认识钢结构的防腐蚀

第一篇：认识钢结构的防腐蚀

近年来，随着我国经济建设的迅速发展，钢产量有了突破性的提高。1996年我国钢产量突破亿吨大关，1998年产量达11434万吨，而从2000年到2005年，我国钢铁产量年均增幅达22.5%，2005年我国钢铁产量超过了美国、俄罗斯、日本、韩国4个钢铁强国的产量总和。2007年我国生产粗钢48924.08万吨。钢产量的增长为我国建筑钢结构事业创造了良好的时机。

与钢筋混凝土等传统建材相比，钢结构具有力学性能好、承载性能强、制造简易，易于工业化生产、施工安装周期短等优势，另外，钢材的可重复利用，也充分体现了绿色环保、可持续发展的建设理念。同时随着建筑结构学理论的发展、建筑用钢规格种类的增加、产品质量的提高，钢结构在建筑领域的应用已愈来愈普及、愈来愈成熟。诸如大跨度桥梁、大跨度网架结构、大型工业厂房、海洋石油钻井平台等，不使用钢结构，根本无法建成。特别是近几十年来，随着经济的发展和科学技术的进步，世界各地的超高层建筑，如雨后春笋，纷纷拔地而起。而建筑钢结构的应用和发展，是这些超高建筑赖以建成的技术和物质的保证。

然而，由于钢材在服役期间易和所处环境介质之间发生化学、电化学或物理作用，产生腐蚀。钢材的腐蚀是一种不均匀的破坏，腐蚀的发展很快，一旦在钢结构的表面发生腐蚀的蚀坑会由坑底向纵深迅速的发展，使钢结构产生应力集中，而应力集中现象又会加快钢材的腐蚀。这是一种钢材腐蚀的恶性循环。腐蚀使钢材的抗冷脆性能下降、疲劳强度降低。2001年我国因腐蚀问题造成的损失多达4000亿元，损失钢材1000多万T。据统计，全世界因腐蚀所造成的损失比火山地震等自然灾害造成损失的总和还大。因此，钢材的防腐蚀一直是科学界研究的重点。

2钢结构腐蚀类型和机理

2.1大气腐蚀

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。大气中水汽形成金属表层的电解液层，而空气中的氧溶于其中作为阴极去极剂，二者与钢构件形成了一个基本的腐蚀原电池。当大气腐蚀在钢构件表面形成锈层后，腐蚀产物会影响大气腐蚀的电极反应。

2.2局部腐蚀

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。电偶腐蚀主要发生在钢结构不同金属组合或者连接处，其中电位较负的金属腐蚀速度较大，而电位较正的金属受到保护，两种金属构成了腐蚀原电池。缝隙腐蚀主要在钢结构不同结构件之间、钢构件与非金属之间存在的表面缝隙处，当缝隙宽度窄到可以使得液体在缝内停滞时发生，钢结构的缝隙腐蚀最敏感的缝宽为0.025mm—0.1mm。钢结构最常见的缝隙腐蚀形式有铆接、衬垫和颗粒沉积等，由于这些连接中的缝隙在工程中是不可避免的，所以钢结构的缝隙腐蚀也是不可完全避免的，它的发生会导致钢结构整体强度降低，减少吻合程度。

2.3应力腐蚀

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然断裂。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，如桥梁坍塌、管道泄漏、建筑物倒塌等，带来巨大的经济损失和人员伤亡。

3钢结构目前采取的主要防腐蚀措施

针对钢结构腐蚀的类型和机理，腐蚀保护的措施主要包括三个方面：提高基材的耐蚀性能；使用有机、无机涂层和金属镀层；外加电流。

3.1耐候钢

使用耐候钢可以提高基材的耐蚀性能。耐候钢是指暴露在大气条件下，表面可逐渐形成一层非常致密且附着力很强的稳定锈层阻止外界腐蚀介质的侵入，减缓金属继续腐蚀速度的钢材。耐候钢的研制起源于欧美。20世纪初

欧美的科学家就发现Cu能够改善钢铁在空气中的耐腐蚀性能，1993年美国的U.S.Steel公司首先研制成功了抗腐蚀高抗拉性能的低合金钢——Corten钢，并于60年代不涂漆直接应用于建筑和桥梁，其中应用最普遍的是高PCu加Ni的CortenA系列和以CrMnCu合金为主的CortenB两种系列，这两种钢材在美国、日本和欧洲得到了广泛的应用。我国从上个世纪60年代开始研制耐候钢，并且发展了一些钢种，如上海钢铁一厂研制的10PCuRE系列、鞍山钢铁厂研制的08CuPVRE系列和武钢的09CuPTi系列。

3.2热浸镀锌技术

钢结构热浸镀锌是将表面净化处理后的钢构件浸入460℃～469℃左右融化的锌液中，使钢构件表面附着锌层，其厚度对5 mm以下薄板不得小于65μm，对厚板不小于86μm。钢结构件采用这种保护方式具有耐蚀性好，使用寿命长，且基本不用维护等优点，因而其应用越来越广泛。目前，天线钢结构件表面防护、广播电视塔、输电铁架、城市交通标识杆、高速公路护栏、钢结构桥梁、矿井支架等均大量使用热镀锌钢结构件。热镀锌的机理是在钢结构件表面形成一层致密的锌的镀层，主要包括Γ(Fe5Zn21)、δ

