怎样达到桥梁钢结构长期防腐要求
1.长期防腐体系的构成
桥梁钢的防腐蚀,与船舶防腐相比,虽然介质条件较好一些,但在时间要求上比船舶的更长。桥梁要求50~100年使用期,在使用期内最好不更换钢构件而只是作周期性的补涂,而且补涂的次数越少越好,间隔时间越长越好。(船舶虽然腐蚀条件严峻,但允许3年1小修,5~7年进坞一次,连船底都可以拷铲出白,重涂。)
钢铁桥梁长效涂装防腐体系一般由三层不同功用的涂(镀)层组成,由里到外,逐层为:
1) 第一层是能实施阴极保护的牺牲金属底层,现用喷(镀)锌、铝、锌铝合金或锌铝伪合金等,它的作用是由牺牲金属提供电子,钢铁也就不腐蚀了。
2) 第二层是封孔和防化学腐蚀的中间层,喷涂(镀)金属层和化学涂料层都是多孔体,都有间隙,都要堵孔,堵孔是为了阻隔腐蚀介质与钢铁接触(没有介质接触就没有电化学腐蚀),化学涂料可以堵孔(或称封孔),金属氧化生成物也有堵孔的作用,喷涂锌铝伪合金层的Al2O3一定程度上可以起堵孔的作用,ZnO和ZnCl2在金属间隙也在一定程度上起堵孔的作用(条件是不积聚成大块,不流失)。
3) 第三层是抗老化和装饰的表面层,通常是有颜色、有填料的涂层,有机物和无机物混合的,它能抵挡紫外线、红外线,减少中间层的老化,同时能起光滑和美观等作用。
中间层或表面层加入玻璃微珠或不锈钢鳞片等材料能够阻隔介质入侵、延长介质到达钢铁表面的路程。
怎样预估桥梁钢结构在海洋大气环境下长效涂层的作用呢?通常有大气加速试验和盐雾试验,大气加速试验通常加入SO2等气体以模拟工业环境,盐雾试验每200小时代表海洋大气下一年的使用期,因此要桥梁在防护体系下使用80年则需要做16000小时的盐雾试验,试验后检查试样,只要红棕色锈斑不大量出现,则认为基层钢铁损坏很少,到红锈斑大量出现的第一个时间可算作为第一个维修周期。
铁锈为Fe O和Fe2O3的混合物,膨大而疏松,厚1mm的锈皮,钢铁均匀损失为0.1mm,但局部点蚀比较危险。耐候钢的一个特点是加入能克服点蚀的元素,以求均匀腐蚀。
2 用加速腐蚀对比试验验证喷涂锌铝伪合金涂层的长效耐蚀性能
以下列举几个桥梁喷涂锌铝伪合金保护层长期试验的例子:
① 上海润馨化学工程技术发展有限公司2000h连续的盐雾加速腐蚀试验:在5%盐雾浓度(PH 6.8, 350C)下进行了2000h没有出现棕色锈斑。(中船重工公司第704研究所所作)。
② 日.戴亨(DAIHEN)公司4000h盐雾加速腐蚀试验,结果无棕色锈斑(见图片)。优于纯锌保护层。

图6 4000h盐雾加速腐蚀试验的对比照片
|
喷涂锌铝伪合金(小时) |
镀 锌(小时) |
|

|

|
图7 4000h盐雾加速腐蚀试验后锌铝伪合金样板放大对比图
③ 工业大气8000h加速腐蚀试验,在1% SO2气氛中加速试验,8000h后检查试样,表面基本平滑,基体金属无任何腐蚀现象。表面有锌和铝的腐蚀产品。优于纯铝涂层。(后者出现大量锈迹)。张忠礼《钢结构热喷涂防腐蚀技术》化学工业出版社 2004
④ 16000h盐雾加速试验,此试验由日·阿克铁诺(Arc Techno)公司进行,在16000h盐雾试验后对试样表面进行检查,无生锈。(相当80年)。

图 8 16000h盐雾加速腐蚀试验的对比照片
结论
综上所述,已得到一个桥梁长效保护的体系。即:“锌铝伪合金喷涂+封孔防锈中间层+防老化面漆”按上述通例推算,则第一维修补涂周期可达80年,全使用寿命可与桥梁同寿。
世界著名腐蚀防护杂志:《保护层和涂层》(Journal of Protective Coatings and Linings)1997年8月刊登一篇题为:‘指向腐蚀的武器’(Weapons Directed Against Corrosion)的文章,文中指出:“现在热喷涂防腐技术的长效优势和降低成本的努力,已对涂料市场构成巨大的威胁,即使现在有最好的涂料也很难和热喷涂技术去竞争。”
参考文献
1. 上海润馨化学工程技术发展有限公司 最新防腐方法(常温金属喷涂)产品目录2005
2. 陈同庆、汪明新、李维博、周泓仁、王在忠、陈国虞编著 海洋腐蚀与防护词典
北京 海洋出版社 1985
3. 张忠礼 电弧喷涂耐腐蚀锌铝伪合金涂层 全国第二节表面工程学会研讨会论文集 1991
4. 张忠礼 钢结构热喷涂防腐蚀技术 北京 化学工业出版社 2004
5. 美TAFA公司:能改善防腐蚀性能的新型合金 化工腐蚀的防护 1991(1)
6. 中科院上海科技查询咨询中心 大功率电弧锌铝伪合金热喷涂技术及其应用 上海 2005-06
7.华东国家计量测试中心、上海市计量测试技术研究院 检测报告 ZnAl 表面涂层扫描电
子显微镜图和电子能谱图 (上海润馨化学工程技术发展有限公司试样)2005-11-09
|