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耐候钢在建筑工程中的应用与展望
天津申强钢铁销售有限公司    2018-01-25 10:49:38    文字:【】【】【
摘要:本文简述了钢结构的腐蚀机理及影响因素,介绍耐候钢的防瘸原理及耐腐蚀指数,对普遍钢与耐候钢的特点和性能进行了比较,回顾了耐候钢在我国建筑工程中的应用,提出了耐候钢结构的设计要点,并展望了耐候钢建筑的发展。

随着钢结构建筑在我围的发展与应用,钢结构的防火防腐问题愈显突出。防火和防腐是当前钢结构工程中的二大难题。据工业发达国家的统计,因腐蚀造成的经济损失,约占国民生产总值的47%,但其中14可通过采取适当的防腐措施来避免。钢材在空气或潮湿的环境中易于锈蚀,腐蚀不仅使钢材表面产生不均匀的锈蚀,削弱钢构件断面,影响外观,而且局部的锈蚀还会引起应力集中,促使钢结构提前破坏,尤其对承受反复冲击荷载的结构,更容易降低其疲劳强度,引起脆性断裂。因此,钢结构的腐蚀不仅造成巨大的资源浪费,还会危害建筑物的安全。

 

耐候钢是指通过添加铜、铬、镍等少量合金元素,使其在大气中具有良好耐腐蚀性能的低合金高强度钢。耐候钢的耐大气腐蚀性能为普通碳素钢的28倍,并且使用时间愈长,耐蚀作用愈突出。耐候钢除具有良好的耐候性外,还具有优良的力学、焊接等使用性能。

 

与表面喷涂防腐油漆等方法比较,耐候钢的后期维护费用低,而且减少环境污染,建筑全生命周期的经济效益好。目前已广泛用于铁道车辆、桥梁和集装箱,在建筑工程中的应用还处于起步阶段。

 

 

1钢结构的腐蚀机理及影响因素

 

1-1钢结构的腐蚀机理

 

钢结构的腐蚀是指钢铁与周围环境(介质)之间发生化学或电化学作用而引起的破坏或变质。建筑中通常所指的大气腐蚀,是钢铁在大气中由于受氧及水分的作用,产生电化学过程所形成的腐蚀。

 

12影响钢结构腐蚀的因素

 

影响钢结构在大气中腐蚀的主要因素有湿度、温度及大气中所含介质。钢铁的临界湿度一般在60%一70%之间,低于临界湿度时,钢铁表面受到的是化学腐蚀,其腐蚀速度不快:当高于临界湿度时,其腐蚀类型由化学腐蚀转变为电化学腐蚀,腐蚀速度会迅速增加。大气中所含的灰尘,特别是含有腐蚀性的粉尘,大大加速了钢铁在大气中的腐蚀。这是由于灰尘具有毛细管的凝聚作用,钢铁表面有灰尘的地方,特别容易结露,具有腐蚀性的粉尘或气体溶解于钢铁表面的液膜时,便形成腐蚀性极强的酸、碱、盐溶液。当大气中含有氯离子时,氯离子能有效破坏钢铁表面的钝化膜,形成较危险的点状腐蚀。按照不同地区的腐蚀特征,可将大气环境分为工业大气,海洋大气,城市大气和农村大气,它们的相对腐蚀程度比较见表l(2o


 

 

 

 

 

 

 

119


   建筑用耐候钢应用与研究

 

 

1 钢铁在不同环境下的大气腐蚀程度

 

大气环境分类

相对腐蚀程度()

干燥的农村环境

110

城市大气

3035

海洋大气

3852

工业大气

5580

污染严重的工业大气

100

 

13钢结构防腐方法及特点

 

钢结构的防腐方法可分为四类,即涂层法、长效复合涂层法、阴极保护法和耐候钢。涂层法,即在钢结构表面涂()油漆或其它防腐涂料。涂()油漆防腐首先要将钢板彻底除锈,然后涂()。涂层一般分底漆、中间漆和面漆,因其工艺简单,在钢结构行业一直被广泛应用。但因油漆涂层的老化、粉化,其耐久年限一般为510年,必须进行定期维护。油漆防腐及维护还造成环境污染,施工过程影响正常的生产运营。

 

长效复合涂层法,即采用热喷()锌、热喷铝()复合涂层进行钢结构表面处理。具体做法是先对钢结构表面进行喷砂除锈,再用乙炔一氧焰或电弧喷涂设备将不断送出的铝

 

()进行加热,使熔融的粒子雾化,喷射并沉积到基材表面,喷涂层厚度一般为80—100um。最后用环氧树脂或氧丁橡胶漆等涂料填充毛细孔封闭,形成复合涂层。热喷铝()涂层防腐机理是阴极保护,该方法防腐年限为20-50年,被用于受大气腐蚀严重且不易维修的室外钢结构中,如电视塔、通讯塔等。

 

阴极保护法,是将比铁更活泼的金属(例如锌)与钢相连,当发生电化学腐蚀时,活性金属()作为阴极发生氧化被消耗,而钢板作为阳极可以避免腐蚀。阴极保护法主要用于对水下或地下钢结构的防腐保护。

 

采用耐候钢是基于钢板本身的抗腐蚀性,可以不用或少用涂料,较普通碳素钢后期维护费用低,减少环境污染。目前耐候钢己在国内一些高耐候等级的大型厂房、公共建筑中得到应用。但耐候钢材料费用较高,首次投资高,影响其推广使用。

 

2耐候钢的防腐机理及耐腐蚀指数21耐候钢的防腐机理

 

在自然环境下,当碳素钢产品在露天场所中使用时,因受到大气干、湿的循环影响,在其基体表面形成了Fe304锈层和粗糙面,由于锈层中裂纹的产生,使粗糙面脱落剥离。从而进一步加剧锈蚀向内部进展,并引起大气中的水和氧气侵蚀锈层,最终导致腐蚀的发展。在中度腐蚀环境中的钢材,5年后的钢材厚度将减薄01lmm以上;若腐蚀时间加长或在污染严重的恶劣环境下,则厚度减薄更为严重。如在我国南方地区,即使在涂装的情况下,10mm厚公交车板的有些部位也会在半年内被腐蚀穿透。

 

与普通碳素钢相比,耐候钢具有良好的抗大气腐蚀能力。这是因为耐候钢中的合金元素能在耐候钢的基体表面和Fe304锈层之间形成含有CuCrP元素的致密锈层,该锈层是

 

以口.FeOOH为主体的致密稳定的晶体刚引。由于这层致密氧化物膜的存在,降低了锈层的

 

导电性能,阻止了大气中氧和水向钢铁基体渗入,减缓了锈蚀向钢铁材料纵深发展,大大提

 

高了钢铁材料的耐大气腐蚀能力。

 

耐候钢已在桥梁中得到推广和使用。与采用普通钢材的桥梁相比,虽然耐候钢桥梁在初


 

 

 

120 钢结构2011年增刊


   昊耀华等:耐候钢在建筑工程中的应用和展望

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