钢结构建筑锈蚀及防腐处理的技术研究

秦　耀　（中铁国际集团有限公司，北京　100000）



钢结构建筑锈蚀及防腐处理的技术研究

秦耀（中铁国际集团有限公司，北京100000）

钢结构建筑长期外露在空气中受到雨水的侵蚀锈蚀比较严重，需要对钢结构建筑锈蚀及防腐处理的进行技术研究，提出解决方案。

钢结构；锈蚀；防腐；处理

1　概述

由于建筑钢材强度高、塑性韧性好、自重轻，加上钢结构具有制作简便、施工工期短，适用于跨度大、高度高、承载重的结构等优点，使钢材在建筑业中得到了广泛应用。

但是钢材耐腐蚀性和耐锈蚀性差。据发达国家的不完全统计，每年由于腐蚀造成的经济损失约占国民经济总产值的4%。钢结构的腐蚀不仅造成经济损失，也给结构的安全带来隐患，由于钢材锈蚀而导致的工程事故也屡见不鲜，因此钢结构建筑的防腐处理具有重要的经济和社会意义。

图1　钢结构建筑钢立柱锈蚀

图2　钢结构建筑檩条锈蚀

2　钢结构建筑防腐处理主要施工工艺

2.1钢结构防腐处理的一般规定

钢结构建筑长期外露在空气中受到雨水的侵蚀锈蚀比较严重，构件应按表1所示外界条件对结构的侵蚀作用分类选择表面处理方法及配套涂料。

外界条件对钢结构的侵蚀作用分类　表1

注意事项：钢构件表面的涂装系统应相互兼容。涂装施工时，应采取相应的环境保护和劳动保护措施。

2.2钢结构腐蚀的主要原因

常温下钢铁的腐蚀主要是电化学腐蚀。钢结构在常温大气环境中使用，钢材受大气中水分、氧和其他污染物（未清理干净的焊渣、锈层、表面污物）的作用而被腐蚀。大气的相对湿度在60%以下时，钢材的腐蚀是很轻微的；但当相对湿度增加到某一数值时，钢材的腐蚀速度突然升高，这一数值称为临界湿度。常温下，一般钢材的临界湿度为60%～70%。

当空气被污染或在沿海地区空气中含盐时，临界湿度都很低，钢材表面容易形成水膜。此时焊渣和未处理干净的锈层（氧化铁皮）作为阴极，钢结构构件（母材）作为阳极在水膜中发生电化学腐蚀。大气中的水分吸附在钢材表面形成的水膜是造成钢材腐蚀的决定因素；大气的相对湿度和污染物的含量是影响大气腐蚀程度的重要因素。

2.3钢结构腐蚀的防护方法

根据钢材腐蚀的电化学原理，只要防止或破坏腐蚀电池的形成或强烈阻滞阴、阳极过程的进行，就可防止钢材的腐蚀。采用防护层方法防止钢结构腐蚀是目前通用的方法，常用的保护层有以下几种。

2.3.1金属保护层

金属保护层是用具有阴极或阳极保护作用的金属或合金，通过电镀、喷镀、化学镀、热镀和渗镀等方法，在需要防护的金属表面形成金属保护层（膜）来隔离金属与腐蚀介质的接触，或利用电化学的保护作用使金属得到保护，从而防止腐蚀。

2.3.2化学保护层

通过化学或电化学方法使钢材表面生成一种具有耐腐蚀性能的化合物薄膜，以隔离腐蚀介质与金属的接触，来防止对金属的腐蚀。

2.3.3非金属保护层

用涂料、塑料、搪瓷等材料，通过涂刷和喷涂等方法，在金属表面形成保护膜，使金属与腐蚀介质隔离，从而防止金属的腐蚀。

2.4钢材表面处理方式

钢结构表面处理方法及质量要求：钢结构表面的处理方法，可采用喷射或抛射除锈，手工和动力工具除锈，化学除锈或火焰除锈。建筑防腐蚀工程现场施工常采用：喷射或抛射除锈、手工和动力工具除锈。建筑构配件的车间制作常采用：喷射或抛射除锈、手工和动力工具除锈、化学除锈或火焰除锈。各种处理方法的质量要求如下。

