谈沿海地区钢结构的腐蚀及防腐涂层应用

摘要：传统的防腐涂层对沿海地区钢结构的防腐效果并不好，对大气、盐雾、海水、紫外线等的侵蚀防护能力很差，不仅没有得到应有的防腐效果，反而降低了钢结构的使用寿命。针对这种情况，本文对沿海地区钢结构的腐蚀及防腐涂层的问题提出了建立一种新型涂层配套体系，力求从根本上解决长期困扰沿海地区钢结构遭受腐蚀的问题，使该种体系具有光明的应用前景。

关键词：钢结构;腐蚀;防腐涂层

随着经济的迅速发展，沿海地区基础设施大幅增加，其中钢结构在这些设施和设备中得到大量的应用。在使用过程中不可避免地会受到沿海盐雾以及海水的侵蚀，容易让这些钢结构出现腐蚀，严重的影响正常的使用。针对这一问题，有必要采取新型的防腐涂料对钢结构起到很好的保护作用，进而确保设施与设备得正常的使用和运行。

一 沿海地区钢结构的腐蚀环境

（一）大气腐蚀

有的钢结构和海岸相距只有40米，在沿海的大气里含有大量氯化物与盐类，当大气里的湿度很大时，在结构体涂膜表面很容易形成电解液膜，具有很大的溶解性，其中的氯离子有很强的渗透性，形成的局部腐蚀还是很严重的。还有的沿海地区雨水的PH值处于6左右，大气里含量较高的NO2、SO2、H 2S，时长会有酸雨出现，对现在的涂层体系，特别是对富锌底漆有很严重的损伤。还有紫外线容易引起老化涂层遭到破坏，这也是大气腐蚀的主要方式。钢结构板因为不均匀物理状态、材质等原因，在不同部位存在不同的电位差，也会出现在外表出轻微的电池腐蚀。钢结构顶部的腐蚀只要是因为直射紫外线的原因，如果钢板出现凸凹不平就会有积水，导致出现电化学腐蚀。对于浮顶钢结构，凸凹不平的浮顶单盘也会出现积水，很多时候会出现穿孔腐蚀的情况[1]。

（二）温度与紫外线腐蚀

沿海的一些地区空气潮湿，相对湿度常年都处于75%之上，有很大的温差。如果钢铁表面处于湿润状态，限制了氧的通路，作为氧化剂的锈层，会出现阴极的去极化反应;如果钢铁表面处于干燥时，锈层透氧，二价铁这时就会被渗入氧重新氧化成三氧化二铁。所处于交替的干湿条件下，钢铁如果带有锈层就会使自身的腐蚀加速，这就是导致沿海地区钢结构外壁的涂膜遭到破坏的主要原因。随着臭氧层变薄，近年来紫外线不断增大了照射强度，使得普通防腐涂层加速了失效及老化[2]。

（三）异物磨蚀

沿海如果含有较大的风沙，在钢结构附近有港口运输矿石作业，在海风的吹动下矿石粉尘和沙粒会对钢结构产生机械磨损，同时在涂层表面粘附，由于它的杂质电位较高对涂层或底材造成原电池腐蚀，通水也影响涂层外观的整洁。

二 新体系的防腐涂层

通过理论研究及试验开发，研制出了无溶剂防腐底漆与纳米无机硅氧烷抗粘污面漆组成的新型涂层配套体系，对于沿海储罐、埋地管道和钢结构都有十分好的涂装防腐效果，目前这些产品已经得到了普及。

（一）无溶剂防腐底漆

作为新体系的无溶剂防腐底漆，具有很好的工艺材料性能，主要性能有：防腐性能。涂料在涂装过程中没有溶剂挥发，使涂层里挥发性气孔减少和涂层针孔消除，可以对氧、水等腐蚀性介质形成有效的抵挡，防止这些介质穿过涂层造成对钢材的腐蚀;机械性能。涂料经过交联固化后可以形成类似于瓷釉的光洁涂层，具有分子链的刚柔交替结构与较高的交联密度，使得涂层的耐磨性、柔韧性、耐撞击性、抗划伤性等性能都很高，且收缩率很低，内应力小和不易产生裂纹;耐化学品性能。涂层的高度交联使其具有优异的耐化学品性能，可以耐中度酸、海水、盐、碱、酸和各类脂肪烃、油品;低表面处理涂装性能。涂料对涂装表面的处理要求不高，可以在有水与出现锈蚀的表面开展涂装作业，只需把表面松散的氧化皮、浮锈、油脂去除就可以进行涂装[3]。

