《金属结构涂装技术解析》由会员分享，可在线阅读，更多相关《金属结构涂装技术解析（32页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第一章 钢结构的概述概述： 公元前2000年出现了人类早期的炼铁技术。早在战国时期我国的炼铁技术就比较盛行。公元65年成功建成了世界上最早的锻铁桥-兰津桥 其后又建成四川泸定大渡河桥比欧美国家的铁索桥整整早了近百年。 英国最早将铁做为建筑材料，1840年铆钉连接和锻铁技术的出现促进了钢结构的发展。1855年英国人发明贝氏转炉炼钢，1865年法国人发明平炉炼钢，1870年成功轧制出工字钢钢材彻底取代锻铁。 20世纪焊接技术及高强螺栓出现，钢结构逐渐成为全世界接受的最重要的结构体系。 1.1 钢结构建筑的优点一钢结构的特点1.钢材的抗拉、抗压、抗剪强度高; 由于钢材强度高，结构需要的构件截面小,结
2、构自重轻。基础负重小 2.钢2.材具有良好的延展性和抗震性； 自重减轻一半，抗震设防烈度降一度，结构自重减轻1/3，地震作用减少30%40%，地基上单位面积负荷减少25%。3、结构占有面积小。高层建筑钢结构所占有面积只是同类钢混结构的28%，可增加使用面积4%以上。4.材质均匀，工作可靠性高，质量容易保证材质均匀接近各向同性，弹性模量高，符合力学计算模型。5.钢结构制造简便，施工周期短，易于改造加固。6、钢结构可以做成大跨度，大空间敞开式结构。二、钢结构的应用范围1.高层钢结构建筑2.轻型钢结构和民用住宅钢结构3.空间网格结构4.张拉结构1.2建筑用钢材一、钢材种类1、碳素结构钢 C% 0.0
3、3%0.25% 低碳钢 0.26%0.6% 中碳钢 0.61%2% 高碳钢2、低合金高强钢合金元素小于5%3、耐候钢(加入Cu P Cr Ni)4、桥梁用钢5、耐火钢：钢中加入Cr Mo Nb 600屈服强度相当于室温2/33.其他钢材二、钢材的品种热轧成型的钢板和型钢，冷弯（或冷压）成型的薄壁型钢。（一）热轧钢板（表示方法 宽厚度长度 ）分为:厚板（厚度4.5-60mm) 薄板（厚度0.35-4mm) 扁钢： 厚度4-60mm， 宽度20-200mm(二）热轧型钢1.工字钢工字钢根据截面高度h及厚度分类a(或b、c)2.槽钢槽钢根据截面高度h及厚度分类a(或b、c)3.角钢等肢角钢 肢宽度肢
4、厚度 不等肢角钢4.H型钢表示方法： 高度宽度腹板厚度翼缘厚度如： Hhbt1t2宽翼缘HW、中翼缘HM、窄翼缘HN5.钢管（三）冷弯薄壁型钢压型钢板壁厚0.41.5mm三、钢材的原始状态1、锈蚀未涂装的钢结构表面按氧化皮覆盖程度和锈蚀程度分四个等级A、B、C、DA、 全面覆盖氧化皮，表面几乎没有锈蚀B、 已发生锈蚀，部分氧化皮脱落。C、 氧化皮剥落，表面部分点蚀。D、 氧化皮全部剥落2、氧化皮空气中的氧气高温金属发生氧化-还原反应，并在钢板表面形成一层牢固附着呈青灰色的氧化膜。成分：最外层：Fe2O3 氧含量：30% 内一层:Fe3O4 氧含量：28% 再下一层：FeO 氧含量：22% 最后
