鋼結(jié)構(gòu)建筑因其高強(qiáng)度和良好的抗震性能而被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代建筑工程中。鋼材的耐腐蝕性是其應(yīng)用過程中的一個(gè)關(guān)鍵挑戰(zhàn)。為了提高鋼結(jié)構(gòu)的耐腐蝕性,研究者們開發(fā)了多種技術(shù),包括表面涂層、陰極保護(hù)、不銹鋼材料以及采用高性能涂料等。這些方法能夠顯著降低腐蝕速率,延長結(jié)構(gòu)的使用壽命。通過優(yōu)化設(shè)計(jì)和施工工藝,還可以進(jìn)一步提高鋼結(jié)構(gòu)的耐腐蝕性能。
一、采用耐蝕鋼材
- 耐候鋼:在鋼中加入一定量的鉻、鎳、鈦等合金元素制成,如Q390NHD鋼,其耐腐蝕性指數(shù)在6.0以上,耐蝕性是普通鋼的2倍以上,將其應(yīng)用于普通民用辦公及住宅鋼結(jié)構(gòu)建筑中,只要適當(dāng)增加腐蝕裕量,在我國大部分地區(qū)可免涂裝。這種鋼材通過合金元素提高鋼材的耐銹蝕能力,腐蝕產(chǎn)物中針鐵礦占絕對多數(shù),沒有普碳鋼腐蝕產(chǎn)物中的磁鐵礦,纖鐵礦占比較小。
- 不銹鋼:合金成分中含有不小于10.5%的鉻,能形成一層致密的鉻氧化物保護(hù)膜,使鋼材具有很好的耐腐蝕性,廣泛應(yīng)用于化工、制藥、食品加工等領(lǐng)域。
- 鈦合金:是一種重要的工程結(jié)構(gòu)材料,具有優(yōu)異的耐腐蝕性能,廣泛應(yīng)用于航空、航天、海洋工程等領(lǐng)域。
- 蒙乃爾合金:又稱耐蝕鋼,屬于高強(qiáng)度低合金鋼,具有優(yōu)異的耐腐蝕性能,廣泛應(yīng)用于海洋工程、化工和核工業(yè)等領(lǐng)域。
- 鋁鎂合金:具有良好的耐腐蝕性能,在干燥環(huán)境下穩(wěn)定性極高。
二、金屬覆蓋防腐
- 熱浸鍍鋅(白鐵皮)、鍍錫(馬口鐵)、鍍銅、鍍鉻等:對于薄壁鋼材,可采用鍍或噴鍍的方法將這些金屬覆蓋在鋼材表面,提高鋼材的耐腐蝕能力,還可以在鍍鋅后加涂塑料涂層進(jìn)一步增強(qiáng)防腐效果。
三、非金屬覆蓋防腐
- 表面刷漆、噴涂涂料
- 底漆:常用的有紅丹、環(huán)氧富鋅漆、鐵紅環(huán)氧底漆等。
- 面漆:有調(diào)和漆、醇酸磁漆、酚醛磁漆等。例如RLHY - 9031耐酸堿防腐漆,可以在惡劣環(huán)境中保護(hù)基體,起到耐酸、耐堿防腐、抗氧化、封閉、耐磨保護(hù)等作用,涂層穩(wěn)定性高,在高溫環(huán)境下會(huì)與其他活性分子反應(yīng),使用壽命長。涂膜具有耐磨損,耐腐蝕,以及抗龜裂和脫落的性能。涂層與基體結(jié)合力強(qiáng);涂層硬度高,抗擦傷,抗沖擊。涂層在酸氣、堿性氣體中長期浸泡,不起皮不脫落,是一款耐久性防腐涂料,能針對不同防腐腐蝕環(huán)境工況配套制定技術(shù)指標(biāo),如耐化學(xué)介質(zhì)、耐鹽水、耐鹽霧、耐濕熱、耐油、防霉、耐大氣老化、耐堿、耐鉀、鹵水腐蝕等,具有較好的耐久性、耐候性能。
- 搪瓷、塑料覆蓋:也是鋼結(jié)構(gòu)防止銹蝕常用的方法。
四、混凝土用鋼筋防銹(針對鋼結(jié)構(gòu)中的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu))
- 提高混凝土的密實(shí)度:保證足夠的鋼筋保護(hù)層厚度,限制氯鹽外加劑的摻入量,可有效防止混凝土中鋼筋的銹蝕。
- 使用阻銹劑:在混凝土中摻用阻銹劑也是一種防銹措施。因?yàn)殇摬匿P蝕時(shí)體積會(huì)增大,嚴(yán)重的可達(dá)原體積的6倍,在鋼筋混凝土中會(huì)使周圍的混凝土脹裂。不過,埋入混凝土中的鋼材,由于混凝土的堿性介質(zhì)(新澆混凝土的pH值為12左右),在鋼材表面形成堿性保護(hù)膜,能阻止銹蝕繼續(xù)發(fā)展,故正常情況下混凝土中的鋼材一般不易銹蝕。但預(yù)應(yīng)力鋼筋一般含碳量較高,又多是經(jīng)過變形加工或冷加工的,對銹蝕破壞較敏感,特別是高強(qiáng)度熱處理鋼筋,容易產(chǎn)生銹蝕現(xiàn)象,所以重要的預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu),除了禁止摻用氯鹽外,還應(yīng)對原材料進(jìn)行嚴(yán)格檢驗(yàn)。
五、陰極保護(hù)系統(tǒng)
- 陰極保護(hù)技術(shù)通過使鋼結(jié)構(gòu)成為陰極,從而避免或減緩其腐蝕。這一技術(shù)需要合理設(shè)計(jì)陰極保護(hù)系統(tǒng),確定合適的保護(hù)電流密度、陽極材料和布置方式等參數(shù)。
六、陽極保護(hù)技術(shù)
- 對于某些特定的鋼結(jié)構(gòu)體系,陽極保護(hù)技術(shù)也可應(yīng)用。不過該技術(shù)對鋼結(jié)構(gòu)的材質(zhì)、環(huán)境介質(zhì)等有特定要求,需要謹(jǐn)慎評估和實(shí)施。
七、緩蝕劑應(yīng)用
- 在鋼結(jié)構(gòu)所處的環(huán)境介質(zhì)中添加緩蝕劑,可以抑制腐蝕反應(yīng)的進(jìn)行。緩蝕劑的選擇需要根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)的材質(zhì)、腐蝕環(huán)境等因素確定,并且要注意緩蝕劑的濃度控制和對環(huán)境的影響等問題。





耐候鋼在建筑中的應(yīng)用案例
不銹鋼結(jié)構(gòu)耐腐蝕性能對比
鈦合金在海洋工程中的應(yīng)用
蒙乃爾合金耐腐蝕機(jī)理探究