2.4.1喷射或抛射除锈

喷射或抛射除锈等级，分为 Sal级、Sa2级、Sa2.5级和Sa3级。

Sal级：钢材表面无可见的油脂和污垢，并且没有附着不牢的氧化皮、铁锈和油漆涂层等。

Sa2级：钢材表面无可见的油脂和污垢，并且氧化皮、铁锈和涂料涂层等附着物已基本清除，其残留物是牢固可靠的。

Sa2.5级：钢材表面无可见的油脂、污垢、氧化皮、铁锈和涂料涂层等附着物任何残留的痕迹应仅是点状或条纹状的轻微色斑。

Sa3级：又称 “出白级”，是一种较为理解的状态。对化工设备内表面防腐蚀需要有此规定，建筑防腐蚀钢结构的处理一般没有必要如此严格。

2.4.2手工和动力工具除锈

手工和动力工具除锈等级，分为 St2级和 St3级。

St2级：钢材表面无可见的油脂和污垢，并且没有附着不牢的氧化皮、铁锈和涂料涂层等。

St3级：钢材表面无可见的油脂和污垢，并且没有附着不牢的氧化皮、铁锈和料涂层等附着物。除锈等级应比 St2更为彻底，底材显露部分的表面具有金属光泽。

2.5防腐涂料的选择

经过除锈后的钢材表面在检查合格后，应在要求的时限内进行涂装，其防锈涂料的选用应符合以下规定。

①防锈涂层一般应有底漆、中间漆和面漆组成，选择涂料时应考虑油漆与除锈等级相匹配，以及底漆和面漆的匹配组合。具体可参见表2。

钢结构常用底漆、中间漆和面漆的配套组合　表2

3　案例分析

南京站火车站雨棚经现场考察，由于火车站周围的环境恶劣，火车内燃机排放的烟气造成钢结构部分锈蚀现象严重并伴存大量的油污，且部分原涂层有脱落开裂现象。该工程防腐涂装底漆选用环氧磷酸锌漆、中间漆选用环氧云铁漆、面漆选用与主结构颜色相近的聚氨脂漆，钢结构采用辊涂的方式进行涂装。

涂装工艺流程：表面手工除锈→检查验收→防锈底漆→中间漆→面漆→验收。

3.1涂装施工工艺

①先采用手工电动除锈，除去金属表面堆积的脱落锈、油污，打磨至局部微露金属基体，手工除锈要求达到St2级以上。

②用抹布去除表面锈粉及水露，施工争取在30min之内完成。

③刷涂第一道环氧磷酸锌底漆，要求干膜厚度＞40μm。

④刷涂完成养护2h后，辊涂第二道环氧磷酸锌底漆，要求干膜总厚度达到80μm。

⑤养护2h后，辊涂环氧云铁中间漆一道，（要求来回辊涂），施工完毕，中间漆施工一道厚度为30μm。

⑥刷涂完成养护1h后，辊涂第二道环氧云铁中间漆，要求干膜总厚度达到140μm。

⑦养护1h后，辊涂聚氨脂面漆一道，（要求来回辊涂），施工完毕，一道厚度为30μm。

⑧刷涂完成养护1h后，辊涂第二道聚氨脂面漆，要求总干膜厚度≥200μm。

施工环境温度为5℃～40℃，相对湿度为≤85%，工作表面温度高于露点温度3℃以上，不可在下雨时露天施工，涂装后2h内漆膜不可淋雨；涂装作业中如有洒泼于水泥地面，应及时冲洗干净，以免影响地面美观。

3.2涂装效果（见图3、4）

图3　涂装前

图4　涂装后

TU761.1+3

B

1007-7359(2016)03-0119-03

10.16330/j.cnki.1007-7359.2016.03.042

秦耀（1977-），男，上海人，毕业于合肥工业大学，工程师。