钢结构的近海大气腐蚀

钢结构的近海大气腐蚀研究[摘要]本文结合泉州市某大桥收费站钢结构网架工程实例，探讨了近海大气中钢结构的耐腐蚀性能。分析了近海大气环境中，影响钢结构腐蚀的原因，钢结构腐蚀的类型和机理，并提出了近海大气中钢结构的防腐措施。[关键词]钢结构防腐蚀近海大气网架TheStudyontheCorrosionResistanceofSteelStructure[Abstract]BylookingintothecasestudyofaBridgetollgatebeinglocatedinQuanzhou,thispaperstudiesthecorrosionresistanceofthesteelstructureinmarineatmosphere.Throughanalyzingseveralfactorsofthemarineclimatethathaveimpacton,aswellasdifferenttypesandmechanismsofthecorrosionresistanceofthesteelstructure,thepaperhasbroughtforwardit’sadviceontheimprovementofthecorrosionresistanceofthesteel.[Keywords]SteelStructure，CorrosionResistance，MarineAtmosphere，Gridstructure1引言钢结构自20世纪末以来发展很快。一些超高层建筑、工业厂房建筑、大桥建筑、高架立交、体育和文化场馆的网架结构、塔桅建筑等，采用钢结构的越来越多。现已开始进入住宅领域。伴随我国国民经济的发展，钢产量的不断增长和钢结构施工技术水平的不断提高，钢结构建筑必将成为新的建筑经济增长点。但是，钢结构的广泛应用也暴露出其一系列缺点。易腐蚀是钢结构的致命缺点之一。钢结构一旦被腐蚀，其强度、塑性等主要力学性能指标显著下降，严重地降低了钢结构构件和建筑物的安全性和耐久性。我国东南沿海地区，经济发展迅速，近几年钢结构在该地区应用已经十分普遍，在沿海地区海洋气候条件下，钢结构的腐蚀尤为严重。因此，从节约有限资源和能源的角度出发，研究钢结构的近海大气腐蚀对国民经济的发展显得十分重要。2工程实例泉州市某大桥收费站〔Fig.1〕，地处晋江入海口。设计使用年限五十年，主体结构为钢基金项目：福建省科技重大专项前期项目（2005ZY1016）；福建省自然科学基金项目（E0510022）；福建省泉州市科技重点项目（2007G7）结构网架，采用普通碳素钢，使用热喷铝仿腐处理，外刷防锈漆，屋面板采用彩色压型钢板，1997年建成投入使用，迄今为止，10年间未进行防锈维护。Fig.1.泉州某大桥收费站钢结构网架该工程地处泉州地区，经度118.6，纬度24.9，环境类型为亚热带湿润区海洋大气。据调查，主体钢结构网架锈蚀程度十分严重，节点管壁均出现整体锈蚀（Fig.2）。屋面水槽完全损坏，出现脆性断裂（Fig.3）。与之形成对比的是屋面彩色压型板，受腐蚀程度轻，仅在局部出现若干点腐蚀。Fig.1.泉州某大桥收费站钢结构网架Fig.2.节点管壁整体锈蚀Fig.3.水槽Fig.2.节点管壁整体锈蚀Fig.3.水槽3导致钢结构严重锈蚀的原因蜂3.特1丝湿度裤该工程所舱处地区空蠢气湿窑度有RH>7鲁5工%纳。钢铁的左临界湿度甘一般符在纵6费0您％葬一有7掌0梯％之间。亮研究开表明，低仓于临界湿钩度时，钢昆铁表面受耽到的是化烛学腐蚀，甘其锈蚀速蚁度不大。慨当高于临彩界湿度时纲，其腐蚀仅类型由化篮学腐蚀转密变为电化伏学腐蚀，脾锈蚀速度渐突然增加涉，此时锈俗蚀影响是亡很大的。释3.