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钢结构防腐系统知识
钢结构防腐系统知识
1.钢结构的防腐蚀措施
(1)耐候钢:
耐腐蚀性能优于一般结构用钢的钢材称为耐候钢,一般含有磷、铜、镍、铬、钛等金属,使金属表面形成保护层,以提高耐腐蚀性。
其低温冲击韧性也比一般的结构用钢好。
标准为《焊接结构用耐候钢》(GB4172-84)。
(2)热浸锌:
热浸锌是将除锈后的钢构件浸入600℃左右高温融化的锌液中,使钢构件表面附着锌层,锌层厚度对5mm以下薄板不得小于65μm,对厚板不小于86μm。
从而起到防腐蚀的目的。
这种方法的优点是耐久年限长,生产工业化程度高,质量稳定。
因而被大量用于受大气腐蚀较严重且不易维修的室外钢结构中。
如大量输电塔、通讯塔等。
近年来大量出现的轻钢结构体系中的压型钢板等。
也较多采用热浸锌防腐蚀。
热浸锌的首道工序是酸洗除锈,然后是清洗。
这两道工序不彻底均会给防腐蚀留下隐患。
所以必须处理彻底。
对于钢结构设计者,应该避免设计出具有相贴合面的构件,以免贴合面的缝隙中酸洗不彻底或酸液洗不净。
造成镀锌表面流黄水的现象。
热浸锌是在高温下进行的。
对于管形构件应该让其两端开敞。
若两端封闭会造成管内空气膨胀而使封头板爆裂,从而造成安全事故。
若一端封闭则锌液流通不畅,易在管内积存。
(3)热喷铝(锌)复合涂层:
这是一种与热浸锌防腐蚀效果相当的长效防腐蚀方法。
具体做法是先对钢构件表面作喷砂除锈,使其表面露出金属光泽并打毛。
再用乙炔-氧焰将不断送出的铝(锌)丝融化,并用压缩空气吹附到钢构件表面,以形成蜂窝状的铝(锌)喷涂层(厚度约80μm~100μm)。
最后用环氧树脂或氯丁橡胶漆等涂料填充毛细孔,以形成复合涂层。
此法无法在管状构件的内壁施工,因而管状构件两端必须做气密性封闭,以使内壁不会腐蚀。
这种工艺的优点是对构件尺寸适应性强,构件形状尺寸几乎不受限制。
大到如葛洲坝的船闸也是用这种方法施工的。
另一个优点则是这种工艺的热影响是局部的,受约束的,因而不会产生热变形。
与热浸锌相比,这种方法的工业化程度较低,喷砂喷铝(锌)的劳动强度大,质量也易受操作者的情绪变化影响。
(4)涂层法:
涂层法防腐蚀性一般不如长效防腐蚀方法(但目前氟碳涂料防腐蚀年限甚至可达50年)。
所以用于室内钢结构或相对易于维护的室外钢结构较多。
它一次成本低,但用于户外时维护成本较高。
涂层法的施工的第一步是除锈。
优质的涂层依赖于彻底的除锈。
所以要求高的涂层一般多用喷砂喷丸除锈,露出金属的光泽,除去所有的锈迹和油污。
现场施工的涂层可用手工除锈。
涂层的选择要考虑周围的环境。
不同的涂层对不同的腐蚀条件有不同的耐受性。
涂层一般有底漆(层)和面漆(层)之分。
底漆含粉料多,基料少。
成膜粗糙,与钢材粘附力强,与面漆结合性好。
面漆则基料多,成膜有光泽,能保护底漆不受大气腐蚀,并能抗风化。
不同的涂料之间有相容与否的问题,前后选用不同涂料时要注意它们的相容性。
涂层的施工要有适当的温度(5~38℃之间)和湿度(相对湿度不大于85%)。
涂层的施工环境粉尘要少,构件表面不能有结露。
涂装后4小时之内不得淋雨。
涂层一般做4~5遍。
干漆膜总厚度室外工程为150μm,室内工程为125μm,允许偏差为25μm。
在海边或海上或是在有强烈腐蚀性的大气中,干漆膜总厚度可加厚为200~220μm。
