钢结构的防腐处理和防火涂料Word格式文档下载.docx

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1.常温下（100℃以下）钢材的腐蚀机理

常温下钢铁的腐蚀主要是电化学腐蚀。

钢结构在常温大气环境中使用，钢材受大气中水分、氧和其他污染物（未清理干净的焊渣、锈层、表面污物）的作用而被腐蚀。

大气的相对湿度在60％以下时，钢材的腐蚀是很轻微的；

但当相对湿度增加到某一数值时，钢材的腐蚀速度突然升高，这一数值称为临界湿度。

常温下，一般钢材的临界湿度为60％～70％。

当空气被污染或在沿海地区空气中含盐时，临界湿度都很低，钢材表面容易形成水膜。

此时焊渣和未处理干净的锈层（氧化铁皮）作为阴极，钢结构构件（母材）作为阳极在水膜中发生电化学腐蚀。

大气中的水分吸附在钢材表面形成的水膜是造成钢材腐蚀的决定因素；

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.高温下（100℃以上）钢材的腐蚀机理

高温下钢铁的腐蚀主要是化学腐蚀。

高温状态下，水以气态存在，电化学作用很小，降为次要因素。

金属和干燥气体（如O2、H2S、SO2、Cl2等）相接触，表面生成相应的化合物（氯化物、硫化物、氧化物），形成对钢材的化学腐蚀。

三、钢结构腐蚀的防护方法

根据钢材腐蚀的电化学原理，只要防止或破坏腐蚀电池的形成或强烈阻滞阴、阳极过程的进行，就可防止钢材的腐蚀。

采用防护层方法防止钢结构腐蚀是目前通用的方法，常用的保护层有以下几种：

１、金属保护层：

金属保护层是用具有阴极或阳极保护作用的金属或合金，通过电镀、喷镀、化学镀、热镀和渗镀等方法，在需要防护的金属表面形成金属保护层（膜）来隔离金属与腐蚀介质的接触，或利用电化学的保护作用使金属得到保护，从而防止腐蚀。

２、化学保护层：

通过化学或电化学方法使钢材表面生成一种具有耐腐蚀性能的化合物薄膜，以隔离腐蚀介质与金属的接触，来防止对金属的腐蚀。

３、非金属保护层：

用涂料、塑料、搪瓷等材料，通过涂刷和喷涂等方法，在金属表面形成保护膜，使金属与腐蚀介质隔离，从而防止金属的腐蚀。

四、钢材表面处理

钢材加工后到出厂之前，构件表面会不可避免的沾有油污、水分、灰尘等污染物以及存在毛刺、氧化铁皮、锈层等表面缺陷。

由前面钢结构腐蚀的主要原因我们知道，污染物的含量是影响大气腐蚀程度的重要因素，且表面污物会严重影响涂料在钢材表面的附着力，并使漆膜下的锈蚀继续扩展，导致涂层失效或破坏，无法达到预期的防护效果。

