與橋梁鋼結構同壽的防護涂層體系--紙質論文

1、1與橋梁鋼結構同壽的防護涂層體系摘要摘要地面以上、離開潮水飛濺區(qū)的河道、港灣、海洋大氣，是橋梁鋼結構的使用環(huán)境，現有的長效涂層針對封孔和防潮作了有益的探索，由于底層的一些銹蝕和凸起，使表層作用受影響，故加強底層成了關鍵。用高含鋁量的鋅鋁偽合金噴涂層作底層，經鹽霧加速腐蝕試驗表明，壽命可至80年，因為底層未壞，只須早期檢查，及時刷去表層粉化失效的涂料，不用拷鏟只須補涂，兩、三次補涂，便可以達到與橋梁同壽。1.前言前言20世紀以來，橋梁使用

2、鋼結構日漸增加，出現了兩個方面的腐蝕問題，其一為斜拉橋鋼索腐蝕，更換周期短；另一個是橋梁鋼結構的涂層不能與橋梁同壽。于是在橋梁裝設鋼結構維修行車，并輔以腳手架，對鋼結構作周期性的輪回涂裝，有的還要拷鏟出白，從新作整個防腐體系。最后有些鋼橋出現鉚釘孔松動，有些出現焊縫腐蝕嚴重（集中性）。不得不抽換構件甚至及早拆除橋梁。2.橋梁鋼結構長效涂層的關鍵橋梁鋼結構長效涂層的關鍵橋梁鋼結構的使用環(huán)境是地面、水面以上、離開高潮位的飛濺區(qū)，處于河道、港

3、灣和海洋大氣中。橋梁鋼結構長效涂層的要求是第一個維修周期長至40年，而且到此期限時，底層不能有大的損壞，不需拷鏟出白，只要將粉化的面層刷去（布質輪或刷子）補涂即可。40年加上兩三次涂料周期便與橋梁同壽命了。發(fā)展涂料的過程曾在涂料中加入玻璃微珠或不銹鋼鱗片，其目的在于阻隔介質入侵，延長介質從大氣到達鋼鐵表面的途徑，以求涂料的長效。但當檢查時發(fā)現紅棕色銹斑，即腐蝕介質已通過防護底層而達到鋼鐵表面，腐蝕更重一些的地方形成凸起，將中間層和面層涂

4、料膜頂起來，引起成本很高的玻璃微珠層或不銹鋼鱗片層失效。所以說，橋梁鋼結構長效防護涂層的作用：一方面要阻隔介質使其盡量少到達鋼鐵表面，第二方面是通過了表層和中間層的介質與犧牲金屬（鋅或鋁等）起作用，而少腐蝕鐵。這樣才能作到少出現紅棕色銹斑，不出現局部突起。因此，可以說長效底層是長效保護體系的關鍵。3.長效底層的技術路線長效底層的技術路線著重加強底層，底層在少量介質到達時仍然不大量腐蝕；中間層和面層有效的封孔和防老化。雙管齊下就能達到目的

5、。技術路線的核心是選用高含鋁量的鋅鋁偽合金噴涂層，因為它能在腐蝕介質少量到達鋼鐵表面時仍然保護良好。為了用犧牲金屬（如鋅或鋁等）保護鋼鐵，人們曾在底層選用過多種涂層如：富鋅底漆、比利時的“鋅加”富鋅涂層、電鍍鋅、熱浸鍍鋅、熱浸鍍鋅鋁合金、噴涂鋅鋁合金和噴涂鋅鋁偽合金等。用鹽霧加速腐蝕的辦法篩選，證明噴涂高含鋁量的鋅鋁偽合金涂層，優(yōu)于對比試驗的其他涂層（富鋅底漆、鍍鋅等）。當對比試樣出現紅棕色銹斑時，噴涂高含鋁量的鋅鋁偽合金涂層表現良好，

6、鋅鋁氧化產物較少，基本上沒有紅棕色銹斑。原理圖如下：3圖內可以清楚地看到這些鋁元素分布狀態(tài)。因為電弧的溫度很高，兩種純金屬絲呈熔融而且分散的狀態(tài)噴向鋼的表面，鋼的表面是常溫的，高溫金屬急冷下來呈純鋁相和純鋅相，只有兩種金屬的接觸介面附近才能通過擴散形成一些固溶體或一些固溶體夾雜著純鋁、純鋅的合金。從液態(tài)金屬變成固態(tài)的金屬結晶體，需要有兩個條件，一是有原子活動的能量（熱狀態(tài)），二是要有擴散運動的時間。兩種純金屬噴出時熱狀態(tài)下接觸的部分，具

7、有這兩個條件，因而就產生了一些鋅鋁合金。圖3鋅鋁偽合金金相圖（涂層中鋁元素分布[4]）鋁在鋅中的固溶度，室溫時只有0.05%；鋅在鋁中的固溶度室溫時只有4~5%左右。鋅鋁合金各含量時平衡的金相組織可參閱鋅鋁二元相圖：圖4鋅鋁二元相圖鋅鋁偽合金涂層的性能鋅鋁偽合金涂層的性能：電化學性能：介于鋅涂層和鋁涂層之間近于鋅涂層，因此對鋼鐵起到很好的陰極保護作用。力學性能：介于鋅涂層和鋁涂層之間近于鋁涂層，有較高的硬度和抗沖擊性能。見表1：表1鋅鋁