基于冶金化工单层工业厂房钢结构防腐的探讨

摘要：钢结构在冶金化工行业单层厂房结构中得到广泛应用，然而钢结构极易受到腐蚀，因此做好厂房钢结构的防腐处理工作就显得非常重要，笔者通过对钢结构腐蚀机理进行分析，详细的介绍了防腐处理的一些办法。

关键词：工业厂房；钢结构；防腐处理

前言

冶金化工行业单层厂房的钢结构相对而言质量轻、强度高，同时塑性和韧性较好，而且施工周期短，因此在冶金化工单层工业厂房、大型的工厂、大跨度空间结构、交通能源工程、住宅等冶金化工单层工业厂房中得到广泛的应用。然而，随着钢结构冶金化工单层工业厂房的日益增多，钢结构的保养与维护工作显得尤为重要其中，冶金化工单层工业厂房钢结构的防腐处理更是重中之重。

据统计，国内每年因腐蚀造成的经济损失在400亿人民币以上，每年9000万t钢产量中，约30％被各种形式的腐蚀消耗掉，可见钢结构的防腐工作是多么重要钢材受大气中水、氧气与其他污染物的作用而被腐蚀大气中的水分吸附在钢材表面形成水膜，是造成腐蚀的决定因素。当大气相对湿度小于60％时，腐蚀相当轻微；而大于60～70％时钢材的腐蚀速度会突然升高。

1、冶金化工单层工业厂房的钢构件的腐蚀

钢构件的腐蚀不可避免，只有在其制作过程中采取措施，加以控制。钢铁的腐蚀是自发的，不可避免过程，但却是可控制的处于稳定状态的铁矿石，经过消耗能源冶炼成钢铁，在腐蚀环境中钢铁有着自然的向着低能位稳定态转化，最终回到它的稳定态氧化铁与铁锈铁矿石(氧化矿)一钢铁一(腐蚀)一铁锈氧化铁，这就是钢铁的腐蚀过程如果对钢铁采取有效的防护措施，就可以减缓钢铁的生锈腐蚀过程，延长钢构件的使用寿命。

1.1　钢铁腐蚀的原电池

电化学腐蚀是钢铁腐蚀的主要形式，电化学腐蚀是钢铁和介质发生电化学反应而引起的腐蚀，在腐蚀过程中有隔离的阳极区和阴极区，电流可以通过金属在一定的距离内流动在金属表面形成原电池是电化学腐蚀最主要的条件。当两种不同的金属放在电解质溶液中，并以导线联结，可以发现导线上有电流通过。这种装置称之为原电池流中所产生的电化学反应。在阳极进行的是氧化反应，在阴极进行还原反应。

1.2　钢铁腐蚀的微电池

在大气环境中，钢铁表面吸附有氧气水分等，加上溶有其它腐蚀性介质，就会形成电解溶液，由于金属表面化学性的不均匀，这样就连通了能够发生电化学腐蚀的微电池的两极。

钢铁在大气环境腐蚀中产生的微电池表面为：Fe／O₁(阳极)H₂O／C(阴极)电极反应过程以方程式来表达阳极：铁原子失去电子，被氧化为Fe⁺；阴极：氧原子获得电子，与水分子结合形成OH^-：

O₂+2H₂O+4e——4OH

腐蚀电池的总反应为：

2Fe+O₂+2H₂O=2Fe(OH)₂

4Fe(OH)₂+2H₂O+O₂=4Fe(OH)₂

2Fe(OH)₃=2FeO₂O₃+3H₂O

这里的Fe₂·H₂O及其脱水化合物Fe₂O₃就是人们常见的铁锈的主要成分。

1.3　大气腐蚀机理

大气腐蚀是金属处于表面水膜下的电化学腐蚀过程是钢结构的主要腐蚀环境。大气环境下的金属腐蚀，由于表面水膜很薄氧气很容易达到阴极表面，氧的平衡电位较低，因此，金属在大气中腐蚀的阳极为氧去极化作用。见金属在大气中的腐蚀表在大气中腐蚀的阳极过程随水膜变薄会受到较大阻碍，此时阳极易钝化，金属离子水化作用会受阻可以看出，大气腐蚀在潮湿环境中，腐蚀速度主要由阴极过程控制；当金属表面水膜很薄或气候干燥时，金属腐蚀速率变慢，起腐蚀速度主要受阳极化过程控制。

1.4　大气腐蚀的破坏形式

大气腐蚀见表1所示，其主要破坏形式可分为两大类，即全部腐蚀和局部腐蚀、全部腐蚀又称为均匀腐蚀，局部腐蚀则又可以分为点蚀缝隙腐蚀电偶腐蚀、晶间腐蚀、选择性腐蚀，应力腐蚀和腐蚀疲劳等。

2、冶金化工单层工业厂房的钢构件防腐措施

首先进行基层清理，将涂装部位的铁锈、焊缝药皮、焊接飞溅物、油污、尘土等杂物清理干净。基面清理除锈质量的好坏，直接关系到涂层质量的好坏。目前构件除锈方式主要分为抛丸除锈，喷砂除锈，酸洗除锈，人工除锈四种。

