水工钢结构防腐涂层寿命影响因素分析

傅贵丽　曹立林　吴娟

[摘要]随着我国国民经济的飞速发展，国家对水利的投入也不断增加，水利工程设计标准和规模也越来越高。钢结构在水利工程中大量运用，随之而来，钢结构腐蚀问题也越来越严重。根据资料显示，世界上每年因为腐蚀而失去作用的金属材料和设备大约为生产量的20%以上。本文结合工作实际，对水工钢结构防腐涂层寿命影响因素进行了分析。

[关键词] 钢结构防腐 涂层寿命 影响因素

随着我国国民经济的飞速发展，国家对水利的投入也不断增加，水利工程设计标准和规模也越来越高。钢结构在水利工程中大量运用，随之而来，钢结构腐蚀问题也越来越严重。根据资料显示，世界上每年因为腐蚀而失去作用的金属材料和设备大约为生产量的20%以上。一些发达国家由于金属材料腐蚀而造成经济损失相当国民经济总产质的2%—4%。钢铁腐蚀后的影响，除了直接损耗以外，从钢结构受力分析，根据日本的统计的资料，在受力情况下钢结构腐蚀，如果钢结构腐蚀1%，其强度下降10%—15%；如果双面腐蚀各达到5%，其结构将报废。随着全球工业的发展，腐蚀的问题日趋严重。就世界范围来说，虽然在污染控制研究同时，防腐技术也在不断发展，使腐蚀问题得到了一定的缓解，但是，总的来说，钢结构腐蚀问题仍然十分严重，本文结合工作实际，对水工钢结构防腐涂层寿命影响因素进行分析，供同行参考。

涂层保护，就是以高分子涂料、金属复合涂层或者其他成膜物质覆盖整个被保护的表面，使之与腐蚀物质隔离，阻止或者减缓腐蚀性环境对钢结构的破坏，延长使用寿命，显然，涂层与基体间结合强度、环境介质的种类及含量，是延长涂层使用寿命的主要因素，另外还和膜厚、涂料、金属复合涂层种类有关。

从上面可以看出，表面处理施工质量直接影响涂层使用寿命，我们必须对各种影响因素作出合理控制，充分提高涂层的有效寿命。

一、钢结构表面处理的影响因素

表面处理通俗称“除锈”， 钢结构经过处理，达到基体表面洁净，去除水分、油污、尘土、去除表面氧化膜、钝化膜，并使表面有一定的粗造度，抛丸处理（喷砂处理），目前是比较理想的处理方法。

抛丸处理，影响表面处理的因素有：气压大水气压稳定性、空气滤清效果、砂咀的选择、使用时间、磨料的品种、含杂量和粒径、清理程度，另外，活化的在表面应在（8小时内）涂装完毕，以防再次生锈污染，降低活性和清洁度。目前对钢材表面处理的评定参照国标彩图，对粗糙度评定，以前是根据磨料决定的，现逐步使用粗糙仪测定。

二、膜厚

膜厚指热喷涂的复合涂层或涂料防护层总厚度。涂层的厚度目前我国对防腐工程设计没有统一标准，一般来说，涂模不能太薄，薄了保护年限短、返修快、很不经济，膜太厚容易产生内聚力，降低涂层粘结力。并造成膜脱落，浪费材料也不经济，沿海水工钢结构以10-15цm年保护年限，一般膜厚：漆膜在250-300цm之间，喷锌、铝厚度在200-25 0цm之间，其中油漆封闭层为60цm左右，为了使整个涂层保护年限一致，对于腐蚀严重的水变区1m范围内厚度比其它地方提高50цm。另外对漆膜要求均匀一致，且各道厚度都达到要求。金属涂层要求颗粒细致密实，不被氧化（用中性火焰喷涂）涂料封闭要用高压无气喷涂，以增加其密实度和均匀性。

三.涂料（金属）涂层的种类

不同的涂料（金属有不同的耐蚀性能，一般根据腐蚀环境介质和防腐年限）选定。

（一）目前涂料种类（按干燥机理）分为：

自干型：1，氧化型，靠氧化成膜，一般用于耐碱耐热地方；2、挥发型，靠挥发成膜，一般用于耐碱的地方；3、 固化型，靠化学反应成膜，一般用于水下。

烘干型：成膜较复杂，但耐久性装饰性很好。

水工常用固化型和氧化型防腐漆，特别是环氧固化漆，它有很高的内聚强度和粘结强度，抗渗、耐冻、耐酸碱，稳定性好，并能和其它涂料配套使用。

（二）常用的金属涂层材料（线材）、为锌、铝、镁、及其合金，不锈钢等。金属涂层保护作用一般为两方面，一方面起隔离作用，另一方面起电化学保护作用。作为铝及其合金，由于它的抗腐蚀性能优于锌等越来越被用于沿海水工防腐。因为在这种环境中，锌腐蚀后产生的氧化锌，不断被溶解，造成膜疏松起泡脱落。且它的消耗速度比铝快，而铝及其合金，腐蚀产物为氧化铝，他是一质地致密的纯化膜，他不溶于水和酸性介质，与基体结合牢固，能有效地阻止介质自身消耗，继续侵蚀很少。如果能够解决好表面处理这一环节，它将代取其它材料被大量运用。

四、其它

1、环境介质影响

环境介质是腐蚀的依据，防护措施由它而定。

（1）大气腐蚀。大气有（按地区、性质）：乡村火气、城市大气、工业大气（化工、冶金）、海洋大气、沙膜、丛林大气、高速公路大气。

主要腐蚀介质有H2、O2、CO、CO2、NO、NO2、H2S、CL-、NH3、H2O、沼气、硫化气。

（2）淡水（硬水）腐蚀。影响因素：PH值、溶解O2、盐分、水温、流速。

（3）海水腐蚀。影响因素：CL-、碳酸盐、海洋生物（腐殖酸）

隨着工业蓬勃发展，废气不断排放，大气中的腐蚀介质浓度越来越大，人们在设计防腐年限时不得不考虑这一因素了。而工业废水、海水对钢结腐蚀非常严重。海水对钢结腐蚀，主要是CL-离子、CO2离子及海洋生物的排泄物，钢结构在海中的腐蚀速度是惊认的约为0.1-0.2mm/a。解决办法是提高涂层抗蚀性，使用新材料等。

2、温度、湿度的影响

（1）温度对腐蚀的影响

温度对腐蚀影响以前一直不被重视，随着科研的不断深入，人们逐渐认识到他的重要性了。

温度影响有二种情况：其一，它影响水中溶解O2，引起阴极反应，从而影响腐蚀速度；其二，它引起极性反转，例如Zn镀层在温度大于60℃时，由“阳极”变成“阴”反而加快腐蚀，象锅炉、热水管、烟窗不用含锌涂层。

（2）湿度影响

湿度大即水气大，容易在刚刚处理后的活化表面结露，影响活性和清洁度。对附着力有特别重要的影响，一般湿度在高于85%的情况下就禁止施工。

影响金属腐蚀的因素很多，要想提高钢结构使用年限，必须针对这些因素，较好地解决这一问题，对水工防腐工程施工质量提高有很好的帮助。

参考文献：

[1]马军.水工钢结构防腐技术探讨[J].水利建设与管理，2008（9）

[2]朱祝雨. 浅述钢结构防腐技术运用[J].中国水能及自动化，2007（6）

作者简介：傅贵丽（1981—）， 女，江苏东海人，大学本科，工程师，从事工作：水利工程管理