(5)阴极保护法:
在钢结构表面附加较活泼的金属取代钢材的腐蚀。
常用于水下或地下结构。
2.钢结构的安装要点
(1)摩擦系数:
,其中F为抗滑移试验所测得的使试件产生初始滑移的力,nf为摩擦面数,为与F对应的高强螺栓拧紧预拉力实测值之和。
(2)扭矩系数:
,其中d为高强螺栓公称直径(mm),M为施加扭矩值(N﹒M),P为螺栓预紧力。
10.9级高强度大六角螺栓连接必须保证扭矩系数K的平均值为0.110~0.150。
其标准偏差应小于等于0.010。
(3)初拧扭矩:
为了缩小螺栓紧固过程中钢板变形的影响,可用二次拧紧来减小先后拧紧螺栓之间的相互影响。
高强螺栓第一次拧为初拧,使其轴力宜达到标准轴力的60%~80%。
(4)终拧扭矩:
高强螺栓最后紧固用的扭矩为终拧扭矩。
考虑各种预应力的损失,终拧扭矩一般比按设计预拉力作理论计算的扭矩值大5%~10%。
3.钢结构的验收
(1)保证项目:
保证项目是保证工程安全或使用功能的重要检查项目。
无论质量等级评定合格或优良,均必须全部满足规定指标要求。
对于不同的分项工程GB5021-95明确规定了保证项目内容,保证项目只要求满足,无优良、合格之分。
(2)基本项目:
基本项目是保证工程安全或使用功能的基本检验项目,其指标分“合格”和“优良”两级,是评定分项工程质量等级的条件之一。
(3)允许偏差项目:
允许偏差项目是分项工程实测检验中规定有允许偏差范围的项目。
检验评定时允许有少量抽检点的测量值略超过允许偏差范围。
(4)观感质量评分:
观感质量由三人以上共同检验评定。
钢结构加工和安装的检验项目及标准如下表。
观感质量评定时对每个项目抽10个点进行评定,按合格率评级,标准见观感质量评定标准表。
【漆前表面处理相关知识】
工件在加工、运输、存放等过程中,表面往往带有氧化皮、铁锈制模残留的型砂、焊渣、尘土以及油和其他污物。
要使深层能牢固地附着在工件的表面上,在涂装前就必须对工件表面进行清理,否则,不仅影响涂层与基体金属的结合力和抗腐蚀性能,而且还会使基体金属在即使有涂层防护下也能继续腐蚀,使涂层剥落,影响工件的机械性能和使用寿命。
因此工件涂漆前的表面处理是获得质量优良的防护层,延长产品使用寿命的重要保证和措施。
为提供良好的工件表面,涂漆前对工件表面的处理有以下几点:
1.无油污及水分
2.无锈迹及氧化物
3.无粘附性杂质
4.无酸碱等残留物
5.工件表面有一定的粗糙度
常用的表面处理方法有:
手工处理:
如刮刀、钢丝刷或砂轮等。
用手工可以除去工件表面的锈迹和氧化皮,但手工处理劳动强度大,生产效率低,质量差,清理不彻底。
化学处理:
主要是利用酸性或碱性溶液与工件表面的氧化物及油污发生化学反应,使其溶解在酸性或碱性的溶液中,以达到去除工件表面锈迹氧化皮及油污的目的。
化学处理适应于对薄板件清理,但缺点是:
若时间控制不当,即使加缓蚀剂,也能使钢材产生过蚀现象。
对于较复杂的结构件和有孔的零件,经酸性溶液酸洗后,浸入缝隙或孔穴中的余酸难以彻底清除,若处理不当,将成为工件以后腐蚀的隐患,且化学物易挥发,成本高,处理后的化学排放工作难度大,若处理不当,将对环境造成严重的污染。
随着人们环保意识的提高,此种处理方法正被机械处理法取代。
机械处理法:
主要包括抛丸法和喷丸法。
抛丸法清理是利用离心力将弹丸加速,抛射至工件进行除锈清理的方法。
但抛丸灵活性差,受场地限制,清理工件时有些盲目性,在工件内表面易产生清理不到的死角。