（二）纳米无机硅氧烷面漆

面漆主要是由纳米氟改性硅溶胶树脂组成，采取正硅酸乙酯为无机相前躯体，运用溶胶-凝胶法将TEOS与聚合物溶液共同缩聚与水解，从而得到分子级复合的疏水油材料[4]。该面漆具有以下特点：永久性耐污自清洁功能。涂料具有低表面张力，拥有很好的附着力，同时其结构和荷叶相似，能产生荷叶效应，故而具有超长持久的耐污自清洁性能;耐候性能。纳米无机硅氧烷的涂层中大部分键能很高，离子键十分稳定，太阳的紫外线不能破坏涂层，长期在户外使用不会出现粉化、失光、变色等老化问题;阻燃性能。涂层是由多官能团硅氧烷及无机非金属材料组成，导入系数小，阻止传播热量，本身又不能燃烧，具有很好的阻燃效果;热反射降温性能。面漆颜料采取的是无机颜料，具有最大红外线反射率特性，是高质量的陶瓷颜料，不受化学物质、日光、冷热侵袭的影响，能对太阳光中课件与近红外光线具有很高的反射能力，可耐800℃高温，同时能降低面漆表面和内部温度。

三 沿海地区防腐涂层的配套设计

（一）典型配方方案与其性能

无溶剂防腐涂料加纳米耐粘污面漆，其中：纳米耐粘污面漆1道涂装，涂装方式主要包括无气/空气喷涂，200—500微米干膜厚度;无溶剂防腐涂料1道涂装，涂装方式主要包括无气/空气喷涂与辊、刷涂，200—500微米干膜厚度。按照相关标准对涂层性能进行测试，各项指标要符合相关国家标准[5]。

（二）新型涂层配套体系和传统涂层的区别

新的涂装工艺体系为底漆+面漆，涂装膜厚两遍可超过400微米。新的工艺对底材处理没有太高要求;传统体系为底漆+中间漆+面漆，3道涂层需要至少进行4—5遍的涂装，而新工艺简单，消除了涂装多次导致的安全隐患与成本提升。在新体系VOC挥发性有机化合物方面，VOC为零，没有溶剂，面漆溶剂为酒精与水，对环境十分友好;传统的体系都是溶剂型涂料，都是脂类、二甲苯、酮类等有害有毒类溶剂，一般VOC会大于400mg/L，对施工人员及环境容易造成危害，还留下了安全隐患。新体系在耐污性能方面，含有硅氧网络的氟硅低聚物与氟侧基的碳主链高分子，拥有荷叶效应与低表面能，对油污、矿石等拥有很好的自清洁功能;传统的体系会残留羧基、羟基等活性基团，很容易吸附空气中的粉尘，也不好清除。

新体系在防腐性能方面，无溶剂防腐涂层是100%的固体分，漆膜致密，高交联密度，同时耐粘污面漆中纳米无机硅氧烷很多都是稳定性强、键能高的离子键，可以避免钢材被腐蚀，使用寿命延长;传统体系里的固体分含量不高，致密性与交联密度都比较低。

结束语：

综上所述，针对沿海地区钢结构腐蚀问题，通过理论研究和反复的试验，对防腐涂层的采取配套设计，能有效地防止沿海地区钢结构的出现腐蚀，提升了其密闭性能、耐盐雾性能以及耐候性能，有效地保护了设备，降低了成本，具有很广阔的应用前景。

参考文献：

[1]刘书法，李同跃，付春雷，晏学兵.海洋钢结构腐蚀原因及防腐蚀方法分析[J].石油和化工设备，2021，24（05）：91-94.

[2]高燕，任思明，刘成宝，吴欣航.涂层/钢结构腐蚀与耐久性评价中的微区电化学实验研究[J].宁波工程学院学报，2021，33（01）：13-20.

[3]范云偉，简平，殷黎明，张学明.纳硅金属防腐漆在人民渠水工钢闸门防腐养护中的应用研究[J].四川水利，2020，41（05）：4-6+13.

[4]徐金勇，吴庆丹，魏新龙，肖金坤，张超.电弧喷涂耐海水腐蚀金属涂层的研究进展[J].材料导报，2020，34（13）：13155-13159+13174.

[5]胡晓珍.新型纳米无机颗粒水性分散体防腐涂料在高铁站钢结构中的应用[J].绿色建筑，2018，10（03）：99-103.

作者简介：王成友，1989年12月出生，男，汉族，山东省邹城市，学历：大专学历，助理工程师，研究方向：电力工程。