鋼結(jié)構(gòu)的近海大氣腐蝕

鋼結(jié)構(gòu)的近海大氣腐蝕研究[摘要]本文結(jié)合泉州市某大橋收費站鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架工程實例，探討了近海大氣中鋼結(jié)構(gòu)的耐腐蝕性能。分析了近海大氣環(huán)境中，影響鋼結(jié)構(gòu)腐蝕的原因，鋼結(jié)構(gòu)腐蝕的類型和機(jī)理，并提出了近海大氣中鋼結(jié)構(gòu)的防腐措施。[關(guān)鍵詞]鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕近海大氣網(wǎng)架TheStudyontheCorrosionResistanceofSteelStructure[Abstract]BylookingintothecasestudyofaBridgetollgatebeinglocatedinQuanzhou,thispaperstudiesthecorrosionresistanceofthesteelstructureinmarineatmosphere.Throughanalyzingseveralfactorsofthemarineclimatethathaveimpacton,aswellasdifferenttypesandmechanismsofthecorrosionresistanceofthesteelstructure,thepaperhasbroughtforwardit’sadviceontheimprovementofthecorrosionresistanceofthesteel.[Keywords]SteelStructure，CorrosionResistance，MarineAtmosphere，Gridstructure1引言鋼結(jié)構(gòu)自20世紀(jì)末以來發(fā)展很快。一些超高層建筑、工業(yè)廠房建筑、大橋建筑、高架立交、體育和文化場館的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、塔桅建筑等，采用鋼結(jié)構(gòu)的越來越多?，F(xiàn)已開始進(jìn)入住宅領(lǐng)域。伴隨我國國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，鋼產(chǎn)量的不斷增長和鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)水平的不斷提高，鋼結(jié)構(gòu)建筑必將成為新的建筑經(jīng)濟(jì)增長點。但是，鋼結(jié)構(gòu)的廣泛應(yīng)用也暴露出其一系列缺點。易腐蝕是鋼結(jié)構(gòu)的致命缺點之一。鋼結(jié)構(gòu)一旦被腐蝕，其強(qiáng)度、塑性等主要力學(xué)性能指標(biāo)顯著下降，嚴(yán)重地降低了鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件和建筑物的安全性和耐久性。我國東南沿海地區(qū)，經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，近幾年鋼結(jié)構(gòu)在該地區(qū)應(yīng)用已經(jīng)十分普遍，在沿海地區(qū)海洋氣候條件下，鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕尤為嚴(yán)重。因此，從節(jié)約有限資源和能源的角度出發(fā)，研究鋼結(jié)構(gòu)的近海大氣腐蝕對國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展顯得十分重要。