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【摘要】本文主要对钢结构腐蚀、危害性及防护问题的进行了分析，其中详细阐述长效防腐蚀方法和涂层法。并对腐蚀环境、涂装的环境条件及技术要求等做了深入探讨，以其为钢结构的腐蚀防护实践提供参考
【关键词】：钢结构；防腐蚀；设计；防护措施
[ Abstract ] this paper focuses on the corrosion of steel structure, harmfulness and protection problems are analyzed, which detail the long-term corrosion protection method and coating method. The depth and the corrosion environment, the coating conditions and technical requirements, which provides reference to the practice of corrosion protection of steel structures
[ keyword ]: steel structure; corrosion protection; design; protection measures
中圖分类号： TU391 文献标识码： A 文章编号：
引言随着社会的不断进步,科学技术的不断发展,采用钢结构逐步取代混凝土结构是当代建筑业的发展趋势。当前遇到的一项技术难题是如何确保钢结构建筑能在长期使用过程中不会因为腐蚀损坏而引起安全事故。解决钢结构建筑的防护问题,是保证建筑业百年大计的关键措施之一,绝对不能掉以轻心。
一、钢结构的腐蚀因素及其危害性
经试验和研究表明,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。或者说,钢铁的腐蚀是发生在钢铁与介质间的界面上。由于钢铁内部含有不同比例的其他金属杂质,所以它们内部的金属之间则存在具有不同的电极电位,分别产生得到电子或失去电子的不同变化倾向,因此引起其内部发生局部的微电池现象。当有水和氧气存在时,就会发生电化学的腐蚀过程,即钢铁的表面构成原电池的阳极,溶解质则变化为铁离子,铁离子与阴极生成氢氧根离子反应,生成初步的腐蚀产物—氢氧化低铁,再被空气中的氧进一步氧化变为三氧化二铁(铁锈)。铁锈具有一定的吸湿性,能够吸收外部大量水分,致使锈蚀层慢慢地进行膨胀,形成疏松的结构层,并使腐蚀向内部继续扩展,不停地进行腐蚀钢结构。同时,在钢铁被腐蚀的最终生成物中,含有与铁锈分离开的硫酸（H2SO4）,有反复地、循环地使腐蚀情况加剧,直至钢结构彻底损坏。钢铁的腐蚀速度与环境、温度、湿度及有害的介质存在有关,并成正比关系,其中湿度起决定因素。
2、腐蚀的危害性
钢铁的腐蚀,通过分析可以看出,它的危害性在于是一种不均匀的破坏。钢铁的锈蚀损伤基本发生在阳极的表面,一旦出现腐蚀坑,往往会继续向纵深发展。由于腐蚀坑的面积不断加大,承受荷载的截面不断减少,这样将引起钢结构构件在该处的应力集中,而应力集中又使腐蚀坑底部电位变负,出现对钢铁加速腐蚀的反应过程,这种相互反馈的连锁反应是应力腐蚀的一种典型形式。此时,在低温条件下,将引起钢材的抗冷脆性能下降,在无明显的变形情况下,钢结构构件会突然发生脆性断裂,尤其是在冲击荷载的作用下危险性更大,容易造成结构构件的安全事故。因此,钢结构如不注意环境条件的影响,采取必要的防护措施,必然会加快腐蚀的速度;如果忽视日常巡视维护工作,钢结构构件同样会发生由于锈蚀而容易影响结构正常使用,遗留下结构的安全隐患。
二、常用的钢结构的防腐方法
1、钢材本身防腐蚀，即采用具有抗腐蚀能力的耐候钢。
2、长效防腐蚀方法，即采用热镀锌、热喷铝（锌）复合涂层进行钢材表面处理，使钢结构的防腐蚀年限达到20～30年，甚至更长。长效防腐蚀方法主要有：
（1）机加件的镀铬、镀锌、镀镍等方法。在建筑装饰行业的埋件、转接件，支撑件大部分以热浸镀锌为主，当钢板厚度小于3mm且大于等于1.5mm时热浸镀锌层最小厚度55μm,当钢板厚度小于6mm且大于等于3mm时热浸镀锌层最小厚度70μm，当钢板厚度大于6mm时，热浸镀锌层最小厚度85μm。此时热浸镀锌的防腐效果较好，但钢件的结构尺寸大小受到一定的限制。
