, 从而提高钢材的耐腐蚀性能。

2.2.6 包覆防蚀技术

我国从国外引进了一种新型包覆技术, 即在被保护钢材表面包覆可延缓或防止钢材腐蚀的材料, 其比较适用于形状规整、面积较大和易包覆的钢材。但该技术目前尚未成熟, 有待进一步研究。

2.3 选用原则和质量控制

选择水工钢结构的防腐蚀方案应按照“等效防腐”的原则, 即水工钢结构的各个部位应具有相同的保护年限, 同时, 应根据钢结构的使用环境、运行状况、维护管理条件和经济条件等综合选定。涂层防腐不受钢材形状和环境的制约, 因而被广泛应用, 应根据钢结构的材质及其所处的介质选取涂料, 其与金属热喷涂或牺牲阴极保护联合应用的效果更佳。

影响水工钢结构防腐蚀涂层寿命的主要因素是表面预处理质量, 其影响程度可达49.5%.因此, 在钢材表面预处理中, 应控制好钢材的表面清洁度、表面粗糙度, 表面清洁度较多采用Sa2.5级为标准。此外, 为了保证防腐蚀的质量, 施工单位、质检员和操作工人等均应具备相关专业知识, 且应持证上岗。

3 结束语

钢结构的防腐蚀论文 篇10

为了保证飞机结构的完整性、可靠性、安全性, 为了提高我国民航的经济效益、社会效益, 我们必须也腐蚀作斗争, 强化民机腐蚀的防护工作, 逐步实现这一工作的科学化、规范化、系统化, 使我国民机腐蚀的防护与控制工作尽快与世界民航接轨, 本文总结阐述了分析飞机结构腐蚀的重要性和造成飞机结构腐蚀的因素, 并提出了飞机结构防腐的方法。

1 分析飞机结构腐蚀的重要性

航空产品使用的特殊性在于要确保飞机的可靠性、安全性和经济性。平时若对飞机结构腐蚀没有了解, 弄不清腐蚀的种类及特征就不能发现腐蚀的征兆并进行及时的检查和采取积极的维修措施, “防患于未然”, 轻者返厂停工待修, 重者由于突发事故还会带来惨痛的损失甚至造成机毁人亡, 这种损失是难以用经济损失来估量的。如:

1971年一架Vang uard型飞机, 由于厕所污水外溢引起接头腐蚀损坏, 造成载有63名乘客的飞机坠毁的恶性事故。

1981年一架波音737-200飞机, 由于机身腐蚀引起结构破坏导致机毁人亡。

在我国, 随着老龄飞机的日益增多, 随着国外先进客机的不断引入, 研究飞机腐蚀的种类和行之有效的腐蚀控制技术就显得越发重要了。

2 造成飞机结构腐蚀的因素

飞机在加工 (包括冷、热加工, 防护处理等整个加工过程) 、装配、运输、飞行、停飞和修理中的任何一个环节都可能发生腐蚀。不利的因素可以加快飞机的腐蚀, 例如:选材不当、采取了不恰当的生产工艺、不恰当的保护涂层 (或涂层由于本身的老化和外界条件的侵蚀而变质) 、不恰当的装配及维修、缺乏腐蚀控制措施、运输过程中发生的腐蚀性化学制剂的偶然外溢造成的污染等, 将会给腐蚀的产生创造条件。

从设计的观点看来, 飞机制造过程中采用的材料和制造工艺对于结构件的耐久性起到重要的作用。在腐蚀的总体环境中, 有许多环节是可以通过人为因素而得到控制的, 而飞机在运营过程中 (包括在机场的起落与停放) 遇到的总体环境则不以用户的意志为转移。如处于近海位置的、充满盐雾的大气环境或处于重工业区被严重污染的大气环境都是不可改变的。空气越潮湿、大气环境污染越严重、空气中氯离子的含量越高等不可改变的自然环境, 都将加剧飞机的腐蚀。

铝合金在飞机的制造中被大量使用, 铝在工业污染的大气中、在海洋性大气中, 其耐蚀性能明显降低。表1列出了硬铝ly12在三种不同的大气条件下暴晒的结果。此表充分说明飞机在充满盐雾的大气环境或重工业区等被严重污染的大气环境中腐蚀会加剧。