因此，钢材表面处理质量的好坏对涂层的防护效果及寿命的影响，有时甚至比涂料本身品种性能差异的影响更大，应予以重视。

日本《防蚀技术》中认为影响涂装质量的诸多因素所占的比例见表1-5。

表１－５　　　　　　　　　防腐涂装个因素对涂层质量的影响

影响质量的因素

影响程度（％）

表面处理（除锈质量）

49.5

涂层厚度（涂装道数）

19.1

涂料品种

4.9

其他（施工与管理等）

26.5

钢结构表面处理方法：

手工工具除锈、滚动钢丝轮除锈、酸洗除锈、喷砂（丸）除锈、

化学转化膜、热浸镀、电镀、表面合金化以及射流控制真空除锈、激光除锈等。

　　在中等侵蚀作用环境中的承重钢构件，当其形状较复杂或体型较特殊时，可选用酸洗除锈方法。

酸洗应有专门的工艺控制保证（不宜用盐酸），应附加缓蚀剂，并清洗到位，确保角、凹部位不致积酸，引起材质氢脆变异。

各类构件的物理除锈方法与等级可按表1-6选用。

表１－６　　　　　　　　　各类构件的物理除锈方法与等级

构件种类

除锈方法

除锈等级

无侵蚀作用的一般构件

手工及动力工具除锈

（彻底）级或

级（非常彻底）

弱侵蚀作用的承重构件

喷射（丸、砂）除锈

中等侵蚀作用的承重构件

１　对使用期内很难维修的承重构件，其除锈等级宜适当提高（最高不超过

级）。

２　除锈前后应仔细消除油垢、毛刺、药皮、飞溅物及氧化铁皮等。

３　除锈及涂装工程的质量验收应符合《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205的规定。

五、防腐涂料

钢构件的防腐涂层可根据具体情况采用不同的方式,如金属保护层（镀锌等）、油漆涂层、复合保护层（即一、二项同时使用）。

目前通常的钢结构防腐做法就是刷防腐涂料。

涂料是一种含油的或不含油的胶体溶液，将它涂敷在钢材表面上，可结成一层薄膜来保护钢结构。

防腐涂料一般由底漆和面漆组成。

底漆中粉料多，基料少，成膜粗糙，底漆的功能是使漆膜与基层和面漆结合牢固，即就是要有好的附着力；

底漆有阻蚀性颜料，可以阻止锈蚀的发生，有的还能对金属起钝化和电化学保护作用，防止金属生锈。

而面漆则粉料少，基料多，成膜后有光泽，主要功能是保护下层底漆，故要对大气和湿度具有不渗透性，要能抵抗由风化引起的物理和化学分解。

目前的趋势是使用合成树脂来提高介质的抗风化性能。

耐大气性能的防腐涂料一般只能耐大气中的气相腐蚀。

对于受酸碱等介质侵蚀的地方，必须用耐酸碱的涂料。

防腐漆按保护功能可分为底漆，中层漆和面漆，各层油漆均有其特性，各负其责，各层组合起来，形成复合涂层，提高防腐性能，延长使用寿命。

1、底漆

底漆层常用的防腐涂料有富锌底漆和环氧铁红底漆，富锌漆是由大量的微细锌粉与少量的成膜机料组成。

锌的电化学性比钢铁高，在受到腐蚀时，有“自我牺牲”的作用，使钢铁被保护。

腐蚀产物氧化锌又填充了孔隙，使涂层更加致密。

常用的富锌底漆有以下三种：

（1）水玻璃无机富锌底漆，它是以水玻璃为基料，加入锌粉，混合后涂刷，固化后要用水冲洗，施工工艺复杂，工艺条件苛刻，表面处理必须在Sa2.5以上，另外对环境温度、湿度都有要求，形成的涂膜易开裂、脱皮、目前已很少采用。