（2）焊接钢结构件的直线度和平面度要求较严不能进行热浸镀锌以免发生变形。
(3)漏镀件或现场焊接使镀锌层遭到破坏应采取热喷涂锌或刷2遍环氧富锌底漆＋1遍丙烯酸聚氨脂铝银浆面漆，热喷涂锌层的厚度、漆膜的厚度应等于原热浸镀锌层的厚度。
(4)钢件表面热喷涂金属。热喷涂金属锌、铝及锌铝合金是一种长效防腐方法，一次涂层厚度可以达到100μm以上，附着力强,在腐蚀环境比较严重的环境下需要在金属涂层的表面进行孔隙的封闭处理，这样可以达到长效的防腐目的。一般采用环氧树脂涂料或聚乙烯树脂涂料进行表面孔隙的封闭处理。热喷涂金属使用等离子喷枪时，劳动条件比较差，要求钢件表面处理质量高。
3、涂层法，即在钢结构表面涂（喷）油漆或其他防腐蚀涂料，其耐久年限一般为5～10年。
（1）钢件常用的防腐漆有：油性酚醛涂料、醇酸涂料、高氯化聚乙烯涂料、氯化橡胶涂料、氯磺化聚乙烯涂料、环氧树脂涂料、无机富锌涂料、有机硅涂料、过氯乙烯涂料、丙烯酸聚氨脂。
（2）常用的涂漆方法有手工刷漆和喷漆两种，设备比较简单，施工方便，是目前钢件防腐施工的最常用的方法。
（3）钢件表面粉末喷涂。一般常用于装饰用钢件的防腐，装饰效果好，是一种环保型涂料，设备比较复杂,钢件的尺寸和重量受到一定的限制。表面粉末喷涂分为皱纹面、低光面、半光面、高光面等。粉末喷涂件表面应注意保护，一旦发生喷涂层脱落、划伤很难修补，一般采用同种粉料人工喷上，再用高温灯光烤，但效果不理想，也有用涂醇酸漆和环氧漆作临时防腐。较大、较重的钢件或需要现场焊接的钢件最好不要采用粉末喷涂。
（4）氟碳涂料。钢件防腐常采用常温氟碳防腐体系，一般通常是由环氧富锌底漆＋环氧云铁中间漆＋氟碳面漆构成常温氟碳防腐体系，但价格较贵。
4、对水下或地下钢结构采用阴极保护。
三、腐蚀环境分类及涂装要求
1、钢结构腐蚀环境分类
在国际标准ISO12944《钢结构利用油漆涂装系统进行防腐保护》中，对环境的分类进行了明确的规定。它是利用低碳钢样块和锌样块在经过一年大气环境的暴露后，计算其单位面积上的质量、厚度的损失来定义环境的腐蚀级别（有关样板的制作及试验的方法可参见国际标准ISO9226）。
2、涂装要求
在确定环境的类别之后即可考虑涂装配套的耐久性。按照国际标准ISO12944《钢结构利用油漆涂装系统进行防腐保护》中的规定，涂装的耐久性是指涂装系统在进行第一次大修之前所期望保护的年限。它是有关各方在油漆进行第一次大修之前，根据国际标准ISO4628-1至ISO4628-5（或其他协议）的规定来判断油漆的损坏程度，从而确定是否要进行大修。油漆的耐久性可分为3个范围，即低：2～5年；中：5～15年；高：15年以上。
四、涂装的环境条件及技术要求
1、施工场所温度不得低于5℃。下雨、下雪、下霜及4级风以上的天气禁止室外施工。
2、被涂物表面有结露时及表面处理质量没有达到要求时，禁止施工。
3、油漆入厂无合格证书或超过保管期限时，禁止使用。
4、涂层厚度：应首先按照设计文件规定，如设计文件对涂层厚度无要求时，应遵循以下要求：涂层干漆膜总厚度室外应为150μm，室内应为125μm，其允许偏差为－25μm，每遍涂层干漆膜厚度的允许偏差为－5μm。漆膜总厚度达不到要求时，可以增加面漆厚度。
5、底漆应涂得均匀、平整，不得漏涂，无明显流挂，手感平滑。应注意边棱拐角处和隐蔽部位的细致涂刷。
6、每层漆必须在前一层漆膜干透和质量合格后，方可涂下道漆。
7、面漆应涂得细致均匀，光亮完整，颜色一致，不得有粗糙不平、起泡、流挂、针孔、刷痕、渗色、桔皮、失光、起霜、脱皮、脱落、颜色不符合规定等缺陷。
结束语
综上所述,可以看出,对于钢结构的防腐蚀问题,无论是钢结构设计、施工、使用中,都必须高度重视的重要问题。本文在对钢结构腐蚀的防护问题方面采取的各种有效措施,提供了可靠的技术措施和宝贵的经验,达到尽量减少和避免钢结构腐蚀方面的事故的发生目的。最重要的一点是能够有效消除因腐蚀引起的钢结构构件安全隐患,才能实现确保平安的百年大计。
参考文献：
[1]岳松平.试论建筑钢结构的防腐技术[J].科技资讯.2007(15)
[2]水工金属结构防腐蚀规范（SL105-95）.北京:中国水利水电出版社,1995.