会2圈温度货地处亚热杠带，年平繁均气温演19.5耳℃险～梦21塌℃柜。大气的瓶水蒸含量猫随气温的莲升高而增数大。同时精气温高促浴使锈蚀加溉剧，尤其宜在潮湿的辰环境里，蹄气温越高作锈蚀越快括。相对湿钻度较低的汇时候，温毅度的影响疯还不大明啦显，但高规于临界温呢度时，随逗气温升高本，锈蚀程妻度急剧增醒大。另外察，大气与茅钢材之间多的温差导钩致在刚才殖表面形成访冷凝水，课也加剧了光锈蚀。欲3.甩3期大气中所镜含的介质庆近海大气狠中含有大嗓量的峡，钢材上轻盐分的沉杜积量大。睡同时，泉磨州市空气莫中荷含量高，琴年降酸雨袍频率大廊于廊90辅%吴。空气中呢的腐蚀性挂粉尘等因歼素也加速温了钢材在飘大气中的惹腐蚀。该艰大桥为泉企州主要交骆通干道，斜车流量年汉均率7悟百万辆次蚂以上，大乏量的汽车傲尾气也是厚大桥钢结怕构腐蚀源歼之一。障3.厉4务镀锌层厚登度不够及动未定期涂军刷防锈漆届维护歌 忧该工程主业体钢结构私网架，采鄙用电镀锌碎防锈蚀，继研究滤表明，锌轻层对钢铁勾的保护寿喇命与锌层理厚度成正律比。根据云该地区的摄环境，锌怕层厚度恒，才能有达效保护钢郊材。防锈内漆应一至华两年一次检，而该工乳程自建成在以来未重臣刷防锈漆杆。刑4部．结构腐炸蚀类型和晒机理分析盾4.1暑.爷大气腐低蚀配Fig.4.大气腐蚀狗该结构中盗最普遍的响为大气腐框蚀展〔你Fig.轧4干〕。主要劳是由空气排中的水和肉氧气等的聪化学和电女化学作用谋引起的。食大气中水绞汽形成金葛属表层的乎电解液层忆，空气中愚的氧溶于昂其中作为长阴极去极变剂妇命，二者与功钢构件形京成了一个淋基本的腐陶蚀原电池钢。在钢构厅件表面形术成锈层貌后用映，腐蚀产翠物会影响诚大气腐蚀稠的电极反所应，进一活步加剧腐啊蚀。Fig.4.大气腐蚀艰4.伴2小局部腐拨蚀葛犁局部腐蚀折也是常见隆的破坏形栋态艰〔州Fig.泰5让〕，主要丝包括电偶奔腐蚀、缝泊隙腐蚀。润电偶腐蚀台主要发生纠在不同金财属组合或杂者连接处酿，其中电四位较负的斩金属腐蚀雪速度较大展，而电位尿较正的金颂属受到保畏护，两种念金属构成椅了腐蚀原奔电池。研搬究星表明，接殿触金属的仙电位差为断电偶腐蚀熟的驱动力叙，两种金偏属的电极脊电位差愈转大，电偶粪腐蚀愈严氏重。缝隙扁腐蚀，发莫生多发在烤具备腐蚀悟条件的缝敏隙，缝隙遗中必须有庙一定的液厌体。缝隙谁宽度必须屑窄到可以兵使得液体奔在缝内停酿滞，钢结辨构的缝隙占腐蚀最敏售感的缝春宽鼓0讨．沃02蚁5猛－吓0.01谎m联m双。最常见麦的缝隙腐凤蚀形式有串铆接、衬棕垫和颗粒稳沉积等。挂4.阔3否应力腐民蚀抄Fig.5.局部腐蚀唉相同条件乳下，受载色结构比未嘉受载结构稼腐蚀程度阵大得多。置经过一段镜时间构件易会发生突付然断裂，抵且事先没夕有明显的轮征兆，往拘往造成灾牌难性后果森。Fig.5.局部腐蚀厦5淘近海大气茄中钢结构驳防腐蚀措胁施鼻5.贤1伏防腐材快料物趋采用耐候赏钢。耐候珍钢的优点周是不需维咽护，虽然体价格偏高永，但在结翅构寿命期柄内的总费校用却较普沸通钢材低做。匠研究斧表明，耐稠候钢中添爷加了一定罢量的辰铜不C怎u困、袖镍倍N稍i撑、惑钴艰Co堂等合金元四素，产生怀富集，内疫锈层形成援的结晶程验度降低、峰晶粒细化史的爆Fe向O类连续致密怪锈层，能递将阳极活田性点覆盖福起来，是蜓非静态的然稳定锈层永，能阻碍湿有腐蚀性框的气氛和袄介质向基战体渗透，辫使氧在锈掠层中扩散再反应速度绩慢，而且我也抑制了叼阳极过程畜。援但是，耐翁候钢因加墙入了各种器元素，影粪响其焊接色性能，因约此必须重雁视焊接热脏影响部位昨的低温裂壶缝。挽5.蚂2骄防腐技术溜5.2.庙1造热浸锌、繁热喷铝辫热浸锌是景将除锈后弄的钢构件株浸说60浴0孤℃壮左右高温萝融化的锌述液中，使余钢构件表式面附着锌妥层戒拿，从而起气到防腐蚀蔽的目的。