（2）溶性无机富锌底漆，该底漆是以正硅酸乙酯为基料，以酒精为溶剂，经部分水解聚合，加入锌粉混合均匀后涂覆成膜。

（3）富锌底漆，它是以环氧树脂为成膜基料，加入锌粉，固化形成涂层。

环氧富锌底漆不但防腐性能优良，而且附着力强，并与下道涂层环氧云铁中层漆均有良好的粘结型。

主要用于一般大气中的钢架结构和石油化工设备的防腐。

环氧铁红底漆是分罐装的双组份涂料，甲组份（涂料）由环氧树脂、氧化铁红等防锈颜料增韧剂、防沉剂等制成，乙组份为固化剂，施工时按比例调配。

氧化铁红是一种物理性防锈颜料，其性质稳定、遮盖力强、颗粒细微、能在漆膜中起到很好的屏蔽作用，有很好的防锈性能。

环氧铁红底漆对钢板及上层环氧面漆均有很好的粘结力，常温干燥快，对上层面漆不渗色，较普遍的用于钢质管道、贮罐、钢结构防腐工程，作防锈底漆使用。

2、中涂层

中涂层一般为环氧云铁和环氧玻璃鳞片漆或环氧厚浆漆。

环氧云铁漆是以环氧树脂为基料加入云母氧化铁制成，云母氧化铁的微观结构像片状云母，其厚度仅为数微米，而直径为数十微米到一百微米。

它耐高温、耐碱、耐酸性、无毒，片状结构可阻止介质渗透，增强了防腐性能，而且收缩率低，表面有粗糙度，是一种优良的中层防腐漆。

环氧玻璃鳞片漆是以环氧树脂为基料，以薄片状的玻璃鳞片为骨料，再加各种添加剂组成的厚桨型防腐漆。

玻璃鳞片厚度仅为2～5微米。

由于鳞片在涂层中上下多层排列，形成独特的屏蔽结构。

3、面漆

用于面漆的涂料按其价位可划分为三种等级：

（1）普通级为环氧漆、氯化橡胶漆、氯磺化聚乙烯其等；

（2）中等级为聚氨酯漆；

（3）高等漆为有机硅改性聚氨酯漆、有机硅改性丙烯酸面漆、氟涂料等。

环氧漆经化学固化后，化学性质稳定，涂层致密，有很强的粘结力，很高的机械性,它耐酸、碱、盐，能抵抗多种化学介质的腐蚀。

氯化橡胶漆以氯化橡胶为成膜物，氯化橡胶是用天然橡胶与氯气反应制成，他属惰性树脂，成膜后密封性能非常好，水汽、氧气对漆膜的渗透率极低，而且耐酸、耐碱、耐水、耐氧化剂、耐各种腐蚀性气体的腐蚀，在用醇酸树脂改性后，耐候性好，在使用过程中，漆膜理化性能变化很小，可以说是一种经济耐用的防腐材料。

