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1、第8章鋼結構銹蝕事故 鋼結構縱然有許多的優(yōu)點， 但生銹腐蝕是一個致命的缺點。 國內(nèi)外因銹蝕導致的鋼結構 事故時有發(fā)生。生銹腐蝕將會引起構件截面減小，承載力下降，尤其是腐蝕產(chǎn)生的“銹坑” 將使鋼結構的脆性破壞的可能性增大。 再者，在影響安全性的同時， 也將嚴重影響鋼結構的 耐久性，使得維護費用昂貴。據(jù)有關資料統(tǒng)計，世界鋼結構產(chǎn)量約十分之一因腐蝕而報廢， 據(jù)某些先進工業(yè)國家對鋼鐵腐蝕損失的調(diào)查，因腐蝕所損耗的費用約占總生產(chǎn)值的 2%、 4.2%。我國臺灣僅1987年鋼結構和建筑工業(yè)防腐費用約為 30?40億新臺幣，其中涂層維護 費占62.55%。因此，開展鋼結構銹蝕事故的分析研究有重要

2、意義。 8.1 銹蝕的類型 通常，我們將鋼材由于和外界介質(zhì)相互作用而產(chǎn)生的損壞過程稱為“腐蝕” ，有時也叫 “鋼材銹蝕”。鋼材銹蝕，按其作用可分為以下兩類： (1)化學腐蝕 化學腐蝕是指鋼材直接與大氣或工業(yè)廢氣中含的氧氣、 碳酸氣、硫酸氣或非電介質(zhì)液體 發(fā)生表面化學反應而產(chǎn)生的腐蝕。 (2)電化學腐蝕 電化學腐蝕是由于鋼材內(nèi)部有其他金屬雜質(zhì)， 具有不同電極電位， 在與電介質(zhì)或水、 潮 濕氣體接觸時，產(chǎn)生原電池作用，使鋼材腐蝕。 實際工程中，絕大多數(shù)鋼材銹蝕是電化學腐蝕或化學腐蝕與電化學腐蝕同時作用。 8.2 腐蝕的機理及影響因素 8.2.1 電化學腐蝕的機理 鋼材的電

3、化學腐蝕是最重要的腐蝕類型， 簡單來講是指鐵與周圍介質(zhì)之間發(fā)生氧化還原 反應的過程。腐蝕的原因與鋼材并非絕對純凈有關， 它總是含有各種雜質(zhì)，其化學組成除鐵 (Fe)外，還含有少量其它金屬(如Mn, V,Ti)和非金屬(如Si, C, P, S, O,N)元素并形成固 溶體、化合物或機械混合物的形態(tài)共存于鋼材結構中。同時，還存在晶界面和缺陷。因此， 當鋼材表面從空氣中吸附溶有 C02 , 02或S02的水分時，就產(chǎn)生了一層電解質(zhì)水膜， 這層水膜 的形成，使得鋼材表層的不同成分或晶界面之間構成了千千萬萬個微電池，稱為腐蝕電池。 此時，鐵按圖8.1模式和下列方程式反應。 圖8.1 電

4、化學腐蝕示意 陽極：(放出電子，氧化反應) Fe- Fe2++2e- 40H - O2+2H2O+4e 陰極：(接收電子，還原反應) O2+2H2O+4e-- 4OH- 2H++2e--H2 整個腐蝕過程由陽極和陰極反應構成。結果生成的氫氧化亞鐵 Fe(OH)2以下列方程式沉 積于鋼材表面。 2Fe+O2+2H2O - 2Fe2++4OH-- 2Fe(OH)2 在富氧條件下，F(xiàn)e(OH)2又進一步被氧化成氫氧化鐵 Fe(OH)3： 4Fe(0H)2+ 1 02+2H20f4Fe(OH) 3 2 Fe(OH) 3脫水后變成疏松、多孔、非共格結構的 Fe2O3(紅銹)：

5、 4Fe(0H)+6H2O- F&O3 鋼材中的Fe變成FeQ體積膨脹4倍。在少氧條件下，F(xiàn)e(OH)2氧化不很完全的部分形 成Fe3O4(黑銹)，其體積約膨脹 2倍。 8.2.2 不同環(huán)境下的腐蝕機理及因素分析 一.大氣腐蝕 鋼材暴露在大氣環(huán)境條件下，由于大氣中水和氧等物質(zhì)的作用而引起的腐蝕， 稱為大氣 腐蝕。 1 .機理 腐蝕反應為 Fe+2H20 = Fe(0H)2+H2 2Fe(OH)2+ 1 O2+H2O=2Fe(OH) 3 2 腐蝕特點與完全浸沒在電解液內(nèi)的腐蝕過程有所不同，因大氣腐蝕的鋼材表面含水分， 相對濕度達70%寸，還會在鋼材表面結露，因此，使得上

6、述反應易于進行。 2 .影響因素 (1)濕度。濕度是決定大氣腐蝕類型和速度的基本因素，相對濕度達 60% (臨界 濕 度)以上時，鐵的腐蝕急速增加。濕度越大，一般大氣的腐蝕性越強。 (2)降水量。雨水的沖刷從沖掉腐蝕介質(zhì)而言，起有利作用；但雨水又能破壞腐蝕產(chǎn) 物的保護層，促進腐蝕的進行。 (3)溫度。日氣溫變化越大，腐蝕越嚴重。 (4)日照量。日照使鋼材保護層涂料老化，起間接的破壞作用。 (5)大氣污染物質(zhì)。大氣中若存在 SQ、海鹽粒子、固體塵粒，則腐蝕加重。因此，一 般來說工業(yè)區(qū)腐蝕最嚴重，沿海地區(qū)次之，而內(nèi)陸無污染工業(yè)的地區(qū)腐蝕最小。 3 ．防治措施 （ 1）采用耐蝕鋼材

7、。如摻銅、鉻、鎳等合金組合的低合金鋼，耐蝕性較好。 （ 2）使用涂層和金屬鍍層保護。 （ 3）降低大氣濕度。降低大氣濕度的措施很多，如鋼結構構造設計、防止縫隙中存水、 除塵、加入吸濕劑、空調(diào)等等。 二．淡水腐蝕 指不含鹽、堿和酸等水的腐蝕。腐蝕機理原則上講，與大氣腐蝕相同。 重要影響因素有溫度、氧氣濃度和水流。淡水中常溶解有鈣、鎂等礦物，其含量高時， 稱為硬水。 在硬水中， 鋼材的腐蝕速度有所減慢， 因為碳酸鈣等沉積在鋼材表面會阻礙氧氣 通過，因而使腐蝕減慢。 三．酸腐蝕 1 ．腐蝕機理 在非氧化性酸中 （ 鹽酸、 稀硫酸、 醋酸等 ） 鋼材與這些酸中的氫發(fā)生置換反應，

8、形成可溶 性的金屬鹽而被腐蝕。 主要化學反應為： 2Fe+6HCL=2FeCL 3+3H 2 2Fe+3H2SO4=Fe2（SO4）3+3H2 在氧化性酸中 （硝酸、濃硫酸等 ） ，濃度低時也極易腐蝕，若濃度高，則產(chǎn)生不溶 性氧化物，有一定保護作用。 2Fe+6HNO3= Fe2O3+3N 204 +3 H2O 2Fe+3H2s04= Fe2O3+3S02+3H2O 2 ．影響因素 （ 1）氫離子濃度； （ 2）酸的類型； （ 3 ）溫度 四．堿腐蝕 1 ．腐蝕機理 室溫下水溶液的pH值在10?14范圍內(nèi)時，碳鋼鈍化而使腐蝕速度下降。 pH值大 于 14 時，由于生

