试探建筑钢结构防腐技术

摘要：钢结构工程的防腐设计在国内没有受到应有的重视，一些钢结构工程在使用半年或一年以后，就会发生涂层起泡、返锈、脱落，钢材受到腐蚀，返修十分困难，造成很大的损失。为了保证钢结构工程安全使用，不受腐蚀破坏，必须选用性能良好和使用时间长的防腐涂装系统，同时增加各涂层的厚度，选用高耐腐蚀的涂料，并对各种腐蚀因素进行分析，从而选择最合理的防腐设计方法。

关键词：钢结构；缝隙腐蚀；应力腐蚀

中图分类号： TU39文献标识码： A

一、前言

钢结构有重量轻而强度高，塑性和韧性好，施工周期短等优点。因此在建筑工程中得到广泛的应用和发展。高层，大跨度，尤其是超高层和超大跨度结构采用钢结构尤为理想。同时钢结构又是对城市环境影响最小的结构之一，是可重复利用的绿色环保的材料。钢材在空气和潮湿的环境中易于锈蚀，钢材表面的铁原子和空气中的氧化合而成质地疏松的铁锈，特别是空气中含有酸碱盐类的介质时情况尤其严重。腐蚀不仅使钢材表面产生不均匀的锈蚀，而且局部的锈蚀引起应力集中，促使钢结构提前破坏。尤其在反复冲击的荷载作用下，更促进疲劳强度的降低，出现脆性断裂。钢材的腐蚀危害建筑物的安全，并造成巨大损失。只有在设计建造时对其进行有效的防腐，才能确保钢结构的长久寿命。

二、结构设计原则

结构设计应做到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量。结构布置和构造要求必须保证足够的强度、刚度和稳定性。

结构设计基准期和使用年限：本工程结构设计基准期50年。

三、钢结构的腐蚀形态防腐设计

钢结构的腐蚀形态有多种多样，可以分为均匀腐蚀和局部腐蚀。在局部腐蚀中，又可以细分多种形态。均匀腐蚀的腐蚀作用是均匀地发生在整个金属表面上，并在平面上逐步地使金属腐蚀并降低其各项性能。

1、防止缝隙腐蚀的设计

缝隙腐蚀，是一种严重的局部腐蚀。经常发生于金属表面缝隙中。桥梁结构非常复杂，金属孔隙、密封垫片表面、螺丝和铆钉下的缝隙内等，都会有溶液的积留而引起缝隙腐蚀。并非一定要有缝隙才可以发生这种腐蚀，它也能因为在金属表面上覆盖的泥沙、灰尘、脏物等而发生。几乎所有的腐蚀性介质，包括淡水，都能引起金属的缝隙腐蚀，而含氯离子的溶液通常是最敏感的介质。

为了防止缝隙腐蚀，本项目钢结构设计主要是在结构设计中避免形成缝隙，避免造成容易产生表面沉积的条件。因此，对接焊比铆接或螺栓连接要好。容器设计上要避免死角和尖角，以便于排除流出液体。垫片采用非吸湿件材料，以免吸水后造成腐蚀条件。此外也可以来用电化学保护的方法来防止，方法是外加电流。

2、防止应力腐蚀方法设计

在一定环境中外加或本身残余的应力，加之腐蚀的作用，导致金属的早期破裂现象，叫应力腐蚀。 金属应力腐蚀破裂只在对应力腐蚀敏感的合金上发小，纯金属极少产生。合金的化学成分、金相组织、热处理对合金的应力腐蚀破裂有很大影响。处于应力状态下，包括残余应力、组织应力、焊接应力或工作应力在内，可以引起应力腐蚀破裂。对于一定的合金来说，要在特定的环境中才会发生应力腐蚀破裂。例如不锈钢在海水中、铜合金在氨水中，碳钢在硝酸溶液中。

本项目防止应力腐蚀破裂的采用的方法是消除一切应力或施以压应力，设备加工或焊接后最好进行除应力退火，或进行喷砂处理造成表面压应力。改变介质的腐蚀性，使其完全不腐蚀(添加缓蚀剂)，或者使其转为全面腐蚀，选用耐应力腐蚀破裂的金属材料，使其不能构成材料和环境组合，也可防止应力腐蚀破裂。