其它面涂层材料因价格较高，使用很不普遍，本文不再详述。

六、防腐油漆（涂料）的选择

一般的涂料选择应考虑以下几点：

1、要考虑结构所处的使用条件及选用涂料的范围的一致性，根据腐蚀介质的情况（种

类、温度和浓度）气相或液相，湿热地区或干燥地区等条件进行选用。

对于有酸性介质，可采用耐酸性能较好的酚醛树脂漆，而对于碱性介质，则应采用耐碱性较好的环氧树脂漆。

2、要考虑施工条件的可能性。

有的宜刷涂，有的宜喷涂，有的自然干燥成膜等等。

对于一般情况，宜用干燥、便于喷刷的冷固型涂料。

3、要考虑涂料的正确配套。

由于大部分涂料是有机胶状物质为基料，涂料每涂一层结成薄膜后，难免有许多异常细小的微孔，腐蚀介质仍有可能渗入侵蚀钢铁。

因此，目前涂料的施工都不是涂单层，而是涂多层，目的在于将微孔减少到最低限度。

底漆和面漆之间应有良好的适应性。

如过氯乙烯漆与磷化底漆或铁红醇酸底漆配套使用，才能得到很好的效果，而不能与油性底漆（如油性红丹漆）配套使用。

因为过氯乙烯漆中含有强溶剂，会破坏底漆漆膜。

防腐涂料底漆、中间漆、面漆必须配套。

选用面漆时，除遵守底漆说明书的要求外，一般底漆、中间漆、面漆配套组合要求可参照下表1-7进行。

表１－７　　　　　　　　钢结构用底漆、中间漆与面漆的配套组合

底漆与中间漆

面漆

最低除锈底漆

适用环境构建

红丹系列（油性防锈漆、醇酸或酚醛防锈漆）底漆２遍

铁红系列（油性防锈漆、醇酸底漆、酚醛防锈漆）底漆２遍

云铁醇酸防锈漆底漆２遍

各色醇酸磁漆２～３遍

无侵蚀作用构件

氯化橡胶底漆1遍

氯化橡胶面漆２～４遍

１、室内、外弱侵蚀作用的重要构件；

２、中等侵蚀环境的各类承重结构

氯磺化聚乙烯底漆2遍＋氯磺化聚乙烯中间漆１～２遍

氯磺化聚乙烯面漆２～３遍

铁红环氧酯底漆１遍＋环氧防锈漆２～３遍

环氧清（彩）漆１～２遍

铁红环氧底漆１遍＋环氧云铁中间漆１～２遍

氯化橡胶漆２遍

聚氨酯底漆１遍＋聚氨酯磁漆２～３遍

聚氨酯清漆１～３遍

７

环氧富锌底漆１遍＋环氧云铁中间漆２遍

氯化橡胶面漆２遍

８

无机富锌底漆１遍＋环氧云铁中间漆１遍

需特别加强防锈蚀的重要结构

９

无机富锌底漆２遍＋环氧中间漆２～３遍

（７５～100μm）～（７５～125μm）

脂肪族聚氨酯面漆２遍

（50μm）

１　第４项匹配组合（环氧清漆面漆）不适用于室外爆晒环境。

２　当要求较厚的涂层厚度（总厚度＞150μm）时，第２、５及６项组合的中间漆和面漆宜采用厚浆型涂料。

３　第８、９项无机富锌底漆要求除锈等级及施工条件更为严格，一般较少采用。

4、要考虑结构的主次关系。

即根据构件的重要性，是主要承重构件还是次要承重构件来进行考虑，分别选用不同的涂料，或用相同的涂料而对涂层厚度加以区别。

选择涂料时，除考虑结构使用功能、经济性和耐久性外，还应考虑施工过程中的稳定性、干燥、速度、毒性以及需要的温度条件等。

要达到良好的防腐效果，在选择恰当、高性能涂料的同时，对于涂料的厚度亦有一定的要求。

如果涂层厚度薄或不均匀，钢材表面毛刺的高峰会露出涂层，涂层就会有针孔，这时水中的氧、氯离子、水分子等会穿过这些薄弱的地方，使钢铁生锈腐蚀，腐蚀产物体积膨胀，形成锈包，逐渐扩大，最后涂层起泡脱落。