钢在飞机的制造中被使用, 表1列出了钢在不同大气中暴晒的腐蚀速度。此表充分说明空气越潮湿、空气中盐份的含量越高, 钢的腐蚀越快。

表1工业和海洋大气环境ly12铝合金的腐蚀明显比污染小的农村大气环境要严重。

表2越靠近沿海, 空气越潮湿, 空气中盐份的含量越高, 钢的腐蚀也越快。

3 飞机结构的防腐

腐蚀的发生是不可避免的, 但预防腐蚀和延缓腐蚀显得尤为重要。而且对于飞机的每一个使用者都有义务参与到它的防腐工作中。比如在货物装卸过程中, 造成地板破损, 液体渗漏;在厨房间工作时, 发生饮料外溢漏洒, 卫生间溢水, 维护工作中液压油、滑油渗漏。这些, 都是产生腐蚀的重要源头。

发生结构腐蚀后, 首先应严格按照结构维修手册SRM、防腐手册CPM及维护手册AMM的有关章节的要求, 彻底清除腐蚀或更换腐蚀件, 早作处理, 将腐蚀消灭在萌芽状态。彻底清除腐蚀, 该道工序非常重要, 否则, 腐蚀将继续扩展。据观察, 有的工作者因担心清除腐蚀会造成打磨深度过大, 使金属材料去除量过多, 因此去除未达标, 造成了残留腐蚀。而残留腐蚀本身就是一种更加严重的腐蚀根源, 它会在结构内继续扩展, 维持到下一次维修间隔而平时又无法检查到。当再次发现腐蚀时所作的工作量反而更大, 时间更长。在彻底清除腐蚀后, 应按照SRM对腐蚀的结构件进行修理, 若超过了SRM的范围, 则应与飞机制造厂商取得联系, 重新制订维修方案并获适航当局的批准。

在防腐中最普遍使用的是漆层, 它主要是将金属结构与环境及腐蚀介质隔绝开。因此, 漆层质量的好坏, 直接影响防腐效果, 这一步是作好防腐工作的关键。而修理过程中若达不到要求, 这样的部件装上飞机后其防腐性就会大打折扣, 所以在清楚腐蚀时一定要认真彻底, 喷漆要严格按工艺要求执行。

正确使用和喷涂防腐剂, 是控制腐蚀的又一种方法。由于腐蚀是不可避免的, 正确使用防腐剂就显得尤为重要。在出现应力腐蚀、电化学腐蚀、缝隙腐蚀、坑点腐蚀、丝状腐蚀、摩擦腐蚀等腐蚀发生的地方和区域, 正确使用防腐剂, 可以大大地抑制腐蚀形成条件, 延缓腐蚀的发生。根据SRM手册常用的附加防腐涂层是一种新型的抗腐化合物, 即CIC (CORROSION I N H T I N G C O M P OU N D S) BM S 3-23/26/29, 其中BMS3-23适用于缝隙及不易接近区域的防腐处理。

参考文献

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[2]中国民用航空局科技教育司.飞机结构维修指南[M].北京:北京航空航天大学出版社, 1993.

做好水利枢纽金属结构防腐工作 篇11

【关键词】 水利;防腐;金属结构

一、金属结构防腐蚀措施的技术要求

(一)涂装材料的技术要求

(1)用于工程的涂装材料,应选用经过工程实践证明其综合性能优良,且能与国际接轨的一流产品。(2)使用的涂料质量,必须符合国家标准或国际相应涂料标准。(3)涂料应配套使用。底、中、面漆宜选用同一厂家的产品。(4)对采用金属热喷涂的金属成份、纯度、直径应符合国家的有关规范要求。

(二)涂装施工

1.表面预处理

(1)除涂层修补外,应采用喷射方法进行表面预处理。(2)喷射处理所用的磨料必须清洁、干燥。金属磨料应符合规定,磨料料径应在0.5～1.5mm范围内,磨料应不易碎裂,粉尘少,并符合环保条例的有关规定。矿物磨料粒径应在0.5～2.0mm范围内,严禁使用河砂。(3)喷射处理前必须仔细清除焊渣、飞溅附着物,磨平焊疤、毛刺等,并清洗基体金属表面可见的油脂及其他污物。(4)喷射处理所用压缩空气,必须经过冷却装置及油水分离器处理,以保证压缩空气的干燥、无油,空气压力在0.4～0.6MPa范围。(5)喷射处理后的金属表面清洁度等级:对于涂料涂装应不低于规定的Sa212级,对于热喷金属涂装应达到Sa3级,对于与混凝土接触的表面应达到Sa2级,手工和动力工具除锈只适用于涂层缺陷局部修理和无法进行喷射处理的部位,其表面清洁度等级应达到规定的St3级。(6)喷射处理后的表面粗糙度值:对于涂料涂装Ry应在40～70μm范围以内,对于热喷金属涂装Ry应在60～90μm范围以内。(7)喷射除锈时,施工环境相对湿度应不大于85%,金属表面温度应不低于露点以上3℃,推荐采用封闭式车间进行涂装施工,以便有效地控制环境条件,确保质量。