5、一层：Fe和Feo混合物，难以清除（喷砂）3、钢材表面的缺陷 轧入氧化皮、压痕、划伤、重皮、气泡、热拉裂、夹杂、裂纹、结疤。按缺陷深度和影响面积分5个等级：A、B、C、D、E第二章钢结构的腐蚀和火灾危害2.1 钢铁的电化学腐蚀一、概念： 电化学腐蚀是金属和介质发生电化学反应而引起的腐蚀，在腐蚀过程中有隔离的阴极区和阳极区，电流可以通过金属在一定的距离内流动。钢铁的腐蚀绝大多数情况下是电化学腐蚀。在金属表面形成原电池是电化学腐蚀最为主要的条件。设计学时：2学时时间：90分钟课型：讲授课教学目标：1.钢铁的电化学腐蚀。 2.金属的耐蚀性。 3.钢结构的大气腐蚀。教学重点：钢铁的电化学腐蚀 钢结构的
6、大气腐蚀教学难点：钢结构的大气腐蚀危害： 比其他腐蚀速度更快，程度更严重。二、腐蚀的原电池钢铁和介质发生电化学反应条件:金属表面形成原电池阳极氧化反应，阴极发生还原反应。二、钢铁腐蚀的微电池Fe/o2(阳极) H2O/c(阴极)阳极反应：2Fe一4e2Fe2+阴极反应：2Fe+O2+4e4OH-总反应：2Fe+ O2 +2H2O+ O2=2Fe(OH)24Fe(OH)2+2 H2O +O2=4Fe(OH)32Fe(OH)3=Fe2O3+3H2O2.2钢铁及其他金属的耐蚀性一、耐蚀性评定方法1、质量评定法Kw= （W0-W1）/st2、深度评定方法K=243651000kwd=8.67kwd d
7、:金属密度二、钢结构建筑腐蚀评定标准 ISO12944 P22 表2-2三、钢材及其他金属耐腐性 1.、碳素钢的耐腐性 C 降低耐腐性，选择含碳量低的材料 2.、低合金钢的耐腐性 加入Co,Ni,Cu提高耐蚀性 稀土元素和AL共存能提高耐蚀性 低合金钢比碳素钢耐蚀 3、耐候钢的耐蚀性 分类：铜磷钢，铜磷铬镍钢 表面棕色，防腐机理是表面生成稳定的锈层，锈层渐渐密实，阻止腐蚀向内部进行。焊接用耐候钢，提高耐蚀性同时有可焊性 4、铸铁的耐蚀性 普通铸铁：Fe3C 石墨阴极性较铁素体强，形成许多微电池，不耐蚀 耐蚀铸铁：铸铁中含有Cr Ni Cu 和Si等 高硅铸铁：耐酸不耐碱，不耐氢氟酸 高Cr铸铁
8、：耐HNO3 高Ni铸铁：耐碱由于耐酸 5、镀锌钢材 镀锌钢材趋于涂装保护保护机理：（1）形成致密的保护膜，防止环境中的腐蚀介质与钢铁表面接触（2）锌的阴极保护作用，是最主要的防锈作用 目的;曾加保护性 为了美观如 何 防 腐1）不锈钢板中加入合金元素，改变钢的组织结构从而提高钢的抗腐蚀性能。 2）阴极保护，即使金属表面变成阴极。例如在海水 中，用镁块作阳极与钢板联在一起，可使钢板成为阴极而不受海水腐烛。某些化工容器、塔罐和地下管道，也可用同样的方法加一阳极，通上电流，使管道、容器成为阴极而得到保护。3）“暂时性”防锈法。这是指在生产、运输和贮存钢铁制品、构件时的表面防蚀保护法，由于防锈涂层可
9、以在使用时顺利去除，故称为“暂时性”方法。 4）使金属形成表面转化层和“永久性”表面覆层来防止腐蚀 2.3 钢结构的大气腐蚀一 机理大气腐蚀是造成钢结构损伤的一个主要因素,并且是随时间渐变的,其可靠性分析属于时变可靠性的范畴,而腐蚀模型在其中起重要的作用.碳钢和低合金钢是钢结构的主要结构材料。腐蚀的主要机理是金属在表面水膜下的电化学腐蚀。二 影响大气腐蚀的因素1、空气中污染源：盐粒子，硫化物，氮化物，碳化物 二氧化硫：形成硫酸腐蚀钢材，自催化式。氯离子：氯离子具有吸湿性对钢材造成严重的腐蚀。2、相对湿度 相对湿度达到临界点，水分在金属表面形成水膜，腐蚀速度增加 3、温度 相对湿度低于金属临界相
