談沿海地區鋼結構的腐蝕及防腐涂層應用

摘要：傳統的防腐涂層對沿海地區鋼結構的防腐效果并不好，對大氣、鹽霧、海水、紫外線等的侵蝕防護能力很差，不僅沒有得到應有的防腐效果，反而降低了鋼結構的使用壽命。針對這種情況，本文對沿海地區鋼結構的腐蝕及防腐涂層的問題提出了建立一種新型涂層配套體系，力求從根本上解決長期困擾沿海地區鋼結構遭受腐蝕的問題，使該種體系具有光明的應用前景。

關鍵詞：鋼結構;腐蝕;防腐涂層

隨著經濟的迅速發展，沿海地區基礎設施大幅增加，其中鋼結構在這些設施和設備中得到大量的應用。在使用過程中不可避免地會受到沿海鹽霧以及海水的侵蝕，容易讓這些鋼結構出現腐蝕，嚴重的影響正常的使用。針對這一問題，有必要采取新型的防腐涂料對鋼結構起到很好的保護作用，進而確保設施與設備得正常的使用和運行。

一 沿海地區鋼結構的腐蝕環境

（一）大氣腐蝕

有的鋼結構和海岸相距只有40米，在沿海的大氣里含有大量氯化物與鹽類，當大氣里的濕度很大時，在結構體涂膜表面很容易形成電解液膜，具有很大的溶解性，其中的氯離子有很強的滲透性，形成的局部腐蝕還是很嚴重的。還有的沿海地區雨水的PH值處于6左右，大氣里含量較高的NO2、SO2、H 2S，時長會有酸雨出現，對現在的涂層體系，特別是對富鋅底漆有很嚴重的損傷。還有紫外線容易引起老化涂層遭到破壞，這也是大氣腐蝕的主要方式。鋼結構板因為不均勻物理狀態、材質等原因，在不同部位存在不同的電位差，也會出現在外表出輕微的電池腐蝕。鋼結構頂部的腐蝕只要是因為直射紫外線的原因，如果鋼板出現凸凹不平就會有積水，導致出現電化學腐蝕。對于浮頂鋼結構，凸凹不平的浮頂單盤也會出現積水，很多時候會出現穿孔腐蝕的情況[1]。

（二）溫度與紫外線腐蝕

沿海的一些地區空氣潮濕，相對濕度常年都處于75%之上，有很大的溫差。如果鋼鐵表面處于濕潤狀態，限制了氧的通路，作為氧化劑的銹層，會出現陰極的去極化反應;如果鋼鐵表面處于干燥時，銹層透氧，二價鐵這時就會被滲入氧重新氧化成三氧化二鐵。所處于交替的干濕條件下，鋼鐵如果帶有銹層就會使自身的腐蝕加速，這就是導致沿海地區鋼結構外壁的涂膜遭到破壞的主要原因。隨著臭氧層變薄，近年來紫外線不斷增大了照射強度，使得普通防腐涂層加速了失效及老化[2]。

（三）異物磨蝕

沿海如果含有較大的風沙，在鋼結構附近有港口運輸礦石作業，在海風的吹動下礦石粉塵和沙粒會對鋼結構產生機械磨損，同時在涂層表面粘附，由于它的雜質電位較高對涂層或底材造成原電池腐蝕，通水也影響涂層外觀的整潔。

二 新體系的防腐涂層

通過理論研究及試驗開發，研制出了無溶劑防腐底漆與納米無機硅氧烷抗粘污面漆組成的新型涂層配套體系，對于沿海儲罐、埋地管道和鋼結構都有十分好的涂裝防腐效果，目前這些產品已經得到了普及。

（一）無溶劑防腐底漆

作為新體系的無溶劑防腐底漆，具有很好的工藝材料性能，主要性能有：防腐性能。涂料在涂裝過程中沒有溶劑揮發，使涂層里揮發性氣孔減少和涂層針孔消除，可以對氧、水等腐蝕性介質形成有效的抵擋，防止這些介質穿過涂層造成對鋼材的腐蝕;機械性能。涂料經過交聯固化后可以形成類似于瓷釉的光潔涂層，具有分子鏈的剛柔交替結構與較高的交聯密度，使得涂層的耐磨性、柔韌性、耐撞擊性、抗劃傷性等性能都很高，且收縮率很低，內應力小和不易產生裂紋;耐化學品性能。涂層的高度交聯使其具有優異的耐化學品性能，可以耐中度酸、海水、鹽、堿、酸和各類脂肪烴、油品;低表面處理涂裝性能。涂料對涂裝表面的處理要求不高，可以在有水與出現銹蝕的表面開展涂裝作業，只需把表面松散的氧化皮、浮銹、油脂去除就可以進行涂裝[3]。