设备结构复杂,易损件多,特别是叶片等零件磨损快,维修工时多,费用高,一次性投入大。
喷丸又分为喷丸和喷砂。
用喷丸进行表面处理,打击力大,清理效果明显。
但喷丸对薄板工件的处理,容易使工件变形,且钢丸打击到工件表面(无论抛丸或喷丸)使金属基材产生变形,由于Fe3o4和Fe2o3没有塑性,破碎后剥离,而油膜与基材一同变形,所以对带有油污的工件,抛丸、喷丸无法彻底清除油污。
在现有的工件表面处理方法中,清理效果最佳的还数喷砂清理。
喷砂适用于工件表面要求较高的清理。
但是我国目前通用喷砂设备中多由铰龙、刮板、斗式提升机等原始笨重输砂机械组成。
用户需要施建一个深地坑及做防水层来装置机械,建设费用高,维修工作量及维修费用极大,喷砂过程中产生大量的矽尘无法清除,严重影响操作工人的健康并污染环境。
随着科学技术不断的提高,随着人们对产品质量的不断要求,随着高科技的设备不断在企业中产生应用,随着人们环境意识的提高,环保部门的严格要求,治理扬尘污染及噪声环境已是刻不容缓。
企业的竞争越来越激烈,那么如何在激烈的竞争中获得优势,就成为决定企业发展的关键。
事实告诉我们,严把生产环节,是保证企业产品质量的前提,控制环境污染是我们每个人的责任。
金属表面处理方法
金属表面在各种热处理、机械加工、运输及保管过程中,不可避免地会被氧化,产生一层厚薄不均的氧化层。
同时,也容易受到各种油类污染和吸附一些其他的杂质。
油污及某些吸附物,较薄的氧化层可先后用溶剂清洗、化学处理和机械处理,或直接用化学处理。
对于严重氧化的金属表面,氧化层较厚,就不能直接用溶剂清洗和化学处理,而最好先进行机械处理。
通常经过处理后的金属表面具有高度活性,更容易再度受到灰尘、湿气等的污染。
为此,处理后的金属表面应尽可能快地进行胶接。
经不同处理后的金属保管期如下:
(1)湿法喷砂处理的铝合金,72h;
(2)铬酸-硫酸处理的铝合金,6h;
(3)阳极化处理的铝合金,30天;
(4)硫酸处理的不锈钢,20天;
(5)喷砂处理的钢,4h;
(6)湿法喷砂处理的黄铜,8h。
一、铝及铝合金表面处理方法
[方法1]
脱脂处理。
用脱脂棉沾湿溶剂进行擦拭,除去油污后,再以清洁的棉布擦拭几次即可。
常用溶剂为:
三氯乙烯、醋酸乙酯、丙酮、丁酮和汽油等。
[方法2]
脱脂后于下述溶液中化学处理:
浓硫酸 27.3 重铬酸钾 7.5 水 65.2
在60-65°C浸渍10-30min后取出用水冲洗,晾干或在80°C以下烘干;或者在下述溶液中洗后再晾干:
磷酸 10 正丁醇 3 水 20
此方法适用于酚醛-尼龙胶等,效果良好。
[方法3]
脱脂后于下述溶液中化学处理:
氟化氢铵 3-3.5 氧化铬 20-26 磷酸钠 2-2.5 浓硫酸 50-60 硼酸 0.4-0.6 水 1000
在25-40°C浸渍4.5-6min,即进行水洗、干燥。
本方法胶接强度较高,处理后4h内胶接,适用于环氧胶和环氧-丁腈胶胶接。
[方法4]
脱脂后于下述溶液中化学处理:
磷酸 7.5 氧化铬 7.5 酒精 5.0 甲醛(36-38%)80
在15-30°C浸渍10-15min,然后在60-80°C下水洗、干燥。
[方法5]
脱脂后于下述溶液中进行阳极化处理:
浓硫酸 22g/l
在1-1.5A/dm2的直流强度下浸渍10-15min,再在饱和重铬酸钾溶液中,于95-100°C下浸渍5-20min,然后水洗,干燥。