2工程實例泉州市某大橋收費站〔Fig.1〕，地處晉江入?？凇ＴO(shè)計使用年限五十年，主體結(jié)構(gòu)為鋼基金項目：福建省科技重大專項前期項目（2005ZY1016）；福建省自然科學(xué)基金項目（E0510022）；福建省泉州市科技重點項目（2007G7）結(jié)構(gòu)網(wǎng)架，采用普通碳素鋼，使用熱噴鋁仿腐處理，外刷防銹漆，屋面板采用彩色壓型鋼板，1997年建成投入使用，迄今為止，10年間未進(jìn)行防銹維護(hù)。Fig.1.泉州某大橋收費站鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架該工程地處泉州地區(qū)，經(jīng)度118.6，緯度24.9，環(huán)境類型為亞熱帶濕潤區(qū)海洋大氣。據(jù)調(diào)查，主體鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架銹蝕程度十分嚴(yán)重，節(jié)點管壁均出現(xiàn)整體銹蝕（Fig.2）。屋面水槽完全損壞，出現(xiàn)脆性斷裂（Fig.3）。與之形成對比的是屋面彩色壓型板，受腐蝕程度輕，僅在局部出現(xiàn)若干點腐蝕。Fig.1.泉州某大橋收費站鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架Fig.2.節(jié)點管壁整體銹蝕Fig.3.水槽Fig.2.節(jié)點管壁整體銹蝕Fig.3.水槽3導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)嚴(yán)重銹蝕的原因蜂3.特1絲濕度褲該工程所艙處地區(qū)空蠢氣濕窯度有RH>7魯5工%納。鋼鐵的左臨界濕度甘一般符在縱6費0您％葬一有7掌0梯％之間。亮研究開表明，低倉于臨界濕鉤度時，鋼昆鐵表面受耽到的是化燭學(xué)腐蝕，甘其銹蝕速蟻度不大?？?dāng)高于臨彩界濕度時綱，其腐蝕僅類型由化籃學(xué)腐蝕轉(zhuǎn)密變?yōu)殡娀鼘W(xué)腐蝕，脾銹蝕速度漸突然增加涉，此時銹俗蝕影響是亡很大的。釋3.會2圈溫度貨地處亞熱杠帶，年平繁均氣溫演19.5耳℃險～夢21塌℃柜。大氣的瓶水蒸含量貓隨氣溫的蓮升高而增數(shù)大。同時精氣溫高促浴使銹蝕加溉劇，尤其宜在潮濕的辰環(huán)境里，蹄氣溫越高作銹蝕越快括。相對濕鉆度較低的匯時候，溫毅度的影響瘋還不大明啦顯，但高規(guī)于臨界溫呢度時，隨逗氣溫升高本，銹蝕程妻度急劇增醒大。另外察，大氣與茅鋼材之間多的溫差導(dǎo)鉤致在剛才殖表面形成訪冷凝水，課也加劇了光銹蝕。欲3.甩3期大氣中所鏡含的介質(zhì)慶近海大氣狠中含有大嗓量的峽，鋼材上輕鹽分的沉杜積量大。睡同時，泉磨州市空氣莫中荷含量高，琴年降酸雨袍頻率大廊于廊90輔%吳?？諝庵心氐母g性掛粉塵等因殲素也加速溫了鋼材在飄大氣中的惹腐蝕。該艱大橋為泉企州主要交駱通干道，斜車流量年漢均率7悟百萬輛次螞以上，大乏量的汽車傲尾氣也是厚大橋鋼結(jié)怕構(gòu)腐蝕源殲之一。障3.厲4務(wù)鍍鋅層厚登度不夠及動未定期涂軍刷防銹漆屆維護(hù)歌 憂該工程主業(yè)體鋼結(jié)構(gòu)私網(wǎng)架，采鄙用電鍍鋅碎防銹蝕，繼研究濾表明，鋅輕層對鋼鐵勾的保護(hù)壽喇命與鋅層理厚度成正律比。根據(jù)云該地區(qū)的攝環(huán)境，鋅怕層厚度恒，才能有達(dá)效保護(hù)鋼郊材。防銹內(nèi)漆應(yīng)一至華兩年一次檢，而該工乳程自建成在以來未重臣刷防銹漆桿。刑4部．結(jié)構(gòu)腐炸蝕類型和曬機(jī)理分析盾4.1暑.爺大氣腐低蝕配Fig.4.大氣腐蝕狗該結(jié)構(gòu)中盜最普遍的響為大氣腐框蝕展〔你Fig.軋4干〕。主要勞是由空氣排中的水和肉氧氣等的聰化學(xué)和電女化學(xué)作用謀引起的。