9、成不溶性的 Fe2O3， Fe3O4, 其腐蝕速度也不大。 但在高溫、高壓堿水溶液中，鋼材產(chǎn)生溶解性腐蝕，稱為堿裂、堿脆化等。如鍋爐的堿 腐蝕。 其反應式為 （ 在濃堿溶液中 ） 2Fe+6NaOH+3H 20= Fe203+6NaOH+3H 2 在高溫、高壓堿水溶液中，其反應式為 2Fe+4NaOH+4H 20= 2Na2FeO4+6H2 2 .影響因素 主要有溫度、壓力、pH值和堿金屬種類(一般認為堿金屬的原子量越大、腐蝕性越強 )。 五.鹽類腐蝕 1 .腐蝕機理 (1)改變?nèi)芤旱膒H值。 (2)發(fā)生氧化還原反應，如 Fe置換銅的反應，鐵被溶解。 Fe+CuS0

10、4= FeSO4+Cu (3)增加溶液的導電性，使電化學腐蝕加劇。 (4)某些鹽類的陰、陽離子對腐蝕的特殊影響。 2 .影響因素 鹽的種類、濃度、溫度。 六.海水腐蝕 1 .腐蝕機理 隨著海洋事業(yè)的發(fā)展， 海洋中的鋼結構越來越多， 但海洋中腐蝕介質(zhì)復雜， 其機理也復 雜，一般來說主要有鹽類腐蝕、電化學腐蝕、海生物腐蝕等。 2 .影響因素 (1)與海水介質(zhì)的接觸深度。按浸入海水的深度可分海泥區(qū)、全浸區(qū)、潮差區(qū)、飛濺 區(qū)、海洋大氣腐蝕區(qū)。一般來說，飛濺區(qū)最嚴重，因為飛濺區(qū)金屬表面常被空氣海水所潤濕， 并受到海水運動的沖擊，該處的保護涂層易于脫落破壞。 圖8.2為鋼柱在上述不同區(qū)域

11、的腐 蝕情況。 (2)海水流速。隨流速加大腐蝕速度加快。 (3)海生物。 (4)海水溫度。 海洋大鯉 .腐蝕區(qū) 海泥區(qū) ,、、、 平山高潮線 上匚一 -泥漿黑 —金屬厚度的相對損失 161 圖8.2 鋼柱的腐蝕情況 3 ．防治措施 （ 1）正確確定腐蝕程度。例如海上建筑物的樁柱在不同位置的腐蝕程度有所不同， 應采用不同的厚度。 （ 2）減少水流的滯流度以避免沖擊腐蝕。 （ 3）盡可能消除不必要的縫隙。 （ 4）減少產(chǎn)生電化學腐蝕的條件 （ 如不同金屬連接 ） 。 （ 5）減少物件的應力集中現(xiàn)象。 （ 6）注意焊接加工雜散電流的影響

12、 （ 7）涂覆防護。 （ 8）電化學保護。 七．土壤腐蝕 鋼結構埋入土壤中所受的腐蝕稱為土壤腐蝕。 1．機理 遵循電化學腐蝕基本理論， 但腐蝕電池的形成與土壤自身特性有關， 一般來說有下列一 些腐蝕電池。 （ 1）長距離腐蝕宏電池。常發(fā)生在地下長距離的鋼結構上。 鋼I 土壤（I） I 土壤（n）I鋼 （ 2）因土壤的局部不均勻引起的腐蝕宏電池。一般由回填土密實度、夾雜物的不同引 起。 （ 3）埋沒深度不同及邊緣效應引起腐蝕宏電池。 （ 4）鋼結構所處狀態(tài)的差異引起腐蝕宏電池。由溫差、應力、不同種類的鋼材引起。 4 ．影響因素 （ 1）土壤性質(zhì) （ 孔隙率和孔隙結構

13、、含水量、電阻率、酸堿度、含鹽量 ） 。 （ 2）雜散電流。 （ 3）微生物 5 ．防治措施 （ 1）覆蓋層保護。 （ 2）陰極保護。 （ 3）改變土壤環(huán)境。如降低水位、選擇腐蝕小的回填土、在酸性土壤中物件周圍充填 石灰石碎塊等。 八．有機系淡水溶劑的腐蝕 非水溶劑包括無機系和有機系兩類。無機系主要有純硫酸、發(fā)煙硝酸等不含水的酸類， 熔融氫氧化鈉及碳酸鈉等熔鹽， 在低溫下成為液態(tài)的液氨等物質(zhì)。 鑒于工業(yè)建筑中有機系非 水溶劑的腐蝕較多，如有機藥品工業(yè)、食品工業(yè)、發(fā)酵工業(yè)、石油化工、紡織工業(yè)等，本節(jié) 主要涉及有機系非水溶劑所引起的腐蝕。 1 ．機理 （ 1）極性非水溶

14、劑 （ 如酒精、醛、羧酸、酚類、硝基化合物 ） 腐蝕遵從電化學機理。 （ 2）非極性非水溶劑 （ 如鎖狀或環(huán)狀結構的碳氫化合 ） 中的腐蝕既有電化學腐蝕也有化 學腐蝕。一般來說，非極性溶劑本身腐蝕性很小，但當溶劑置于大氣中時，所生成的氧化物 具有極性。例如，燃料油和潤滑油被氧化后生成了羧酸，能促進金屬在這些油中的腐蝕。另 外，有機氯化合物和有機溴化合物的腐蝕作用，是由于它們分解后生成鹽酸和氫溴酸所致。 （ 3） 非水溶劑的腐蝕與水也密不可分。 水的來源有大氣等。 油類本身含有一定的水分。 2 ．防治措施 （ 1） 隔絕水的侵入。 如油中加入皂類的防蝕措施， 就是為了把油中水分同金

15、屬面隔離， 以抑制腐蝕。 （ 2）添加防止非水溶劑變成腐蝕介質(zhì)的外加劑。 九．高溫腐蝕 在高溫時， 鋼材表面會產(chǎn)生一層黑皮 （ 如軋制過程中， 鋼材也會產(chǎn)生一層黑皮 ） ， 黑皮為 高溫氧化物，對鋼材有一定保護作用，但有水分存在時，由于鋼材黑皮的電位不同，從而構 成了原電池，使鋼材產(chǎn)生電化學腐蝕。 高溫腐蝕防護，可從下列方面著手。 （ 1）根據(jù)使用壽命、環(huán)境介質(zhì)與溫度、負載狀態(tài)、成本選擇合適的合金鋼種。 （ 2）改善高溫環(huán)境，在加工使用中可通過真空、惰性氣體、熔鹽、密封的 Al 203粉等 控制鋼材所處的高溫環(huán)境介質(zhì)。 （ 3）表面處理。 十．應力腐蝕 鋼材的應力腐蝕指鋼

16、材在應力狀態(tài)下腐蝕加速的現(xiàn)象， 應力腐蝕的特征是在較極限抗拉 強度低得多的應力情況下， 即在一般安全使用應力的情況下， 材料 （ 鋼絲或鋼筋 ） 發(fā)生脆性斷 裂，此時鋼絲表面腐蝕并不嚴重，銹蝕率一般在 30 ％以下，在有缺陷或腐蝕坑根部沿軸向 會有一段黑色應力腐蝕區(qū)。 十一。電腐蝕 電腐蝕是鋼筋混凝土結構或鋼結構處于雜散電場中， 在陽極區(qū)即電流通過鋼筋的部位發(fā) 生的腐蝕。 這一現(xiàn)象常發(fā)生在電化學工廠、 電冶金車間等， 電腐蝕強弱與鋼材所處陽極電位 高低成正比。 8.3 鋼結構銹蝕處理及防腐方法 8.3.1 新建鋼結構防銹 環(huán)境介質(zhì)等制定防銹方法， 般有涂料敷蓋法和金屬敷蓋