[方法6]
脱脂后于下述溶液中化学处理:
重铬酸钾 66 硫酸(96%)666 水 1000
在70°C下浸渍10min,然后水洗,干燥。
[方法7]
脱脂后于下述溶液中化学处理:
硝酸(d=1.41) 3 氢氟酸(42%) 1
在20°C下浸渍3s,即用冷水冲冼,再在65°C下用热水洗涤,蒸馏水冲洗,干燥。
此法适宜于含铜较高的铸造铝合金。
[方法8]
喷砂或打磨后,在下述溶液中阳极化:
氧化铬 100 硫酸 0.2 氯化钠 0.2
在40°C下于10min内将电压从0V升至10V,保持20min,再在5min内从10V升至50V,保持5min,然后水洗,700C下干燥。
注意:
游离氧化铬浓度不得超过30-35g/l。
[方法9]
脱脂后于下述溶液中化学处理:
硅酸钠 10 非离子去垢剂0.1
在65°C下浸渍5min,然后在65°C以下水洗,再用蒸馏水洗涤和干燥。
适用于铝箔的胶接。
[方法10]
脱脂后在下述溶液中化学处理:
氟化钠 1 浓硝酸 15 水 84
在室温下浸渍1min,水洗后再在下述溶液中处理:
浓硫酸 30 重铬酸钠 7.5 水 62.5
在室温下浸渍1min,水洗,干燥。
二、镁及镁合金表面处理方法
[方法1]
脱脂处理。
常用溶剂为:
三氯乙烯、丙酮、醋酸乙酯和丁酮等。
[方法2]
脱脂后在下述溶液中于70-75°C下浸渍5min:
氢氧化钠 12 水 100
用冷水冲洗,再于下述溶液中在20°C浸渍5min:
氧化铬 10 水 100 无水硫酸钠 2.8
用冷水冲洗,再用蒸馏水洗涤,在40°C干燥。
[方法3]
脱脂后在6.3%的氢氧化钠溶液中于70°C下浸渍10min,水洗后,再在下述溶液中于55°C浸渍5min:
氧化铬13.8 硫酸钙1.2 水85
用蒸馏水洗涤,再在下述溶液中于55°C浸渍3min:
氧化铬10 硫酸钠0.5 水89.5
经水洗后在60°C以下干燥。
[方法4]
在下述溶液中于20°C下浸渍3min:
氧化铬16.6 硝酸钠20 冰醋酸105 水100
用冷水冲洗,蒸馏水洗净,在40°C以下干燥。
[方法5]
在下述溶液中于60-70°C浸渍3min:
重铬酸钠10 硫酸镁5 硫酸锰5 水80
用冷水冲洗,蒸馏水洗净,在70°C以下干燥。
[方法6]
脱脂后在下述沸腾溶液中浸渍20min:
重铬酸钠 1.5 硫酸铵3 氨水(d=0.88)0.3 水 93.7
用温水冲洗,蒸馏水洗净,干燥。
[方法7]
在30°C以下氟氢化铵10%的溶液中阳极化至电流密度低于0.45A/m2(一个电极面板),交流电压90-120V
,然后水洗,干燥。
[方法8]
在20-30°C的下述溶液中阳极化:
氢氧化钾12 铝0.75 无水氟化钾3.4 磷酸钠3.4 高锰酸钾 1.5 水80
交流电压85V,电流密度1.1-1.4A/m2,然后用冷蒸馏水洗净,干燥。
[方法9]
脱脂后在70°C的下述碱液洗5-15min:
氢氧化钠23-34 水400
用冷水洗5min,再于下述溶液中浸渍5-15min,温度55°C:
氧化铬57-68 硝酸钙5 水450
用冷水洗2min,再于下述溶液中浸渍3-12min,温度55°C:
氧化铬45 磷酸钠8 水450
在冷水中洗2min,再在40°C下干燥30min。
三、铜及铜合金表面处理方法
[方法1]
脱脂常用溶剂:
三氯乙烯、丙酮、丁酮、醋酸乙酯。
