橋梁鋼結(jié)構(gòu)防腐技術(shù)

PAGEPAGE10橋梁鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕技術(shù)探析摘要：簡要介紹了國內(nèi)外鋼結(jié)構(gòu)各種防腐方法的機理及優(yōu)缺點,特別是熱噴涂長效防腐在國內(nèi)外的應用,從而說明電弧熱噴涂在當前我國橋梁建設(shè)上的必要性。關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)橋梁防腐電弧熱噴涂1鋼橋特點及腐蝕危害鋼橋具有跨越能力大、強度高、建設(shè)速度快、施工期限短等特點。1955年武漢長江大橋的建成使萬里長江聳立起中國人民征服長江的第一座豐碑;近年來,隨著國家基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)速度的加快,大型鋼結(jié)構(gòu)橋梁不斷涌現(xiàn)。修建一座跨江或跨海的特大型鋼橋,使用鋼材的數(shù)量一般都在萬ｔ甚至10萬ｔ以上。而腐蝕、應力腐蝕和腐蝕疲勞是使這種特大鋼橋構(gòu)件退出工作、壽命降低的重要原因之一。在20世紀20～30年代歐洲和北美發(fā)達國家建造一些鋼橋,因當時防腐技術(shù)不能提供長久的腐蝕保護,使得這些鋼橋投入運營后腐蝕嚴重,即使進行定期的刷油漆維護也不能獲得滿意的保護,只得將這些鋼橋降級使用或續(xù)建第二座橋,給國家造成巨大的經(jīng)濟損失;1967年美國東部快樂岬與諾加之間的一座鐵橋,在使用40年后塌落于俄亥俄河中,使46人喪生,調(diào)查表明,倒塌原因系大氣腐蝕造成的應力腐蝕開裂。為此鋼鐵橋梁的腐蝕已引起各國的高度重視。據(jù)1997年報道,武漢長江大橋每年投入維護費100多萬元,但仍遠遠不夠;腐蝕不僅浪費了大量的人力物力,也大大縮短了橋梁的使用年限。橋梁鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕防護日漸成為人們關(guān)注的課題。只有在設(shè)計建造的同時,對其進行卓有成效的防腐,才能確保鋼橋的長久壽命。2國內(nèi)外橋梁鋼結(jié)構(gòu)防腐發(fā)展的歷史沿革在歐洲和北美地區(qū)鋼橋的防腐發(fā)展過程是:20世紀40年代為油漆防腐;50～70年代為重防腐涂料防腐、熱浸鋅防腐、火焰噴涂防腐、電弧噴涂防腐并存;80年代以后,隨著電弧噴涂技術(shù)的發(fā)展,電弧噴涂防腐與火焰噴涂相比涂層與基體結(jié)合力高、生產(chǎn)效率高,因而得到廣泛應用,初期大多為噴涂鋅,現(xiàn)在電弧噴涂鋁日漸成為防腐發(fā)展的趨勢。對環(huán)境污染嚴重的含重金屬涂裝底漆和大量有機揮發(fā)物的重防腐涂料基本不再在這些發(fā)達國家本土使用。我國鋼橋梁腐蝕到目前為止,仍集中采用刷油漆防腐。建國50年來,鋼橋梁防腐技術(shù)的變化也主要集中在對油漆的種類進行調(diào)整。如20世紀50～60年代鋼橋梁防腐采用紅丹防銹漆加云鐵醇酸面漆的鉛系環(huán)境污染涂料,并一直主導著我國鋼橋梁的防腐。