如果涂层过厚，虽然可增强防护能力，但附着力和机械性能都要降低，而且要增加费用。

对于一般涂装要求的构件，并采用手工及动力工具除锈时，可采用两道底漆、两道面漆的做法；

对涂装要求较高的构件，并采用喷射除锈时，宜采用2遍底漆，1～2遍中间漆及2遍面漆的做法。

涂层干漆膜总厚度不宜小于120μm（弱侵蚀）及150μm（中等侵蚀）、200μm（较强侵蚀的重要构件）。

需加重防腐的部位，可适当增加涂层厚度20～60μm。

厚度要均匀、连续完整、无针孔，方可取得良好的防腐效果。

根据有关文献，钢结构涂层厚度可参考表１－８。

表１－8　　　　　　　　　　　　　钢结构涂装涂层厚度

基　本　涂　层　和　防　护　涂层

附加涂层

城镇大气

工业大气

海洋大气

化工大气

高温大气

醇酸漆

100～150

125～175

25～50

沥青漆

180～240

150～210

30～60

环氧漆

175～225

150～200

过氯乙烯漆

160～200

20～40

丙烯酸漆

100～140

140～180

120～160

聚氨酯漆

氯化橡胶漆

氯磺化

聚乙烯漆

有机硅漆

表１－9　　　　　　　　　　　常用防锈底漆

名称

型号

标准号

性能

用途

涂施方法

配套要求

红丹油性

防锈漆

Y53-1

HG2-581-74

防锈性能好，漆膜坚固，附着力强，但干燥较慢

适用于钢结构表面防锈打底，但不能用于铝、锌表面，因红丹与铝、锌起电化学作用

刷涂为主

与酯胶磁漆、酚醛磁漆、醇酸磁漆配套使用

铁红油性

Y53-2

HG780-74

附着力强，防锈性较好，但次于红丹油性防锈漆

适用于防锈要求不高的钢结构表面防锈打底

与酯胶磁漆、酚醛磁漆配套使用

红丹酚醛

F53-1

HG2-782-74

防锈性能好，漆膜坚固，附着力强，干燥较快

同红丹油性防锈漆

与酚醛磁漆、醇酸磁漆配套使用

铁红酚醛

F53-3

HG2-583-74

附着力强，漆膜较软，耐磨性差，防锈性能次于红丹酚醛防锈漆

适用于防锈要求不甚高的钢结构表面防锈打底

刷涂或喷涂

与酚醛磁漆配套使用

铁红、灰酚醛底漆

F06-8

HG2-579-74

漆膜有良好的附着力和一定的防锈性能

与醇酸磁漆纯酚醛磁漆配套使用

铁红纯酚醛

底漆

F06-9

HG2-580-74

有一定的防锈性能，耐水性好

各色硼钡酚醛防锈漆

F53-9

HG2-1020-77

具有良好的抗大气锈蚀性能，干燥快，施工方便。

逐步代替一部分红丹防锈漆使用，节约铅、无毒

适用于钢结构表面防锈打底

铁红灰酯胶

T06-5

HG2-570-74

漆膜坚硬，易打磨，并有良好的附着力

与调和漆、酚醛磁漆配套使用

红丹醇酸

C53-1

HG2-25-74

防锈性能好，漆膜坚硬，附着力强，干燥较快

与醇酸磁漆、酚醛磁漆、酯胶磁漆配套使用

铁红醇酸底漆

C06-1

HG2-113-74

具有良好的附着力和一定的防锈能力，在一般气候条件下耐久性好，但在湿热带气候和潮湿条件下耐久性差一些

适用于一般钢结构表面防锈打底

与醇酸磁漆、硝基磁漆、沥青漆、过氯乙烯漆配套使用

乙烯磷化底漆

X06-1

HG2-27-74

对钢材表面附着力极强，漆料中的磷酸盐可使钢材表面形成磷化膜，延长有机涂层的寿命

适用于钢结构表面防锈打底，可省去磷化或钝化处理，但不能代替一般底漆，不适用于碱性介质环境中

其它防锈漆、底漆和面漆配套使用

铁红过氯乙烯底漆

G06-4

HG2-263-74

有一定的防锈性及耐化学性，但对钢材的附着力不太好，若与磷化底漆配套使用，能耐海洋性及湿热带气候

适用于沿海地区和湿热带气候的钢结构表面打底

与磷化底漆和过氯乙烯防锈漆配套使用

铁红环氧酯

H06-2

H06-19

HG2-605-74

HG2-789-75

漆膜坚硬耐久，附着力良好，若与磷化底漆配套使用时，可提高漆膜的耐潮、耐盐雾和防锈性能

与磷化底漆和环氧磁漆、环氧防锈漆配套使用

云母氧化铁

