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1、钢材的腐蚀与防护（一）什么（一）什么是钢材腐蚀是钢材腐蚀钢材在使用过程中，经常与环境中的介质钢材在使用过程中，经常与环境中的介质接触，由于环境介质的作用，其中的铁与接触，由于环境介质的作用，其中的铁与介质产生化学反应，逐步被破坏，导致钢介质产生化学反应，逐步被破坏，导致钢材腐蚀，亦可称为锈蚀。材腐蚀，亦可称为锈蚀。（二）钢材（二）钢材腐蚀的危害腐蚀的危害钢材锈蚀不仅使截面积减小，性能降低甚至报废，而且因产生锈钢材锈蚀不仅使截面积减小，性能降低甚至报废，而且因产生锈坑，可能造成应力集中，加速结构破坏。尤其在冲击荷载、循环坑，可能造成应力集中，加速结构破坏。尤其在冲击荷载、循环交变荷载作用下，将产
2、生锈蚀疲劳现象，使钢材的疲劳强度大为交变荷载作用下，将产生锈蚀疲劳现象，使钢材的疲劳强度大为降低，甚至出现脆性断裂。降低，甚至出现脆性断裂。材料腐蚀带来的损失：材料腐蚀带来的损失：材料材料腐蚀带来的腐蚀带来的经济损失约占国民生产总值的经济损失约占国民生产总值的1.81.84.24.2左右左右. .每年由于腐蚀可使大约每年由于腐蚀可使大约10102020的金属损失掉了。的金属损失掉了。19751975年年，美国由于金属腐蚀造成的经济损失约为，美国由于金属腐蚀造成的经济损失约为700700亿美元，为亿美元，为当年国民生产总值的当年国民生产总值的4.24.2，是当年水灾、火灾、地震、飓风等自，是当年
3、水灾、火灾、地震、飓风等自然灾害损失（然灾害损失（125 125 亿美元）的亿美元）的5 5倍多。倍多。20022002年年中国工程院的调查结果表明，我国腐蚀损失（包括直接和中国工程院的调查结果表明，我国腐蚀损失（包括直接和间接损失）达到间接损失）达到4979.24979.2亿元。亿元。（三）钢材（三）钢材腐蚀的类型腐蚀的类型钢材受腐蚀的原因很多，可根据其与环境介质的作用分为化学腐蚀和电化学腐蚀两类。钢材在大气中的腐蚀，实际上是化学腐蚀和电化学腐蚀同时作用所致，但以电化学腐蚀为主。化学腐蚀化学腐蚀亦称干腐蚀，属纯化学腐蚀。是指钢材在常温和高温时发亦称干腐蚀，属纯化学腐蚀。是指钢材在常温和高温时
4、发生的氧化或硫化作用生的氧化或硫化作用。氧氧化作用的原因是钢铁与氧化性介质接触产生化学反应化作用的原因是钢铁与氧化性介质接触产生化学反应。氧氧化性气体有空气、氧、水蒸气、二氧化碳、二氧化硫和化性气体有空气、氧、水蒸气、二氧化碳、二氧化硫和氯等，反应后生成疏松氧化物氯等，反应后生成疏松氧化物。其其反应速度随温度、湿度提高而加速。干湿交替环境下腐反应速度随温度、湿度提高而加速。干湿交替环境下腐蚀更为厉害，在于燥环境下腐蚀速度蚀更为厉害，在于燥环境下腐蚀速度缓慢缓慢。电化学腐蚀电化学腐蚀也称湿腐蚀，是由于电化学现象在钢材表面产生局部电池也称湿腐蚀，是由于电化学现象在钢材表面产生局部电池作用的腐蚀。例