隨著大型鋼橋梁的建設(shè),其防腐問題開始突出,鉛系涂裝體系的防腐耐久性差和維護費用高昂的缺點日漸顯現(xiàn),80年代開發(fā)了重防腐涂料,經(jīng)過對底、中、面漆的配套使用,使鋼橋的防腐壽命有較大提高,90年代國外重防腐同類涂料開始涌入國內(nèi)市場。重防腐涂料僅能提供鋼橋10年左右的防腐壽命,10年后必然面臨巨大的防腐維護費用,這在歐洲已被事實所證實。3橋梁鋼結(jié)構(gòu)防腐的各種方法3.1重防腐油漆涂裝防腐蝕3.1.1重防腐油漆的作用機理油漆防腐具有美麗的外觀,簡單的涂裝工藝,多年來一直被廣泛采用。隨著涂裝工藝的發(fā)展,重防腐涂裝成為鋼橋防腐的主流。在重防腐涂料中,無論是國外名牌油漆,還是國內(nèi)品牌油漆,其防腐涂裝工藝和涂料品種都非常相似,即涂裝工藝由底漆、中間漆和面漆組成的多層涂裝體系;油漆品種均為環(huán)氧(無機)富鋅底漆、環(huán)氧云母氧化鐵中間漆和環(huán)氧聚氨酯或環(huán)氧各色面漆或氯化橡膠面漆等組成。其作用機理為:①屏蔽作用:油漆涂層將鋼鐵與腐蝕環(huán)境機械隔離開。②鈍化緩蝕作用:油漆涂裝體系中,第一道車間底漆對鋼鐵有鈍化緩蝕作用,增加油漆層附著力,防腐作用很微弱。③陰極保護作用:防腐底漆中如添加鋅粉(如富鋅底漆),對鋼鐵提供陰極保護。3.1.2重防腐油漆的失效機理油漆對鋼橋梁提供的腐蝕保護以機械屏蔽的隔離防護為主,油漆涂層的老化、粉化使這種隔離作用減弱或失去作用;其陰極保護作用的鋅粉是靠油漆中有機粘合才能與鋼鐵相結(jié)合,隨著有機物的裂解、老化使鋅粉無法與鋼鐵相結(jié)合,這樣陰極保護作用自然消失。其次,油漆涂層本身有無數(shù)微針孔,長期處在鹽霧、潮濕環(huán)境下,氯離子、水分子等會透過針孔腐蝕基體金屬,在油漆層與基體金屬交界處鋼鐵腐蝕產(chǎn)物體積積聚膨脹,導致油漆層剝落,腐蝕并沿著油漆層剝落處四周迅速擴展,導致整個防腐體系失效。重防腐油漆的國內(nèi)外使用狀況隨著防腐技術(shù)的發(fā)展,人類生存環(huán)境的不斷惡化,涂料對環(huán)境的污染性逐漸被人們認識,國外已不再在鋼橋上大面積使用重防腐涂料,目前發(fā)達國家將其銷售市場直接轉(zhuǎn)向發(fā)展中國家和經(jīng)濟不發(fā)達的國家。如果我們在新建鋼橋中繼續(xù)使用有機重防腐涂料進行防腐,那么10年后我們將會步發(fā)達國家后塵,面對的是龐大的鋼橋防腐維護費用,嚴重時甚至會影響橋梁的安全性。采用重防腐涂料防腐的鋼橋,最多在建設(shè)后10年就需要進行例行維護,除去浮銹和舊油漆,這不僅影響交通正常進行,同時維護的效果也不可能達到建設(shè)初期水平,還消耗大量涂料,舊油漆重金屬顏料也會污染周圍環(huán)境,甚至還要專門成立一支鋼橋防腐養(yǎng)護隊伍。因此每座鋼橋梁都不得不為此支付一筆相當數(shù)量的維護費用,這種開支還不是一次性的,而是以后每隔3～5年就得進行一次。姻重防腐涂料的僻防腐壽命一般拔為逝8歸～克1壩0山年呼,須世界各國大量睡應用實例都證雄明了這一點。瓜英國標準Ｂ注Ｓ灑5493[1象]懸中規(guī)定無論何頌種環(huán)稍境概,脊防腐年限泳在行1魄0蒸～論1磨5系年以上主張采愧用熱噴涂鋅、晃鋁防腐。駐3.凈2驢熔熱浸鍍鋅防腐沖鋼橋的護攔、葉扶梯及拼裝式氣小型鋼橋梁采纏用熱浸鋅防漁腐拴,爛熱浸鋅鍍層一欲般無法超煉過晝8雜0溪μ械ｍ厚因度進,亭在一般工業(yè)大設(shè)氣環(huán)境下可以忍提扇供澆1希0電年左右的有效鋪保護。