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1、钢结构建筑事故分析 锈蚀事故全套一、 锈蚀的类型通常,我们将钢材由于和外界介质相互作用而产生的损坏过程称为“腐蚀”,有时也叫“钢材锈蚀”。钢材锈蚀,按其作用可分为以下两类:(1)化学腐蚀化学腐蚀是指钢材直接与大气或工业废气中含有的氧气、碳酸气、硫酸气或非电介质液体发生表面化学反应而产生的腐蚀。(2)电化学腐蚀电化学腐蚀是由于钢材内部有其他金属杂质,它们具有不同的电极电位,在与电介质或水、潮湿气体接触时,产生原电池作用,使钢材腐蚀。实际工程中,绝大多数钢材锈蚀是电化学腐蚀或化学腐蚀与电化学腐蚀同时作用的结果。二、腐蚀的机理及影响因素1、电化学腐蚀的机理钢材的电化学腐蚀是最重要的腐蚀类型,简单来讲
2、是指铁与周围介质之间发生氧化还原反应的过程。腐蚀的原因与钢材并非绝对纯净有关,它总是含有各种杂质,其化学组成除铁(Fe)外,还含有少量其他金属(如Mn、V、Ti)和非金属(如Si、C、P、0、N)元素并形成固溶体、化合物或机械混合物的形态共存于钢材结构中。同时,还存在品界面和缺陷。因此,当钢材表面从空气中吸附溶有CO2、02或SO2的水分时,就产生了一层电解质水膜,这层水膜的形成,使得钢材表层的不同成分或晶界面之间构成了千千万万个微电池,称为腐蚀电池。2、不同环境下的腐蚀因素分析（1）大气腐蚀钢材暴露在大气环境条件下,由于大气中水和氧等物质的作用而引起的腐蚀,称为大气商理。大气腐蚀影响因素：湿
3、度。湿度是决定大气腐蚀类型和速度的基本因素,相对湿度达60%(临界湿度)以上时,钱的腐蚀急速增加。湿度越大,一般大气的腐蚀性越强。降水量。雨水的冲刷,从冲掉腐蚀介质面言,产物的保护层,促进腐蚀的进行。温度。日气温变化越大,腐蚀越严重。4日照量。日照使钢材保护层涂料老化,起间接的破坏作用。5大气污染物质、大气中若存在SO、海盐粒子、固体尘粒,则腐蚀加重。因此,一般来说工业区腐蚀最严重，沿海地区次之。而内陆无污染工业的地区腐蚀最小。大气腐蚀防治措施：采用耐蚀钢材。如拨铜、铭、镍等合金组合的低合金钢,耐蚀性较好。使用涂层和金属镀层保护。降低大气湿度。降低大气湿度的措施很多,如钢结构的构造设计、防止缝
4、隙中存水、除尘、加入吸湿剂、空调等等。（2）淡水腐蚀指不含盐、碱和酸等水的腐蚀。其腐蚀机理原则上讲,与大气腐蚀相问。淡水腐蚀的重要影响因素有温度、氧气浓度等。淡水中常溶解有钙、镁等矿物,其令母高时,称为硬水、在硬水中,钢材的腐励冲断有所减慢,因为碳酸钙等沉积在钢材宫量商时,标为硬水。在硬水中,钢材的腾蚀速度有表面会阻碍氧气的通过,因而使腐蚀速度减慢、（3）酸腐蚀在非氧化性酸中(盐酸、稀硫酸、醋酸等),钢材与这些酸中的氢发生置换反应,形成可溶性的金属盐而被腐蚀。酸腐蚀影响因素 离子浓度;酸的类型; 温度。（4）碱腐蚀室温下水溶液的pH值在1014范围内时,碳钢纯化而使腐蚀速度下降。pH值大于14
5、时,由于生成不溶性的Fe203或Fe304,其腐蚀速度也不大。但在高温、高压碱水溶液中,钢材产生溶解性腐蚀,称为碱裂、碱脆化等。如锅炉的威腐馆。碱腐蚀影响因素：主要有温度、压力、pH值和碱金属种类(一般认为碱金属的原子量越大,腐蚀性越强)。请输入图片描述（5）盐类腐蚀改变溶液的pH值。发生氧化还原反应,如Fe置换铜的反应,铁被溶解。增加溶液的导电性,使电化学腐蚀加剧。4某些盐类的阴、阳离子对腐蚀的特殊影响。盐类腐蚀影响：盐的神炎、浓度、温度。（6）海水腐蚀随着海洋事业的发展,海洋中的钢结构越来越多,但海洋中腐蚀介质复杂,其机理也复杂。一般来说,主要有盐类腐蚀、电化学腐蚀、海生物腐蚀等。海水腐蚀
