1、鋼鐵腐蝕的原因及分類

1.1腐蝕的原因

造成鋼鐵腐蝕的主要因素是大氣(包括海洋、天然及工業(yè)大氣)以及酸雨等。影響鋼材腐蝕速度的因素有：環(huán)境的溫度、濕度、大氣中的酸性物質(zhì)的濃度、電解質(zhì)微粒的濃度等。在天然大氣中，鋼鐵是被氧和水腐蝕的，水作為鋼鐵在空氣中腐蝕的介質(zhì)，氧與鋼鐵發(fā)生了氧化和去極化作用。工業(yè)氣體如SO、CO、NO、H2S、及NH3等，僅僅在大氣中占有很小的比例，卻有很大的危害，其中危害最大的是SO。海洋大氣中，水分較多，同時海水中氧氣含量都鹽含量都比較高，導電性好，為鋼鐵腐蝕創(chuàng)造了優(yōu)良的條件，使鋼鐵的腐蝕速度大大加快。酸雨對鋼結(jié)構(gòu)的破壞作用也很顯著，酸雨所營造的酸性環(huán)境不僅對鋼材進行了腐蝕，也對鋼材表面的油漆保護層造成了破壞。油漆上的酸雨，經(jīng)蒸發(fā)濃縮以后，pH值可由5降到2以下，油漆在30-37℃的環(huán)境下由熱、酸、水的共同作用下發(fā)生軟化、水解,形成污點、點蝕和開裂。另外，晝夜及春夏秋冬交替產(chǎn)生的溫差環(huán)境下，也加速了油漆的脫落。

1.2鋼鐵腐蝕分類

根據(jù)表面與周圍介質(zhì)的作用原理，鋼結(jié)構(gòu)腐蝕的成因可分為:

1.2.1化學腐蝕

化學腐蝕是因為鋼與腐蝕性介質(zhì)發(fā)生化學作用所引起的腐蝕，在腐蝕過程中沒有電流產(chǎn)生。

當鋼鐵暴露在在潮濕的空氣中時，空氣中的氧氣分子以及水分子將會與鐵原子發(fā)生氧化還原反應，鋼鐵會被氧化成鐵銹。水化氧化亞鐵中含有較多的水，同時鐵銹又有一定的蓄水能力，鐵銹的這些性質(zhì)為鋼材銹蝕的良好條件，使更多的鋼鐵被腐蝕，產(chǎn)生更多的鐵銹，如此產(chǎn)生惡性循環(huán)，使鋼鐵的銹蝕不斷擴散，最終使鋼構(gòu)件的承載力產(chǎn)生嚴重下降甚至被破壞。

1.2.2電化學腐蝕

電化學腐蝕與化學腐蝕不同，在電化學腐蝕過程中有電流產(chǎn)生。由原電池的原理可以得知，鋼材中的碳雜質(zhì)和鐵的電極電位不同，可以形成很多微小的電池，在這些微小的電池中，鐵原子的電極電位低，是陰極，會失去電子變成二價鐵原子，二價鐵原子會與陽極產(chǎn)生的氫氧根離子結(jié)合形成氫氧化亞鐵 ,氫氧化亞鐵會進一步被氧化成疏松的鐵銹。研究表明，鋼材所處的環(huán)境和鋼材中雜質(zhì)的含量對鋼材腐蝕影響很大。鋼材腐蝕的規(guī)律是先快后慢、沿?；虺睗癍h(huán)境快、室外是室內(nèi)的4倍、無防腐層比有防腐層的快5倍、重工業(yè)區(qū)是市區(qū)的2倍。

2、鋼結(jié)構(gòu)防腐的措施

(1)耐候鋼：耐候鋼的抗腐蝕能力要強于一般的鋼材，由于其含有銅、磷、鉻、鈦、鎳等金屬，會使耐候鋼的表面產(chǎn)生一層保護層，保護鋼材不被腐蝕。鋼材的一些其他性能如沖擊韌性也優(yōu)于建筑上使用的一般鋼材。

(2)涂層法：與一些長效方法相比，涂層法的效果有些許不足，但是目前的新型防腐涂料有效年限可達50年，在一定程度上彌補了涂層法的不足。目前涂層法較多的應用在室內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)的防腐上。其優(yōu)點是成本比較低。涂層法效果的好壞很大程度上取決于施工中鋼構(gòu)件鐵銹清除的是否徹底。在選擇涂層時則要考慮到環(huán)境因素的影響，同一種涂層對不同類型的腐蝕抵抗能力有很大差距。要根據(jù)腐蝕條件選擇最佳的涂層進行施工。溫度和濕度對涂層施工的影響較為重要，溫度在5~38℃為宜，相對濕度則不應大于85%。同時應注意控制施工現(xiàn)場的粉塵，涂層施工結(jié)束后應注意做好成品保護工作，避免被雨水淋濕。

(3)熱浸鋅：熱浸鋅是將除銹后的鋼構(gòu)件浸入600℃左右高溫融化的鋅液中，使鋼構(gòu)件表面附著鋅層。對鋅層厚度的要求如下：對于5mm以下薄鋼板，鋅層的厚度要在65μm以上；對于厚鋼板，鋅層的厚度應在86μm以上。熱浸鋅法的優(yōu)點是質(zhì)量有保證，耐久年限長，可以批量生產(chǎn)，因此這種方法較多的應用在維修較困難的室外鋼結(jié)構(gòu)中，如通訊塔、橋梁、大跨空間網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)、壓型鋼板等。在熱浸鋅之前先要對構(gòu)件進行除銹和清洗兩道工序，這兩道工序的好壞會影響到熱浸鋅法防腐的效果，因此應做好這兩道工序的質(zhì)量控制。由于熱浸鋅是在高溫條件下完成的，操作具有一定的危險性，在操作過程中應遵守相關(guān)的安全生產(chǎn)規(guī)定，避免發(fā)生安全事故。

(4)熱噴鋁(鋅)復合涂層：這種方法的優(yōu)點是防腐時間較長，可以和熱浸鋅法相媲美。具體的工藝流程是先對鋼構(gòu)件表面進行除銹和清洗并對構(gòu)件進行打毛，然后將在高溫下融化的鋁(鋅)絲用壓縮空氣吹附到鋼構(gòu)件表面，形成保護層，其厚度要求在80-100um之間，最后用氯丁橡膠漆或環(huán)氧樹脂等做填充，形成復合涂層。此方法的缺點是構(gòu)件的內(nèi)壁無法噴涂保護層，因此對于管狀構(gòu)件必須用其他方法保證其內(nèi)壁不會被腐蝕。這種方法的優(yōu)點是施工靈活，對構(gòu)件形狀的適應能力強，可以根據(jù)需要噴涂出各種形狀和尺寸的涂層。另外，這種方法在施工過程中，溫度對構(gòu)件的影響是局部的，構(gòu)件不會因受熱而變形。與熱浸鋅法相比，這種方法的施工質(zhì)量也不容易保證，完全靠施工人員的經(jīng)驗和工作時的態(tài)度，勞動強度大，不利于工業(yè)化生產(chǎn)。

(5)陰極保護法：根據(jù)原電池的原理，將比較活潑的金屬附加在鋼構(gòu)件的表面，代替鋼材腐蝕，對鋼材起到保護作用。常被用于地下和水下工程。

（《大科技》尹燚著）