[3]建筑防腐蚀工程施工及验收规范（GB50212-2002）.北京:中国计划出版社,2003.
【关键词】：钢结构；防腐蚀；设计；防护措施
[ Abstract ] this paper focuses on the corrosion of steel structure, harmfulness and protection problems are analyzed, which detail the long-term corrosion protection method and coating method. The depth and the corrosion environment, the coating conditions and technical requirements, which provides reference to the practice of corrosion protection of steel structures
[ keyword ]: steel structure; corrosion protection; design; protection measures
中圖分类号： TU391 文献标识码： A 文章编号：
引言随着社会的不断进步,科学技术的不断发展,采用钢结构逐步取代混凝土结构是当代建筑业的发展趋势。当前遇到的一项技术难题是如何确保钢结构建筑能在长期使用过程中不会因为腐蚀损坏而引起安全事故。解决钢结构建筑的防护问题,是保证建筑业百年大计的关键措施之一,绝对不能掉以轻心。
一、钢结构的腐蚀因素及其危害性
经试验和研究表明,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。或者说,钢铁的腐蚀是发生在钢铁与介质间的界面上。由于钢铁内部含有不同比例的其他金属杂质,所以它们内部的金属之间则存在具有不同的电极电位,分别产生得到电子或失去电子的不同变化倾向,因此引起其内部发生局部的微电池现象。当有水和氧气存在时,就会发生电化学的腐蚀过程,即钢铁的表面构成原电池的阳极,溶解质则变化为铁离子,铁离子与阴极生成氢氧根离子反应,生成初步的腐蚀产物—氢氧化低铁,再被空气中的氧进一步氧化变为三氧化二铁(铁锈)。铁锈具有一定的吸湿性,能够吸收外部大量水分,致使锈蚀层慢慢地进行膨胀,形成疏松的结构层,并使腐蚀向内部继续扩展,不停地进行腐蚀钢结构。同时,在钢铁被腐蚀的最终生成物中,含有与铁锈分离开的硫酸（H2SO4）,有反复地、循环地使腐蚀情况加剧,直至钢结构彻底损坏。钢铁的腐蚀速度与环境、温度、湿度及有害的介质存在有关,并成正比关系,其中湿度起决定因素。
2、腐蚀的危害性
钢铁的腐蚀,通过分析可以看出,它的危害性在于是一种不均匀的破坏。钢铁的锈蚀损伤基本发生在阳极的表面,一旦出现腐蚀坑,往往会继续向纵深发展。由于腐蚀坑的面积不断加大,承受荷载的截面不断减少,这样将引起钢结构构件在该处的应力集中,而应力集中又使腐蚀坑底部电位变负,出现对钢铁加速腐蚀的反应过程,这种相互反馈的连锁反应是应力腐蚀的一种典型形式。此时,在低温条件下,将引起钢材的抗冷脆性能下降,在无明显的变形情况下,钢结构构件会突然发生脆性断裂,尤其是在冲击荷载的作用下危险性更大,容易造成结构构件的安全事故。因此,钢结构如不注意环境条件的影响,采取必要的防护措施,必然会加快腐蚀的速度;如果忽视日常巡视维护工作,钢结构构件同样会发生由于锈蚀而容易影响结构正常使用,遗留下结构的安全隐患。
二、常用的钢结构的防腐方法
1、钢材本身防腐蚀，即采用具有抗腐蚀能力的耐候钢。
2、长效防腐蚀方法，即采用热镀锌、热喷铝（锌）复合涂层进行钢材表面处理，使钢结构的防腐蚀年限达到20～30年，甚至更长。长效防腐蚀方法主要有：
（1）机加件的镀铬、镀锌、镀镍等方法。在建筑装饰行业的埋件、转接件，支撑件大部分以热浸镀锌为主，当钢板厚度小于3mm且大于等于1.5mm时热浸镀锌层最小厚度55μm,当钢板厚度小于6mm且大于等于3mm时热浸镀锌层最小厚度70μm，当钢板厚度大于6mm时，热浸镀锌层最小厚度85μm。此时热浸镀锌的防腐效果较好，但钢件的结构尺寸大小受到一定的限制。
