浅谈钢结构的锈蚀原理及防范处理措施

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　　 摘要：对建筑钢结构的锈蚀原理进行了分析，介绍了目前常用的锈蚀检查、防锈及锈蚀的处理方法。针对不同的防锈方法进行分析比较，提出切合实际的操作要求。以图对建筑钢结构的防锈工作提供一定的参考。
　　
　　关键词：钢结构、锈蚀、除锈、防锈处理方法
　　
　　目前建筑领域原材料费用尤其是其中的金属材料费用比例是比较高的，因此对所用金属材料的合理选材、优化材料组合及质量控制、应用效果、减少中间维护费用等，是建筑设计工作中日益关注的重点。同时针对某些钢结构件在使用过程中表面状态的改变还应充分考虑材料的耐用性、持久性、耐磨损及维修防护性能。以上就是现代建筑在某些结构中大量采用钢材料及防锈工作重要性的基础。
　　
　　1 钢结构锈蚀的分类
　　钢结构的锈蚀根据周围的环境、空气中的有害成分(如酸、盐及其他气体等)及温、湿度和通风情况的不同，可分为两类：(1)化学锈蚀；(2)电化学锈蚀。
　　(1)钢结构表面与周围介质直接起化学反应而产生的锈蚀称为化学锈蚀。如钢在高温环境中与干燥的O2、NO、SO2、H2S等气体以及和非电解质的液体发生化学反应，导致在钢结构的表面生成钝化能力很弱的氧化保护薄膜FeO、FeS等，其腐蚀程度随时间和温度的增加而增加，从而导致钢结构的化学锈蚀。
　　(2)钢结构在存放和使用的过程中与周围介质之间发生氧化还原反应而产生的腐蚀属于电化学锈蚀。在潮湿的环境中，钢结构表面由于显微组织不同、杂质分布不均以及受力变形、表面平整度差异等原因，使钢结构的局部相邻质点间产生电极电位差，形成许多“微电池”。
　　
　　2 锈蚀的积度和锈蚀检查
　　锈蚀处理的对象往往是已经作过防护、涂层良好或部分良好，而发生不同程度锈蚀损坏的钢结构，要有效地处理好锈蚀的结构，就必须对钢结构得锈蚀程度作仔细检查，才能针对具体情况加以有效处理。钢材的锈蚀形态可分为(1)全面锈蚀(普遍性锈蚀)和(2)局部锈蚀；全面锈蚀是表面均匀的锈蚀，而间隙锈蚀、孔蚀、沟蚀及接触处腐蚀漆膜脱落锈蚀均属局部锈蚀。
　　钢结构锈蚀检查要注意以下6点：
　　①埋人地下构建的地面附近部位；②可能存积水或遭受水蒸汽侵蚀部位，尤其是可能的积水部位；③经常干、湿交替又未包砼构件；④易积灰又湿度大的构件部位；⑤组合截面梁净空小于12 mm，难于涂刷油漆的部位；⑥屋盖结构，柱与屋架节点，吊车梁与柱节点部位。
　　
　　3 钢结构的除锈、防锈及防锈涂料
　　钢结构在涂刷防锈蚀涂料前，必须彻底除锈，应将构件表面的毛刺、铁锈、油污及附着物清除干净，否则将严重影响涂料的附着力。并使漆膜下的金属表面继续生锈扩展，使涂层破坏失效，达不到预期的防护效果。目前钢结构常用的除锈方法在工厂中多为人工除锈，如喷砂、喷丸。随着国家标准及相关行业标准的陆续制定，钢结构表面除锈的质量控制已有相应的规定，如《钢结构工程施工质量验收规范GB 50205―2001》对喷射、抛射或手工、动力工具等划分了相应的技术要求。
