浅谈钢结构防腐技术

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1、浅谈钢结构防腐技术浅谈钢结构防腐技术0知识建筑结构浅谈钢结构防腐技术杜本奎河南新乡河南省宏瑞防腐安装有限公司第一分公司 453400摘要:本文论述了钢结构在桥梁工程中的特点及其腐蚀的危害性,大量运用,随之而来,钢结构腐蚀问题也越来越严重.根据资料显示,世界上每年因为腐蚀而失去作用的金属材料和设备大约为生产量的 2O%以上丈章结合工作实际,对桥梁钢结构防腐涂层寿命影响因素进行了分析关键词:铜结构:桥梁:防腐:电弧热喷涂一,钢桥特点及腐蚀危害1.钢桥具有跨越能力大,强度高,建设速度快.施 1 期限短等特点.武汉长江大桥的建成使万里 K 江耸立起中国人民征服长江的第一座丰碑,近年来,随着圈家基础设施

2、建设速度加快,大型钢结构桥梁小断涌现.修建一座跨江或跨海的特大型钢桥,使用钢材的数量般都在万吨甚至 1o 万吨以上.而腐蚀,应力腐蚀和腐蚀疲劳是使这种特大钢桥构件退 HJ 作,寿命降低的重要原因之一2.钢铁桥梁的腐蚀已引起各围的高度重视,据 1991 年报道,武汉长江大桥每年投入维护费 100 多万元,但仍远远不够.腐蚀不仅浪费了大量的人力物力,也大大缩短了桥梁的使用年限.桥梁钢结构的腐蚀防护日渐成为人们关注的课题,只有在设计建造的同时,对其进行卓有成效的防腐,才能确保钢桥的长久寿命.二,桥梁钢结构防腐的方法1.重防腐油漆涂装防腐蚀1.1 重防腐油漆的作用机理:油漆防腐具有美丽的外观,简单的涂

3、装 T 岂,多年来一直被广泛采用,随着涂装工艺的发展,重防腐涂装成为钢桥防腐的主流,在重防腐涂料巾,无论是国外名牌油漆,还是国内品牌油漆,其防腐涂装工艺和涂料品种都非常相似,即涂装艺由底漆,叶间漆和面漆组成的多层涂装体系,油漆品种均为环氧富锌底漆.环氧云母氧化铁中问漆和环氧聚氨酯或环氧各色面漆或氯化橡胶面漆等组成.(1)屏蔽作用:油漆涂层将钢铁与腐蚀环境机械隔离开.(2)钝化缓蚀作用:油漆涂装体系中,第一道车间底漆对钢铁有钝化缓蚀作用,增加油漆层附着力,防腐作用很微弱.(3)阴极保护作用:防腐底漆中如添加锌粉,如富锌底漆,刘钢铁提供阴极保护.1.2 再防腐油漆的失效机理:油漆对钢桥梁提供的腐蚀

4、保护以机械屏蔽的隔离防护为主,油漆涂层的老化,粉化使这种隔离作用减弱或失去作用,其阴极保护作用的锌粉是靠油漆中有机粘合才能与钢铁相结合,随着有机物的裂解,老化使锌粉无法与钢铁相结合,这样阴极保护作用自然消失,其次,油漆涂层本身有无数微针孔,长期处在盐雾潮湿环境下,氯离子,水分子等会透过针孔腐蚀基体金属,在油漆层与基体金属交界处钢铁腐蚀产物体积积聚膨胀,导致油漆层剥落,腐蚀并沿着油漆层剥落处四周迅速扩展,导致整个防腐体系失效.2.热浸镀锌防腐钢桥的护拦,扶梯及拼装式小型钢桥梁采用热浸锌防腐 O 热浸锌镀层一般无法超过 80m 厚度,在一般工业大气环境卜可以提供 l0 年左右的有效保护.热浸锌防腐

5、艺需要将 T 件浸入熔融的金属锌镀槽中,受镀槽容积所限,不能对较大尺寸的钢桥部件进行防腐施工.其次,不能到现场进行热浸锌防腐,只能在固定的工厂施【,势必造成大量的往返运输费用,再次热浸锌镀层碰伤后,自身无法进行修复因此采用热浸锌方法对钢桥全面防腐有很大的局限性.3 热喷涂防腐3.1 火焰喷涂:火焰喷涂是采用可燃性气体的燃烧作为热源,将金60属丝材或粉末熔融,雾化,吹喷于基体表的,J 法,:欧洲及北荚俐桥梁L期热喷涂防腐为氧,乙炔火焰喷涂.敢得很好的防腐效果我Jl965fi曾在南京长江大桥钢板纵梁 L 盖板采用火焰喷锌打耐 J 崧漆式进行防腐,l3 年后检查效果良好,但火焰喷涂产效棼低,严咂制约