熱浸鋅落防腐工藝需要彈將工件浸入熔絞融的金屬鋅鍍允槽裁中濃,鏡受鍍槽容積所練限缸,捎不能對較大尺纖寸的鋼橋部件規(guī)進行防腐施工那。其治次孩,輛不能到現(xiàn)場進塘行熱浸鋅防買腐特,汪只能在固定的加工廠施惜工允,道勢必造成大量步的往返運輸費把用鍵,刑再臟次腥,駛熱浸鋅鍍層碰勻傷種后迎,草自身無法進行柿修復。因此采掙用熱浸鋅方法即對鋼橋全面防癢腐有很大的局林限性答。案3.裳3稼熱噴涂防差腐服[2]額熱噴涂技術(shù)是逮利用熱源對金雜屬、非金屬、氏陶瓷等噴涂材禮料進行加身熱展,該將熔融的粒子障霧化、噴射并鴿沉積到基材表斷面編上傍,傾形成特殊表面時涂層的方法。等噴涂使用的熱挖源主要有三錘種抹:展一是電弧熱獨源合,螺二是等離子熱煎源典,享三軍是燃氣熱源。弱并由此把熱噴礦涂分為纖電納∨慰繽阻俊谷⒌次壤胱優(yōu)繽亢突蕩鷓媾奮繽早?奸用于防腐領(lǐng)域券的主要有火焰禁噴涂和電弧噴絮涂。買致降火焰噴涂步火焰噴涂是采示用可燃性氣體垃的燃燒作為熱蒜源欄,支將金屬絲材或浸粉末熔融、霧默化、吹噴于基畢體表面的方法籃。在歐洲及北沾美鋼橋梁早期扁熱噴涂防腐為效氧、乙炔火焰虎噴裂涂交,咽取得很好的防史腐效果。我國滿于臟196監(jiān)5層年曾在南京長鴉江大橋鋼板縱購梁上蓋板采用貧火焰噴鋅加耐線磨漆方式進行老防唐腐皮,1滅3兄年后檢查效果婦良好。但火焰杠噴涂生產(chǎn)效率鴿低綱,沃嚴重制約鋼橋貌的加工工干期蜘,君因此僅對鋼橋核長期積水、陰嚴暗面和主要受枯力構(gòu)件進行噴巷涂防腐。若對絕整個大橋采用壇氧、乙炔火焰測噴涂防腐可能票會出現(xiàn)防腐施擔工效率與工期央矛安盾松,千噴涂層長久附叢著有效與涂層劣結(jié)合力的矛盾屋等肯,崗因此國內(nèi)沒有藍大面積采用火爸焰噴涂進行鋼垃橋防腐的例子旱。智樓詢電弧噴涂喬電弧噴涂防腐握原理是利用電疊弧噴涂設(shè)玉備雀,潔對兩根帶電的退金屬吐絲稠(融如鋅、鋁伙等薪)者進行加熱、熔麗融、霧化、噴黨涂形成防腐涂乘層抽,清外加有機封閉萍涂層的長效防寫腐復合涂棒層乞,瀉該涂層的顯著貝特點克是歷:(1駛)進具有較長久的惑耐腐蝕壽市命慶,內(nèi)其防腐壽命可產(chǎn)達敵到青5獄0腰年以像上憐,方同時該防腐涂該層爐在譯3宜0迫年使用期內(nèi)無燈須其它任何防掘腐維滅護礎(chǔ);3謠0葛年以后的維愉護耐,農(nóng)僅須在電弧噴些涂層上刷封閉削涂燦料遇,橡無須重新噴孕涂株,額實現(xiàn)一次防既腐充,肥涂層經(jīng)久有效覺。遷(2乞)紙電弧噴涂層與守金屬基體具有故優(yōu)良的涂層結(jié)匆合莫力傳,靈金屬噴涂層以厭機械鑲嵌和微思冶金與基體金夢屬相結(jié)港合產(chǎn),當在輕微的彎曲尸、沖擊或碰撞沖下也能確保防枝腐涂層不脫落忘、不起皮、結(jié)素合牢固、防腐熱長久有析效候,途這一點是其它雪任何表面防腐碼涂層無法達到鞠的警。運(3償)洲電弧噴涂鋅、葬鋁涂層防腐原司理為陰極保戒護圖,焰在腐蝕環(huán)境仗下趨,慶即使防腐涂層隊局部破炕損什,總?cè)跃哂袪奚员〖罕Ｗo鋼鐵基樂體之效果。涂藏層邪(精陽議極晴)探與鋼鐵基叼體囑(促陰慚極音)富的面積鄭比踏≥狼1偉;繳而富鋅涂料的陽陽極與陰極比蠻都半<1撿,球其保護效果和薪結(jié)合力也遠遠孕低于電弧噴涂崗防腐涂層。預3.3.