[方法2]
喷砂或砂布打磨粗化后脱脂。
[方法3]
在下述溶液中于25-30°C浸渍1min;
浓硫酸 8 浓硝酸 25 水 17
然后水洗,在50-60°C下干燥。
[方法4]
在下述溶液中于60-70°C浸渍10min:
浓硫酸 40 硫酸铁 4.5 水 38
然后水洗,在60-70°C下干燥。
[方法5]
在下述溶液中于25-30°C下浸渍10-15min:
浓硫酸 10 重铬酸钠 5 水 85
然后水洗,在室温下干燥。
[方法6]
在下述溶液中25-30°C下浸渍1-2min:
三氯化铁 15 浓硝酸 30 水 200
然后水洗,在室温下干燥。
[方法7]
脱脂后在下述溶液中浸蚀10min,温度66-71°C:
硫酸铁 4.5 浓硫酸 3.4 水 450
然后在20°C的冷水中洗5min,再在下述溶液中浸亮:
重铬酸钠 5 浓硫酸 10 水 85
然后在冷水中洗净,浸入氢氧化铵(d=0.85)10min,再用冷水洗5min
,蒸馏水洗净,在40°C下干燥。
此法用于黄铜和青铜处理。
[方法8]
在下述溶液中氧化:
过硫酸钾1.5 氢氧化钠 5 水 100
在60-70°C下浸渍15-20min,表面即呈黑色,胶接前用四氯化碳擦拭一次。
此法用于铜箔处理。
四、不锈钢表面处理方法
[方法1]
脱脂常用溶剂:
三氯乙烯、丙酮、丁酮、苯、醋酸乙酯。
[方法2]
喷砂或砂布打磨后去脂。
[方法3]
在70-85°C下述溶液中浸渍10min:
硅酸钠 6.4 焦磷酸钠 3.2 氢氧化钠 3.2 去垢粉 1 水 32
用冷水洗后,在93°C干燥。
[方法4]
脱脂后在下述溶液中浸渍10min,温度80°C,PH=12.65:
磷酸钠 8.5 焦磷酸钠 4.2 氢氧化钠 4.2 表面活性剂 1.4 水 380
取出水洗,再在下述溶液中65°C下浸渍3min:
氧化铬 20 水 380
经水洗后干燥。
[方法5]
在下述溶液中于65-70°C浸渍5-10min:
盐酸(37%)2 六次甲基四胺 5 水 20
然后加入30%的双氧水,取出水洗,再在93°C下干燥。
[方法6]
在下述溶液中于50°C浸渍10min:
重铬酸钾饱和液 0.35 硫酸(d=1.84) 10
然后刷去炭渣,用蒸馏水洗净,70°C下干燥。
此法适宜于要求达到最大剥离强度的场合。
[方法7]
在铅衬槽中,硫酸浓度为500g/l,阳极化90s,电压6V,用水冲洗,蒸馏水洗净,70°C干燥,胶接件为阳极,处理后在5-10%的氧化铬溶液中钝化20min。
[方法8]
在下述溶液中于85-90°C浸渍10min:
草酸 37 硫酸(d=1.84) 36 水 300
经蒸馏水洗净后,用暖空气干燥。
[方法9]
脱脂后在65°C下述溶液中浸渍10min:
盐酸(d=1.19) 52 双氧水(30%) 2 甲醛(38%) 10 水 45
经水洗后,再在下述溶液中浸渍10min,温度65°C:
硫酸(d=1.84)100 重铬酸钠 10 水 30
用蒸馏水洗净后,在70°C干燥。
[方法10]
经水溶性工业皂碱洗,40°C热水洗涤5min,120°C烘干后,再在下述溶液中于100°C浸渍2min:
盐酸200 磷酸 30 氢氟酸 10
再用40°C热水洗涤5min,40°C下干燥30min。
五、碳钢及铁合金表面处理方法
[方法1]
脱脂常用溶剂:
三氯乙烯、丙酮、醋酸乙酯、汽油、苯、无水乙醇。