2.1　抛丸除锈

抛丸除锈工艺是近几年发展起来的新工艺，H型钢构件焊接完成后进入抛丸除锈封闭空间，可以对钢构表面的中锈以下程度构件进行抛丸除锈，抛丸除锈工艺除具有除锈作用本身以外，还可以消除H型钢构件焊接完成以后产生的残余应力，改善钢构件施加荷载后的受力状态。我公司具有进行抛丸除锈的车间与设备，与传统的手工除锈、喷沙除锈相比，具有抗腐蚀年限更长、改善构件应力状态的特点。

2.2　喷砂除锈

喷砂除锈是利用压缩空气的压力，连续不断地用石英砂或铁砂冲击钢构件的表面，把钢材表面的铁锈、油污等杂物清理干净，露出金属钢材本色的一种除锈方法。

2.3　酸洗除锈

酸洗除锈是把需涂装的钢构件浸放在酸池内，用酸除去构件表面的油污与铁锈。采用酸洗工艺效率也高，除锈比较彻底，但是酸洗以后必须用热水或清水冲洗构件，如果有残酸存在，构件的锈蚀会更加厉害。

2.4　人工除锈

人工除锈是由人工用一些比较简单的工具，如刮刀、砂轮、砂布、钢丝刷等工具，清除钢构件上的铁锈。这种方法工作效率低，劳动条件差，除锈也不彻底。我公司生产基地有专门的钢结构抛丸机(见右图)对钢构件进行抛丸除锈，保证钢构件除锈等级达到设计要求。抛丸这种工艺与喷砂工艺的根本区别是抛射，而不是喷射，抛射的不是砂，而是钢丸。钢丸直径远大于喷砂直径。他的原理是根据具体要求将不同粒径的钢丸高速射到板材表面，冲击力巨大的钢丸迅速把钢材表面剥蚀成立体感很强的表层。用这种方法加工出来的产品，不但质量稳定，外表美观没有盲区，而且加工速度快，成本低。

3、冶金化工单层工业厂房钢构件涂装流程图及防腐措施(见图1)

3.1　采用全自动机械抛丸除锈方式

利用钢制弹丸由高速旋转的叶轮产生离心力加速达到70-80rigs速度而产生的动能轰击到构件表面，将构件表面上的氧化皮或锈蚀层清除掉，同时也消除了由于焊接产生的构件内应力。

3.2　钢构件基层表面处理的质量标准与质量等级

抛丸除锈的质量等级必须达到《涂装前钢材表面锈蚀等级与除锈等级))GB8923-88中规定的Sa2.5级标准。抛丸除锈后，用肉眼检查钢构件外观，应无可见油脂、污垢、氧化皮、焊渣、铁锈与油漆涂层等附着在构件表面，表面应显示均匀的金属光泽。检验钢材表面锈蚀等级与除锈等级应在良好的散射日光下或在照度相当人工照明条件下进行，检查人员应具有正常的视力。待检查的钢材表面应与现行国家标准《涂装前钢材表面锈蚀等级与除锈等级》GB8923-88规定的图片对照观察检查。

3.3　钢构件基层表面抛丸除锈后的处理措施

用压缩空气或毛刷、抹布等工具将工件表面的浮尘与残余碎屑清除干净。钢构件基层表面抛丸除锈施工验收合格后必须在6h内喷涂第一道防锈底漆。待第一道防锈底漆表面干燥后，再喷涂第二道防锈底漆。

3.4　钢构件防腐涂装

构件涂装必须在焊接质量检验合格后，且涂装前应将构件进行喷砂达到Sa2.5级除锈等级后方可进行。涂装材料按设计及甲方要求，不得随意改换品种，涂装时工作温度在5～35℃之间，相对湿度应符合规范规定，构件表面结露时不宜作业，涂装后4h内严防雨淋，安装焊缝30～50mm宽的范围均不应涂刷。

3.5　构件涂装

底漆涂装：调和防锈漆，控制油漆的粘度、稠度，兑制时充分的搅拌，使油漆色泽、粘度均匀一致。喷第一层底漆时涂刷方向应该一致，接茬整齐。喷涂漆时采用勤移动、短距离的原则，防止喷漆太多而流坠。待第一遍干燥后，再喷第二遍，第二遍喷涂方向与第一遍方向垂直，这样会使漆膜厚度均匀一致。喷涂完毕后，在构件上按原编号标注，重大构件还需标明重量、重心位置和定位标号。

成品保护：钢构件涂装后加以临时维护隔离，防止踏踩，损伤涂层。钢构件涂装后，应在车间内留滞6h，防止存放露天粘染尘土和水气，影响涂层。涂装后构件需要运输时，注意防止磕碰，防止在地上拖拉，使涂层损坏，涂层后的钢构件勿接触酸类液体，防止损伤涂层。

4、结束语

冶金化工单层工业厂房刚结构遭受腐蚀的因素主要来自生产过程的腐蚀介质，杜绝或减少腐蚀介质的泄漏，对于冶金化工单层工业厂房和构筑物来说，是最积极而有效的防护方法同时要提高设备的密封和局部通风，改善操作和管理水平。

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