具有良好的热稳定性、耐碱性，防锈性能超过红丹和硼钡防锈漆，无毒，而且价廉和原料来源丰富

适用于热带气候和湿热条件下的钢结构表面防锈打底

与各类面漆配套使用

无机富锌底漆

具有较好的耐水性、耐油性、耐溶剂性、耐热性及耐干湿交替的盐雾的性能，有阴极保护作用，长期曝晒不老化

适用于水塔、水槽、油罐及海洋钢构筑物表面防锈打底

可兼作面漆，如与环氧磁漆、乙烯磁漆配套使用，效果更好

表１－10　　　　　　　　　　　常用面漆

各色油性调和漆

Y03-1

HG2-567-74

耐候性较酯胶调和漆好，但干燥时间较长，漆膜较软

适用作室内一般钢结构面漆

各色酯胶调和漆

T03-1

HG2-781-80

干燥性能比油性调和漆好，漆膜较硬，有一定的耐水性

适用作一般钢结构面漆

各色酚醛磁漆

F04-1

HG2-575-80

漆膜坚硬、光泽、附着力较好，但耐候性差

与酯胶底漆、红丹防锈漆、灰防锈漆和铁红防锈漆配套使用

各色纯酚醛磁漆

F04-11

HG2-578-74

漆膜坚硬，耐水性好、耐候性较好

适用作防潮和干湿交替的钢结构面漆

与各种防锈漆、酚醛底漆配套使用

各色醇酸磁漆

C04-42

HG2-591-74

具有良好的耐候性和较好的附着力，但干燥较慢

适用作钢结构的面漆

先涂1～2道C06-1铁红醇酸底漆，再涂C06-10醇酸两道底漆，最后涂该漆

灰酚醛防锈漆

F53-2

HG2-582-74

耐候性较好，有一定的防水性和防锈性能

与红丹或铁红类防锈漆配套使用

表１－11　　　　　　　　　　常用防腐蚀面漆

各色过氯乙烯

G52-1

HG2-625-74

具有良好的耐腐蚀性和耐潮性。

但附着力较差，如配套的好，可以弥补。

若经60～65C0烘烤1～3小时，其各种机械性能比硝基漆优越

适用于钢结构防酸雾介质腐蚀的面漆

与X06-1乙烯磷化底漆、G06-4铁红过氯乙烯底漆配套使用

各色环氧硝基防腐漆

H04-2

HG2-603-75

耐候性良好，有较好的物理机械强度，耐油性良好

适用于湿热气候的钢结构防工业大气腐蚀的面漆

与环氧底漆配套使用

沥青清漆

L01-6

HG2-584-74

具有良好的耐水、耐潮、耐腐蚀性能，但机械性能差，耐候性不好

适用于钢结构防酸气腐蚀的打底和作面漆

底漆兼作面漆，一般涂两道

沥青耐酸漆

L50-1

HG2-587-74

具有耐硫酸腐蚀的性能，并有良好的附着力

适用于钢结构室内防腐蚀的打底和作面漆

结构的防火处理

钢结构具有独特的优越性，它适用于各种工程结构，因而在工业与民用建筑中得到了广泛的应用。

但钢结构耐火性能差早已为人们所熟知，钢材虽为非燃烧材料，但却易导热、怕火烧，其耐火极限仅为15～20分钟。

在火灾的温度下，钢结构的强度是温度的函数。

未加防火保护的钢结构，当结构温度达到350℃、500℃、600℃时，其强度分别下将1/3、1/2、2/3，当结构温度达到600℃以上时，将完全丧失承载能力。

因此，在火灾作用下，钢结构不可避免地扭曲变形，最终导致垮塌毁坏。

钢结构发生火灾后，结构垮塌快，给消防灭火工作带来极大的困难同时减少了受困人员的逃生时间；

且垮塌后的钢结构变成“麻花状”或“面条状”的废物，很难修复使用，往往带来重大人员伤亡和经济损失。

国内外钢结构遭火灾倒塌的例子不胜枚举。

如1967年美国蒙哥马利市的一个饭店发生火灾，钢结构屋顶被烧塌；

1993年我国福建泉州一座钢结构冷库发生火灾，造成3600㎡的库房倒塌；

2001年的美国纽约世界贸易大厦双塔遭恐怖分子飞机袭击，航空煤油爆炸后引发高温燃烧，两幢420m高的钢结构摩天建筑先后轰然倒塌，造成近4000人死亡和1000多亿美元的经济损失。

因此钢结构防火的研究、设计和运用应受到特别的重视。

钢结构的防火包括结构的防火设计和结构的防火保护措施。

钢结构防火设计的实质是：

选定保护材料及所需厚度，从而使结构在火灾中的升温不超过其临界温度而确保耐火稳定性。

防火设计的目标就是使结构构件的实际耐火时间大于或等于规定的耐火极限。

一、钢结构防火设计的一般规定

1　钢