1、ζ和η等相。热浸镀锌时，最先形成Zn在α铁中的固溶体，达到饱和后通过元素的扩散作用形成Γ相。然后Fe以扩散形式通过Γ层，形成含Fe更少的δ

1、ζ和η相，使得金属锌与基体具有良好的附着强度。

20世纪50年代英国剑桥大学的博士提出了‚冷镀锌‛工艺。‘冷镀锌’就是在常温下‘镀’锌。因此也有人称‘冷镀锌’是热镀锌的常温化。冷镀锌产品有较好的防腐蚀性能，施工便捷，有机溶剂的挥发量少，利于环境保护，受到钢结构行业的欢迎。

3.3有机涂层钢板技术

有机涂层钢板(即彩涂板)具有轻质、美观等特点及良好的耐腐蚀性能和物理屏障性能，良好的弯、压等可加工性，同时又具有造型可随意性和可回收

性，因而在钢结构领域越来越被广泛应用，市场前景十分广阔。彩涂板主要有聚酯、硅改性聚酯、环氧树脂、氟碳、丙烯酸树脂、塑料溶胶和家电聚酯及表面贴膜、压花等产品，用于生产瓦楞板、夹心板、门窗等。从市场需求看，2003年我国共消费彩涂板242万吨，其中进口110万吨，占消费的比重为45.5%；2004年消费彩涂板245万吨，其中进口49万吨，占消费的比重减少到20.2%。预计2010年彩涂板总需求量约900万吨。消费彩板中约95%用于建筑上，其中钢结构用占很大一部分。在工业建筑中，有机涂层钢板的应用，形成了轻型钢结构体系。

3.4防腐涂料技术

防腐涂料是钢结构最常用的防腐蚀原料，具有成本低、工艺简单、场地要求不严格等优点，但是其防腐蚀性一般不如长效防腐蚀技术，用于户外时维护成本偏高。重防腐涂料可以达到15年以上的使用寿命，如果采用金属热喷涂与重防腐涂料双重保护，可以达到25年以上的使用寿命。

在钢结构防腐蚀涂料系统设计时，主要由三个步骤来完成。首先是判断钢结构的腐蚀环境；其次是确定防腐涂层要求的使用年限；最后是确定防腐涂层配套方案，包括产品类型和漆膜厚度。该技术的关键是除锈和涂料的选择。优质的涂层依赖于彻底的表面预处理，在相同的涂层防护条件下有效期涂层的使用寿命相差将近一半。因此一般多用喷砂喷丸除锈，钢构件表面必须露出金属的光泽，并且除去所有的锈迹和油污，现场施工的涂层可用手工除锈。选择涂料应考虑钢构件表面的预处理情况、最终外观(光泽或者颜色)、单层还是多层涂装、使用温度、表面现状及其类型等。

3.5热喷涂防腐技术

热喷涂是在对钢构件表面作喷砂除锈，使其表面露出金属光泽并打毛的基础上，采用燃烧火焰、电弧等作为热源，将喷涂材料加热到塑态和熔融状态，并用压缩空气将材料呈雾化的颗粒束吹附到基体表面上，随之激冷并不断层积

而形成涂层的工艺方法。这种工艺的优点是对构件尺寸适应性强，构件形状尺寸几乎不受限制，同时其热影响区是局部的，热变形较小，但是表面喷涂质量受人为因素、环境因素影响大。该防腐技术是保护钢构件的一种非常有效的方式，尤其是镀液为锌的时候。近几年来，在水工钢闸门上得到了广泛的推广与应用。一些水闸、水库、水电站、扬水站及船闸钢门上的锌镀层经受了淡水、海水以及工业污水的考验，都显示了良好的效果。

3.6阴极保护技术

对于需要在水下或地下使用的钢结构，一般采用阴极保护的防腐蚀方式，共分外加电流式和牺牲阳极式两种形式：外加电流措施是对于裸露的钢构件实施外加电流，需要消耗大量的保护电能，这对于整个系统是不经济的；牺牲阳极措施主要利用比钢材的电位更负的金属和合金制成牺牲性的阳极，从而使钢结构本身免遭腐蚀。研究表明，阴极保护技术是海工钢结构行之有效的防腐蚀措施，经采取该措施后的钢结构腐蚀速度可大大减少，仅为未保护钢结构的5%～10%。我国在海工钢结构中大量采用了阴极保护技术，阴极保护技术常与涂料保护联合应用。

4结语

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。因此，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。

第二篇：钢结构施工及防腐蚀的系统知识

钢结构施工及防腐蚀的系统知识

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钢结构的施工及防腐蚀 转到其它章节 绪论 钢结构的材料 钢结构的计算原理 钢结构的连接