四、场地土及地下水腐蚀防腐设计

建筑物所在区域场地土及地下水腐蚀等级分类：场地土（地下水位以上）对混凝土结构腐蚀性等级为微腐蚀。本项目对钢筋混凝土中钢筋的腐蚀等级为微腐蚀。场地地下水对混凝土结构腐蚀性等级（强透水条件下）为中腐蚀。

在长期浸水条件下，对钢筋混凝土中钢筋的腐蚀等级为微腐蚀，在干湿交替的条件下，对钢筋混凝土中钢筋的腐蚀等级为微腐蚀。

在设计阶段，应对土层强透水层进一步确定，核定钢筋混凝土基础、钢筋混凝土基础垫层的混凝土强度等级及钢筋混凝土表面防护措施。

根据本项目的地下水腐蚀情况，本项目的基础防腐措施如下：基础垫层材料采用100mm厚聚合物水泥混凝土；地面以下基础混凝土表面抹聚合物水泥砂浆，厚度5mm；基础梁表面抹聚合物水泥砂浆，厚度10mm。

五、施工工艺的防腐设计

1、表面处理

采用砂轮机打磨金属表面，最后采用棉砂或干净棕刷擦去灰尘、脏垢等杂物。油污采用清洗剂清洗干净。紧固螺钉、背角、横档死角等部位，采用钢丝刷双向来回多次打磨，清理后表面洁净无污。

焊接部位交点应作重点处理，用钢铲、刮刀、钢刷、砂轮机除去焊碴、氧化皮及锈蚀产物，除锈级别达到st3级标准，焊缝处重点处理。

表面处理完毕后，达到St3级，验收合格，才能进行涂料防腐施工。

焊接修补处要补防腐油漆。

2、防腐涂装

涂装前还应对处理过的表面进行清理，除去灰尘杂物。防腐涂料使用前，还应做二次抽查，合格后方可涂装。使用涂料时，应搅拌均匀，对双组份涂料要严格按说明配比，不能随意更改。

使用稀释剂时，其种类和用量应符合生产厂家的标准规定，配制涂料时，必须用细铜丝网过滤，并用涂－4杯测定粘度后使用。施工温度、湿度要按说明书要求，如遇雨、雾、大风天气不得进行室外施工。

涂层的第一道漆膜表干后，方可进行下道涂层施工，涂刷时层间要纵横间错，均匀涂刷，每层应往复进行。所有深层不得漏涂，涂层表面应光滑平整，颜色一致，无针孔气泡、流挂，剥落、粉漆、破损等缺陷，结合力达二级以上每道厚度及总干膜厚度应完全满足，该涂料的技术指标。

每道涂层间隔不宜超过24小时，最好在第一道漆未干透时作第二道漆，时固化已久涂层用砂布打磨后再刷下一道漆。每道工序施工隐蔽前要经建设方质检人员检查验收后，做到表面洁净，无油漆、灰尘、每道漆膜要采用漆膜测厚仪检测干膜厚度是否符合设计要求。

施工应严格控制各涂层的厚度,厚度要达到设计要求，并进行外观检查：涂层应光滑平整，颜色一致，无针孔、汽泡、剥落缺陷。

六、结论

钢结构由于自重轻、抗震性好、环保、可做成大跨度大空间建筑、施工快等一系列优点而在近几十年来获得蓬勃的发展。但钢结构也有一些不可忽视的不足，主要是易腐蚀、不耐高温。若不做好防腐导致建筑钢结构的使用寿命大大缩短，造成安全隐患、并且维护困难，成本高昂。本文以中国石油云南石化1000万吨/年炼油项目为例，主要探讨了钢结构防腐设计的缝隙腐蚀、应力腐蚀防腐设计方法及施工工艺的防腐设计。

参考文献：

[1]钢结构设计规范GB50017-2003，中华人民共和国建设部/国家质量监督检验检疫总局联合，中国计划出版社，2003

[2]钢结构工程施工质量验收规范GB50205-2001，中华人民共和国建设部/国家质量监督检验检疫总局联合，中国计划出版社，2002

[3]工业建筑防腐蚀设计规GB50046-1995，中华人民共和国化学工业部主编，中国计划出版社，1996

[4]刘新，时虎.钢结构防腐蚀和防火涂装，北京化学工业出版社工业装备与信息工程出版中心，2005