宵3始夕電弧噴涂和火粒焰噴涂的比較盒電弧噴涂同火房焰噴涂相柳比胡,賀由于采用了電喉能代替氣體燃帶燒業(yè),蒸大大提高了工脆作效率和工作便安全尤性企,束特別是電弧噴帝涂機械化設(shè)備顧的出熟現(xiàn)釋,弓電弧噴涂技術(shù)宰已完全可以滿殊足橋梁建設(shè)工貢期的需娃要閱,電且電弧溫度遠身高于火用焰什,搏涂層結(jié)合力也座遠大于火焰噴樸涂舟,披因此涂層質(zhì)量粱也完全可以滿寬足長效防腐的站需要。美國由扮于人工費用巡高暖,扶使用電弧噴涂快防腐施工的費歸用甚至低于重聚防腐油漆。經(jīng)療過幾十年的考撈驗證陵明呢,玩熱噴涂技術(shù)是徐鋼鐵結(jié)構(gòu)長效憂防腐的最好方口法棗,踢這個結(jié)論已經(jīng)害得到世界許多旅國家的政府部采門和工程界的尺認可。佳4找殖國內(nèi)外熱噴涂英長效防腐技術(shù)清研究進展鍛4.礎(chǔ)1犯孝國外熱噴涂長桐效防腐涂層的毒腐蝕試驗昏195算3翻年美國焊接學容會對熱噴涂鋅斃、鋁涂層在工鏟業(yè)環(huán)境、海水母環(huán)止境個(即半浸在不流動診海水和全浸在滑流動海拒水須)鉗和海洋性環(huán)境臘三大類環(huán)境進套行長仿達灘1捉9持年的工業(yè)掛片丙試子驗漏,乒投放試轎片氧424花8茂片攝,香試驗結(jié)果表達明汗,翁噴鋅、鋁加封蛇閉涂層都能對證以上三大類環(huán)夏境的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)欺件提供長期有散效防腐?；首o劇,君公布了世界著麻名的熱噴承涂動1艦9盯年試驗報告Ａ勻ＷＳ迅Ｃ翁214-7賤4[3票]腳。墨美國ＬＡＱＵ驢Ｅ腐蝕技術(shù)中滑心在海洋大畏氣掉3白4撐年防腐涂層性竿能試驗報告證灌實煤,記熱噴涂鋅、鋁診涂層在各種有褲害環(huán)境中長期訪有富效虎,宗美國在此基礎(chǔ)買上并結(jié)據(jù)合提1羊9秧年報眠告冬,蓄制定了ＡＷＳ賓Ｃ泊218-9充3皆熱噴涂操作指烘南擋,懂作為熱噴涂施診工企業(yè)質(zhì)量控漿制手紀冊辱,率以期指導生產(chǎn)僻。驚美國海軍土木脹工程實驗室誦對污7還5報μ思ｍ厚的噴鋅、避鋁涂層進召行習10名5輪年的耐海洋氣腿候和海水試對驗知,珠未發(fā)現(xiàn)紅銹出幻現(xiàn)疲,送證明涂層防腐墨有效。貪法國地下鐵道辨公司對噴鋅、規(guī)鋁涂層進束行餐1燭0祖年的暴露試幕驗三,敞結(jié)果表明防腐夕有效?？魄疤K聯(lián)第比利忌斯地下礦井水鴿試驗指霞出魂:至噴鋅防腐至少倉提時供報3潤0汽年的耐腐蝕性徹。唯不同國家技術(shù)廳人員的試驗結(jié)券果是一致的。票即熱噴涂鋅、從鋁涂層均能夠安提供鋼鐵在海繳洋大氣、工業(yè)釘大氣、海水環(huán)撥境下的長久有痛效保護。這些謀試驗結(jié)果直接輩被作為熱噴涂季防腐技術(shù)標準撿制定依鑼據(jù)京,榨直接推動度了辜2送0行世播紀絞6揮0膜年代以后世界倆發(fā)達國家大型鼓鋼鐵橋梁熱噴假涂防腐的應已用已,棍為世界的熱噴仙涂發(fā)展作出巨執(zhí)大貢獻。綿4.2堤熱噴涂長效防蜂腐在國外鋼結(jié)靈構(gòu)橋梁的應用壁熱噴涂在橋梁羊上的應程用琴,居在蠟2役0盡世俱紀蘭3熔0枝年代已開像始出,制發(fā)展型至間6敢0夕～煩7雷0醫(yī)年代洋時今,桿歐洲每年用于草熱噴涂防腐的請鋅絲著達綿400著0蹤萬槍磅范,圾美國每年熱噴象涂用鋅絲謠達破20旗0徒萬妥磅做;孔一般熱噴涂復唱合涂層的耐腐悉蝕壽命傍為柄2咬0砌～餅4蝶0餓年以上。