（一）钢结构的连接

（二）钢材的强度设计值 焊缝的强度设计值 螺栓的强度设计值 钢板上螺栓的容许距离 型钢上螺栓的容许距离 高强螺栓的属性 螺栓的有效面积 受弯构件

（一）受弯构件

（二）受弯构件

（三）受弯构件

（四）受弯构件

（五）轴心受力构件

（一）轴心受力构件

（二）轴心受力构件

（三）轴心受力构件

（四）轴心受力构件

（五）拉弯和压弯构件 屋盖结构 钢结构施工及防腐蚀

1.钢结构制作依据（按工序分类）

（1）主体材料标准

《碳素结构钢》（GB700-88）

《低合金结构钢》（GB1591-88）

（2）辅助材料标准

《碳素焊条》（GB5117-85）

《低合金钢焊条》（GB5118-85）

《焊接用钢丝》（GB1300-77）

《钢结构用高强度大六角头螺栓型式与尺寸》（GB1228-84）

《钢结构用高强度大六角头螺母型式与尺寸》（GB1229-84）

《钢结构用高强度大六角头螺栓、大六角螺母、垫圈技术条件》（GB1231-84）

《钢结构用扭剪型高强度螺栓连接件型式与尺寸》（GB3632-83）

《钢结构用扭剪型高强度螺栓连接件技术条件》（GB3633-83）

（3）加工标准

除焊接外，国内尚无钢结构的加工的专门具体标准，一般可参照《钢结构工程施工及验收规范》中的有关条文。

（4）焊接标准

《建筑钢结构焊接规程》（JGJ81-91）

（5）检验标准

《钢熔化焊对接接头射线照相和质量分级》（GB3323）

《钢制压力容器对接焊缝超声波探伤》（JB1152）

2.钢结构制作依据（按工程分类的标准）

（1）轻钢结构标准

《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（CECS102：98）

《冷弯薄壁型钢结构技术规范》（GBJ18-87）

（2）网架结构标准

《网架结构设计与施工规程》（JGJ7-91）

（3）塔桅结构标准

《塔桅钢结构施工及验收规程》（CECS80：96）

3.钢结构加工制作流程

（1）钢材力学指标：结构用钢的力学指标包括屈服点、抗拉强度、延伸率、低温冲击韧性。这些指标应符合《钢结构设计规范》的要求，但其中低温冲击韧性仅在结构可能处于低温环境下工作时才要检验。钢材力学指标的测定须符合《钢材力学及工艺性能试验取样规定》（GB2975-82）

（2）钢材化学成分：与钢材的可加工性、韧性、耐久性等有关。其中主要是碳的含量，合金元素的含量及硫、磷等杂质元素的限制含量应符合规范（GB222-84）要求。

（3）工艺性能：工艺性能主要包括可焊性和加工性能。可焊性与含碳量或碳当量（低合金钢）有关，可用可焊性试验鉴定。加工性能则通过冷弯试验来确定。按（GB232-88）为标准。

（4）几何尺寸偏差：钢材（钢板、型钢、圆钢、钢管）的外形尺寸与理论尺寸的偏差必须在允许范围内。允许偏差值可参考国家标准GB709-88、GB706-88、GB787-88、GB978-88，GB707-88、GB816-87等。

（5）钢材外形缺陷：钢材表面不得有气泡、结疤、拉裂、裂纹、褶皱、夹杂和压入的氧化铁皮。这些缺陷必须清除，清除后该处的凹陷深度不得大于钢材厚度负偏差值。另外，当钢材表面有锈蚀、麻点或划痕等缺陷时，其深度不得大于该钢材厚度负偏差值的1/2。

（6）机械切割：使用机械力（剪切、锯割、磨削）切割，相应的机械有剪板机、锯床、砂轮机等，较适合于厚度在12～16mm以下钢板或型材的直线性切割。

（7）气割：使用氧-乙炔、丙烷、液化石油气等火焰加热融化金属，并用压缩空气吹去融蚀的金属液，从而使金属割离，适合于曲线切割和多头切割。）

（8）等离子切割：利用等离子弧线流实现切割，适用于不锈钢等高熔点材料的切割。

（9）热成形加工：是指将钢材加热到一定温度后再进行加工。这种方法适于成形、弯曲和矫正在常温下不能做的工件。热加工终止温度不得低于700℃。加热温度在200～300℃时钢材产生蓝脆，严禁锤打和弯曲。含碳量超出低碳钢范围的钢材一般不能进行热加工。

（10）冷成形加工：是在常温下进行的。由于外力超出材料的屈服强度而使材料产生要求的永久变形，或由于外力超出了材料的极限强度而使材料的某些部分按要求与材料脱离。冷加工都有使材料变硬变脆的趋势，因而可通过热处理使钢材恢复正常状态或刨削掉硬化较严重的边缘部分。环境温度低于-16℃时不得冷加工碳素钢。低于-12℃时，不得加工低合金钢。

（11）弯曲加工：根据设计要求，利用加工设备和一定的工装模具把板材或型钢弯制成一定形状的工艺方法。冷弯适合于薄板、小型钢；热弯适合于较厚的板及较复杂的构件、型钢，热弯温度在950～1100℃。

