水工鋼結構防腐涂層試驗研究

蘇巖

濟寧正源給排水勘察設計有限責任公司 山東濟寧 272000

在水工建筑中，水工鋼結構是十分重要的構成部分。由于鋼結構長期浸沒在水中或處于干濕交替、被高速水流沖刷等環境中，會遭到各種水質的影響，其中有海水、河水、水生物、大氣等；另外，大量的泥沙以及各種水生漂浮物摩擦也會導致鋼材出現腐蝕，影響結構的承載能力。有效地解決水工鋼結構的腐蝕問題是保障水工結構安全運行的重要任務。

1 水工鋼結構的腐蝕原理及影響因素

鋼結構腐蝕，因為金屬材料和金屬結構在不同的介質條件下形成了物理、化學作用，從而造成了腐蝕。

1.1 腐蝕原理

腐蝕是物質與外部介質之間形成了化學反應，造成了物質結構破壞。從腐蝕的類型上可以分為兩種，一種是化學腐蝕，另外一種是電化學腐蝕。其中化學腐蝕是金屬和接觸的物質之間發生了氧化的反應，從而出現了損耗；電化學腐蝕是電解質溶液和金屬之間出現了原電池的反應，一些活躍的金屬丟失了電子發生了氧化。通常情況下，水工鋼結構腐蝕多數都是電化學腐蝕[1]。

1.2 影響因素

1.2.1 鋼結構所處環境

顧名思義，水工鋼結構通常用在和水接觸的地方。例如，水工鋼閘門是處于半水下或者是水下的環境，這種環境，增加了電化學腐蝕。另外，鋼材長期的暴露在外也會與空氣中的氧氣發生化學反應。

1.2.2 水質影響

水中有大量的侵蝕性介質，尤其是海水中的氯離子，會給鋼材造成嚴重的腐蝕。另外，水工鋼結構中發生腐蝕都是連續性的，水流的流動速度會影響到腐蝕的速度。

1.2.3 鋼結構自身的狀態

因為鋼材中有大量的鐵元素，尤其是合金鋼中還有很多的合金元素，不同的金屬元素會導致鋼材發生不同程度的氧化反應，造成鋼材嚴重的腐蝕；另外，鋼材的表面如果不光滑甚至有裂紋，也會增加腐蝕度。

2 水工鋼結構防腐蝕措施

2.1 防腐蝕的原理

鋼結構防腐要想得到解決，要從腐蝕的原因下手，才能有效的抑制腐蝕的發生，例如，鋼材的表面質量需要控制，通過一些途徑隔絕環境中造成腐蝕的介質，阻止腐蝕介質與金屬的接觸，從而延緩腐蝕的速度[2]。

2.2 防腐蝕措施

2.2.1 表面預處理

金屬結構在進行涂裝之前，首先要將鋼材的表面的銹蝕，污垢等清理干凈，同時要做好干燥處理。清理之后，金屬表面的清潔度要符合Sa2.5級。

2.2.2 涂料保護

防腐的涂料市場上有很多品種，有油脂漆、環氧樹脂漆、瀝青漆等。防腐涂層都是由三個部分構成，底漆、中間漆和面漆。其中底漆有很強的耐腐蝕性，同時附著性很強；面漆耐干濕抗老化；中間漆則提升面漆和底漆的粘合性。經過大量的實踐，水工鋼結構通過涂料的方式抗腐蝕效果不是很好，一般的保護周期在3～5年。

2.2.3 陰極保護技術

陰極保護技術，主要是通過兩種方式，一種是外加電流，另外一種是犧牲陽極，都是利用溶解的溶液來給金屬點位到保護，防止出現腐蝕。其中外加電流陰極保護會容易受到水位以及運行的影響，在管理以及維護上比較復雜；犧牲陽極是使用范圍上很廣，同時可以在不同的水環境下應用。另外，該方法還可以應用到海水的防腐中，例如，沿海的鋼閘門，海上的采油平臺等。

2.2.4 包覆防蝕技術

現階段，我國從國外引進了一種新型的包裹技術，在保護鋼材的同時，還能延長鋼材的腐蝕，但是該技術在實際應用上效果不佳，還得需要日后的進一步研究。

2.3 防腐方案選用原則和質量控制

水工鋼結構防腐蝕方案，需要按照鋼結構的不同環境、實際運行狀況和結構使用年限等不同角度進行全面的判定。涂層防腐不會受到環境和鋼材的影響，應用的范圍很廣，在實際工程應用中，要結合鋼結構的不同性質和所處環境來科學地選擇涂料。施工企業和操作人員要重視專業知識和技能，持證上崗，再噴涂涂料前做好鋼結構表面的清理工作，規范施工，以延長鋼結構的使用壽命[3]。

3 水工鋼結構建筑物防腐蝕材料發展

3.1 水性無機富鋅涂料

在防腐領域中，富鋅涂料有很多種類型，其中有無機富新涂料、溶劑型環氧富鋅涂料，由于現階段技術還尚未成熟，涂膜成膜之后無法形成有效的保護，涂膜在水汽的狀態下就會出現原電池，從而就能讓電子犧牲陽極得到釋放，起到了有效的保護。

3.2 水性聚氨酯涂料

聚氨酯涂料成膜之后，漆膜中會有一種涂料，這種涂料是有型性質，適用的范圍很廣，同時在涂料產品中屬于經濟性，在水工鋼結構防腐領域中的得到了大力的應用。

3.3 其他防腐涂料

鋼結構防腐領域中，對于水性涂料正在不斷地研究和應用，例如，水性丙烯涂料等，產品在使用過程中由于有很大的局限性，還需要不斷地完善和日后優化。

4 結語

由于工作環境和工作特性的差異，水工鋼結構對防腐涂料的技術要求也不同,在實際操作中應該根據項目特點進行針對性的防腐設計并提出差異化指標要求。