2.涂装工艺

(1)承包人(分包人)应根据标书的规定,制定涂装施工工艺规程报监理工程师批准后,方能进行涂装施工。(2)金属喷涂工艺可采用电弧喷涂或火焰喷涂,优先采用电弧喷涂,涂料喷涂应采用高压无气喷涂。

(三)涂装检验

1.涂料涂装

(1)承包人涂装前首先要对涂料性能进行抽检,还应对环境情况(温度、湿度、天气状况及工件表面温度)进行检测记录。(2)承包人涂装前应对表面预处理的质量、清洁度、粗糙度等进行检查,合格后方能进行涂装。(3)涂装过程中对每一道涂层均应进行湿膜厚度检测及湿膜的外观检查。(4)涂装结束漆膜固化后,应进行干膜厚度的测定、附着性能检查、针孔检查等。

2.热喷金属涂装

(1)涂装前首先要对金属成份、纯度、直径进行抽检;还应对环境情况(温度、湿度、天气状况及工件表面温度)进行检测记录。(2)涂装前应对表面预处理的质量、清洁度、粗糙度等进行检查,合格后方能进行涂装。(3)热喷金属后,应对金属涂层外观及厚度进行检查。

(四)保护年限的要求

(1)对经常处于水下或干湿交替环境,且不易检修或检修对发电、泄洪、航运有较大影响者,其保护年限要求达到20年以上。(2)对虽然经常处于水下或干湿交替环境,但比较易于检修且对发电、泄洪、航运无大影响者,其保护年限应达到10～15年。(3)对于处于大气环境者,室外的保护年限要求达到20年以上,室内要求达到25年以上。(4)对外观质量考虑到作风景景点的需要,应能耐阳光、雨水等侵蚀,保色、保光性好,要求在5～8年内不褪色、不失光。

二、涂装材料措施的选择

1.埋件。埋件的外露表面大部分采用热喷锌加涂料联合防腐。埋件的埋入表面(与混凝土结合面)采用涂刷无机改性水泥浆,厚度为300μm以上。

2.涂料防腐。一般采用底漆为环氧富锌或无机富锌,中间漆为环氧云铁,面漆为改性耐磨环氧或可覆涂脂肪族丙烯酸聚氨脂或氯化橡胶,总厚度为260～300μm;压力钢管底漆为无机富锌,面漆为厚浆型环氧沥青,总厚度不低于450μm;工程压力钢管的涂装材料为无溶剂的超强耐磨环氧漆,总厚度不低于800μm。

3.金属镀层。闸门的连接轴、支铰轴、吊轴、活塞杆及其它机械轴等等一般都采用镀铬处理,镀铬层一般分硬铬和乳白铬,其厚度各在40～50μm。有部分人字门液压启闭机活塞杆的表面镀黑色陶瓷。电站的出线结构架和输电铁塔及闸门的紧固件采用热浸锌处理,结构件的热浸锌层一般在500g/m2左右,紧固件的热浸锌层一般在400g/m2左右。

4.防腐蚀特殊材质。在许多特殊而重要的高流速部位,为了避免锈蚀、气蚀及冲蚀等而采用了特殊的不锈钢复合材料。

参考文献

钢结构的防腐蚀论文 篇12

涂层的老化决定涂层本身的寿命限度, 而维护、大修又要造成人工的费用, 所以根据钢结构本身的设计寿命, 通盘考虑维护费用等多方面因素, 选择不同耐久性预期的涂层系统就显得十分必要。