（12）卷板加工：在外力作用下使平钢板的外层纤维伸长，内层纤维缩短而产生弯曲变形的方法。卷板由卷板机完成。根据材料温度的不同，又分为冷卷和热卷。卷板主要用于焊接圆管柱、管道、气包等。

（13）折边：把钢结构构件的边缘压弯成一定角度或一定形状的工艺过程称为折边。折边一般用于薄板构件。折边常用折边机，配合适当的模具进行。

（14）模压：模压是在压力设备上利用模具使钢材成型的一种方法。具体作法有落料成形、冲切成形、压弯、卷圆、拉伸、压延等。

（15）铲边：铲边是通过对铲头的锤击作用而铲除金属的边缘多余部分而形成坡口。铲边有手工和风动之分，风动用风铲。铲边的精度较低，一般用于要求不高、少量坡口的加工。

（16）刨边：刨边时工件被压紧，刨刀沿所加工边缘作往复运动，刨出坡口。刨边可刨直边或斜边。

（17）铣边：铣边与刨边类似，只是刨边机走刀箱的刀架和刨刀用盘形铣刀代替，即铣刀在沿边缘作直线运动的同时还作旋转运动，加工工效较高。

（18）碳弧气刨：将碳棒作电极，与被刨削的金属间产生电弧将金属加热到融化状态，然后用压缩空气把融化的金属吹掉。工效较高。

（19）地样法：在装配平台上按1：1放构件实样，然后根据零件在实样上的位置，分别组装起来成为构件。

（20）仿型复制法：先用地样法组装成单面结构，并加定位焊，然后翻身作为复制胎膜，在其上面装配另一单面结构。适用于横断面互为对称的桁架结构。

（21）立装：根据构件的特点及其零件的稳定位置，选择自上而下或自下而上的装配，适于放置平稳、高度不大的结构。

（22）卧装：构件放置平卧位置装配。用于断面不大但长度较大的细长构件。

（23）胎膜装配法：把构件的零件用胎膜定位在其装配位置上组装。用于制造构件批量大精度高的产品。

（24）电弧焊：利用焊条与工件间产生的电弧热将金属熔合的过程称为电弧焊。电弧焊有手工焊、自动焊、半自动焊和气体保护焊之分。

（25）电阻焊：以电流通过接触的两个焊件，在接触处电阻最大，电流通过产生高温，使材料呈半熔化状态，在加压力而熔合起来。一般用于对焊圆钢或点焊钢板。

（26）电渣焊：借电流通过熔渣所产生的电阻热来熔化金属进行焊接。如用于箱形柱与梁刚接时柱内连接梁上下翼缘处加劲板的熔透焊。

（27）手工焊：全部用人工操作的电弧焊，工效低，质量靠自己，稳定性差，但灵活，适于较短而复杂的焊缝或工地焊。

（28）埋弧自动焊：焊接时电弧埋在粉状焊剂下面，由机械自动撒焊剂并送出移动焊丝。适用于较长焊缝。焊缝质量好，效率高。

（29）气体保护焊：用CO2或氩气等保护电弧焊熔化的金属，其焊丝和气体的送出均为自动，仅需手工移动焊枪。属半自动焊，焊接质量好，效率高。

（30）抛丸：抛丸将粒径为0.8～2.0mm的钢丸经抛射机叶轮中心吸入,在叶轮尖定向高速抛出,射向需要作防锈处理的钢结构表面,达到机械除锈的目的.这种方法除锈效率高,费用低,污染少。

4.钢结构的防腐蚀措施

（1）耐候钢：耐腐蚀性能优于一般结构用钢的钢材称为耐候钢，一般含有磷、铜、镍、铬、钛等金属，使金属表面形成保护层，以提高耐腐蚀性。其低温冲击韧性也比一般的结构用钢好。标准为《焊接结构用耐候钢》（GB4172-84）。

（2）热浸锌：热浸锌是将除锈后的钢构件浸入600℃左右高温融化的锌液中，使钢构件表面附着锌层，锌层厚度对5mm以下薄板不得小于65μm，对厚板不小于86μm。从而起到防腐蚀的目的。这种方法的优点是耐久年限长，生产工业化程度高，质量稳定。因而被大量用于受大气腐蚀较严重且不易维修的室外钢结构中。如大量输电塔、通讯塔等。近年来大量出现的轻钢结构体系中的压型钢板等。也较多采用热浸锌防腐蚀。热浸锌的首道工序是酸洗除锈，然后是清洗。这两道工序不彻底均会给防腐蚀留下隐患。所以必须处理彻底。对于钢结构设计者，应该避免设计出具有相贴合面的构件，以免贴合面的缝隙中酸洗不彻底或酸液洗不净。造成镀锌表面流黄水的现象。热浸锌是在高温下进行的。对于管形构件应该让其两端开敞。若两端封闭会造成管内空气膨胀而使封头板爆裂，从而造成安全事故。若一端封闭则锌液流通不畅，易在管内积存。

