鋼結構防腐失效原因分析及涂層質量防護

張成成

【摘 要】 本文對鋼結構的腐蝕過程及涂層質量進行分析，并通過實驗對相關因素進行驗證。

【關鍵詞】 鋼結構 腐蝕 實驗

1 涂層質量防護

1.1銹蝕產物對涂層性能的影響。金屬銹蝕產物對涂層性能的影響主要是來自于所含有的可溶性鐵鹽，空氣中的 SO2和 Cl-在潮濕空氣的作用下，侵蝕碳鋼生成了可溶性的 FeSO4和 FeCl2。這些鐵鹽一方面水解，氧化生成大量的鐵銹，另一方面又起到了催化作用，使碳鋼繼續腐蝕。如果這一過程發生在涂層下面，就會引起涂層老化破裂，引起早期的點蝕。

另鋼表面附著物例如氧化皮、油脂、灰塵及鹽分等等都會導致涂層起泡并大大縮短了涂層的使用壽命。可見基體的腐蝕程度對涂層的附著力、外觀等性能有著極大的影響。

1.2影響涂層質量的關鍵因素。用于防護鋼材基體的涂層體系，其壽命通常受到多種因素的影響，其中主要包括了基體表面處理的質量﹑涂層種類和膜厚。據研究表明，有 49.5%的涂層失效與基體的表面處理狀態有關。底材表面處理質量的好壞，不僅僅決定工件表面能否涂裝，而且極大的影響著涂層的附著力、外觀、耐蝕性能和耐濕性能。因此，想要讓涂層有良好的使用壽命，就必須得處理好基體的表面，以提高涂層附著力，延長涂層有效壽命。

研究指出，鋼表面的防護性涂層通常是靠涂料分子與金屬表面的極性。分子基團的分子間作用力和涂料中的基料與金屬表面發生化學反應，使涂層能夠緊密地附著在基體表面，達到保護鋼鐵的目的。基體上存在銹蝕產物時，涂層與金屬之間便不能接觸，涂層的附著力也會因此降低，涂層的壽命會縮短，這些都會大大影響涂層的防護性能。

因此，涂裝前應盡量除去碳鋼表面雜質，保證基體表面處理到位，才能保證碳鋼基體與涂料間有足夠的附著力，才能達到防腐蝕的目的。

2 鋼結構在不同處理條件下的涂層防腐能力驗證

2.1試驗介紹

2.1.1試驗目的。驗證鋼結構在不同處理條件下防腐能力，并通過結論指導生產中實際操作，提高鋼結構表面防腐能力。

2.1.2實驗方法。鹽霧實驗：一種利用鹽霧設備所創造的人工模擬鹽霧環境條件來考核金屬材料腐蝕性的環境試驗。 鹽霧腐蝕就是一種常見和最有破壞的大氣腐蝕。鹽霧對金屬表面腐蝕是由于含有的氯離子穿透金屬表面的氧化層防護層與內部金屬發生電化學反應引起的。同時， 氯離子含有一定的水合能，易被吸附金屬表面的縫隙，排擠并取代氧化層中的氧，把不溶性的氧化物變成可溶性的氯化物使鈍化態表面變成活潑表面 。

2.1.3試驗標準。按GB/T 1771（或ISO7253）中有關規定進行測試。

2.1.4判定標準。在試驗時間結束后，從箱中取出試（部）件，用清潔的水（或去離子水）沖洗試板以除盡表面殘留的試驗溶液（或固態鹽），涼干后用放大鏡檢查試板表面的情況。漆膜應滿足以下要求：劃線處單邊起泡、脫落≤2.0 mm。

2.2基體表面不同噴涂方式防腐效果對比驗證

樣件制備：分別對4塊試板（材質Q345R，以下樣件均為此材質）按照表1進行油漆配比進行表面噴漆，油漆厚度均一致。其中試板1、2均為手工刷底漆，待正常烘干后噴涂面漆；試板3、4兩塊均為噴涂底漆，正常烘干后噴涂面漆；

然后在試板表面中部位置劃間隔為20mm兩條平行線，方向與長邊平行，深度至基板表面為止。測試時試板測試面朝上與水平面成約70度角放置。

鹽霧試驗結果：

試板1、2表面及劃痕面均已起泡嚴重，鹽霧試驗不合格；

試板3、4表面及劃痕面部分部位起泡，整體表面效果良好；

2.3粗糙度與防腐效果關系驗證

樣件制備：樣件共計3件，每件分a/b/c三段，三段表面處理動力工具分別為打磨機清理、200目砂紙、鋼絲刷進行清理，清理后粗糙度測量分別為Ra10um、Ra20um、Ra30um。清理后再對3者進行涂層處理（其中1號樣件為刷底漆、刷面漆；2號樣件為刷底漆，噴面漆；3號樣件為噴底漆、噴面漆）。

試驗結束時情況：

1號刷底漆、刷面漆樣件：

a、劃痕邊緣部位部分油漆脫落，不合格；

b、c劃痕邊緣部位少量氣泡，且均未大于2mm，合格；

2號樣件刷底漆，噴面漆；

a、劃痕邊緣部位部分油漆脫落，不合格；

b、c劃痕邊緣部位少量氣泡，且均未大于2mm，合格；

3號樣件噴底漆、噴面漆。

a/b /c劃痕邊緣部位少量氣泡，且均未大于2mm，均合格，但a段相對腐蝕嚴重；

2.4試驗結果：①基體粗糙度值與鋼結構表面防腐質量關系：三者a段相比b/c段腐蝕情況均嚴重些，其中1/2號樣件驗證嚴重不合格。此結論表明打磨機清理后導致表面粗糙度過于光滑，涂層附著力差，無法滿足防腐要求。相比之下砂紙清理/鋼絲刷清理處理后的粗糙度值能較好的滿足需求。②涂層處理方式與鋼結構表面防腐質量關系：3個樣件a段均為打磨機處理，表面粗糙度一致， 但因1/2號為手工涂刷底層油漆，導致防腐試驗相對腐蝕更為嚴重。說明相對于表面處理方式來說，涂層處理方式更能影響油漆防腐性能。

3 結語

綜上所述，鋼結構表面的防腐質量，不僅與表面涂層有關，還與基體表面預處理存在一定關系。在實際生產中對于表面處理要足夠重視。規范現場作業、標準化作業生產流程是保證質量關鍵

【參考文獻】

[1] 鄭國娟，漆膜附著力及其測試方法[J]，分析測試，2003.10.