关于涂层的寿命设计是一个复杂的工作, 除了专业的设计人员具备的防腐知识外, 还要有经验的积累, 尤其对实际投入的工程案例进行分析比较具有指导作用。如秦皇岛煤码头的防腐是国外设计的, 全部采用环氧体系, 当时国内涂料界专家就指出面漆采用环氧会引起粉化, 外国人自信地说NO, 但事实说明外国人犯了错误, 煤码头投入使用后, 水上部分第二年就出现严重粉化。

1 钢结构防腐涂料的选择

能用来做钢结构防腐涂料的品种很多, 到底该选用哪种涂层配套?主要依据有以下几点:工程的重要等级, 工程造价, 工程维修的难易程度, 工程所处腐蚀环境的状况等等多方面因素综合考虑, 在这些相互矛盾的因素中寻找一个平衡点, 既要满足耐久性的最低要求又能兼顾工程造价。下面就钢结构涂层类别, 按底涂、中涂、面涂分别讨论如下:

1.1 底涂

底漆的功能除了提供优良的附着性外, 主要是对钢材表面起到防止锈蚀作用。金属腐蚀时在阴极呈碱性, 所以底漆的基料宜具耐碱性。还要具有屏蔽性, 阻挡水氧离子的透过。一般底漆的漆膜厚度并不高, 只要厚过钢表面抛丸粗糙度的峰值以上就可以。因太厚会引起收缩应力, 损及附着力, 另外要求底漆应对钢铁表面有良好的润湿性, 对焊缝、锈痕等部位能透入较深。

1.2 中间层 (中涂)

一些钢结构企业不重视中涂, 往往只做底涂和面涂, 这是很有害的。中涂的主要作用是: (1) 在底涂及面涂中间起个架桥作用, 因为漆膜之间的附着并非完全靠极性基因之间的吸力, 而是靠中间层所含溶剂将底漆溶胀, 使两层界面的高分子全连缠结。 (2) 在重防腐涂料系统中, 中间层的作用之一是较多地增加涂层的厚度, 以提高涂层的屏蔽性能。在整个涂层系统中, 往往底漆不能太厚, 因为底漆太厚, 干燥时产生的压力影响附着力, 面漆亦不能太厚, 就只有将中间层涂料制成触变型高固体厚膜涂料, 用无空气喷涂, 一次可获厚膜。由于中间层的上述作用, 所以设计中间层的方案比较重要。目前有环氧厚浆高固中间漆, 氯化橡胶厚浆漆和高氯化聚乙烯厚浆漆, 如果要配脂肪族聚氨酯面漆, 只有选高固环氧中间层, 因为其它两个品种均是挥发性漆, 与双组份漆的配套性能差。另外, 因为云母氧化铁的现状结构, 涂膜内部注状颜料增加了渗透、延续、涂膜表面比较粗糙和面漆配套能提高面漆的附着力。故将云铁与环氧制成中间层也是经常的方法, 称为环氧云铁中间涂层。

1.3 面漆

面漆除了美化环境的作用外, 还能遮挡紫外线对涂层的破坏, 有些还要求耐化学品腐蚀。目前在建筑钢结构用的较多的有以下几类: (1) 长油醇酸磁漆:低耐久性品种, 按国家标准分Ⅰ型和Ⅱ型, Ⅰ型适用户内, Ⅱ型适用户外, 耐久性在5年以下, 一般3～4年, 也有极道有机硅改性醇酸在户外有10年的耐久性。 (2) 环氧类面漆:仅适应于室内, 用在室外容易粉化。 (3) 丙烯酸芳香族聚氨酯用于室外时, 由于芳香族聚氨酯耐紫外线比较差, 户外易变色、老化, 多用于室内, 耐久性在7～8年, 脂肪族聚氨酯有优异的耐候性能, 耐久性可达10年以上。 (4) 氟碳树脂漆, 有资料显示可达15年以上的使用期限, 但真正效果还有待考查。因为它是近几年才出现的新品种, 在国内的实际涂装案例中还没有到15年的限期, 无法知道实际的耐久性。 (5) 氯化橡胶, 高氯化聚乙烯等挥发性面漆也有较好的耐候性能, 但仍属中等耐久性品种, 一般将其定位在5～7年的水平。但近几年使用高氯化聚乙烯的钢构很多, 并且做成底面配套的产品, 有较好的外观和防腐效果, 很受欢迎。