6、影响因素：1海水介质的接触深度。按浸入海水的U与海水介质。深度可分海泥区、全浸区、潮差区、飞溉区、飞激区十、平均团通建海洋大气腐蚀区。一般来说,飞溉区最严重,因为飞减区金属表面常被海水所润湿,并受到激差区海水运动的冲击,该处的保护涂层易于脱落破坏。 海水流速。随流速加大腐纯速度加快。 海生物。 海水温度防治措施：1正确确定腐蚀程度。例如海上建筑物的桩柱在不同位置的腐蚀程度有所不同,应采用不同的厚度。减少水流的滞流度以避免冲击腐蚀。3尽可能消除不必要的缝隙。4减少产生由化学麻钟的条件(如不同金属连接)。 少物件的应力集中现象。6注意焊接加工杂散电流的影响.7涂覆防护。8电化学保护。（7）土壤腐蚀
7、钢结构埋入土壤中所受的腐蚀称为土壤腐蚀。遵循电化学腐蚀基本理论,但腐蚀电池的形成与土壤自身特性有关。一般来说,有下列一些腐蚀电池。 距离腐蚀宏电池。常发生在地下长距离的钢结构上。因土壤的局部不均匀引起的腐蚀宏电池。一般由回填土密实度、夹杂物的不同引。 没深度不同及边缘效应引起腐蚀宏电池。 结构所处状态的差异引起腐蚀宏电池。由温差、应力、不同种类的钢材引起。土壤腐蚀影响因素： 壤性质(孔隙率和孔隙结构、含水量、电阻率、酸碱度、含盐量)。杂散电流。3微生物土壤腐蚀防治措施：覆盖层保护。阴极保护。改变土壤环境。如降低水位、选择腐蚀小的回填土、在酸性土壤中物件周围允填石康石碎块等。（8）有机系非水溶剂
8、的腐蚀非水浴剂包括无机系和有机系两类。无机系主要有纯硫酸、发烟硝酸等不含水的酸类,熔融氢氧化钠及碳酸钠等熔盐,在低温下成为液态的液氨等物质。鉴于工业建筑中有机系非水溶剂的腐蚀较多,如有机药品工业、食品工业、发酵工业、石油化工、纺织工业等,本节主要涉及有机系非水溶剂所引起的腐蚀。(1)极性非水溶剂(如酒精、盛、鞍酸、酚类、硝基化合物)腐蚀遵从电化学机理。非极性非水溶剂(如锁状或环状结构的碳氢化合)甲的腐蚀既有电化学腐蚀也有化学腐蚀。一般来说,非极性溶剂本身腐蚀性很小,但当溶剂置于大气中时,所生成的氧化物具有极性。例如,燃料油和润滑油被氧化后生成了鞍酸,能促进金属在这些油中的腐蚀。另外,有机氯化合
9、物和有机滇化合物的腐蚀作用,是由于它们分解后生成盐酸和家误取所整剂的腐蚀与水也密不可分。水的来源有大气等,油类本身含有一定的水。(2)防治措施：隔绝水的侵入。如油中加入皂类的防蚀措施,就是为了把油中水分同金属面隔离。 添加防止非水容剂变成腐蚀介质的外加剂。9.高温腐蚀在高温时,钢材表面会产生一层黑皮(如轨制过程中,钢材也会产生一层黑皮),黑皮为高温氧化物,对钢材有一定的保护作用;但有水分存在时,由于钢材黑皮的电位不同,从而构成了原电池,使钢材产生电化学腐蚀。高温腐蚀防护,可从下列几方面着手：(1)根据使用寿命、环境开质习通发、社会、情况、农化、粉等控制。（2)改善高温环境,在加工使用中可通过真
10、空、惰性气体等控制。钢材所处的高温环境介质。(3)表面处理。10.应力腐蚀钢材的应力腐蚀指钢材在应力状态下腐蚀加速的现象。应力腐蚀的特征是在较极限抗拉强度低很多的应力情况下。即在一般安全使用应力的情况下,材料(钢丝或钢筋)发生脆性断裂。此时钢丝表面腐蚀并不严重,锈蚀率一般在30%以下,在有缺陷或腐蚀坑根部沿轴向会有一段黑色应力腐蚀区、11.电腐蚀电腐蚀是钢筋混凝土结构或钢结构处于杂散电场中,在附极区即电流通过钢筋的部位发生的应统位发生时属德。这一现象常发生在电化学工厂、电治金车间等,电腐蚀的强别与纳材所处阳极电位的高低成正比。三、钢结构锈蚀处理及防腐方法1、新建钢结构防锈新建钢结构应根据使用性