17、新建鋼結構應根據(jù)使用性質(zhì)、 法. 涂料敷蓋法即在鋼材表面敷蓋一層涂料， 使之與大氣隔絕， 以防銹蝕。 主要施工工藝有： 表面除銹、涂底漆、涂面漆。 金屬敷蓋法即在鋼材表面上鍍上一層其他金屬。所鍍的金屬可使鋼材與其他介質(zhì)隔絕， 也可能是鍍層金屬的電極電位更低于鐵，取到犧性陽極 （鍍層金屬 ） 保護陰極 （ 鐵） 的作用。 8.3.2 原有鋼結構銹蝕處理 一．銹蝕程度的分級和檢查 1．銹蝕程度分級 為鑒定銹蝕損壞程度，一般可分為五級： A 級——良好 物體基本沒有銹蝕，涂層漆膜還有光澤，個別物件可有少量銹點； B 級——局部銹蝕 構件基本沒有銹蝕，面漆有局部脫落，底漆完好，個

18、別物件有少量 銹點，或構件邊緣、死角、縫隙、隱蔽部分有銹蝕； C 級——較嚴重 構件局部銹蝕、 面漆脫落面積達 20％左右， 底漆也有局部銹透， 其基 本金屬完好，應進行維護準備工作 . D 級——嚴重 構件銹蝕面積達 40％左右， 面漆大片脫落， 但基本金屬沒有破壞， 應立 即進行維護工作。 E 級——特別嚴重 基本金屬已有銹蝕，應立即測量物件斷面削弱程度，計算是否需要 更換或采取加固等措施。 2 ．重點檢查部位 根據(jù)腐蝕理論及實際經(jīng)驗，除一般檢查外，下列構件或部位應嚴格檢查。 （ 1）埋入地下的地面附近部位。 （ 2）可能存積水或遭受水蒸汽侵蝕部位。 （ 3）干濕交替

19、構件。 （ 4）易積灰又濕度大的構件。 （ 5）組合截面凈空小于 12mm難于涂刷油漆的部位。 （ 6）屋蓋結構、柱與屋架節(jié)點、吊車梁與柱節(jié)點、鋼懸索節(jié)點部位。 總之，一般室外鋼結構比室內(nèi)易銹蝕；濕度大易積灰部分容易銹蝕；焊接節(jié)點處易 銹蝕；難于涂層涂刷到的部位易銹蝕。這些部位檢查時應特別注意。 二．原鋼結構防銹蝕涂層處理 處理包括舊漆膜處理、表面處理、涂層選擇、涂層施工。 1 . 漆膜處理 漆膜處理方法有堿水清洗（5 %?10% NaO哈3夜）、火噴法、涂脫漆劑、涂脫漆膏 （配方： 堿酸鈣6?10份，堿酸鈉4?7份。水80份，生石灰1?15份混成糊狀，或清水 1份，土豆 淀

20、粉1份，50%濃度氫氧化鈉水溶液 4份，邊攪拌邊拌合，再加10份清水攪拌5min?10min）。 2 .表面處理 表面處理是保證涂層質(zhì)量的基礎， 表面處理包括除銹和控制鋼材表面粗糙度。 除銹可以 采用手工工具處理、機械工具處理、噴砂處理、化學劑處理（酸洗、堿洗等等） 。對于已有 鋼結構的防腐處理往往在不停產(chǎn)條件下進行， 噴砂和化學劑處理不大可能采用， 主要是手工 和機械工具除銹。 （1）手工除銹：是古老而簡便的常用方法，即用鏟刀、刮刀、鋼絲刷、砂輪、砂布和 手錘，靠手工敲鏟、砂磨除去鋼材表面舊漆膜和鐵銹、油污、積灰，它操作方便，不受結構 尺寸條件所限，但勞動強度大、效率低、質(zhì)量難保證

21、，采用此法必須強調(diào)質(zhì)量要求。 （2）機械工具除銹：即采用風動和電動工具一磨光機、 風槍（敲鏟）、風動針束除銹機， 它比手工除銹的質(zhì)量和效率都有提高，勞動強度也小一點。 （3）噴砂除銹：在可以停產(chǎn)地方和露天結構物也可采用噴砂除銹，它質(zhì)量可靠、除銹 比較徹底。噴砂是利用空氣壓縮機將石英砂噴射于鋼材面上除去黑皮和鐵銹， 也可以用鋼砂、 鋼丸噴射（投射）于鋼材面上，效果更好，且能減少砂塵彌漫；噴砂除銹質(zhì)量雖好，但勞動 條件較差。 除銹是涂層防腐的主要一關， 處理質(zhì)量十分關鍵。表面除銹應達到的標準： 美國（SSPC, 英國（BS4232）,德國（DIN18364）等。國際上常用瑞典標準（ SI

22、S）, SIS標準將表面處理 方法分為二類，S表示手工或電動工具處理， Sa表示噴砂處理，將處理程度分為 0 （未處理 表面），1 （輕度處理表面），2 （中度處理表面），2-（近完整處理表面），3 （完整處理表 2 面）五級，制定標準彩色樣品圖作對照。 SIS標準規(guī)定： 手工除銹之前清除表面污垢油脂，鏟除厚銹。 S1用鋼絲刷輕刷。 S2用鏟、刷、磨工具將疏松氧化皮、浮銹及油污垢除去后，用毛刷、壓縮空氣等將 表面清理，處理后表面具有淡淡的金屬光澤。 S3同上處理，但更為徹底，處理后表面具有較明顯金屬光澤。 S1采用快速輕度噴砂，將疏松氧化皮、浮銹及油污垢異物除去。 S2采用

23、中度噴砂，除去絕大部分氧化皮、浮銹及油污垢異物，再用毛刷、壓縮空氣 將表面清理，處理后表面呈金屬灰色。 1 S2 1 米用較徹底噴砂，完全除去氧化皮、銹和油污垢異物，再用毛刷、壓縮空氣徹 2 底將表面清理，僅允許有極少量點銹或紋銹存在，處理后表面呈近似灰白色金屬面。 S3非常徹底噴砂處理，完全除去氧化皮、銹和異物，經(jīng)毛刷、壓縮空氣徹底清理表 面，不留任何異物，處理后表面呈均勻白色金屬光澤。 手工除銹表面處理不宜低于 S3級，只有對附著力強的油漆涂層允許放寬到 S2級；噴 砂除銹在無腐蝕性環(huán)境下不低于 S1級，一般除銹處理要達到 Sa2級，重腐蝕環(huán)境下表面除 一，一一 1，

24、銹處理最低要Sa2 級。 2 經(jīng)表面處理之后的鋼材， 將產(chǎn)生凹凸面，稱為表面粗度，表面粗度與采用的表面處理方 法和噴砂材料有關，粗度影響涂層漆膜防腐蝕能力。粗度大，有助于涂層膜的附著性，但將 減薄鋼材表面凸點之間的涂層厚度， 容易產(chǎn)生針孔，減小了涂層防銹能力； 反之，如粗度小， 將降低涂層的附著性；噴砂材料愈細，表面粗度愈均勻，除銹率也愈好。 3 .涂層選擇 涂層選擇包括涂層材料品種選擇，涂層結構選擇和涂層厚度確定。 （1）涂層材料品種選擇 品種選擇取決于使用條件，在一般大氣條件下、工業(yè)大氣侵蝕下，可選用防銹漆；在有 腐蝕性介質(zhì)環(huán)境中應選用防腐漆； 處于高溫條件作用下， 選用耐熱

25、漆；室外結構涂層要有較 好的耐候性能。 涂料（油漆）分為底漆和面漆，中涂漆成分介于兩者之間，現(xiàn)較少使用，而直接將面漆 涂刷于底漆之上；底漆中含粉料多基料少，成膜粗糙，與鋼材表面的粘結附著力強，與面漆 結合性好；面漆中粉料少，基料多，成膜有光澤，能保護底漆，能抵抗大氣和有害介質(zhì)作用， 又有美觀之效果，現(xiàn)在趨勢是使用更多的合成樹脂來提高涂層抗風化能力。 涂料品種繁多，性能用途各異，在選擇時應重視底漆和面漆的配套使用。 ①涂層材料品種：涂層材料（涂料）以顏色或顏色+成膜物質(zhì)名稱+基本名稱命名，涂 料型號由三部分組成：第一部分是成膜物質(zhì)，用漢語拼音字母表示。各種涂料的成膜物質(zhì)及 代號見表8.1