5、如在水溶液中的腐蚀，在大气，土壤中的作用的腐蚀。例如在水溶液中的腐蚀，在大气，土壤中的腐蚀等。腐蚀等。钢材钢材在潮湿的空气中，由于吸附作用，在其表面覆盖一层在潮湿的空气中，由于吸附作用，在其表面覆盖一层极薄的水膜，由于表面成分或者受力变形等的不均匀，使极薄的水膜，由于表面成分或者受力变形等的不均匀，使邻近的局部产生电极电位的差别，形成了许多微电池邻近的局部产生电极电位的差别，形成了许多微电池。在在阳极区，铁被氧化成阳极区，铁被氧化成Fe+2离子进入水膜。因为水中溶有离子进入水膜。因为水中溶有来自空气中的氧，在阴极区氧被还原为来自空气中的氧，在阴极区氧被还原为OH-离子，两者结合离子，两者结合成
6、不溶于水的成不溶于水的Fe(OH)2，并进一步氧化成疏松易剥落的红棕，并进一步氧化成疏松易剥落的红棕色铁锈色铁锈Fe(OH)3。在在工业大气的条件下，钢材较容易锈蚀。工业大气的条件下，钢材较容易锈蚀。（四）钢材（四）钢材的防腐的防腐影响钢材腐蚀的主要因素有环境中的湿度、氧，介质中的影响钢材腐蚀的主要因素有环境中的湿度、氧，介质中的酸、碱、盐，钢材的化学成分及表面状况等，其中有材质酸、碱、盐，钢材的化学成分及表面状况等，其中有材质的原因，也有使用环境和接触介质等原因。因此，防腐蚀的原因，也有使用环境和接触介质等原因。因此，防腐蚀的方法有所侧重。的方法有所侧重。目前所使用的防腐蚀方法主要有如下目前
7、所使用的防腐蚀方法主要有如下3 3种：种：（1 1）采用耐候钢；）采用耐候钢；（2 2）金属覆盖；）金属覆盖；（3 3）非金属覆盖。）非金属覆盖。（1 1）采用耐候钢）采用耐候钢耐候钢即耐大气腐蚀钢。耐候钢是在碳素钢和低合金钢中耐候钢即耐大气腐蚀钢。耐候钢是在碳素钢和低合金钢中加入少量的铜、铬、镍等合金元素而制成。加入少量的铜、铬、镍等合金元素而制成。这种钢在大气作用下，能在表面形成一种致密的防腐保护这种钢在大气作用下，能在表面形成一种致密的防腐保护层，起到耐腐蚀作用，同时保持钢材具有良好的焊接性能。层，起到耐腐蚀作用，同时保持钢材具有良好的焊接性能。耐候钢的强度级别与常用碳素钢和低合金钢一致
8、，技术指耐候钢的强度级别与常用碳素钢和低合金钢一致，技术指标也相近，但其耐腐蚀能力却高出数倍。标也相近，但其耐腐蚀能力却高出数倍。（2 2）金属）金属覆盖覆盖用耐腐蚀性能好的金属，以电镀或喷镀的方法覆盖在钢用耐腐蚀性能好的金属，以电镀或喷镀的方法覆盖在钢材的表面，提高钢材的耐腐蚀能力材的表面，提高钢材的耐腐蚀能力。如如镀锌、镀铬、镀铜和镀镍等镀锌、镀铬、镀铜和镀镍等。（3 3）非金属覆盖）非金属覆盖在钢材表面用非金属材料作为保护膜，与环境介质隔离，在钢材表面用非金属材料作为保护膜，与环境介质隔离，以避免或减缓腐蚀。如喷涂涂料、搪瓷和塑料等以避免或减缓腐蚀。如喷涂涂料、搪瓷和塑料等。钢结构防止腐
9、蚀用得最多的方法是表面油漆。钢结构防止腐蚀用得最多的方法是表面油漆。 常用常用底漆有：红丹防锈底漆、环氧富锌漆和铁红环氧底漆有：红丹防锈底漆、环氧富锌漆和铁红环氧底漆等底漆等。底漆底漆要求有比较好的附着力和防锈蚀要求有比较好的附着力和防锈蚀能力。能力。 常用面漆有：灰铅漆、醇酸磁漆和酚醛磁漆等。常用面漆有：灰铅漆、醇酸磁漆和酚醛磁漆等。面漆面漆是为了防止底漆老化，且有较好的外观色彩，因此面是为了防止底漆老化，且有较好的外观色彩，因此面漆要求有比较好的耐候性、耐湿性和耐热性，且化学稳定漆要求有比较好的耐候性、耐湿性和耐热性，且化学稳定性要好，光敏感性要弱，不易粉化和龟裂性要好，光敏感性要弱，不易