11、质、环境介质等制定防锈方法,一般有涂料激盖法和金属新建筑敷盖法。涂料激盖法：即在钢材表面敷盖一层涂料,使之与大气隔绝,以防锈蚀。主要施工工艺有:表面除锈、涂底漆、涂面漆。金属敷盖法：即在钢材表面上渡上一层其他金属。所镀的金属可使钢材与其他介质隔绝,也可能是镀层金属的电极电位更低于铁,起到栖性阳极(镀层金属)保护阴极(铁)的作用。2、原有钢结构锈蚀处理A、锈蚀程度的分级和检查1.锈蚀程度分级。为鉴定锈蚀揭坏程度,一般可分为五级:A级一良好、构件基本没有锈蚀、涂层漆膜还有光泽;个别构件可有少量锈点。B级局部锈蚀。构仟基本汉自穷吧,面源有局部脱落,底漆完好;个别构件有少量锈点,或构件边缘、死角、缝隙
12、、隐蔽部分有锈蚀。C级较严重。构件局部锈蚀,面漆脱落面积达20%左右,底漆也有局部锈透。其基本金属完好,应进行维护准备工作。D级严重。构件局部锈蚀,面漆脱落面积达40%左右,底漆大片脱落。其基本金属完好,应进行维护准备工作。E级特别严重。基本金属已有锈蚀,应立即测量构件断面削弱程度,计算是否需要更换或采取加固等措施。2.重点检查部位根据腐蚀理论及实际经验,除一般检查外,下列构件或部位应严格检查。作业人地下的地面附近部位。(1)埋入地下的地面附近散立侵油就位。(2)可能存积水或遭受水蒸汽侵蚀部位。(3)干湿交替构件。（4)易积灰且湿度大的构件。(5)组合截面净空小于12mm,难以涂别油漆的部位。
13、（6)屋盖结构、柱与屋架节点、吊车梁与柱节点、钢悬索节点部位。总之，一般室外钢结构比室内易锈蚀；湿度大易积灰部分易锈蚀；焊接节点处易锈蚀；难以涂层及涂刷到的部位易锈蚀。这些部位栓查时应特别注意。B、原结构防锈蚀涂层处理其处理包括旧漆膜处理、表面处理、涂层选择，涂层施工。1.漆膜处理漆膜处理方法有碱水清洗（5%-10%NaOH溶液)、火喷法、涂脱漆剂、涂脱漆膏（配方：碳酸钙6-10份，碳酸钠4-7份，水80份，生石灰1-15份混成糊状；或清水1份，土豆淀粉1份，50%浓度氢氧化钠水溶液4份，边搅拌边拌和，再加10份清水搅）2.表面处理表面处理是保证涂层质量的基础，表面处理包括除锈和控制钢材表面的
14、粗糙度。除锈可以采用手工工具处理、机嘁工具处理、喷砂处理、化学剂处理(酸洗、碱洗等等)对于已有钢结构的防腐处理往往是在不停产条件下进行，喷砂和化学剂处理方法不大可能采用，主要是采用手工和机械工具除锈(1)手工除锈。是古老而简便的常用方法，即用铲刀、刮刀、钢丝璃、砂轮、砂布和手锤，靠手工敲铲、砂磨除去钢材表雨旧漆膜和铁锈，油污和积灰，它操作方便，不受结构尺寸条件所限；但劳动强度大、效率低、质量难保证。采用此法必须强撕质量要（2)机械除锈。即采用风动和电动1具一磨光机。风枪(敲铲)、风动针束除锈机。它比手工除锈的质量和效率都有提高，劳动强度也小一点。(3)喷砂除锈。在可以停和露天结构物也可采用喷砂
15、除锈，它质量可靠石英砂喷射于钢材面上除去黑皮和铁锈，也可以用钢砂、钢丸喷射于钢材表面，效果更好，且能减少砂尘弥漫。喷砂除锈质量虽好，但劳动条件较差。除锈是涂层防腐的主要一关，处理质量十分关键。表面除锈应达到的标准：美国为SSPC;英国为BS4232;德国为DN18364;瑞典为SIS等。国际上常用瑞典标准，SIS标准将表面处理方法分为两类，S表示手工或电动工具处理：S表示喷砂处理。还将处理程度分为0未处理表面)、1(轻度处理表面)、2(中度处理表面)、2 1/2(近完整处理表面)，3(完整处理表西)五级，并制定标准彩色样品图作对照.SIS标准规定:手工除锈之前应清滁表面污垢油脂，铲涂厚锈St1用钢丝刷轻刷。St2用铲、刷、磨工具将疏松氧化皮、浮锈及油污垢除去后，再用毛刷、压缩空气等将表面清理，处理后表面具有淡淡的金属光泽St3同上处理，但更为彻底，处理后表面具有较明显的金属光泽。Sal采用快速轻度喷砂，将疏松氧化皮、浮锈及油污垢异物除去Sa2采用中度喷砂，除去绝大部分氧化皮、浮锈及油污垢异物，再用毛刷、压缩空气将表面清理，处理后表面呈金属灰色。Sa2 1/2-采用较彻底喷砂，完全除去氧化皮、锈和油污垢异物，再用毛