超此方法耐穴久年限长缎，生产工问业化程度水高，质量程稳定。大晓量用于受前大气腐蚀锤较严重且信不易维修愈的室外钢诉结构中。主热喷铝相竖对于热浸辆锌，构件民形状尺寸颤几乎不受裳限制，受冰热区域是息局部的，破不会产生涨热变形，页工业化程约度较低。即此法镀毁锌层厚度晶宜圣，方能有堪效防护。墓5.2.宵2皱涂料砍防腐涂料寺是目前最泻常用的方西法。普通经的防腐涂覆料必须定脚期维护，铲在近海洋昼大气环境桥中，一到桑两年需重像新涂刷，尤并注重施昆工工艺。台新型无机骗富锌、聚鞠氨酯系列弯涂料，适还用于严重马腐蚀环境意下的室外停钢结构，菜为高性能昨长效防护个涂料。Table1截面形式与相对腐蚀速度的关系奉上述工程群实例中，妻屋面板采持用彩色压隐型钢板，吨即为有机忙涂层钢板退，其具有乏良好的耐门腐蚀性能饰和物理屏翠障性能，茎抗腐蚀效疏果好。Table1截面形式与相对腐蚀速度的关系惊5.罩3串防腐设计邮5.3.臭1嫌钢结构的害形舱状古队、形式尽窜可能简单尚合理葛 堆对该工程辽的研究进界一步证实放：处于同羞一腐蚀环辰境下的钢否结构，不过同截面形森状腐蚀速会度相差很盏大幅，薯Tabl老e社1掠以圆管截氏面的腐蚀私速度为参捎照，列出打不同截面蛾形式与圆弦管截面相冤对腐蚀速障度的关系系。念 冤在应力集炮中的部位裕，腐蚀程滨度也较为适严重。在毛结构设计斧的同时，翁应结合强桥度和应力统的平衡设佛计，避免烘承载部件期产生应力版集中。为错了减少应舒力腐蚀倾疮向，钢构竞件不应有搜切口、尖搭角等形状插出现，而贝应有足够陪的圆形过坑渡京允。捕包5.3.断2勇防止发生始电偶腐跪蚀哨锤避免异种针金属材料匪直接接触口，在相接冰触的金属系材料间插抱入绝缘材孩料。尽可玻能选择电棕位相佛近的材料跪进行匹配朝。采用加甲入第三种箱金属材料扯，降低异新种金属材伪料的电位肺差。改变制异种金属早材料的阴征阳极面积选比。对该捞工程的调洁查发现，夜焊接部位忆的腐蚀程首度相对较蔽严重页〔耀Fig.研6赖.员〕。注意黎焊条成分烘，应与母锹体材料一屯致，或按纪材料种类虎选择合适作的焊条，及以防止电就偶腐蚀的想发生独。俩友5.3.蚀3兽结构上尽圆量避免缝蜻隙、死赔角这Table2避免结构产生缝隙死角的方式Fig.6.焊接部位电偶腐蚀贱 叠缝隙会引馋起腐蚀则，特别是反钢结构部京件的连接悉和支撑处筝是造成缝稀隙和死角亏的场所，顽在设计中摊应予充分输考虑夸（纲Tabl练e掠2螺）。选择怪不易形成者缝隙的法撇兰结构，东使用不吸京湿垫片，豪垫片内径聋应与法兰肉盘内径相垒同；尽量厘避免使用绝铆接结构楼，铆接的俩结构存在否缝隙。一三定要用铆差接方法的孝话，应加葡垫片；铆买接、螺纹岩连接、销副钉连接、坛螺栓连接收在液相介繁质中不能战使用。从罩避免缝隙接角度考虑唯，对接焊达优于搭接仆焊，连续摩焊优于间酱断焊，双碑面焊优于甚单面焊，委并要注意翠防止焊接膛缺陷；避眯免液体凝接聚。Table2避免结构产生缝隙死角的方式Fig.6.焊接部位电偶腐蚀嫩参考文献赴：深[1]勾王振复尧恳,尖于国涂才史,战韩援薇预.患我国自然喇环境大气跨腐蚀性调业查饱[A]贴.谋中国腐蚀凡与防护学擦报哈,20俊03,2若4(8)土:323醋-344厌.缎[2旋]视萧以弯德等,疏李兴筹廉涉.锁电镀锌层包的大气腐堆蚀行为研冈究冶[J]往.点防腐科学辱与防护技骨术它.199说5,7(训3).:伪187-旋191.俩[3铃]帽张启露富烘,厘郝晓跪东担.款钢结构腐档蚀防护现蔬状和发查展威[J]蛙.厦中国建筑卷金属结持构为,200星6(9)林:22-监26.乏[4凤]厉刘人搂仪素.躲管型钢屋亿架结构的皱应力腐蚀辨分析勤[J]识.提四川建练筑容.200屑0,20警(2):娱60-7蚀1.虹[5]恩张全俊成叉,薯吴建联生命,哗陈家光害