钢结构腐蚀问题及其影响：原因、分类与预防措施

随着钢结构的广泛应用，钢结构的腐蚀问题也随之出现。当钢结构涂层材料或涂层受损时，基材与周围大气环境的相互作用很容易引起腐蚀问题。目前，世界各地每年都会因钢结构腐蚀造成巨大的经济损失，钢结构腐蚀引发的事故危及结构的安全运行。由腐蚀引起的灾难性事故并不少见。对于焊接钢结构和承受较大应力条件的钢结构，在应力作用下会腐蚀得更快。

钢结构腐蚀分类：

1、钢材常温（100℃以下）腐蚀机理

钢材在室温下的腐蚀主要是电化学腐蚀。钢结构用于常温大气环境。钢铁材料受到大气中水分、氧气和其他污染物（未清理的焊渣、锈层、表面污垢）的作用而腐蚀。当大气相对湿度低于60%时，钢材的腐蚀很轻微；但当相对湿度增大到一定值时，钢材的腐蚀速度突然增大。该值称为临界湿度。常温下，一般钢材的临界湿度为60%～70%。当沿海地区空气受到污染或空气中含有盐分时，临界湿度很低，钢材表面易形成水膜。此时，焊渣和未处理的锈层（氧化铁皮）作为阴极，钢结构件（母材）作为阳极，在水膜中引起电化学腐蚀。钢材表面吸附大气中的水分而形成的水膜，是引起钢材腐蚀的决定性因素；大气的相对湿度和污染物的含量是影响大气腐蚀程度的重要因素。

2、钢材高温（100℃以上）腐蚀机理

钢材在高温下的腐蚀主要是化学腐蚀。在高温下，水以气态存在，电化学效应非常小，将其降低到次要因素。当金属与干燥气体（如O2、H2S、SO2、Cl2等）接触时，表面会生成相应的化合物（氯化物、硫化物、氧化物），引起钢材的化学腐蚀。

钢结构腐蚀的有效防腐措施：

(1)耐候钢：比一般结构钢耐腐蚀性能更好的钢称为耐候钢。一般含有磷、铜、镍、铬、钛等金属，在金属表面形成保护层，提高耐腐蚀性能。其低温冲击韧性也优于普通结构钢。执行标准为《焊接结构用耐候钢》（GB4172-84）。

(2)热镀锌：热镀锌是将除锈后的钢构件浸入600℃左右高温熔化的锌液中，使钢构件表面附着一层锌层。 5mm以下的薄板锌层厚度不小于65μm，厚板不小于65μm。板厚不小于86μm，防止腐蚀。该方法的优点是保质期长、生产工业化程度高、质量稳定。因此广泛应用于受大气腐蚀严重且难以修复的室外钢结构。如大量的输电塔、通讯塔等。近年来，轻钢结构体系中大量出现了压型钢板。热浸镀锌也常用于防止腐蚀。热镀锌的第一道工序是酸洗除锈，然后是清洗。这两个工序不完善就会在防腐中留下隐患。所以一定要彻底处理。对于钢结构设计者来说，应避免设计具有配合面的构件，以免配合面之间的间隙酸洗不彻底或酸洗不彻底。导致镀锌表面流黄水。热浸镀锌是在高温下进行的。管状构件的两端应保持开放。若两端封闭，管内空气膨胀，导致头板爆裂，造成安全事故。如果一端封闭，锌液流动不顺畅，容易积聚在管内。

(3)热喷涂铝(锌)复合涂层：这是一种长效防腐方法，与热浸锌的防腐效果相当。具体方法是先对钢构件表面进行喷砂除锈，露出金属光泽，使表面粗糙化。然后用乙炔-氧火焰将连续送入的铝（锌）丝熔化，用压缩空气吹到钢构件表面，形成蜂窝状的铝（锌）喷涂层（厚度约为80μm~ 100 微米）。最后，用环氧树脂或氯丁橡胶涂料等涂料填充毛细管孔，形成复合涂层。这种方法不能在管状构件的内壁上施工，所以管状构件的两端必须气密密封，这样内壁才不会被腐蚀。这种工艺的优点是对零件尺寸的适应性强，零件的形状和尺寸几乎不受限制。像葛洲坝这样的大型船闸也是采用这种方法建造的。另一个优点是该过程的热影响是局部的且受到限制，因此不会发生热变形。与热镀锌相比，这种方法工业化程度较低，喷砂铝（锌）劳动强度大，质量也容易受到操作者情绪变化的影响。

(4)涂装法：涂装法的耐腐蚀性一般不如长期防腐法(但目前氟碳涂料的防腐寿命甚至可以达到50年)。因此，有很多室内钢结构或室外钢结构是比较容易维护的。它的初始成本较低，但在户外使用时维护成本较高。涂装施工的第一步是除锈。高质量的涂层取决于彻底的除锈。因此，对于要求较高的涂料，一般采用喷砂、喷丸除锈，露出金属光泽，清除所有锈迹和油污。现场涂敷的涂层可以用手去除。涂层的选择应考虑周围环境。不同的涂层对不同的腐蚀条件有不同的抵抗力。涂料一般包括底漆（层）和面漆（层）。底漆含有较多的粉末和较少的基材。成膜粗糙，对钢材附着力强，与面漆结合良好。面漆基材多，漆膜光泽，可保护底漆免受大气腐蚀，抗风化。不同涂层之间存在兼容性问题。前后选择不同的涂料时，应注意它们的兼容性。涂层施工必须具有适当的温度（5至38°C之间）和湿度（相对湿度不大于85%）。涂装施工环境应灰尘少，构件表面不应有凝露。涂漆后4小时内不得淋雨。一般涂刷4～5遍。室外项目干漆膜总厚度为150μm，室内项目干漆膜总厚度为125μm。允许偏差为25μm。在海滩或海上或高腐蚀性气氛中，干漆膜总厚度可增厚至200-220μm。

(5)阴极保护法：在钢结构表面添加较多的活性金属，以取代钢材的腐蚀。常用于水下或地下结构。