2 涂装工艺及钢构表面处理

影响防腐涂层寿命的因素除涂料品种及其质量外, 还取决于施工质量, 包括施工条件的工艺控制, 涂装前的表面处理, 涂层层数及厚度的设计等等。材质的表面处理、涂装技术、涂层厚度三个方面是保证涂层质量的关键, 必须给予足够重视。首先, 涂装前需仔细检查钢铁表面铁锈及氧化皮是否除尽, 焊缝有无气孔残留焊渣、砂眼及其他凹凸部分, 均需磨平, 否则容易引起点锈。喷砂、抛丸处理后要检查粗糙度是否合格, 因为太小影响附着力, 太大消耗过多涂料而易产生未覆盖涂层的波峰, 易造成点锈, 一般按国际标准ISO8503-2中的中级粗糙度, 即粗糙度介于ISO样块区域和区域3的粗糙度 (指"S"样块, 40um-70um) 。另外, 喷砂或抛丸处理过的钢材表面上灰尘会降低涂装效果, 引起涂料附着力下降, 并且还可能因为灰尘吸潮进而加速钢材的腐蚀, 而国际标准ISO8502-3描述了一种评定残留经过清理的钢材表面上粉尘的方法。有些钢构厂的工人施工前对灰尘的处理比较随意。 (压敏胶带法) , 他们不明白涂装前钢材表面是否干燥, 对许多待涂装的涂料的附着力有直接影响, 而钢表面凝结的水的薄膜几乎是看不见的, 因此, 评估涂装前钢表面凝露可能性的方法非常重要。ISO8502-4给出了这样一个评估指导原则, 用来确定施工现场的环境条件是否适合涂装, 空气的相对湿度和钢材表面温度是评定凝露可能性主要的依据, 通过测量空气的相对湿度和温度, 可以从露点表或露点计查得空气的露点;用钢材表面温度计测量待涂装表面的温度, 钢材表面温度与露点的差值大小决定不凝露可能性的高低。该标准明确指出:除非另有商定, 涂装时钢材表面温度一般应高于露点至少3℃。另处涂装前钢材表面水溶性盐类污染水平的评估也很重要, 因为水溶性盐类会严重影响涂层的性能, 这些盐类污染物来源多种多样, 可能来自于大气, 也可能来自于人体的接触或化学物质的接触。ISO/TR15235搜集了涂装前钢材表面水溶性盐类的污染水平对涂层性能影响程度的数据信息, 为评估涂装前表面处理是否满足要求提供了参数。总之, 涂装前钢材表面处理是一项极为重要而又严谨的工作, 它直接影响钢构件防腐的成败, 所以要特别关注。

3 防腐涂装的质量控制

由于影响涂装质量的因素很多, 每一个环节都要有专人检查, 而且要建立健全工班日清制度, 记录的内容包括:a.日期、当日温度、湿度、施工人员;b.表面处理等级 (要和标准样块对比) 和表面除尘方法;c.使用的工器具状况;d.稀释剂添加情况;e.湿膜厚度 (用湿膜测厚仪) 、干膜厚度 (电磁膜厚仪) 等。在此提出一点, 关于涂料中稀释剂的选用要严格, 因为稀释剂仅是用来调整施工粘度用, 当涂料能满足当时的施工粘度, 尽量不用或少用稀释剂, 一则浪费, 二则容易引起副作用, 产生流挂。千万不要以为用稀释剂升稀后涂施面积可增大, 这是错误观点, 因为这种涂施面积的增大是以减少膜厚为代价, 损害了防腐效果。当采用多道喷涂同一品种的漆时, 最好采取不同颜色互换, 以防漏涂和重涂

摘要：近几年, 国内钢结构工程正从桥梁、电站、输水管、输油管、大型石化装置及贮罐、海洋钻井平台等行业发展。钢结构有自身的弱点, 在裸露条件下很容易锈蚀, 尤其在潮湿地区, 由于大气中SO2、CO2及盐份等腐蚀性介质较高, 对钢铁形成严重腐蚀, 可想而知这种腐蚀的速度有多快。所以说如果不采取有效的防锈蚀措施, 投资巨大的钢构件在裸露条件下会因自身锈蚀而很快报废, 给经济造成巨大损失。本文从钢结构防腐涂料的选择、涂装工艺及钢构表面处理及防腐涂装的质量控制三方面做些探讨。

关键词：防腐涂料,涂装工艺,钢构表面处理,防腐涂装的质量控制

参考文献