（2）焊接钢结构件的直线度和平面度要求较严不能进行热浸镀锌以免发生变形。
(3)漏镀件或现场焊接使镀锌层遭到破坏应采取热喷涂锌或刷2遍环氧富锌底漆＋1遍丙烯酸聚氨脂铝银浆面漆，热喷涂锌层的厚度、漆膜的厚度应等于原热浸镀锌层的厚度。
(4)钢件表面热喷涂金属。热喷涂金属锌、铝及锌铝合金是一种长效防腐方法，一次涂层厚度可以达到100μm以上，附着力强,在腐蚀环境比较严重的环境下需要在金属涂层的表面进行孔隙的封闭处理，这样可以达到长效的防腐目的。一般采用环氧树脂涂料或聚乙烯树脂涂料进行表面孔隙的封闭处理。热喷涂金属使用等离子喷枪时，劳动条件比较差，要求钢件表面处理质量高。
3、涂层法，即在钢结构表面涂（喷）油漆或其他防腐蚀涂料，其耐久年限一般为5～10年。
（1）钢件常用的防腐漆有：油性酚醛涂料、醇酸涂料、高氯化聚乙烯涂料、氯化橡胶涂料、氯磺化聚乙烯涂料、环氧树脂涂料、无机富锌涂料、有机硅涂料、过氯乙烯涂料、丙烯酸聚氨脂。
（2）常用的涂漆方法有手工刷漆和喷漆两种，设备比较简单，施工方便，是目前钢件防腐施工的最常用的方法。
（3）钢件表面粉末喷涂。一般常用于装饰用钢件的防腐，装饰效果好，是一种环保型涂料，设备比较复杂,钢件的尺寸和重量受到一定的限制。表面粉末喷涂分为皱纹面、低光面、半光面、高光面等。粉末喷涂件表面应注意保护，一旦发生喷涂层脱落、划伤很难修补，一般采用同种粉料人工喷上，再用高温灯光烤，但效果不理想，也有用涂醇酸漆和环氧漆作临时防腐。较大、较重的钢件或需要现场焊接的钢件最好不要采用粉末喷涂。
（4）氟碳涂料。钢件防腐常采用常温氟碳防腐体系，一般通常是由环氧富锌底漆＋环氧云铁中间漆＋氟碳面漆构成常温氟碳防腐体系，但价格较贵。
4、对水下或地下钢结构采用阴极保护。
三、腐蚀环境分类及涂装要求
1、钢结构腐蚀环境分类
在国际标准ISO12944《钢结构利用油漆涂装系统进行防腐保护》中，对环境的分类进行了明确的规定。它是利用低碳钢样块和锌样块在经过一年大气环境的暴露后，计算其单位面积上的质量、厚度的损失来定义环境的腐蚀级别（有关样板的制作及试验的方法可参见国际标准ISO9226）。
2、涂装要求
在确定环境的类别之后即可考虑涂装配套的耐久性。按照国际标准ISO12944《钢结构利用油漆涂装系统进行防腐保护》中的规定，涂装的耐久性是指涂装系统在进行第一次大修之前所期望保护的年限。它是有关各方在油漆进行第一次大修之前，根据国际标准ISO4628-1至ISO4628-5（或其他协议）的规定来判断油漆的损坏程度，从而确定是否要进行大修。油漆的耐久性可分为3个范围，即低：2～5年；中：5～15年；高：15年以上。
四、涂装的环境条件及技术要求
1、施工场所温度不得低于5℃。下雨、下雪、下霜及4级风以上的天气禁止室外施工。
2、被涂物表面有结露时及表面处理质量没有达到要求时，禁止施工。
3、油漆入厂无合格证书或超过保管期限时，禁止使用。
4、涂层厚度：应首先按照设计文件规定，如设计文件对涂层厚度无要求时，应遵循以下要求：涂层干漆膜总厚度室外应为150μm，室内应为125μm，其允许偏差为－25μm，每遍涂层干漆膜厚度的允许偏差为－5μm。漆膜总厚度达不到要求时，可以增加面漆厚度。
5、底漆应涂得均匀、平整，不得漏涂，无明显流挂，手感平滑。应注意边棱拐角处和隐蔽部位的细致涂刷。
6、每层漆必须在前一层漆膜干透和质量合格后，方可涂下道漆。
7、面漆应涂得细致均匀，光亮完整，颜色一致，不得有粗糙不平、起泡、流挂、针孔、刷痕、渗色、桔皮、失光、起霜、脱皮、脱落、颜色不符合规定等缺陷。
结束语
综上所述,可以看出,对于钢结构的防腐蚀问题,无论是钢结构设计、施工、使用中,都必须高度重视的重要问题。本文在对钢结构腐蚀的防护问题方面采取的各种有效措施,提供了可靠的技术措施和宝贵的经验,达到尽量减少和避免钢结构腐蚀方面的事故的发生目的。最重要的一点是能够有效消除因腐蚀引起的钢结构构件安全隐患,才能实现确保平安的百年大计。
参考文献：
[1]岳松平.试论建筑钢结构的防腐技术[J].科技资讯.2007(15)
[2]水工金属结构防腐蚀规范（SL105-95）.北京:中国水利水电出版社,1995.
[3]建筑防腐蚀工程施工及验收规范（GB50212-2002）.北京:中国计划出版社,2003.