6、钢桥的 JJll【.T=期,此仪对钢桥长期积水,阴暗和受力构件进r 喷涂防幅若对整个犬桥采川氧,乙炔火焰喷涂防腐川能会 flJ 现防馏施 r 效率_jlI19J矛盾,喷涂层久附着有效 j 涂层结合,J 的矛盾等,此阳内没订夫面积采川火焰喷涂进行钢桥防腐的例了3-2fU 弧喷涂:电弧喷涂防描原理足利州 t【f=l 弧喷涂设备.x,JJ_LIi 带电的金属丝进行加热,熔融,雾化,喷涂形成防腐涂层,外加仃机封涂层的长效防腐复合涂层.该涂层的篙:特点址:()具有较长久的耐腐蚀寿命,J防腐寿命 nJ 达到 50 年以同 f 卜 f 该防旖涂枉30 年使用期内尤须它任何防腐维护,30 年以后的维,1,仪须

7、?【U弧喷涂层 l 一刷封涂料.无须 F 矗新喷涂,实现次防腐.涂层经久仃效.(二)电弧喷涂层 J 金体具 f优良的涂屡结合 J,金唢涂层以机械镶嵌和微冶金 j 摹体会属相.合,:轻微的芍ll1,冲击喊碰撞 F 也能确保防腐涂层脱落,起皮,结合,司,防腐 K 久彳=f 效,这一点是其它任何表面防腐涂层无法达到的()电弧喷涂锌,;涂层防腐原理为阴极保护,:腐蚀环境下,p 使防馏涂层局部被损,仍具有牺牲自己保护钢铁基体之效果三,国内外热喷涂长效防腐技术的发展1 国外热喷涂长效防腐涂层的腐蚀试验1953 年美田焊接学会对热喷涂锌,=涂层:环境,海水环境和海洋性环境 i 大类环境进行 K 达 19 年

8、的 hI 挂片试验,投放试片4248 片.试验结果表明,喷锌,钒加划闭涂层都能对以夫类环境的钢结构构件提供长期有效防腐保护,公布 F着名的热唢涂,19年试验报告.不同国家技术人员的试验结果是敛的,即热喷涂锌,铝涂层均能够提供钢铁在海洋火气,_r 业火气,海水环境 r 的 K 久钉效保护.这试验结果接被作为热喷涂防腐技术标准制定依据,rI:接推动了 21 世纪以后世界发达围家大型钢铁桥梁热喷涂防腐的应用,为世界的热喷涂发展作人贞献2 热喷涂长效防腐在国外钢结构桥梁的应用热喷涂在桥梁 I 的应用,存 20 世纪 30 年代已外始,发腰至 6070 年代时.欧洲每年用于热喷涂防腐的锌丝达 4000

9、丌磅,荚每年热喷涂用锌丝达 200 万磅,一般热喷涂复合涂层的耐腐蚀灯命为 2040年以3 电弧啧涂长效防腐在国内的应用电弧喷涂长效防腐技术下 20l=纪 30 年代起,先后 f|:煤矿,铁道,水利,港口码,冶金,机械,厂一播电视,医疗,电力,消防等领域得到 J 泛应川.如宝 di 钢铁集 I_.f 马迹山港码头钢桩,I 海磁悬浮快速列车轨道功能件,长汀峡水利枢纽 I.程,武汉军长江火桥钢箱梁及桥面等阁家重点建没项=;1,以及淳安千岛湖南Ii 大桥,长江黄柏河大桥,下牢溪大桥,广州机场互元里立交桥,徐连高速公路邳州运河大桥等钢结构桥梁均采用 r 电弧喷涂 K 效防腐技术进 r 腐蚀防护,并取得

10、很好的防腐效果.我国已完全有能力采用电弧喷涂长效防腐技术解决周家大型钢桥梁的腐蚀防护问题.四,钢桥梁长效防腐的必要性世界各国早期建设的钢桥梁基本上都采用油漆防腐,普通涂料防腐寿命为 35 年,重防腐涂料涂层为 810 年,以后每隔 35 年需重新涂漆维护,其维护效果难以令人满意.我国也不例外,历史上油漆防腐钢桥腐蚀造成的危害是严重的,钢桥防腐维护费用是巨大的,由于腐蚀效应和现有油漆的风化,目前有大量的钢桥需要维护,修理和(上接第 59 页)屈服强度与名义屈服强度的比值;M 为由于塑性饺的位置偏离柱中心线而由剪应力产生的附加弯矩.以上各式中,分别为柱,梁的屈服强度,w,分别为柱,梁截面的塑性模缝