（3）热喷铝（锌）复合涂层：这是一种与热浸锌防腐蚀效果相当的长效防腐蚀方法。具体做法是先对钢构件表面作喷砂除锈，使其表面露出金属光泽并打毛。再用乙炔-氧焰将不断送出的铝（锌）丝融化，并用压缩空气吹附到钢构件表面，以形成蜂窝状的铝（锌）喷涂层（厚度约80μm~100μm）。最后用环氧树脂或氯丁橡胶漆等涂料填充毛细孔，以形成复合涂层。此法无法在管状构件的内壁施工，因而管状构件两端必须做气密性封闭，以使内壁不会腐蚀。这种工艺的优点是对构件尺寸适应性强，构件形状尺寸几乎不受限制。大到如葛洲坝的船闸也是用这种方法施工的。另一个优点则是这种工艺的热影响是局部的，受约束的，因而不会产生热变形。与热浸锌相比，这种方法的工业化程度较低，喷砂喷铝（锌）的劳动强度大，质量也易受操作者的情绪变化影响。

（4）涂层法：涂层法防腐蚀性一般不如长效防腐蚀方法（但目前氟碳涂料防腐蚀年限甚至可达50年）。所以用于室内钢结构或相对易于维护的室外钢结构较多。它一次成本低，但用于户外时维护成本较高。涂层法的施工的第一步是除锈。优质的涂层依赖于彻底的除锈。所以要求高的涂层一般多用喷砂喷丸除锈，露出金属的光泽，除去所有的锈迹和油污。现场施工的涂层可用手工除锈。涂层的选择要考虑周围的环境。不同的涂层对不同的腐蚀条件有不同的耐受性。涂层一般有底漆（层）和面漆（层）之分。底漆含粉料多，基料少。成膜粗糙，与钢材粘附力强，与面漆结合性好。面漆则基料多，成膜有光泽，能保护底漆不受大气腐蚀，并能抗风化。不同的涂料之间有相容与否的问题，前后选用不同涂料时要注意它们的相容性。涂层的施工要有适当的温度（5~38℃之间）和湿度（相对湿度不大于85%）。涂层的施工环境粉尘要少，构件表面不能有结露。涂装后4小时之内不得淋雨。涂层一般做4~5遍。干漆膜总厚度室外工程为150μm，室内工程为125μm，允许偏差为25μm。在海边或海上或是在有强烈腐蚀性的大气中，干漆膜总厚度可加厚为200~220μm。

（5）阴极保护法：在钢结构表面附加较活泼的金属取代钢材的腐蚀。常用于水下或地下结构。

5.钢结构的安装要点

（1）摩擦系数：，其中F为抗滑移试验所测得的使试件产生初始

滑移的力，nf为摩擦面数，为与F对应的高强螺栓拧紧预拉力实测

值之和。

（2）扭矩系数：，其中d为高强螺栓公称直径(mm)，M为施加扭矩值（N﹒M），P为螺栓预紧力。10.9级高强度大六角螺栓连接必须保证扭矩系数K的平均值为0.110～0.150。其标准偏差应小于等于0.010。

（3）初拧扭矩：为了缩小螺栓紧固过程中钢板变形的影响，可用二次拧紧来减小先后拧紧螺栓之间的相互影响。高强螺栓第一次拧为初拧，使其轴力宜达到标准轴力的60%～80%。

（4）终拧扭矩：高强螺栓最后紧固用的扭矩为终拧扭矩。考虑各种预应力的损失，终拧扭矩一般比按设计预拉力作理论计算的扭矩值大5%～10%。

6.钢结构的验收

（1）保证项目：保证项目是保证工程安全或使用功能的重要检查项目。无论质

量等级评定合格或优良，均必须全部满足规定指标要求。对于不同的分项

工程GB5021-95明确规定了保证项目内容，保证项目只要求满足，无优良、合格之分。

（2）基本项目：基本项目是保证工程安全或使用功能的基本检验项目，其指标分“合格”和“优良”两级，是评定分项工程质量等级的条件之一。

（3）允许偏差项目：允许偏差项目是分项工程实测检验中规定有允许偏差范围的项目。检验评定时允许有少量抽检点的测量值略超过允许偏差范围。

（4）观感质量评分：观感质量由三人以上共同检验评定。钢结构加工和安装的检验项目及标准如下表。观感质量评定时对每个项目抽10个点进行评定，按合格率评级，标准见观感质量评定标准表。

第三篇：关于煤矿钢结构防腐蚀方法的调研报告

关于煤矿钢结构防腐蚀方法的调研报告

调研时间：2010年2月17日

调研单位：平禹煤电公司凤白庙矿

调研课题：煤矿钢结构腐蚀危害及防腐蚀方法

背景：

在钢结构工程中，钢结构构件的防腐蚀非常重要。我国2001年因腐蚀造成的损失高达4979亿元，相当于国民经济总产值的5%，仅在石油和化学工业造成的经济损失就达400多亿，腐蚀给国民经济带来极大的损失和危害，因此，引起了各行业的高度重视。我们为此企业平禹煤电公司白庙矿就钢结构防腐问题进行了一次调研，白庙矿工作人员给我们讲解了常用钢结构防腐的方法。