10、粉化和龟裂。（五）钢结构的腐蚀与防护（五）钢结构的腐蚀与防护钢结构的类型：目前钢结构包括 高层钢结构、轻型钢结构、空间钢结构、住宅钢结构、桥梁钢结构、公共设施用钢结构6大类。钢结构作为建筑业用钢量最大钢结构作为建筑业用钢量最大的的结构形式结构形式，具有自重轻、抗震性能具有自重轻、抗震性能好、节能效果好、工业化程度高等一系列好、节能效果好、工业化程度高等一系列优点优点。随着随着我国政府对钢结构行业的政策从过去限制用钢到鼓励合理用钢我国政府对钢结构行业的政策从过去限制用钢到鼓励合理用钢的转变，钢结构取代钢筋混凝土或砖混结构作为当代建筑业的发展的转变，钢结构取代钢筋混凝土或砖混结构作为当代建筑业的发
11、展趋势，具有广阔的应用空间，钢结构的防腐蚀问题也随之变得愈加趋势，具有广阔的应用空间，钢结构的防腐蚀问题也随之变得愈加突出。突出。因此因此，从节约有限资源和能源的角度出发，钢结构防腐蚀对国民经，从节约有限资源和能源的角度出发，钢结构防腐蚀对国民经济的发展显得尤为重要济的发展显得尤为重要。钢结构钢结构的腐蚀的腐蚀类型：类型：大气腐蚀、大气腐蚀、局部腐蚀局部腐蚀、应力腐蚀应力腐蚀。大气腐蚀：大气腐蚀：钢结构钢结构的大气腐蚀主要是由空气中的水和氧气等的化学和电化学作用引起的，的大气腐蚀主要是由空气中的水和氧气等的化学和电化学作用引起的，是一种常见的腐蚀是一种常见的腐蚀现象现象。局部腐蚀：局部腐蚀：局
12、部腐蚀局部腐蚀是钢结构最常见的破坏形态，主要包括电偶腐蚀、缝隙腐蚀是钢结构最常见的破坏形态，主要包括电偶腐蚀、缝隙腐蚀。当钢结构的不同结构件之间、钢构件与非金属的表面间存在缝隙，并有介质当钢结构的不同结构件之间、钢构件与非金属的表面间存在缝隙，并有介质存在的时候就会发生局部腐蚀。存在的时候就会发生局部腐蚀。应力腐蚀：应力腐蚀：在在腐蚀环境中，钢结构受力作用会使腐蚀加速，即在某一特定的介质中，钢结构腐蚀环境中，钢结构受力作用会使腐蚀加速，即在某一特定的介质中，钢结构不受到应力作用时腐蚀甚微，但是受到拉伸应力后，经过一段时间构件会发生突不受到应力作用时腐蚀甚微，但是受到拉伸应力后，经过一段时间构件
13、会发生突然断裂然断裂。由于由于这种应力腐蚀断裂事先没有明显的征兆，所以往往造成灾难性后果，如桥梁这种应力腐蚀断裂事先没有明显的征兆，所以往往造成灾难性后果，如桥梁坍塌、管道泄漏、建筑物倒塌等，带来巨大的经济和人员伤亡坍塌、管道泄漏、建筑物倒塌等，带来巨大的经济和人员伤亡。 钢结构的防腐钢结构的防腐耐候钢耐候钢；热浸镀锌技术热浸镀锌技术；有机涂层钢板有机涂层钢板技术技术；防腐涂料防腐涂料技术技术；热喷涂防腐热喷涂防腐技术技术；阴极保护阴极保护技术技术。钢结构以其优良的物理、机械及施工性能，在国内钢结构以其优良的物理、机械及施工性能，在国内的工程中得到了越来越广泛的应用，但是钢结构腐的工程中得到了越来越广泛的应用，但是钢结构腐蚀不仅会造成金属资源的巨大浪费，还会影响正常蚀不仅会造成金属资源的巨大浪费，还会影响正常的生产运营的生产运营。因此因此，通过建筑行业和腐蚀行业相联合，在深入研，通过建筑行业和腐蚀行业相联合，在深入研究钢结构大气腐蚀、局部腐蚀、应力腐蚀类型和机究钢结构大气腐蚀、局部腐蚀、应力腐蚀类型和机理的基础上，积极开发新的防腐蚀措施，必将会在理的基础上，积极开发新的防腐蚀措施，必将会在未来的钢结构防腐工程中发挥更大的作用。未来的钢结构防腐工程中发挥更大的作用。