吉英國的許多大不橋都山有拋2薦5題年以上的噴鋅償防腐蝕經(jīng)驗。榆負責橋梁維修御的工程師維們晃,鼠根據(jù)他們對大陷型結(jié)構(gòu)噴鋅的蕉經(jīng)驗認拖為妥,伸處于惡劣環(huán)境孩的橋餅梁辮,屠尤以橋上難以煌接近或不可能收接近的部闊位就,渡噴鋅、鋁是一怒種有效的處理溉方法。英國列嘆舉了全國各地從大型鋼鐵橋梁丑采用熱噴涂進顫行防腐的應用概實鈴例恒,潔它們都達到方了晃2社5絮年以上無需維愿修的長效防腐共效果。其中昆沸斯費里梅登里漸德第四公路大其橋講,踩在炒7灑0擦年代是世界最太大鋼示橋橡,凡耗鋼最材悅2怠萬允ｔ御,液噴涂耗鋅喝絲病10燥0蘇萬劍磅膀,占防腐效果很胸好些,攝使用別了沃2筍0耍多年無需維修灌。南威爾士新晝港架(謎Ｎｅｗｐｏｒ愈ｔ料)荷的喬治街大昆橋顯(東Ｇｅｏｒｇｅ言Ｓｔｒｅｅｔ耗Ｂｒｉｄｇ鍬ｅ蜜)麗建遙于命196妙4傻年誓,紡位于高度工業(yè)釀污染環(huán)境桑中毅,侮采用噴鋅防扮腐慌,洋到隱198下5隊年阿,頌即經(jīng)暗過醋2車1說年無維漏修釣,啄檢查涂層狀況燙良奶好怒,袖并證實至陣少下5同年內(nèi)無需維修慕。蘇格蘭的奢血林斯費訊利搞(紙Ｑｕｃｅｓｆ夏ｅｒｒ助ｙ喪)槽的第四公路獲橋半,營建我于虜196兩0皆～區(qū)196獸4哄年匪,節(jié)該橋主攜跨鄭100籍0麗ｍ借,界位于多風的海丟洋環(huán)酒境雷,私采用噴涂鋅外世加封閉處許理眨,守經(jīng)裁歷卻1互3喂年無維惹修迅,撕發(fā)現(xiàn)保護層色鎖澤仍完細好祖,多結(jié)構(gòu)完美。懶4.3上蹤電弧噴涂長效吃防腐在國內(nèi)的污應用呀電弧噴涂長效壺防腐技術(shù)陷于屠2患0絕世傘紀吼9澆0集年代護起罪,懸先后在煤礦、健鐵道、水利、廈港口碼頭、冶香金、機械、廣努播電視、醫(yī)療抄、電力、消防鳥等領(lǐng)域得到廣聞泛應除用市,途如寶山鋼鐵集侍團馬跡山港碼況頭鋼樁、上海神磁懸浮快速列壘車軌道功能件窩、長江三峽水起利樞紐工程、葬武漢軍山長江創(chuàng)大橋鋼箱梁及艇橋面等國家重鉆點建設(shè)項肺目哨,幼以及淳安千島塊湖南浦大橋、劫長江黃柏河大診橋、下牢溪大享橋、廣州機場膨三元里立交橋精、徐連高速公翅路邳州運河大扶橋等鋼結(jié)構(gòu)橋惠梁均采用了電臥弧噴涂長效防漁腐技術(shù)進行了直腐蝕防豪護委,蝕并取得很好的誤防腐效果。我泉國已完全有能敗力采用電弧噴考涂長效防腐技登術(shù)解決國家大檢型鋼橋梁的腐煤蝕防護問題。域5蛋鋼橋梁長效防商腐的必要性雅世界各國早期境建設(shè)的鋼橋梁名基本上都采用而油漆防高腐仁,叔普通涂料防腐時壽命遣為蘿3撈～餓5渾年符,室重防腐涂料涂羅層蔥為肅8哈～秒1夫0號年尤,計以后每徹隔噸3嫩～憤5翁年需重新涂漆希維笛護霧,斤其維護效果難村以令人滿智意堡,逃我國也不例外隙。歷史上油漆梯防腐鋼橋腐蝕菊造成的危害是趕嚴重富的話,堪鋼橋防腐維護傅費用是巨大的搞。由于腐蝕效月應和現(xiàn)有油漆爽的風聞化憤,壤目前有大量的剝鋼橋需要維護擔、修理和重涂曠。鑒于旺此曬,猜無論是新建鋼域橋梁、還是已澡經(jīng)建好使用的蘋鋼橋都迫切需減要一需種