内容：

一、钢结构腐蚀及其危害

钢铁由于强度高、易加工、成本较低等优势广泛应用于国民经济和人民生活的各个领域。但由于氧气水份和其它腐蚀介质的作用，钢铁很容易发生腐蚀，最终被氧化成疏松的腐蚀产物而彻底失效，它给人类带来了巨大的经济损失和危害。目前，世界钢铁的年产量约7亿吨，其中每年约有1.4亿吨因腐蚀而消耗掉，同时由于钢铁腐蚀造成的停产，效率降低、成本增高、产品污染和人身事故等间接损失更是难以估算。

煤矿钢结构是结构支护、提升重物等关键的承力部件，这些钢结构受到大气、工业气体、烟雾、露水、雨水等介质的作用而产生腐蚀。如果不对这些钢结构进行有效的防护，其服役奉命将大大降低，甚至提前报废，严重影响煤矿的安全生产，给国家造成巨大的经济损失。

二、钢结构的常用防腐蚀方法

钢结构的常用防腐蚀方法主要有玻璃防腐，热浸镀锌防腐，涂料重防腐，火焰喷涂防腐，电弧喷涂防腐等。其中在煤矿钢结构上获得广泛应用的主要是涂料重防腐和电弧喷涂防腐。

1、玻璃钢防腐

玻璃钢防腐是用玻璃纤维与树脂叠层物的涂敷层进行防腐，其防腐原因主 1

要是机械屏蔽，即玻璃钢将钢铁与腐蚀介质相隔离，以阻止和减缓腐介质对钢铁的侵蚀，保护钢铁不受腐蚀，由于玻璃涂层对钢铁仅起简单的机械隔离作用，且与钢基体结合力差，损坏后修补难度大，效果不好，因此涂层耐腐蚀寿命较短，一般仅为10a左右，桥采用玻璃钢防腐仅使用4a，虽然玻璃钢涂层60%完好，但其下部的钢铁腐蚀已十分严重。

2、热浸镀锌防腐

热浸镀锌防腐是经过酸洗除锈的钢构件浸入480~520℃高温镀熔3~5min使钢铁表面沾挂一层锌液，经冷却形成镀层。热浸镀锌镀层能够对钢铁提供机械机械屏蔽盒电化学保护双重作用，涂层与钢铁表面结合力较好，但镀锌涂层厚度一般仅为80μm左右，锌涂层被逐渐腐蚀后局部露出钢铁基体，导致涂层最终失效，因此热浸镀锌防腐耐磨腐蚀年限稍短，仅可提供钢铁中等年限的防腐保护，另外，热镀锌生产工艺局限性较大，对钢井架，井筒装备等大构件应用十分困难，而且对于形状复杂的钢构件，由于受高温影响，可能会导致钢构件的变形而影响最终作用。

3、涂料重防腐

涂料重防腐是底漆，中间漆和面漆组成的油漆涂层体系进行防腐。其防腐原理主要是机械屏蔽，即油漆涂层将铜钢与腐蚀介质相隔离，以阻止和减缓腐蚀介质对钢铁的侵蚀，保护钢铁不受腐蚀。

由于油漆涂层无阴极保护作用，耐老化、抗紫外线性能差，与基体结合力低，抗损伤能力差等原因，使得油漆涂层耐腐蚀奉命一般为8-15a。涂料初次涂装后，需定期刷面漆进行维护，如进行彻底维护时还需对钢结构件重新喷砂除锈再涂装油漆，无论是国外涂料还是国内涂料都以无数的应用实例充分证明了这一点，涂料重防腐的初期投资不高，但后期维护费用较高，而且废旧的漆皮，重新喷砂除锈会对环境产生严重的污染，如衮矿集团济宁二号井副井井架采用油漆涂装2a之后即出现腐蚀现象，现在需要不断维护，其维护费用不断增加。

4、火焰喷涂防腐

火焰喷涂是以氧气、乙炔气混合燃烧为热源，将金属锌、铝丝加热到熔融或高塑性状态，在压缩空气流或火焰流的泄引下，熔融或高塑性的金属颗粒被雾化喷涂至工件表面形成涂层，加热丝村熔化温度在2500℃左右。

由于受氧气、乙炔气源影响，火焰温度低，锌铝丝不能很好熔化，无法与钢铁基体形成很好的机械镶嵌结合，导致涂层结合力差，很难达到国家标准规定值，从而大大降低了其防腐效果，另外火焰喷涂为单丝送进，生产效率低，无法应用于大面积钢结构防腐施工，仅适用焊缝修补等少量面积的防腐施工。

5、电弧喷涂防腐

通过具有平直特性的电弧喷涂电源，两根带正负电的金属（锌、铝或其他合金）丝材连续被送到电弧喷枪端头，在端部短路接触产生电弧熔化，溶融铝的高温液滴被压缩空气喷吹雾化，喷涂至工件表面，与基体形成良好的电弧喷涂涂层。丝材被熔化温度达6000℃。

由于电弧喷涂丝材熔化温度高，丝材熔化均匀，无半熔化或高塑性的喷涂颗粒，喷涂粒子携带较大的热能和动能撞击，涂层与基体具有优良的涂层结合力，在弯曲、冲击或碰撞下也能确保防腐涂层不脱落、不起皮、结合牢固，防腐长久有效，这一点是其他从任何表面防腐涂层无法达到的。