[方法2]
喷砂或砂布打磨后脱脂。
[方法3]
在10%水玻璃水溶液中于60°C下浸渍10-15min,然后水洗,干燥。
[方法4]
在18%盐酸水溶液中于室温下浸渍5-10min,用冷水冲洗,蒸馏水洗净,并在93°C下干燥10min。
[方法5]
在等量的浓磷酸和甲醛的混合液中于60°C处理10min,然后水洗,干燥。
[方法6]
去油污后,在3.5%的氢氧化钠溶液中于60°C浸渍20min,用冷水冲洗,再在5%的硝酸溶液中光化10min,用冷水冲洗,然后浸渍于下述溶液中:
重铬酸钠 7.5 硫酸 24 水 77
65°C下浸渍20min后,用60°C热水洗涤,再用冷水洗净,在70°C下干燥。
[方法7]
在下述溶液中71-77°C浸渍10min:
重铬酸钠 4 硫酸(d=1.84)10 水 30
经水洗,蒸馏水洗净,在93°C烘干。
[方法8]
在下述溶液中于60-65°C浸渍5min:
硅酸钠 30 烷基芳基磺酸钠 3 水 967
经水洗,热蒸馏水洗净,在100-105°C干燥。
[方法9]
在下述溶液中于60°C下浸渍10min:
磷酸(88%)10 乙醇20
经流水冲去炭渣,蒸馏水洗净,在120°C下干燥30min。
六、钛及钛合金表面处理方法
[方法1]
脱脂常用溶剂:
三氯乙烯、丙酮、丁酮、苯、醋酸乙酯、汽油、无水乙醇。
[方法2]
脱脂后在下述溶液中于20°C下浸渍5-10min:
氟化钠 2 氧化铬 1 硫酸(d=1.84)10 水 50
经水冲冼,蒸馏水洗净,在93°C下干燥。
[方法3]
在下述溶液中于20°C下处理2min:
氢氟酸(浓)84 盐酸(37%) 8.9 磷酸(85%) 4.3
经水冲洗,蒸馏水洗净,在93°C下干燥。
[方法4]
脱脂后,用碱性水溶液洗涤,然后在下述溶液中于室温下处理4-6min:
硝酸(70%)5 氟化铵 3 水 92
经水洗,在下述溶液中于室温下处理2min:
磷酸三钠 5 氟化钠 1 氢氟酸 1.5 水 92.5
经水洗后干燥。
[方法5]
脱脂后用下述溶液擦洗2-3min:
磷酸三钠 5 氟化钠 1.3 氢氟酸 2.9 水 90.8
经水洗,在60°C下干燥。
七、锌及锌合金表面处理方法
[方法1]
脱脂常用溶剂:
三氯乙烯、丙酮、丁酮、醋酸乙酯、汽油。
[方法2]
脱脂后在下述溶液中于室温浸渍2-4min:
盐酸(37%)10-20 水 90-80
用温水洗涤,蒸馏水洗净,在66-71°C干燥30min。
[方法3]
在下述溶液中于38°C下浸渍3-6min:
硫酸(d-1.84)2 重铬酸钠 1 水 8
经冷水冲洗,蒸馏水洗净,在40°C下干燥。
金属表面处理方法
金属表面在各种热处理、机械加工、运输及保管过程中,不可避免地会被氧化,产生一层厚薄不均的氧化层。
同时,也容易受到各种油类污染和吸附一些其他的杂质。
油污及某些吸附物,较薄的氧化层可先后用溶剂清洗、化学处理和机械处理,或直接用化学处理。
对于严重氧化的金属表面,氧化层较厚,就不能直接用溶剂清洗和化学处理,而最好先进行机械处理。
通常经过处理后的金属表面具有高度活性,更容易再度受到灰尘、湿气等的污染。
为此,处理后的金属表面应尽可能快地进行胶接。
经不同处理后的金属保管期如下:
(1)湿法喷砂
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