　　3.1 除锈方法：手工除锈尽管工效低、劳动条件差、除锈不彻底，但因其人工除锈费用低，在漆种对钢结构表面处理要求不高的情况下，此种方法仍可采用。但在除锈质量要求较高的情况下，就要采用喷砂除锈。喷砂除锈是一种较为先进的除锈方法，对于同一种油漆，同样条件下，喷砂除锈较手工除锈的漆膜寿命可延长3～5倍，它不仅除锈较彻底，而且工效高、操作简便，目前已被广泛采用。酸洗除锈及酸洗磷化处理虽然除锈彻底、工效高，但仅适用于形状复杂及小型和薄壁型钢结构件。因酸洗槽设备的限制，目前大型构件尚应用不多。
　　3.2 除锈中应注意的问题：①综合考虑厂房的整体布置，隔离散发侵蚀性介质的区域(即改进工艺设备和生产过程)，采用有利于自然通风的厂房布置方案，以降低有害物的含量；②尽可能选用含有适量合金元素的耐大气腐蚀的低合金钢材和正确配套的涂料；③ 在结构选型上采用不易锈蚀的合理方案。如在构造上选取合理的截面形式，以避免积灰、积水，易于清理和涂漆；节点构造要简单；在加工制作的过程中保证焊接质量，避免焊缝夹渣；尽量避免或减少涂刷油漆后进行焊接，以防止破坏漆膜的完整性；对施工过程中破坏的漆膜应及时补涂油漆；④采用先进、科学的管理方法和合理的防腐措施。
　　3.3 钢结构防锈蚀方法很多，有使用耐蚀钢材，钢材表面氧化处理，表面用金属镀层保护和涂层涂料保护等。防锈蚀的最有效手段是涂抹防锈漆。
　　 (1)红丹防锈漆。在一般的钢结构工程中，常选用防锈能力强，有较好的坚韧性、防水性和附着力的油性红丹防锈漆作为防锈底漆，醇酸磁漆为面漆。红丹防锈漆处于晶格外层的铅离子与腐蚀初始始阶段的铁离子产生离子置换生成难溶物质，红丹在水和氧的存在下与油基漆生成铅皂，其裂解的单羟酸铅、二羟酸铅盐具有缓蚀作用。铅离子与许多腐蚀介质生成如硫酸铅等不溶性盐，铅皂的封闭作用随时间生成物愈来愈致密和结实，这是油性红丹漆的特性[2] 。
　　(2)环氧富锌和尤机富锌漆：环氧富锌即有机富锌，由锌粉、环氧树脂和固化剂配制而成。主要用于钢结构的重防腐涂装体系作长效通用底漆，也可用作镀锌件的防锈漆，其应用的适宜温度为l0～35℃，并避免在雨、雾、雪天施工涂刷。无机富锌漆主要以水玻璃为基料，加人锌粉、漂浮剂和固化剂等配制而成。此漆具有与镀锌层相同的阴极保护作用，为可焊漆，其耐候性及耐老化性能良好，可耐450℃的温度，但耐酸碱度差[2]。这种涂料对钢结构表面处理要求较高，在低温、高温情况下，该涂料不可施工。它与钢结构表面之间有优异的物理、力学性能，结合力牢固。漆膜中富含锌，在机械加工及运输和安装过程中漆膜划伤处铁锈不蔓延。作为保养底漆，室内或露天均能达到半年以上的防锈效果。切割、焊接加工时烧伤面积小，带漆焊接后，焊接强度不受影响。由于防护效果及可焊性均佳，将其用于钢结构出厂前的防腐底漆涂刷，可保护钢结构在运输过程中不致锈蚀，又不影响工地现场的焊接和安装。一般涂刷厚度为100 左右(即面漆和底漆各两道)，且厚度均匀，连续完整，无针孔，干膜厚度不小于50 。
　　
　　4 结语
　　在钢结构的使用中，除了综合考虑工程造价，更应该加强对钢构件防锈处理，其中除了涂层选择和涂装外，设计和施工人员还必须清楚地了解涂料性能和掌握涂料的施工技术，再加上严格的施工管理体系，才能更好地完成设计规定的指标和要求。针对使用过程中所产生的锈蚀问题，应按照标准进行及时的检查，针对锈蚀程度的不同进行相应的处理措施。总之，钢结构的防锈蚀关键是采取的预防方法和处理措施。这样才能减少可能钢结构的损耗，延长使用寿命和提高钢结构的安全性。
　　

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