电弧喷涂层防腐原理为阴极保护和机械屏蔽相结合，在腐蚀环境下，即使防腐涂层局部破损，它仍具有牺牲自己保护钢铁基体之效果。涂层（阳极）与钢铁基体（阴极）的面积比大于等于1。另外，电弧喷涂层的厚度可根据设计进行施工，能够达到较厚的厚度，使得涂层耐蚀寿命大大延长。

电弧喷涂防腐涂层是由电弧喷涂层和有机封闭涂层组成，其耐腐蚀寿命还是二者之和，而是二者之和的15-2.3倍，这是世界上公认的最佳协同效应。经合理设计涂层厚度，其耐腐蚀寿命完全可以达到30a以上，30a以后的维护仅需在电弧喷涂层上刷封闭涂料，无需重新喷涂，实现一次防腐，长久不腐。

通过以上技术分析可得出结论，电弧喷涂技术相对于其他防腐方法具有生产效率高，涂层结合好，耐蚀寿命长，经济效益显著等突出特点，是煤矿钢结构的长效防腐发展趋势。

三、煤矿钢结构的长效防腐发展趋势

国外发达国家关于热喷涂锌、铝涂层的大量腐蚀试验数据表明，只有热喷涂锌、铝涂层加封闭的复合涂层体系才可提供30a以上的腐蚀保护，挪威、英国、美国、法国等大量应用实例显示，热喷涂层已成功实现对钢铁桥梁、码头钢结构、水工闸门、户外各类塔架等实现30a以上的防腐保护。美国、英国、日本、欧洲

各国热喷防腐标准规定不同涂层体系及其腐蚀年限的对应关系，并且明确规定只有热喷涂层才或提供20a以上的腐蚀保护。这些都为电弧喷涂防腐涂层提供了设计依据和质量保证，也为热喷涂防腐在煤矿钢结构上应用提供了最有价值的应用实例旁证。

在欧洲和北美地区钢结构件的防腐发展过程，20世纪40年代为油漆防腐，50-70年代为重防腐涂料防腐、热浸锌防腐、火焰喷涂防腐、电弧喷涂防腐并存。80年代后，电弧喷涂防腐技术得到广泛应用。我国目前煤矿钢结构仍大量采用涂料重防腐，由于其防腐寿命较短，且后期维护费用庞大，维护期间严重影响生产等，因此已越来越显现出局限性。

近年来，由于电弧喷涂防腐技术优点显著，在国内有识之士的倡导和有关单位领导的大力支持下，电弧喷涂技术在我国煤矿钢结构防腐领域得到推广应用，如中国矿业大学的大正公司自1993年起已把电弧喷涂防腐技术成功应用于兖州矿业集团吉林济宁三号井副井，中平能化集团十三矿副井等多个煤矿钢结构长效防腐。

调研人：魏威龙

第四篇：防水与钢结构认识

钢结构安全技术

以钢材制作为主的结构，是主要的建筑结构类型之一。钢材的特点是强度高、自重轻、整体刚性好、变形能力强，故用于建造大跨度和超高、超重型的建筑物特别适宜；材料匀质性和各向同性好，属理想弹性体，最符合一般工程力学的基本假定；材料塑性、韧性好，可有较大变形，能很好地承受动力荷载；建筑工期短；其工业化程度高，可进行机械化程度高的专业化生产；加工精度高、效率高、密闭性好，故可用于建造气罐、油罐和变压器等。其缺点是耐火性和耐腐性较差。主要用于重型车间的承重骨架、受动力荷载作用的厂房结构、板壳结构、高耸电视塔和桅杆结构、桥梁和仓库等大跨度结构、高层和超高层建筑等。钢结构今后应研究高强度钢材，大大提高其屈服点强度；此外要轧制新品种的型钢，例如H型钢（又称宽翼缘型钢）和T形钢以及压型钢板等以适应大跨度结构和超高层建筑的需要。钢结构又分轻钢和重钢。判定没有一个统一的标准，很多有经验的设计师或项目经理也常常不能完全说明白，可以以一些数据综合考虑并加以判断

钢结构的发展

中国虽然早期在铁结构方面有卓越的成就，但由于2000多年的封建制度的束缚，科学不发达，因此，长期停留于铁制建筑物的水平。直到19世纪末，我国才开始采用现代化钢结构。新中国成立后，钢结构的应用有了很大的发展，不论在数量上或质量上都远远超过了过去。在设计、制造和安装等技术方面都达到了较高的水平，掌握了各种复杂建筑物的设计和施工技术，在全国各地已经建造了许多规模巨大而且结构复杂的钢结构厂房、大跨度钢结构民用建筑及铁路桥梁等，我国的人民大会堂钢屋架，北京和上海等地的体育馆的钢网架，陕西秦始皇兵马佣陈列馆的三铰钢拱架和北京的鸟巢等。轻钢结构的楼面由冷弯薄壁型钢架或组合梁、楼面OSB结构板，支撑、连接件等组成。所用的材料是定向刨花板，水泥纤维板，以及胶合板。在这些轻质楼面上每平方米可承受316～365公斤的荷载。迈特建筑轻钢结构住宅的楼面结构体系重量仅为国内传统的混凝土楼板体系的四分之一到六分之一，但其楼面的结构高度将比普通混凝土板高100～120毫米