11、 N 为柱的轴力,Ac 为柱的截面面积.2.2 节点域抗剪承载力的规定现行的设计规范都允许节点域在地震作用下产生塑性变形,耗散地震能.我国抗震规范和高层民用建筑钢结构技术规程对于节点域的要求为:(Me-+M)/vp(4/3)fv(2)式中,为系数,6 度类场地和 7 度时可取 0.6,8,9 度时取0.7;M,M 分别为节点域两侧梁的全塑性受弯承载力;vp 为节点域的体积为节点域钢材抗剪强度设计值.美国的 UBC,AISC 抗震规范和 FEMA267 等则是控制节点域受剪承载力用下式表示:dctpIt+穑】式中,为系数,UBC,AISC 抗震规范中取 0.6,FEMA2670.55;d,dh

12、分别为柱和梁的截面高度;bd 为柱的翼缘宽度;tt为柱翼缘和节点域的厚度.2.3 连接承载力设计(3)中取分别节点设计般要求多高层建筑钢结构的节点设计应满足传力可靠,构造简单,具有抗震延性及施工方便的要求.当按非抗震设计时,结构主要受风荷载控制,节点连接处于弹性受力状态,故按弹性受力阶段设计.当按抗震设计时,应考虑大震下结构已进入弹塑性受力阶段.按照结构抗震设计遵循的原则,节点连接承载力要高于构件本身承载力,这就是所谓的“超强设计准则“或“强节点弱杆件“即:M1.2M,V1.3(2M./1)(41式叶 1:M仅由翼缘连接(焊接或螺栓)承担的最大受弯承载力;建筑结构建筑知识重涂.鉴于此.无论是新

13、建钢桥梁,还是已经建好使用的钢桥都迫切需要一种 3O 一 5O 年以上的长效防腐涂层,实现一次防腐,钢桥经久不腐.90 年代以来我国的电弧喷涂工艺得到进一步完善,大大提高了涂层质量,生产效率,降低了生产成本,已广泛用于钢结构构件的长效防腐,其防腐效果大大优于油漆防腐.可以做到一次防腐与钢桥设计寿命同步.在我国钢桥梁上推广应用电弧喷涂层长效防腐,在未来的几十年将为国家节约大量的钢桥防腐维护费用,减少油漆防腐维护带来的环境污染,延长钢桥的使用寿命,必将产生巨大的经济效益干 II 社会效益M粱的全塑性受弯承载力;Vr 一由腹板连接(焊接或螺检)承担的最大受剪承载力.若为栓焊混合连接腹板高强度螺栓的抗

14、剪强度应考虑焊接热影响使预应力损失而乘以 0.9 的折减系数:l 一粱的净跨.3 结论地震灾害使数百幢各高层钢结构房屋的梁柱刚性连接节点受到,重破坏,经研究.其梁端焊缝开裂的主要原因是节点连接的抗力大大低于梁截面的抗力.而首先使连接焊缝开裂发生脆性破坏.因此,切实可行地贯彻“强节点弱杆件“的基本原则,在结构节点连接设计中具有不可忽视的地位(11 钢框架梁柱新型节点通过对梁截面的局部削弱或者梁端局部加强,使塑性铰外移.这种构造具有优良的抗震性能.(21 在削弱型节点构造方面梁翼缘削弱后受弯承载力降低,因而钢材用照增多.作为主要的形式推广经济性能不理想,必要时可以采用.节点局部加强型构造时应遵循“强节点,弱杆件“原则.不应出现弱柱情况.参考文献1】 高层民用建筑铜结构技术规程(JGJ9998)【S1.北京:中国建筑工业出版社.1998f2】 建筑抗震设计规范(GB500112001)【s.北京:中国建筑工业出版社.20013】李波,杨庆山,茹继平腹板开孔型钢框架梁柱节点抗震性能试验 ll1.哈尔滨工业大学,2006(8)4】蔡益燕考虑塑性铰外移的钢框架梁柱连接设计 U1 建筑结构,2009(2)5】侯宝隆.国外几种钢结构连接新工:*-il1.钢结构 2()10.46茹继平,杨娜等翼缘削弱型钢框架梁柱节点的性能研究综述 IJ.工程力学,2008(4161