26、；第二部分是基本名稱，用 00?99二位數(shù)字表示。00?99代表基礎品種，10? 19代表美術漆，20?29代表輕工用漆，30?39代表絕緣漆，40?49代表船舶用漆，50?59 代表防腐漆?；久Q中的 00?09及50?54見表8.2;第三部分是序號。 涂料分類表 表8.1 代號 成膜物質(zhì)類別 主要成膜物質(zhì) Y 油脂漆類 天然動植物油，清油（熟油），合成油 T 天然樹脂漆類 松香及其衍生物，蟲膠，乳酪素，動物膠，大漆及其衍生物 F 酚醛樹脂漆類 改性酚醛樹脂，純酚醛樹脂 L 瀝青漆類 天然瀝青，石油瀝青，煤焦油瀝青 C 醇酸樹脂漆類 甘油醇酸樹脂，季戌

27、四醇酸樹脂，其它改性醇酸樹脂 A 氨基樹脂漆類 月尿醛樹脂，三聚氧胺甲醛樹脂，聚酰亞胺樹脂 Q 硝基漆類 硝酸纖維 M 纖維素漆類 乙酸纖維，基纖維，乙基纖維，羥甲基纖維，乙酸丁酸纖維等 G 過乙烯漆類 過氯乙烯樹脂 X 烯樹脂漆類 氯乙烯共聚樹脂，聚醋酸乙烯及其共聚物， 聚乙烯醇縮醛樹脂， 聚二乙烯基乙快樹脂，含氟樹脂 B 丙烯酸類 丙烯酸樹脂，丙烯酸共聚物及其改性樹脂 Z 聚脂漆類 飽和聚脂樹脂，不飽和聚酯樹脂  H 環(huán)氧樹脂漆類 環(huán)氧樹脂，改性環(huán)氧樹脂 S 聚氨脂漆類 聚胺基甲酸酯 W 兀素有機漆類 有機硅，有機鈦，有機鋁

28、 J 橡膠漆類 天然橡膠及其衍生物，合成橡膠及其衍生物 E 其它漆類 以上16類包括不了的成膜物質(zhì)，如無機高分子材料等 代號 00 01 02 03 04 05 基本名稱 清油 清漆 厚漆 調(diào)和漆 磁漆 烘漆 代號 06 07 08 09 50 基本名稱 底漆 膩子 水溶性漆，乳膠漆 大漆 耐酸漆 代號 51 52 53 54 基本名稱 耐堿漆 防腐漆 防銹漆 耐油漆 涂料基本名稱編號 表8.2 ②底漆選擇：底漆的功能主要使漆膜與基層結合牢固, 表面又易被面漆附著，它滲水性 常用防銹

29、底漆性能和使用范圍等 要小，底漆要有防銹蝕性能好的顏料和填料阻止銹蝕發(fā)生。 列于表8.3。 常用防銹底漆 表8.3 名稱 型號 性能 適用范圍 配套要求 紅丹油性防 銹漆 Y53-1 防銹能力強、耐候性好、 涂膜堅韌、附著力較好 室內(nèi)外鋼結構防銹打底 與油性磁漆、 酚醛磁漆和 醇酸漆配套 使用 紅丹酚醛防 銹漆 F53-1 含鉛有毒紅丹油性防銹 漆，干燥慢 不能用于鋁、鋅有色金屬 表向，因會加速鋁腐蝕 不能與過氯 乙烯漆配套 紅丹醇酸防 銹漆 C53-1 與鋅附著力差 C53-1與磷化 底漆配套，防 銹更好 云母氧化鐵 底漆 熱穩(wěn)定性好、

30、耐堿性好、 防銹性好、無毒、價廉 適用于室內(nèi)外鋼結構，適 于熱帶和濕熱條件使用 可與各類面 漆配套使用 硼銀酚醛防 銹漆 是新型材料，防銹性能 良好、附著力強、抗大 氣性能好、干燥快 適用室內(nèi)外鋼結構 與酚醛磁漆 或醇酸磁漆 配套使用 無機富鋅底 漆 突出的耐水性及耐酸、 耐油、耐干濕交替、鹽 霧作用，長期曝曬/、老 化，但對基層處理要求 嚴格 適用水卜-工程、水塔、水 槽、油罐內(nèi)外壁及海洋鋼 構筑物 可作面漆，與 環(huán)氧磁漆、乙 烯磁漆配套 更好 磷化底漆 X06-1 附著力極強，可使金屬 表面形成純漆膜，延長 有機涂層壽命 只能與某些底漆（如過氯 乙烯底漆

31、）配套使用，增 加附著力，不能代替底漆 不能與堿性 涂料配套使 用  使用 鐵紅油性防 銹漆 鐵紅酚醛防 銹漆 Y53-2 F53-2 附著力強，防銹性次于 紅丹防銹漆 耐磨性差 適合防銹性要求不高、腐 蝕情況不太嚴重的鋼結 構表面打底 與酚醛磁料 配套使用 鐵紅過氯乙 烯底漆 G06-4 防銹和耐腐蝕性好，能 耐海洋性及濕熱帶氣 候，防霉性能好 適用于沿海及濕熱帶氣 候條件下鋼結構 與磁化底漆 和過氯乙烯 磁漆配套使 用 鐵紅環(huán)氧底 漆 H06-2 涂膜堅韌，附著力強， 防銹、耐水性比一般油 性和醇酸底漆好 適用于沿海及濕熱帶氣 候

32、條件下鋼結構 與磁化底漆 和環(huán)氧磁漆 配套使用；與 磷化底漆配 套使用性能 提高 鐵紅醇酸底 漆 C06-1 附著力和防銹性能良 好，在濕熱帶氣候和潮 濕條件下，耐久性差 適用一般較干燥處鋼結 構表面防銹打底 與硝基磁漆、 醇酸磁漆和 過氯乙烯漆 配套使用 此外尚有簡化鋼鐵基層處理，在帶銹鋼鐵表面上直接涂刷的帶銹底漆或叫不去銹涂料。 帶銹底漆有穩(wěn)定型和轉化型兩大類， 這種底漆涂刷在鋼鐵表面能抑制銹蝕發(fā)展， 且能逐步將 鐵銹轉化為有益保護物質(zhì)，節(jié)省除銹繁重勞動，是受歡迎的。但實際上銹層厚度不一，所以 轉化反應效果不一， 不是用量不足就是過剩影響底漆附著力， 對于已有鋼結構維

33、修， 由于舊 漆膜存在和銹蝕面存在， 情況更為復雜，故帶銹底漆效果尚有待進一步研究總結； 近年來不 少單位在試制，在一些較好的經(jīng)驗，如杭州油墨油漆廠生產(chǎn)的穩(wěn)定性帶銹底漆、 武昌造船廠 等單位的穩(wěn)定性帶銹底漆、廣州電器研究所研制的水膜不去銹涂料，都有較好性能。 ③面漆選擇：面漆主要功能是保護下層底漆， 所以面漆要有良好的耐氣候作用， 抗風化、 不起泡、不易粉化和滲透性小，此外面漆尚應與底漆有良好結合性能，配套使用。表 8.4 是常用防銹面漆性能和適用范圍，供選擇時參考。 常用防銹面漆 表8.4 名稱 型號 性能 適用范圍 配套要求 醇酸磁漆 C04-42 C04-2 耐候性

34、和附著力較好 （C04-42 較 C04-2 好）, 漆膜堅韌，有較好光澤 和機械強度 適用于室內(nèi)外鋼 結構 先涂1?2道 C06-1鐵紅醇酸 底漆，再涂 C06-10 醇酸二 道底漆，后涂面 漆 灰醇酸磁漆 “66”灰色戶 C04-45 耐候性強，比 C04-42 年限長1?2倍，透水、 適合大型室外鋼 結構表面用漆，橋 先涂F53-1紅丹 酚醛防銹漆或  外面漆 透氣性低，漆膜呈美術 花紋，堅韌 梁、高壓線塔用漆 F53-9防銹漆兩 道，再涂該面漆 三道，漆膜總厚 度＞200科 酚醛磁漆 F04-1 附著力較好，光澤好、 耐候性較C04-42