（二）納米無機硅氧烷面漆

面漆主要是由納米氟改性硅溶膠樹脂組成，采取正硅酸乙酯為無機相前軀體，運用溶膠-凝膠法將TEOS與聚合物溶液共同縮聚與水解，從而得到分子級復合的疏水油材料[4]。該面漆具有以下特點：永久性耐污自清潔功能。涂料具有低表面張力，擁有很好的附著力，同時其結構和荷葉相似，能產生荷葉效應，故而具有超長持久的耐污自清潔性能;耐候性能。納米無機硅氧烷的涂層中大部分鍵能很高，離子鍵十分穩定，太陽的紫外線不能破壞涂層，長期在戶外使用不會出現粉化、失光、變色等老化問題;阻燃性能。涂層是由多官能團硅氧烷及無機非金屬材料組成，導入系數小，阻止傳播熱量，本身又不能燃燒，具有很好的阻燃效果;熱反射降溫性能。面漆顏料采取的是無機顏料，具有最大紅外線反射率特性，是高質量的陶瓷顏料，不受化學物質、日光、冷熱侵襲的影響，能對太陽光中課件與近紅外光線具有很高的反射能力，可耐800℃高溫，同時能降低面漆表面和內部溫度。

三 沿海地區防腐涂層的配套設計

（一）典型配方方案與其性能

無溶劑防腐涂料加納米耐粘污面漆，其中：納米耐粘污面漆1道涂裝，涂裝方式主要包括無氣/空氣噴涂，200—500微米干膜厚度;無溶劑防腐涂料1道涂裝，涂裝方式主要包括無氣/空氣噴涂與輥、刷涂，200—500微米干膜厚度。按照相關標準對涂層性能進行測試，各項指標要符合相關國家標準[5]。

（二）新型涂層配套體系和傳統涂層的區別

新的涂裝工藝體系為底漆+面漆，涂裝膜厚兩遍可超過400微米。新的工藝對底材處理沒有太高要求;傳統體系為底漆+中間漆+面漆，3道涂層需要至少進行4—5遍的涂裝，而新工藝簡單，消除了涂裝多次導致的安全隱患與成本提升。在新體系VOC揮發性有機化合物方面，VOC為零，沒有溶劑，面漆溶劑為酒精與水，對環境十分友好;傳統的體系都是溶劑型涂料，都是脂類、二甲苯、酮類等有害有毒類溶劑，一般VOC會大于400mg/L，對施工人員及環境容易造成危害，還留下了安全隱患。新體系在耐污性能方面，含有硅氧網絡的氟硅低聚物與氟側基的碳主鏈高分子，擁有荷葉效應與低表面能，對油污、礦石等擁有很好的自清潔功能;傳統的體系會殘留羧基、羥基等活性基團，很容易吸附空氣中的粉塵，也不好清除。

新體系在防腐性能方面，無溶劑防腐涂層是100%的固體分，漆膜致密，高交聯密度，同時耐粘污面漆中納米無機硅氧烷很多都是穩定性強、鍵能高的離子鍵，可以避免鋼材被腐蝕，使用壽命延長;傳統體系里的固體分含量不高，致密性與交聯密度都比較低。

結束語：

綜上所述，針對沿海地區鋼結構腐蝕問題，通過理論研究和反復的試驗，對防腐涂層的采取配套設計，能有效地防止沿海地區鋼結構的出現腐蝕，提升了其密閉性能、耐鹽霧性能以及耐候性能，有效地保護了設備，降低了成本，具有很廣闊的應用前景。

參考文獻：

[1]劉書法，李同躍，付春雷，晏學兵.海洋鋼結構腐蝕原因及防腐蝕方法分析[J].石油和化工設備，2021，24（05）：91-94.

[2]高燕，任思明，劉成寶，吳欣航.涂層/鋼結構腐蝕與耐久性評價中的微區電化學實驗研究[J].寧波工程學院學報，2021，33（01）：13-20.

[3]范云偉，簡平，殷黎明，張學明.納硅金屬防腐漆在人民渠水工鋼閘門防腐養護中的應用研究[J].四川水利，2020，41（05）：4-6+13.

[4]徐金勇，吳慶丹，魏新龍，肖金坤，張超.電弧噴涂耐海水腐蝕金屬涂層的研究進展[J].材料導報，2020，34（13）：13155-13159+13174.

[5]胡曉珍.新型納米無機顆粒水性分散體防腐涂料在高鐵站鋼結構中的應用[J].綠色建筑，2018，10（03）：99-103.

作者簡介：王成友，1989年12月出生，男，漢族，山東省鄒城市，學歷：大專學歷，助理工程師，研究方向：電力工程。