第五篇：最新设备防腐蚀管理制度

设备防腐蚀管理制度

目的为加强设备防腐蚀管理工作，提高设备防腐蚀管理水平，延长设备使用寿命，保证生产装置安全、稳定、长周期运行，特制订本制度。

范围

本制度规定了各类设备、管道等的防腐蚀管理办法和措施。

本制度适用于本厂工艺管道、设备防腐蚀管理

职责

3.1

生产设备技术部为设备防腐蚀管理单位，具体职责：

3.1.1

配备专业技术人员，负责设备防腐蚀日常管理工作。

3.1.2

组织防腐蚀设备、设施的日常维护保养和检维修工作，组织编制并审定设备防腐蚀检修方案、施工方案、检测方案并检查实施情况；参与新、改、扩建项目中有关设备防腐蚀措施的设计审查、施工质量验收。

3.1.3

针对工艺、设备腐蚀问题，积极组织有关部门、使用单位和科研单位进行研究、攻关。推广应用新技术、新工艺、新设备、新材料，不断提高设备防腐蚀技术水平。

3.1.4

负责工艺防腐蚀的技术管理，制定和完善工艺防腐蚀措施的工艺技术规程、岗位操作法、工艺卡片，并对实施情况进行监督。

3.1.5

组织工艺防腐蚀技术方案的审定和药剂质量的评定及筛选。

3.2

各车间负责本车间设备防腐蚀工作的实施，具体职责：

3.2.1

贯彻执行上级部门有关防腐蚀的各项规章制度，严格按照操作法和防腐蚀工艺要求，正确操作和组织生产。

3.2.2

负责防腐蚀设施的日常维护和检查工作。

3.3

维修车间负责按有关规程及检修方案，编制合理的施工方案，确保检修质量，并配合做好腐蚀检查工作。

程序内容

4.1

凡采用防腐蚀措施的设备，使用单位必须严格按操作规程进行操作。当工艺条件发生变化时，应采取相应措施，防止设备防腐蚀措施失效。

4.2

对于已有的工艺防腐蚀措施，不得随意变更，确需变更的，应由使用车间提出方案，经生产设备技术部等有关部门审核同意后方可修改。

4.3

在工艺操作过程中，应严格控制工艺技术指标，特别是物料中腐蚀性介质的含量，不得超过规定值。防止由于生产工艺波动造成设备腐蚀加剧。

4.4

在装置停工时，应严格按照工艺技术规程，对含腐蚀性介质的设备进行必要的清洗、中和、钝化等处理，以防止设备腐蚀；在检修及开停工过程中，应对已有的设备防腐蚀措施（如衬里、涂料等）采取妥善的保护措施，防止造成损坏。

4.5

设备非金属防腐蚀衬里的维护检修，应执行SHS

03058《化工设备非金属防腐蚀衬里维护检修规程》。

4.6

重视和加强设备外表面的防腐蚀工作，应根据设备的腐蚀状况，按SHS

01034《设备及管道油漆检修规程》要求进行外表面防腐蚀处理。

4.7

对长期停用的装置和设备，应根据其特点采取相应的防腐蚀措施进行保护。

4.8

为适应腐蚀较为严重的化工生产装置防腐蚀的需要，企业应根据腐蚀介质沿工艺流程分布规律，建立腐蚀监测网络，加强设备腐蚀检查和监测，为设备的检维修、正常运行提供依据。

4.9

在装置停工检修时，应根据腐蚀检查方案，由专业人员组成腐蚀检查小组，对设备的腐蚀状况进行详细检查和评价，并写出腐蚀检查技术报告。

4.10

针对工艺生产特点，加强对物料中腐蚀性介质含量的监测和分析，建立定期分析制度，严格控制腐蚀性介质的含量。

4.11

应建立硫化氢等关键性腐蚀介质沿工艺流程的分布档案，尤其是对部分用高强钢材料制造且介质中硫化氢含量较高的设备，至少每月进行一次硫化氢含量的采样分析及数据统计。

4.12

应对工艺流程中反映设备腐蚀程度及介质腐蚀性的参数（如铁离子含量、氯离子含量、硫化氢含量、PH值、露点温度等）进行定期分析，并根据分析结果及时调整工艺操作。

4.13

生产技术管理部门应根据有关规定及本企业具体情况确定工艺防腐蚀的部位、操作参数和技术控制指标，各相关单位必须按要求严格执行。工艺防腐蚀的主要控制指标应纳入生产工艺平稳率考核。

4.14

生产设备技术部每月应对定点测厚等设备腐蚀监（检）测情况、设备防腐蚀设施的完好情况进行检查、考核。

4.15

生产设备技术部每月应对各装置有关工艺防腐蚀的技术指标控制情况、防腐蚀药剂使用及质量检验情况进行检查、考核。

相关文件记录

设备防腐蚀记录

文件信息