35、差，漆 膜堅硬 適用于室內(nèi)鋼結 構 與紅丹防銹漆、 剔紅防銹漆配套 使用 過氯乙烯磁 漆 過氯乙烯清 漆 G52-1 G52-2 耐候性、耐酸堿性良好， 附著力較差，配套得好 可以彌補 適合于防工業(yè)大 氣，適用于室內(nèi)外 鋼結構 與 G06-4 或 X06-1配套使用 環(huán)氧耐酸漆 H52-3 附著力好，耐鹽水性能 良好，有一定耐酸、堿 腐蝕能力，漆膜堅韌耐 久 適合于防工業(yè)大 氣，適用于室內(nèi)外 鋼結構 與 X06-1 和 H06-1配套使用 環(huán)氧硝基磁 漆 H04-2 耐候性良好，后較同機 械強度，耐油性好 適合于防工業(yè)大 氣，適用于濕熱氣 候室內(nèi)外鋼結構

36、 與環(huán)氧底漆配套 純酚醛磁漆 F04-11 漆膜堅硬，耐水性、耐 候性和耐化學性均比 F04-1 好 適用于防潮和干 濕交替處鋼結構 各種防銹漆可配 套使用 灰酚醛防銹 漆 F53-2 耐候性較好，有一定耐 水性和防銹能力 適用于室內(nèi)外鋼 結構，多作面漆用 與紅丹或鐵紅類 防銹漆配套使用 瀝青清漆 L01-6 耐水、耐腐蝕性能良好， 耐候性能差 適用于室內(nèi)鋼結 構作防潮、防水、 耐酸保護層 底漆兼作面漆小 少于2道 瀝青耐酸漆 鋁粉瀝青漆 L50-1 L50-1 加鋁粉 附著力良好，耐酸性腐 蝕，加鋁粉后耐候性能 功能改善 L50-1適用于室 內(nèi)鋼

37、結構防腐蝕， 加鋁粉后可用于 室外耐酸氣鋼結 構防腐 底漆兼向漆一般 涂1?2道 醇酸煙囪漆 C83-1 耐候性較好，有一定耐 熱性 適用于鋼煙囪表 面和一般的耐熱 構件 底漆兼向漆一般 涂2道 黑酚醛煙囪 漆 F83-1 短時間內(nèi)能耐 400c高 溫而/、易脫落 適用于鋼煙囪表 面和一般耐熱構 件 底漆兼作面漆一 般涂1?2道 鋼結構面漆的色彩過去不講究， 現(xiàn)代工業(yè)建筑除造型要好， 色彩也應協(xié)調(diào)美觀， 面漆的 色彩應體現(xiàn)建筑物、構筑物性格與環(huán)境相適應來確定。 對于已有鋼結構涂層維修處理，涂料選擇尚要考慮到與舊漆膜結合性。 (2)涂層結構選擇 涂層使用耐

38、久年限， 除了表面處理影響外， 很大程度與涂層結構是否合理有關； 在設計 涂層上要按10?15年來考慮涂刷周期，4?6年鋼結構表面要重做防護涂層是不太經(jīng)濟的。 法國埃菲爾鐵塔涂刷普通紅丹底漆平均 13 年一次， 德國門斯登橋平均 16 年涂刷一次。 所以 除重視涂層選料外，注意合理涂層結構、重視施工操作工藝，是能保持較長維修周期的。 涂層結構要放棄過去一般采用的“一底兩度”不變結構；涂層結構由底漆、膩子、二道 底漆（或中涂層）和面漆組成。 第一層底漆保證可靠的粘結，起防銹防腐、防水作用。 第二層膩子是起平整表面作用。 第三層二道底漆在較高要求工程中采用，起填補膩子細孔作用。

39、第四層面漆保護底漆，并使表面獲得要求的色澤，起裝飾效果。 第五層罩光面漆， 有時為了增加光澤和耐腐蝕等作用， 在面漆外再涂一層罩光清漆或面 漆。 鋼結構中全面統(tǒng)刮膩子是很少的， 一般用兩道底漆和兩至三道面漆結構， 底漆道數(shù)增加 可起填平基層作用，也可保證漆膜總厚度。 （ 3）涂層厚度 漆膜厚度影響防銹效果， 增加漆膜厚度是延長使用年限的有效措施之一， 一般鋼結構防 護涂層總厚度要求室內(nèi)不小于 100 ^m,室外條件應不小于125科m,腐蝕性環(huán)境中漆膜應加 厚；漆膜厚度很難準確控制，故重要工程對各層漆膜厚度應測定。 4．涂層施工 涂層質(zhì)量與作業(yè)中操作有很大關系，一般涂刷中要注意

40、下列事項： （ 1） 除銹完畢應清除基層上雜物和灰塵， 在 8h 內(nèi)盡快涂刷第一道底漆， 如遇表面凹凸 不平， 應將第一道底漆稀釋后往復多次涂刷， 使其浸透入凹凸毛孔深部， 防止空隙部分再生 銹。 （ 2）避免在 5 ℃以下與 40℃以上以及太陽光直曬下、或 85%濕度以上情況下涂刷，否 則易產(chǎn)生起泡、針孔和光澤下降等。 （ 3）底漆表面充分干燥以后才可涂刷次層油漆，間隔時間一般為 8?48h,第二道底漆 盡可能在第一道底漆完成后 48h 內(nèi)施工， 以防第一道底漆之漏涂引起生銹； 對于環(huán)氧樹脂類 涂料，如漆膜過度硬化易產(chǎn)生漆膜間附著不良，必須在規(guī)定時間內(nèi)做上面一層涂料。 （ 4

41、）涂刷各道油漆前，應用工具清除表面砂粒、灰塵，對前層漆膜表面過分光滑或干 后停留時間過長的，適當用砂布、水砂紙打磨后再涂刷上層涂料。 （ 5）一次涂刷厚度不宜太厚，以免產(chǎn)生起皺、流淌現(xiàn)象；為求膜厚均勻，應做交叉覆 蓋涂刷。 （ 6）涂料粘度過大時才使用稀釋劑，稀釋劑在滿足操作需要情況下盡量少加或不加， 稀釋劑摻用過多會使漆膜厚度不足， 密實性下降， 影響涂層質(zhì)量。 稀釋劑使用必須與漆類型 配套，一般說油基漆、酚醛漆、長油度醇酸磁漆、防銹漆用 200號溶劑汽油、松節(jié)油；中油 度醇酸漆用200號溶劑汽油與二甲苯（1:1）混合劑；短油度醇酸漆用二甲苯；過氯乙烯漆 采用溶劑性強的甲苯、丙

42、酮。稀釋劑用錯會產(chǎn)生滲色、咬底和沉淀離析缺陷。 （ 7）焊接、螺栓之連接處、邊角處最易發(fā)生涂刷缺陷與生銹，所以尤要注意不產(chǎn)生漏 涂和涂刷不均，一般應加涂來彌補。 三.鋼結構涂層腐蝕調(diào)查內(nèi)容 鋼結構防腐調(diào)查內(nèi)容一般包括工程概況、 腐蝕級別的確定、腐蝕情況分析和鋼結構防銹 方案四個部分。 1 .工程概況 工程概況內(nèi)容包括結構形式、廠房環(huán)境情況（如腐蝕介質(zhì)種類、濃度、年平均相對濕度、 氣溫、廠房內(nèi)熱源溫度、是否有水蒸汽、粉塵等 ）。 2 .腐蝕調(diào)查結果 根據(jù)有關評價腐蝕的標準，進行外觀、銹蝕率、附著力調(diào)查，然后將不同構件或不同部 位的鋼結構進行評級，為制定防銹方案提供依據(jù)。 3