10、对湿度，温度影响较小 相对湿度高于金属临界相对湿度，温度影响较大三 大气腐蚀环境分类1、农村大气：空气中无破坏环境的污染物，不含破坏环境的化学污染物，主要是有机物和无机物灰尘。2、城市大气：H2S 汽车尾气等3、工业大气：SO2 H2S CL24、海洋大气：空气湿度大，盐分多5、海洋工业大气四 大气腐蚀破坏形式均匀腐蚀 局部腐蚀1、均匀腐蚀：腐蚀分布于整个金属表面，并以相对速度，使金属厚度减小，大气腐蚀属于均匀腐蚀。特点：阴阳极面积非常小，位置变幻不定，不断交替重复进行 2、点蚀：主要集中在某些活性点上，向深处发展深度大于孔眼直径 3、缝隙腐蚀：金属连接时，表面存在缝隙，有腐蚀性，介质存在时，
11、发生局部腐蚀 条件：缝隙存在 缝隙内外存在腐蚀介质浓度差，内部氧浓度低于外界是阴极 Cl存在容易发生缝隙腐蚀 4应力腐蚀：材料或零件在应力和腐蚀环境的共同作用下引起的脆性断裂现象，称为应力腐蚀开裂(SCC)。 5电偶腐蚀：也称双金属腐蚀 5.电偶腐蚀6.腐蚀疲劳 2.4 建筑钢结构的防腐蚀方法一、钢结构防腐蚀设计构造要求1.中等腐蚀环境的承重结构，不用悬索结构、格构结构等尽量用闭合截面2.传力焊缝用连续焊缝，且焊角尺寸不小于8mm3.柱脚要用混凝土包裹4.钢构件与铝合金接触，为了防止缝隙腐蚀，要在接触面涂底漆5.室内空气湿度不宜过大二、热浸镀锌和金属热喷涂1.热浸镀锌:将钢件全部浸入熔化的锌液
12、中，钢铁表面金属会产生两层锌铁合金，及一层纯锌，足以隔绝空气的氧化。2.金属热喷涂热浸镀锌和金属热喷涂金属涂层+涂料进行长效防腐蚀即使恶劣的腐蚀环境中，也可以达到20一30 年，维修时只对涂料部分进行维护，而不需对金属涂层基底进行处理。热浸镀锌：将钢铁构件全部浸入熔化的锌液中钢铁金属表面即会产生两层锌铁合金及盖上一层厚度均匀的纯锌，足以隔绝钢铁氧化的可能性，在建筑结构中，只是一些小部分，而大型钢结构框架主要是热喷涂金属热喷涂技术是在基材表面喷涂一定厚度的锌铝或其他金形成致密的粒状叠层，然后用有机涂料封闭，在涂装所需的装饰面漆热喷涂总厚度：120um一150um表面封闭涂层可选用已烯。聚氨酯。环
13、氧树脂主要用于保护期20一30年左右喷锌涂层厚度150um喷铝涂层厚度120um 热喷涂是利用一种热源将喷涂材料加热至熔融状态，并通过气流吹动使其雾化高速喷射到零件表面，形成喷涂层以提高机件耐蚀、耐磨、耐高温等性能的表面科学技术。涂层与基体的结合方式喷涂层与基体之间，以及喷涂层与颗粒之间主要是通过镶嵌、咬合、填塞这种机械形式连接，其次使微区冶金结合以及化学键结合。在自熔性合金粉末，尤其是放热性自黏结复合粉末问世使组织结合强度明显提高 2.金属热喷涂原理 1）喷涂材料的加热、熔化： 对于线材，当端部进入热源高温区域时，立即被加热熔化；对于粉末，进入热源高温区域，在进行的过程中被加热熔化或软化。2）熔化的喷涂材料被雾化： 线材端部熔化形成的熔滴在外加压缩气流或热源自身射流作用下脱离线材，并雾化成微细熔滴镶嵌喷射；粉末一般不存在熔粒被进一步破碎和雾化的过程，而是被气流或热源射流推着向前喷射。运动并冲击表面，产生碰撞、变形、冷凝、收缩的过程，变形的颗粒与 3）熔融或软化的微细颗粒的喷射飞行： 在飞行过程中，颗粒首先被加速形成粒子流，随飞行距离增加，粒子运动速度逐渐减小。4）粒子在基材表面发生碰撞、变形、凝固和堆集： 当具有一定温度和速度的微细粒子与基材表面接触时，颗粒与基材表面产生强烈的碰撞，颗粒的动能转化为热能部分传递给基材，同时微细颗粒沿凹凸
