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认识钢结构车棚的防腐蚀

2016-6-1 21:41:41      点击:

       近年来,随着我国经济建设的迅速发展,钢产量有了突破性的提高。1996年我国钢产量突破亿吨大关,1998年产量达11434万吨,而从2000年到2005年,我国钢铁产量年均增幅达22.5%,2005年我国钢铁产量超过了美国、俄罗斯、日本、韩国4个钢铁强国的产量总和。2007年我国生产粗钢48924.08万吨。钢产量的增长为钢结构车棚事业创造了良好的时机。


       与钢筋混凝土等传统建材相比,钢结构车棚具有力学性能好、承载性能强、制造简易,易于工业化生产、施工安装周期短等优势,另外,钢材的可重复利用,也充分体现了绿色环保、可持续发展的建设理念。同时随着建筑结构学理论的发展、建筑用钢规格种类的增加、产品质量的提高,钢结构车棚在建筑领域的应用已愈来愈普及、愈来愈成熟。

        钢结构车棚由于钢材在服役期间易和所处环境介质之间发生化学、电化学或物理作用,产生腐蚀。钢材的腐蚀是一种不均匀的破坏,腐蚀的发展很快,一旦在钢结构车棚的表面发生腐蚀的蚀坑会由坑底向纵深迅速的发展,使钢结构车棚产生应力集中,而应力集中现象又会加快钢材的腐蚀。这是一种钢材腐蚀的恶性循环。腐蚀使钢材的抗冷脆性能下降、疲劳强度降低。


       2  钢结构车棚腐蚀类型和机理


2.1 大气腐蚀
        钢结构车棚的大气腐蚀主要是由空气中的水和氧气等的化学和电化学作用引起的。大气中水汽形成金属表层的电解液层,而空气中的氧溶于其中作为阴极去极剂,二者与钢构件形成了一个基本的腐蚀原电池。当大气腐蚀在钢构件表面形成锈层后,腐蚀产物会影响大气腐蚀的电极反应。
       2.2 局部腐蚀 
        局部腐蚀是钢结构车棚最常见的破坏形态,主要包括电偶腐蚀、缝隙腐蚀。电偶腐蚀主要发生在钢结构车棚不同金属组合或者连接处,其中电位较负的金属腐蚀速度较大,而电位较正的金属受到保护,两种金属构成了腐蚀原电池。缝隙腐蚀主要在钢结构车棚不同结构件之间、钢构件与非金属之间存在的表面缝隙处,当缝隙宽度窄到可以使得液体在缝内停滞时发生,钢结构车棚最常见的缝隙腐蚀形式有铆接、衬垫和颗粒沉积等,由于这些连接中的缝隙在工程中是不可避免的,所以钢结构车棚的缝隙腐蚀也是不可完全避免的,它的发生会导致钢结构车棚整体强度降低,减少吻合程度。
        2.3  应力腐蚀
       即在某一特定的介质中,钢结构车棚不受到应力作用时腐蚀甚微,但是受到拉伸应力后,经过一段时间构件会发生突然断裂。由于这种应力腐蚀断裂事先没有明显的征兆,所以往往造成灾难性后果,如坍塌等,带来巨大的经济损失和人员伤亡。


       3  钢结构车棚目前采取的主要防腐蚀措施

针对钢结构车棚腐蚀的类型和机理,腐蚀保护的措施主要包括三个方面:提高基材的耐蚀性能;使用有机、无机涂层和金属镀层;外加电流。

       3.1  耐候钢
       使用耐候钢可以提高基材的耐蚀性能。耐候钢是指暴露在大气条件下,表面可逐渐形成一层非常致密且附着力很强的稳定锈层阻止外界腐蚀介质的侵入,减缓金属继续腐蚀速度的钢材。耐候钢的研制起源于欧美。20世纪初欧美的科学家就发现Cu能够改善钢铁在空气中的耐腐蚀性能,1993年美国的U.S.Steel公司首先研制成功了抗腐蚀高抗拉性能的低合金钢——Corten钢,并于60年代不涂漆直接应用于建筑和桥梁,其中应用最普遍的是高PCu加Ni的CortenA系列和以CrMnCu合金为主的CortenB两种系列,这两种钢材在美国、日本和欧洲得到了广泛的应用。我国从上个世纪60年代开始研制耐候钢,并且发展了一些钢种,如上海钢铁一厂研制的10PCuRE系列、鞍山钢铁厂研制的08CuPVRE系列和武钢的09CuPTi系列。
       3.2  热浸镀锌技术
       钢结构车棚热浸镀锌是将表面净化处理后的钢构件浸入460℃~469℃左右融化的锌液中,使钢构件表面附着锌层,其厚度对5mm以下薄板不得小于65μm,对厚板不小于86μm。钢结构车棚件采用这种保护方式具有耐蚀性好,使用寿命长,且基本不用维护等优点,因而其应用越来越广泛。热浸镀锌时,最先形成Zn在α铁中的固溶体,达到饱和后通过元素的扩散作用形成Γ相。然后Fe以扩散形式通过Γ层,形成含Fe更少的δ1、ζ和η相,使得金属锌与基体具有良好的附着强度。
       3.3  有机涂层钢板技术
       有机涂层钢板(即彩涂板)具有轻质、美观等特点及良好的耐腐蚀性能和物理屏障性能,良好的弯、压等可加工性,同时又具有造型可随意性。