43、 .腐蝕情況分析 腐蝕情況分析包括引起不同程度腐蝕的原因、 構造的合理性、涂料選擇的合理性等的分 析。 4 .防銹方案設計 根據(jù)以上幾項內(nèi)容，提出具體的防銹方案，包括構造處理、涂料的選擇、涂層厚度的確 定及具體施工方案。 四.涂層缺陷原因及處理方法 涂層缺陷原因及處理方法 表8.5 缺陷 現(xiàn)象 原 因 處理與防范 流 痕 垂直面之 部分面積 流卜，結 成厚膜 1 .一次涂刷量太多，太厚 2 .油漆粘度太低 3 .光滑涂面上涂刷 4 .稀釋劑揮發(fā)太慢 1 .調(diào)整涂刷量 2 .調(diào)整粘度 3 .用砂紙磨粗 4 .換揮發(fā)快的稀釋劑 5 .瀉流部分磨平后重涂

44、桔 子 皮 產(chǎn)生桔皮 狀凹凸皺 皮 1 .油漆粘度太高，稀釋劑溶解力 不好，或揮發(fā)太快 2 .溫度或氣溫太高或曝曬 3 .漆刷太厚，油漆質(zhì)量不好 1.適當調(diào)低粘度，使用規(guī)定稀釋劑 2.避 免高溫或曝曬，有一良好施工環(huán)境 3 .調(diào)整漆厚用優(yōu)良油漆 4 .砂紙磨平后重新涂刷 刷紋 隨漆刷運 行方向留 下凹凸刷 紋 1 .使用粗短毛刷施工，刷毛過硬 2 .油漆本身流展性不良 （展性油 分過少） 3 .被涂刷物粗糙，吸漆性強 1 .改用優(yōu)良漆刷 2 .選用流展性好油漆或配合少量樹脂凡 立水或調(diào)薄劑 3 .用同一油調(diào)薄，先刷一度 4 .用砂紙磨平重涂  氣泡

45、涂料混入 空氣留在 漆膜中變 成小泡 1 .強勁攪拌油漆，未待空氣進出 即予涂刷 2 .稀釋劑揮發(fā)太快或被涂刷物溫 度太高 3 .油漆粘度太高 1 .不激烈攪拌；攪拌后待氣泡消除再涂刷 2 .使用揮發(fā)較慢的稀釋劑. 控制施工溫度 3 .適當調(diào)稀 4 .用砂紙研磨或除去漆膜重涂 針孔 涂面后針 狀小孔 1 .被涂面上后灰塵、水及油分附 著 2 .油漆中用油、水分存在 3 .稀釋劑揮發(fā)太快 4 .底層漆未干透 1 .表向處理干凈 2 .防止油、水混入油漆中 3 .換揮發(fā)慢的稀釋劑 4 .待底層完全干透后，再做上層涂層 5. 用砂紙磨后重涂刷 白化 、涂層發(fā)

46、白混濁現(xiàn) 象 1 .空氣濕度太高，空氣中水分凝 結于涂面發(fā)白混濁 2 .夜間氣溫下降.水分凝結于涂 面上 3 .被涂物溫度較氣溫低 1 .避免卜而大或濕度高卜-施工. 用慢揮發(fā) 性稀釋劑 2 .油性或環(huán)氧類油漆干燥慢，避免傍晚施 工 3 .被涂物溫度升高后再施工 4 .待濕度卜降時，噴涂防發(fā)白水即可消除 發(fā) 粘 漆膜呈發(fā) 粘現(xiàn)象 1 .基層向上有油、酸、堿、鹽等 未清除干凈 2 .頭道未干，就刷二道 3 .煤氣作用或水汽冷凝于漆表面 1 .清除雜質(zhì)，處理好基層 2 .控制操作時間，干后再刷下道 3 .已刷漆面避免水汽、煤氣作用 4 .長時間放置還粘，除去漆膜重

47、涂 顏色 分離 涂面之顏 色濃淡不 勻 1 .稀釋劑用量大多 2 .油漆攪拌不勻 3 .該肥厚度/、均勻 4 .調(diào)色不均勻 1 .調(diào)整用量 2 .充分攪拌均勻 3 .不做過厚涂層，不用劣質(zhì)漆刷 4 .二色以上調(diào)和時要充分攪拌，做適應 性試涂 5 .用砂紙研磨后重涂刷 剝 離 底層漆剝 離 1 .上層該溶劑太強，滲透入底漆 2 .底層漆與上層漆配套不當 3 .底層漆與上層漆涂刷間隔太短 4 .在過分光滑的金屬面上涂層 1 .不過分調(diào)稀 2 .避免異種漆疊涂 3 .待底層充分干燥后，再涂上層 4 .用砂紙、砂輪磨粗后再涂層 5 .除去剝離漆膜，打磨后重

48、涂 吐 色 底層漆顏 色被上層 漆溶化， 透出面漆 1 .有機類紅色顏料及瀝青涂層上 做淺色面漆 2 .未干底層漆膜上做上層涂層 1 .快速噴刷一層薄膜，使稀釋劑快速揮 發(fā)，然后再涂刷上層油漆 2 .待底層干透再做上層 3 .再加一層油漆（用1法） 干燥 不良 漆層在規(guī) 定時間內(nèi) 不十 1 .氣溫太低、濕度太圖或小通風 場所施工 2 .涂面上有水分或油跡 3 .過分四涂 1 .改善涂刷環(huán)境 2 .完整表面處理 3 .按標準厚度施工 4 .經(jīng)長期暴露還不干，除去漆膜重刷 龜 裂 涂層面部 產(chǎn)生裂紋 1 .涂膜太厚 2 .下層油漆未干 3 .溫度急劇

49、下降 4 .上層與下層涂層配料配套不當 1 .避免過分厚涂 2 .待嚇層干透后再涂上層 3 .發(fā)生在氣候變化時，停止施工 4 .慎重選擇涂層材料，避免異種油漆疊 層涂用 5 .應除去龜裂漆膜重刷涂層 失光 及光 澤不 均 漆膜失去 光澤成部 分無光澤 1 .粗糙基層上涂刷 2 .漆膜厚度/、勻 1 .作加層涂刷油膜 2 .做均勻涂層 3 .做加層涂層至出現(xiàn)均勻光澤 漆膜產(chǎn)生 1. 因生銹抬起漆膜 1.做好表面處理與防銹涂層 起 泡 氣泡、浮 2.被涂向有水分或涂料器具內(nèi)有 2.做好表面處埋與器具處埋 腫現(xiàn)象 水分存在

50、3.要除去起泡漆膜，重做涂層 8.4典型事故實例分析 ［事故實例8.1］某懸索結構整體塌落事故 一.工程與事故概況 上海市某研究所食堂為 17.5m直徑圓形磚墻上扶壁柱承重的單層建筑。檐口總高度為 6.4m,屋蓋采用17.5m直徑的懸索結構（見圖 8.3）。 鋼筋混凝土外環(huán) 圖8.3懸索結構示意 懸索由90根直徑為7.5mm的鋼餃索組成，預制鋼筋混凝土異形板搭接于鋼絞索上， 板 縫內(nèi)澆筑配筋混凝土，屋面鋪油氈防水層，板底平頂粉刷。 使用20年后，一天突然屋蓋整體塌落， 經(jīng)檢查90根鋼餃索全部沿周邊折斷， 門窗部分 振裂，但周圍磚墻和圈梁無塌陷損壞。 二.原因

51、分析 該工程原為探索大跨度懸索結構屋蓋的應用技術的實驗性建筑， 在改為食堂之前，一直 在進行觀察。改為食堂后，建筑物使用情況正常，除曾因油氈屋面局部滲漏，作過一般性修 補外，懸索部分因被油氈面層和平頂粉刷所掩蔽， 未能發(fā)現(xiàn)其銹蝕情況， 塌落前未見任何異 常跡象。 屋蓋塌落后，經(jīng)綜合分析，認為屋蓋的塌落主要與鋼錢索的銹蝕有關， 而鋼錢索的銹蝕 除與屋面滲水有關外， 另一主要原因是食堂的水蒸汽上升， 上部通風不良，因而加劇了鋼錢 索的大氣電化腐蝕和某些化學腐蝕（如鹽類腐蝕） 。由于長時間腐蝕，鋼筋斷面減小，承載 能力降低，當超過極限承載能力后斷裂。至于均沿周邊斷裂，則與周邊夾頭夾持，鋼