食大氣中水絞汽形成金葛屬表層的乎電解液層憶，空氣中愚的氧溶于昂其中作為長陰極去極變劑婦命，二者與功鋼構(gòu)件形京成了一個淋基本的腐陶蝕原電池鋼。在鋼構(gòu)廳件表面形術(shù)成銹層貌后用映，腐蝕產(chǎn)翠物會影響誠大氣腐蝕稠的電極反所應(yīng)，進(jìn)一活步加劇腐啊蝕。Fig.4.大氣腐蝕艱4.伴2小局部腐撥蝕葛犁局部腐蝕折也是常見隆的破壞形棟態(tài)艱〔州Fig.泰5讓〕，主要絲包括電偶奔腐蝕、縫泊隙腐蝕。潤電偶腐蝕臺主要發(fā)生糾在不同金財屬組合或雜者連接處釀，其中電四位較負(fù)的斬金屬腐蝕雪速度較大展，而電位尿較正的金頌屬受到保畏護(hù)，兩種念金屬構(gòu)成椅了腐蝕原奔電池。研搬究星表明，接殿觸金屬的仙電位差為斷電偶腐蝕熟的驅(qū)動力敘，兩種金偏屬的電極脊電位差愈轉(zhuǎn)大，電偶糞腐蝕愈嚴(yán)氏重?？p隙扁腐蝕，發(fā)莫生多發(fā)在烤具備腐蝕悟條件的縫敏隙，縫隙遺中必須有廟一定的液厭體?？p隙誰寬度必須屑窄到可以兵使得液體奔在縫內(nèi)停釀滯，鋼結(jié)辨構(gòu)的縫隙占腐蝕最敏售感的縫春寬鼓0討．沃02蟻5猛－嚇0.01謊m聯(lián)m雙。最常見麥的縫隙腐鳳蝕形式有串鉚接、襯棕墊和顆粒穩(wěn)沉積等。掛4.闊3否應(yīng)力腐民蝕抄Fig.5.局部腐蝕唉相同條件乳下，受載色結(jié)構(gòu)比未嘉受載結(jié)構(gòu)稼腐蝕程度陣大得多。置經(jīng)過一段鏡時間構(gòu)件易會發(fā)生突付然斷裂，抵且事先沒夕有明顯的輪征兆，往拘往造成災(zāi)牌難性后果森。Fig.5.局部腐蝕廈5淘近海大氣茄中鋼結(jié)構(gòu)駁防腐蝕措脅施鼻5.賢1伏防腐材快料物趨采用耐候賞鋼。耐候珍鋼的優(yōu)點周是不需維咽護(hù)，雖然體價格偏高永，但在結(jié)翅構(gòu)壽命期柄內(nèi)的總費校用卻較普沸通鋼材低做。匠研究斧表明，耐稠候鋼中添爺加了一定罷量的辰銅不C怎u困、袖鎳倍N稍i撐、惑鈷艱Co堂等合金元四素，產(chǎn)生懷富集，內(nèi)疫銹層形成援的結(jié)晶程驗度降低、峰晶粒細(xì)化史的爆F(xiàn)e向O類連續(xù)致密怪銹層，能遞將陽極活田性點覆蓋福起來，是蜓非靜態(tài)的然穩(wěn)定銹層永，能阻礙濕有腐蝕性框的氣氛和襖介質(zhì)向基戰(zhàn)體滲透，辮使氧在銹掠層中擴(kuò)散再反應(yīng)速度績慢，而且我也抑制了叼陽極過程畜。援但是，耐翁候鋼因加墻入了各種器元素，影糞響其焊接色性能，因約此必須重雁視焊接熱臟影響部位昨的低溫裂壺縫。挽5.螞2驕防腐技術(shù)溜5.2.廟1造熱浸鋅、繁熱噴鋁辮熱浸鋅是景將除銹后弄的鋼構(gòu)件株浸說60浴0孤℃壯左右高溫蘿融化的鋅述液中，使余鋼構(gòu)件表式面附著鋅妥層戒拿，從而起氣到防腐蝕蔽的目的。超此方法耐穴久年限長緞，生產(chǎn)工問業(yè)化程度水高，質(zhì)量程穩(wěn)定。大曉量用于受前大氣腐蝕錘較嚴(yán)重且信不易維修愈的室外鋼訴結(jié)構(gòu)中。主熱噴鋁相豎對于熱浸輛鋅，構(gòu)件民形狀尺寸顫幾乎不受裳限制，受冰熱區(qū)域是息局部的，破不會產(chǎn)生漲熱變形，頁工業(yè)化程約度較低。即此法鍍毀鋅層厚度晶宜圣，方能有堪效防護(hù)。墓5.2.宵2皺涂料砍防腐涂料寺是目前最瀉常用的方西法。普通經(jīng)的防腐涂覆料必須定腳期維護(hù)，鏟在近海洋晝大氣環(huán)境橋中，一到桑兩年需重像新涂刷，尤并注重施昆工工藝。臺新型無機(jī)騙富鋅、聚鞠氨酯系列彎涂料，適還用于嚴(yán)重馬腐蝕環(huán)境意下的室外停鋼結(jié)構(gòu)，菜為高性能昨長效防護(hù)個涂料。Table1截面形式與相對腐蝕速度的關(guān)系奉上述工程群實例中，妻屋面板采持用彩色壓隱型鋼板，噸即為有機(jī)忙涂層鋼板退，其具有乏良好的耐門腐蝕性能飾和物理屏翠障性能，莖抗腐蝕效疏果好。Table1截面形式與相對腐蝕速度的關(guān)系驚5.罩3串防腐設(shè)計郵5.3.臭1嫌鋼結(jié)構(gòu)的害形艙狀古隊、形式盡竄可能簡單尚合理葛 堆對該工程遼的研究進(jìn)界一步證實放：處于同羞一腐蝕環(huán)辰境下的鋼否結(jié)構(gòu)，不過同截面形森狀腐蝕速會度相差很盞大幅，薯Tabl老e社1掠以圓管截氏面的腐蝕私速度為參捎照，列出打不同截面蛾形式與圓弦管截面相冤對腐蝕速障度的關(guān)系系。念 冤在應(yīng)力集炮中的部位裕，腐蝕程濱度也較為適嚴(yán)重。在毛結(jié)構(gòu)設(shè)計斧的同時，翁應(yīng)結(jié)合強(qiáng)橋度和應(yīng)力統(tǒng)的平衡設(shè)佛計，避免烘承載部件期產(chǎn)生應(yīng)力版集中。為錯了減少應(yīng)舒力腐蝕傾瘡向，鋼構(gòu)競件不應(yīng)有搜切口、尖搭角等形狀插出現(xiàn)，而貝應(yīng)有足夠陪的圓形過坑渡京允。捕包5.3.斷2勇防止發(fā)生始電偶腐跪蝕哨錘避免異種針金屬材料匪直接接觸口，在相接冰觸的金屬系材料間插抱入絕緣材孩料。盡可玻能選擇電棕位相佛近的材料跪進(jìn)行匹配朝。采用加甲入第三種箱金屬材料扯，降低異新種金屬材偽料的電位肺差。改變制異種金屬早材料的陰征陽極面積選比。對該撈工程的調(diào)潔查發(fā)現(xiàn)，夜焊接部位憶的腐蝕程首度相對較蔽嚴(yán)重頁〔耀Fig.研6賴.員〕。注意黎焊條成分烘，應(yīng)與母鍬體材料一屯致，或按紀(jì)材料種類虎選擇合適作的焊條，及以防止電就偶腐蝕的想發(fā)生獨。倆友5.3.蝕3獸結(jié)構(gòu)上盡圓量避免縫蜻隙、死賠角這Table2避免結(jié)構(gòu)產(chǎn)生縫隙死角的方式Fig.6.焊接部位電偶腐蝕賤 疊縫隙會引饞起腐蝕則，特別是反鋼結(jié)構(gòu)部京件的連接悉和支撐處箏是造成縫稀隙和死角虧的場所，頑在設(shè)計中攤應(yīng)予充分輸考慮夸（綱Tabl練e掠2螺）。選擇怪不易形成者縫隙的法撇蘭結(jié)構(gòu)，東使用不吸京濕墊片，豪墊片內(nèi)徑聾應(yīng)與法蘭肉盤內(nèi)徑相壘同；盡量厘避免使用絕鉚接結(jié)構(gòu)樓，鉚接的倆結(jié)構(gòu)存在否縫隙。一三定要用鉚差接方法的孝話，應(yīng)加葡墊片；鉚買接、螺紋巖連接、銷副釘連接、壇螺栓連接收在液相介繁質(zhì)中不能戰(zhàn)使用。從罩避免縫隙接角度考慮唯，對接焊達(dá)優(yōu)于搭接仆焊，連續(xù)摩焊優(yōu)于間醬斷焊，雙碑面焊優(yōu)于甚單面焊，委并要注意翠防止焊接膛缺陷；避瞇免液體凝接聚。Table2避免結(jié)構(gòu)產(chǎn)生縫隙死角的方式Fig.6.焊接部位電偶腐蝕嫩參考文獻(xiàn)赴：深[1]勾王振復(fù)堯懇,尖于國涂才史,戰(zhàn)韓援薇預(yù).患我國自然喇環(huán)境大氣跨腐蝕性調(diào)業(yè)查飽[A]貼.謀中國腐蝕凡與防護(hù)學(xué)擦報哈,20俊03,2若4(8)土:323醋-344厭.緞[2旋]視蕭以彎德等,疏李興籌廉涉.鎖電鍍鋅層包的大氣腐堆蝕行為研岡究冶[J]往.點防腐科學(xué)辱與防護(hù)技骨術(shù)它.199說5,7(訓(xùn)3).:偽187-旋191.倆[3鈴]帽張啟露富烘,厘郝曉跪東擔(dān).款鋼結(jié)構(gòu)腐檔蝕防護(hù)現(xiàn)蔬狀和發(fā)查展威[J]蛙.廈中國建筑卷金屬結(jié)持構(gòu)為,200星6(9)林:22-監(jiān)26.乏[4鳳]厲劉人摟儀素.躲管型鋼屋億架結(jié)構(gòu)的皺應(yīng)力腐蝕辨分析勤[J]識.提四川建練筑容.200屑0,20警(2):娛60-7蝕1.虹[5]恩張全俊成叉,薯吳建聯(lián)生命,嘩陳家光害