52、索處于 復雜應力狀態(tài)（拉應力、剪應力共同存在）有關。 三．該事故給我們?nèi)c啟示： 1．應加強鋼索的防銹保護?？蓮牟牧蠘嬙斓确矫嬷?。 2．設計合理的夾頭方向。夾頭方向應使鋼索處于有利的受力狀態(tài)。 3．實驗性建筑應保持長時間觀察，以免發(fā)生類似事故。 [ 事故實例 8.2] 某通廊鋼桁架腐蝕損壞及修復 一．工程及事故概況 該通廊建于 1958 年，內(nèi)設 2 條皮帶運輸線，日夜不停地將轉運站轉運來的一次混合料 輸送到燒結主廠房進行二次混合和燒結，是燒結廠的一條運輸大動脈。 通廊全長 80.485m ，寬 7.5m ，高高架設在廠房群的上空。上下兩端分別距地面高 9.29m 和

53、36.33m ，呈高架傾斜式。通廊中部設有二組鋼柱支架，將通廊結構分為三段。通廊為半 封閉式，有頂無墻。主要承重結構為鋼桁架，上下為鋼桁條，屋面板和底板為鋼筋混凝土小 槽板。 經(jīng)現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)，通廊兩側鋼桁架已嚴重銹蝕損壞，主要表現(xiàn)在： 1．桁架下弦節(jié)點普遍銹蝕嚴重。原設計采用的厚度為 12mm 節(jié)點板，銹蝕損失后大都 為6?8mm,特別是桁架下支座節(jié)點板已嚴重銹蝕腐爛，大部分斷裂，多數(shù)腹桿自下弦節(jié)點 板600?800mm范圍內(nèi)有局部腐爛、 綴板焊縫銹蝕脹裂、 角鋼沿綴板脹開等現(xiàn)象； 桁架下弦 角鋼（2L150X16）的下表面在節(jié)點附近銹蝕也較嚴重，銹蝕后角鋼實有厚度 12?14m

54、m。 2 .通廊下段桁架有幾處上弦節(jié)點銹蝕很嚴重， 12mm厚節(jié)點板銹蝕后僅為 7?8mm,上 弦角鋼節(jié)點附近也有較重的銹蝕。 由此可見， 鋼桁架的銹蝕損壞是相當嚴重的， 而且這種損壞現(xiàn)象東側桁架重于西側， 下 段桁架重于中段和上段。造成了桁架（尤其是下段桁架）承載能力嚴重不足，以致有隨時發(fā) 生事故的危險。 二．事故原因分析 根據(jù)調(diào)查分析，通廊鋼桁架嚴重損壞主要有以下幾個原因： 1．通廊屋面挑檐較小而且又未設置圍護墻，桁架下弦節(jié)點暴露在外，經(jīng)常受到雨水侵 蝕， 皮帶輸送的一次混合料為散料， 時常有粉料散出， 所有桁架下弦節(jié)點都積滿了很厚的粉 料， 這些積料經(jīng)常受到雨水和水蒸汽

55、的浸蝕， 時常處于潮濕或半潮濕狀態(tài)， 加速了下弦節(jié)點 范圍內(nèi)的腐蝕，因而造成桁架下弦節(jié)點及其附近桿件普遍銹蝕腐爛。 2．從轉運站轉運來的混合料處于濕熱狀態(tài)，在通廊下段經(jīng)常散發(fā)出大量的水蒸汽，而 水蒸汽中又含有一定數(shù)量的 H2S 氣體，并且隨著蒸汽的散發(fā)而散布在空氣中，實測水蒸汽 的pH值為5?6,呈弱酸性。由于通廊下段桁架經(jīng)常被含有腐蝕性介質(zhì)的水蒸汽所籠罩， 因此造成下段桁架腐蝕損壞格外嚴重。 3 .該地區(qū)的主導風向為東北和正北，座落在通廊東側的焦化廠周圍空氣中腐蝕性介質(zhì) 的含量大大高于正常水平。 30多年來，長期在這種主導風向的影響下，通廊東側桁架不僅 受雨水侵蝕的影響比西側重

56、，而且受焦化廠過來的空氣腐蝕的影響也比西側重。 三.事故處理 通廊經(jīng)可靠性鑒定表明，鋼桁架承載能力不足和嚴重不足（下段桁架） ，必須對其進行 加固處理。 圖8.4桁架桿件和節(jié)點加固示意 如前所述，該通廊是燒結廠的運輸大動脈，若鋼柱支架以上部分（即桁架和屋面部分） 采取全面拆除方案，整個燒結廠生產(chǎn)將在一段時間停頓， 影響太大。根據(jù)通廊可靠性鑒定結 果和桁架的實際受力狀況， 考慮廠方盡量少停產(chǎn)或不停產(chǎn)的實際要求， 以及工程加固處理的 理論和經(jīng)驗，對鋼桁架桿件及節(jié)點詳細進行了荷載條件下的實際應力分析驗算， 結果表明在 考慮最大限度卸荷的情況下， 在焊接工藝和安全防護上采取一些必要

57、的措施， 可以對桁架桿 件及節(jié)點在負荷下進行焊接加固。 因此，最后采取不停產(chǎn)情況下不作全面拆除， 而采取部分 卸荷加固補強、部分更換的處理方案。即先將損壞較重的屋面小槽板全部拆除卸荷， 接著對 鋼桁架節(jié)點和桿件進行加固補強，桁架加固完后再進行屋面更換施工。這種加固修復程序， 既可方便施工，又可保證桁架的加固效果。 3 - [事故實例8.3] 400m 油罐的腐蝕與加固 一.油罐腐蝕概況 Q235,內(nèi)徑 7.131m,高 某400 m3油罐為某戰(zhàn)略油庫的航空煤油貯存罐，油罐鋼材為 10.8725m,壁厚4.5m,管壁與罐底相交處節(jié)點外側設有 L50X5加強角鋼（圖 8.5)

58、 圖8.5油罐幾何尺寸 油罐使用一段時間后，發(fā)現(xiàn)在油罐底板靠近與罐壁相交節(jié)點的區(qū)域金屬出現(xiàn)大面積的 腐蝕銹蝕現(xiàn)象，個別罐形成了穿透性銹坑，腐蝕程度明顯比罐底板的內(nèi)側區(qū)域嚴重。 二.原因分析 經(jīng)檢測、計算分析確定，造成油罐底板與罐壁相交連接區(qū)域腐蝕的因素主要有兩方面， 一方面是在油罐底部沉積有一層液體雜質(zhì)。 經(jīng)化驗表明，其主要成分是飽和油狀態(tài)下的鐵銹 水溶液，含有 CO3-2離子，氧化物、硫化物，氯化物、磺酸鹽等雜質(zhì)， PH值為4.76,形成 了罐底金屬的腐蝕性介質(zhì)。另一方面是，罐壁與罐底相交部位附近區(qū)域存在較高的邊緣應力， 利用有限元方法計算，得出該部位的節(jié)

59、點附近區(qū)域的徑向應力分布如圖 8.6所示，應力最大 值為(T max=107.1Mpa,過高的邊緣應力加速這些區(qū)域罐地板金屬的腐蝕。 圖8.6 油罐節(jié)點區(qū)域應力分布 三.油罐加固 油罐加固采取以下原則： (1)所加構件應局限于節(jié)點，且應小尺寸，便于罐內(nèi)操作； (2)所加構件與罐體的連接不能采用焊接工藝，應采用耐油、耐腐蝕結構膠粘接連接。 經(jīng)方案比較和施工可行性研究， 可采用在管壁與罐底相交節(jié)點內(nèi)側加窄鋼板環(huán)和加角鋼 環(huán)的加固措施，見圖 8.7。其中圖34a鋼板環(huán)板寬160 mm,板厚8mm,后加鋼板與罐壁、罐 底的夾角均為45°,圖b為沿節(jié)點內(nèi)側周圈設 L70X5加強角鋼環(huán)

60、。 圖8.7油罐節(jié)點加固 通過有限元計算得知，當在油罐節(jié)點內(nèi)側加斜鋼板圈或在內(nèi)側設角鋼加勁環(huán)后， 底板邊 緣應力下降明顯。罐壁邊緣應力峰值大小基本變化不大， 峰值點上移。地板應力值已降至腐 蝕的不敏感區(qū)，此時底板發(fā)生的腐蝕為電化學腐蝕， 低的應力對油罐罐底板腐蝕沒有加速作 用。但兩種加固方法罐壁最大應力點均上移。 就罐底強度來說，兩種加固方法對強度影響不 大，而對罐體腐蝕來講，由于罐壁應力峰點上移，可以認為離開了沉積于罐底的雜質(zhì)沉積液 罐的腐蝕介質(zhì)，同樣防止了罐壁應力對腐蝕的加速作用。當然，就應力的降低程度來看，加 襯角鋼要比加設鋼板環(huán)帶顯然要差一些。 [ 事故實例 8.4

61、] 工業(yè)皮帶運輸通廊鋼桁架腐蝕損壞 一．引言 皮帶運輸通廊在工業(yè)生產(chǎn)中的重要地位及其存在問題的嚴重性早已被人們所認識。 《規(guī) 程》 中專門為通廊的可靠性鑒定問題規(guī)定了有關條款及檢查要點。 而且， 投入了相當數(shù)量的 人力、財力和物力，進行了大量的工程檢查、鑒定和隱患整治工作。但是，近幾年通廊坍落 （或坍落未遂） 事故仍不斷發(fā)生。 筆者在調(diào)查過程中， 亦發(fā)現(xiàn)不少類似的通廊鋼桁架桿件和 節(jié)點嚴重腐蝕、 銹爛問題嚴重地危脅著生產(chǎn)安全。 因此， 有必要對此類事故或事故隱患進行 認真的研究和分析，提出可行的處理方法。 【實例】某運煤通廊建于 1958 年，位于北方某地。通廊桁架的主要受拉腹

62、桿選用 2L50 X5。透過桿件表面上的防銹漆膜，可以看得出角鋼表面十分粗糙，曾經(jīng)發(fā)生過大范圍的嚴 重銹蝕。在靠近走道板處的銹蝕情況更嚴重，有的桿件局部銹爛，其承載能力嚴重削弱，桁 架所處狀態(tài)十分危險，亟待進行全面的檢查、鑒定和改造處理。 類似的工程實例有許多，在筆者所調(diào)查和看到的 6 個運輸系統(tǒng)近 20 座類似鋼桁架式通 廊中，其用途，有的用于焦化廠運煤、運焦，有的用于燒結廠運精礦粉、燒結礦等，分布于 我國的東北、華北、華中、華南、華東等地；其存在的隱患問題，有的得到了及時的整治， 未造成事故，也有一些因沒有得到及時的整治，而誘發(fā)了停產(chǎn)事故。在此無需一一列舉。 在已經(jīng)掌握的通

63、廊鋼桁架腐蝕損壞實例中， 桁架桿件和節(jié)點局部嚴重腐蝕、 銹爛是主要 損壞形式。 其中三例因桿件局部腐蝕、 銹爛被拉斷。 盡管某些桁架的桿件大面積腐蝕問題也 很嚴重，但是，此類隱患容易被人們發(fā)現(xiàn)并引起重視，從而得到及時的整治，其誘發(fā)事故的 可能性遠比前一種要低。 二．損壞原因分析 鋼材產(chǎn)生腐蝕、 銹蝕損壞的過程取決于周圍的環(huán)境狀況。 對于本文涉及的通廊桁架， 具 體地講，主要腐蝕環(huán)境可以概括為以下三種類型。 1．積料“死角” 所謂“死角” ，是指采取一般正常生產(chǎn)過程中的清掃、鏟除手段無法清除積料的角落。 多數(shù)通廊在桁架支座處（特別是通廊端部支座處）形成“死角” 。該部位低于通廊走

64、道板， 散落的物料等逐漸聚積于“死角”內(nèi)。由于雨水、走道板沖洗水以及物料滲出水的侵入，使 “死角”內(nèi)的雜物處于潮濕狀態(tài)，形成惡劣的環(huán)境條件，對“死角”區(qū)域內(nèi)的桁架桿件、節(jié) 點等造成銹蝕或腐蝕。其腐蝕或銹蝕的速度很大程度上取決于浸水的頻繁程度、空氣濕度、 局部通風條件等因素。前述的三個實例中，均程度不同地受到積料“死角”造成的腐蝕環(huán)境 的作用。 2．桁架桿件交叉穿過走道板面層 桁架桿件交叉穿過走道板面層，其致命的隱患就在于走道板面層的含水量 （或稱濕度 ） 隨 地面浸水狀況、 空氣濕度等不斷變化。 一旦含水量適宜， 必然會導致桁架桿件局部腐蝕或銹 蝕，甚至于銹爛。走道板浸水，一方

65、面來自于走道板沖洗水、潮濕物料滲出的水，另一方面 來自于漂入和漏入通廊內(nèi)的雨水。這里，漂入通廊內(nèi)的雨水可能不是很多，但是，雨滴遇桁 架桿件后， 順桿流淌， 直接將水引入桿件周圍的縫隙和走道板內(nèi)， 使局部含水量大幅度提高， 造成強力腐蝕或銹蝕環(huán)境。 這個問題在我國南方地區(qū)尤為嚴重。 對于運輸干料、 無直接水源 的通廊，漂入的雨水可能是造成腐蝕或銹蝕環(huán)境的主要原因。 桁架桿件交叉穿過走道板面層之后，還會在桿件與地面相交處形成積料“死角” ，進一 步強化腐蝕或銹蝕環(huán)境。 桁架桿件交叉穿過走道板面層會在近樓面處造成桿件局部腐蝕或銹蝕。正如前面所述， 其極具隱蔽性， 不易被使用者所發(fā)現(xiàn)。

66、 特別是主要受拉控制桿件， 其局部斷面削弱會使整個 結構的可靠性大幅度降低。 前面所指出的例子均為主要受拉控制桿被拉斷后， 導致整個結構 失效的事例，必須引起高度重視。 3．通廊內(nèi)的“小氣候” 在我國北方地區(qū)，影響通廊內(nèi)“小氣候”的主要因素是運輸物料的特性。特別是運輸濕 熱物料的通廊，如焦化廠的運焦通廊，燒結廠的返礦通廊、配料通廊等，其“小氣候”環(huán)境 極為惡劣。 在冬季， 通廊內(nèi)經(jīng)常濕氣彌漫， 桁架桿上常常出現(xiàn)凝結水珠。 前例即屬此類通廊。 在我國南方地區(qū)大都采用開敞式通廊。通廊內(nèi)“小氣候”與大氣環(huán)境無明顯界限。大氣 中所含煙、霧、塵埃的成分和大氣濕度等基本上決定了腐蝕或銹蝕環(huán)境的狀況。 除了前面所述的原因之外， 主觀上使用管理和維護不當也是造成或強化腐蝕環(huán)境的重要 因素。主要表現(xiàn)： （ 1）生產(chǎn)管理要求與建筑使用維護要求不協(xié)調(diào)。為了實現(xiàn)文明生產(chǎn)，一般都針對通廊 內(nèi)的面貌和生產(chǎn)環(huán)境而制訂具體的要求和標準。 如及時鏟除散落的物料， 保持通廊內(nèi)清潔等。 這樣做，既可以做到文明生產(chǎn)，又很好地完成了建筑物的日常維護。但是，實際執(zhí)行情況差 別很大。對集中散落的物料，一